Das Ausscheiden von Feststoffen aus Suspensionen erfolgt häufig durch Filterpressen. Diese Maschinen bestehen aus verschiedenen Filtertaschen. Die Suspension wird mit Hilfe einer Pumpe zugeführt. Die Feststoffpartikel lagern auf dem Filtermedium ab und bilden Filterkuchen auf den Filterplatten. Um schließlich möglichst viel Flüssigkeit aus dem Filterkuchen herauspressen zu können, werden die Platten mit Hilfe eines hydraulischen Antriebs mit hohem Druck gepresst. Auf diese Weise lässt sich eine Restfeuchtigkeit von rund 15 bis 50% erreichen. Die gepressten Filterkuchen sind bis 1m2 große, mehrere Zentimeter dicke Platten. Die modulare Bauweise der Filterpressen ermöglicht Filterflächen von 1bis 1000m2.
Ein typischer Filtrationsprozess mit Kammerfilterpressen durchläuft die Phasen Füllen der Filteranlage, Filtration, Ausblasen des Trübkanals, Öffnen der Presse und schließlich Kuchenaustrag. Die Filterkuchen sind grobstückig, klumpend bis schmierend und können für weitere Prozesse nicht verwendet werden, ohne dass sie mit einem Zerkleinerungsverfahren in die richtige Korngröße, Oberflächenbeschaffenheit und Fließfähigkeit verarbeitet werden. Auch Klumpen, die sich durch Lagerung bilden, müssen vor der Weiterverarbeitung zerkleinert werden. Dies geschah früher oft manuell mit Hammer oder einfachen Brechern. Diese Verfahrensweise war unhygienisch, teuer und ineffizient.
Zerkleinerung des Filterkuchens
Zu diesem Zweck wurde kürzlich eine Zerkleinerungsanlage in ein Chemie-Unternehmen geliefert. Das zentrale Element dieser Zerkleinerungsanlagen ist ein Knollenauflöser oder Zerkleinerungsgerät mit der Bezeichnung Nibbler. Dieser Nibbler besteht aus einem Rotor mit horizontal angeordneten Schlägerleisten sowie einem U-förmigen Raffelblech. Die Schlägerleisten pressen den Filterkuchen durch das Raffelblech, wo es durch Scher-, Prall- und Reibkräfte zerkleinert wird. Das Raffelblech bietet gegenüber Lochblechen den Vorteil, dass der Kuchen zerschnitten wird, ohne viel Feinkorn zu bilden; die Staubbildung ist minimal. Die Korngrößenverteilung bleibt darüber hinaus in einem engeren Band. Zudem findet keine Temperaturerwärmung der Produkte statt.
Der Rotor des Nibblers dreht mit niedrigen Drehzahlen; es wird eine Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 3m/s angestrebt, womit produktschonend zerkleinert wird. Zahlreiche Filterkuchen verhalten sich thixotrop, das heißt, die Viskosität nimmt mit steigenden Scherkräften wieder ab. Das macht eine Weiterverarbeitung unmöglich. Der Nibbler bietet in solchen Fällen mit seinen niedrigen Drehzahlen und der Schneidraffel eine Lösung an. Die Lochgrößen der zur Verfügung stehenden Raffelbleche variieren von 1,5 bis 25mm.
Möchte man Produkte mit hoher Restfeuchtigkeit zerkleinern, empfiehlt sich eine Lochgröße von mindestens 10mm, um Anbackungen am Raffelblech zu vermeiden. Bei ballenden oder schmierenden Produkten werden Maschendrahtsiebe eingesetzt. Ihre offene Struktur und die leichte Vibration im Betrieb wirken einer Verstopfung entgegen. Sowohl bei der Raffel als auch beim Sieb ist der Abstand zwischen Schlägerleisten und Raffel für ein effizientes Funktionieren entscheidend. Dieses wird aufgrund der Produkteigenschaften und Leistung ermittelt und eingestellt.
Gleichmäßige Granulatgröße
Der Filterkuchen wird fortlaufend aus der Filterpresse entfernt und über einen Auffangbehälter direkt dem Nibbler zugeführt. Der zerkleinerte Filterkuchen weist eine gleichmäßige Granulat-, Klumpen- oder Korngröße auf. Bei großen Filterpressen kann der Nibbler auf einem verfahrbaren Chassis montiert werden und entlang der Filterachse unter die Abwurfstelle verschoben werden. Bei kleineren Filteranlagen wird das zerkleinerte Filtrat in Fässer oder Container dosiert und gelagert. Bei sehr großen Filterpressen kann der Transport der zerkleinerten Produkte automatisiert werden, indem ein Transportband unter dem Nibbler das Filtrat einem Lagerbehälter zuführt.
Die Atex-Richtlinien haben in der chemischen Industrie zu einer neuen Beurteilung des Gefahrenpotenzials bei der Verarbeitung von Schüttgütern geführt. Bei Zerkleinerungsgeräten und Mühlen kann abhängig vom Produkt permanent ein zündfähiges Gemisch gebildet werden, so dass die Maschinen entsprechend zugelassen sein müssen. Genaue Explosionskenndaten der verwendeten Rohstoffe sind für die Risikoanalyse Voraussetzung. Fremde Zündquellen, wie beispielsweise Metalle, dürfen auf keinen Fall in das Zerkleinerungsgerät gelangen und müssen mit Schutzmaßnahmen wie Metallabscheidern oder Detektion ferngehalten werden.
Nibbler eignen sich zum Zerkleinern von Agglomeraten und Klumpen nach Lagerung, Trocknungsprozessen oder zur Rückführung von Fehlware in den Produktionsprozess. Vor Fördersystemen eingesetzt, ermöglichen Nibbler einen unterbrechungsfreien und regelmäßigen Transport der Schüttgüter in Rohrleitungen. Für Korngrößen von 2mm bis 150µm steht der Cone Nibbler GCN zur Verfügung. Dieses Gerät zermahlt oder granuliert die Partikel in einem konischen Lochblech mit vertikalem Rotor und Schlägerleisten.
Bei allen Geräten lassen sich die erzielbaren Resultate nur teilweise rechnerisch bestimmen. Es empfiehlt sich, mit Hilfe von Versuchen die optimale Größe und Einstellung eines Zerkleinerungsgerätes zu ermitteln.
