Mit Luft mahlen – Verarbeitung von Kieselerde-Agglomeraten

Das Mineral Kieselerde kennen die meisten Leser wahrscheinlich nur im Zusammenhang mit Pillen für Haut, Haare und Nägel. Der größte Teil wird jedoch industriell als Zusatzstoffe für Gummi (rund 70 Prozent), Farben und Lacke verwendet. Vorher ist jedoch eine aufwendige Bearbeitung notwendig.

Dazu gehört, dass die Kieselerde-Agglomerate, die in einem vorangehenden neuen Prozessschritt durch Wärmebehandlung entstanden sind, wieder zerschlagen werden. Dies erfolgt üblicher Weise über eine mechanische Zerkleinerung in so genannten Prallmühlen. Diese Mühlen arbeiten sehr abrasiv. Das heißt, nach wenigen Tausend Betriebsstunden sind die Anlagen verschlissen, und der Abrieb verunreinigt zudem die hergestellten Produkte.

Nicht so beim Unternehmen Hoffmann Mineral. „Der Clou unserer Lösung ist“, erklärt Dr. Karlheinz Schmidt, Geschäftsleiter Produktion und Technik, „dass diese Mühle mit Druckluft arbeitet. Das ist weitaus schonender, sowohl für unsere Produkte, als auch für die Maschinen.“ In der Luftstrahlmühle werden die Kieselerde-Agglomerate durch Injektion und Aufprallwirkung schonend zerkleinert. Das Produkt fällt von oben in einen großen Behälter, von unten wird komprimierte Luft aus vier Düsen eingeleitet. Dadurch entsteht in der Maschine ein Fließbett: Im Fallen trifft Produkt auf Produkt, allein durch Reibungsenergie entsteht eine „sehr schöne Mahlung“, wie Schmidt sagt.

Die Hälfte des Erzeugnisses ist kleiner als zwei bis drei Mikrometer; kein Korn hat einen Durchmesser über 40 Mikrometer. Aufgrund dieses Verfahrens heißt die Mühle „Fließbett-Gegenstrahlmühle“. Hoffmann Mineral arbeitet zusätzlich mit einem Sichter, in dem die gemahlenen Körner klassiert werden; die zu grob sind, fallen zurück in die Mühle, die Feinen ergeben das fertige Produkt.

Hoffmann Mineral hat in diese neue Kieselerde-Veredelungsanlage investiert, da gerade Kunden aus der Automobil-Industrie nach einem Füllstoff für schlagzähe Polyamid-Mischungen fragten, um Glasfasern in Kunststoffen ersetzen zu können.

5.000 m³/h ölfrei verdichten

Die jetzt in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellten neuen Produkte Silfit und Aktifit sind hochwertiger, aber auch größer und härter – und genau dafür wurde die neue Luftstrahlmühle benötigt. Mechanische Mühlen sind im Vergleich zwar sparsamer, mit ihnen kann ein derart hochwertiges Produkt aber nicht hergestellt werden. „Also haben wir uns am Markt ganz genau umgesehen, um die effizienteste Lösung für die Drucklufterzeugung in der Luftstrahlmühle zu finden“, sagt der Manager.

Gefordert war ein Kompressor oder ein Gebläse, mit dem ein Betriebs-Überdruck von etwa 0,6 bis 1 bar bereitgestellt und ein Volumenstrom von 5.000 Normkubikmetern in der Stunde ölfrei verdichtet werden konnte. Die Luft in der Mühle kommt direkt mit der Kieselerde in Berührung, und schon das kleinste Tröpfchen Öl würde die Charge unbrauchbar machen. Außerdem sollte der Motor Drehzahl geregelt arbeiten können, die Maschine auf Druck und Volumen regelbar sein und mit einer Kühlwassertemperatur von 40 Grad Celsius gespeist werden können. Die Lösung war das ölfrei verdichtende Schraubengebläse ZS 132 von Atlas Copco, dessen Drehzahl über einen separaten Frequenzumrichter geregelt wird.

„Die installierte Leistung beträgt 132 Kilowatt“, erläutert Schmidt, „und das liegt mit weitem Abstand unter den 200 Kilowatt der nächstbesten Lösung, die uns angeboten wurde.“ Bei Volllast ist das also ein lockeres Drittel weniger Energie. „Der Vorteil ist, dass die Maschine für 0,3 bis 1,2 bar ausgelegt ist und genau den Druck erzeugen kann, den wir brauchen. Bei einem anderen Schraubenverdichter hätten wir auf 3 bar komprimieren und wieder entspannen müssen, das kam nicht in Frage. Auch ein alternativ angedachtes Drehkolbengebläse schied aus. Es hätte nur 0,9 bar liefern können und wäre an seine Grenzen gestoßen.“Etwa 500 Kilogramm Kieselerde pro Stunde werden über eine Differenzial-Dosierwaage zugegeben und in der Mühle zerkleinert.

Für diesen Prozess liefert das ZS-Gebläse Zuluft mit 0,8 bar und einer definierten Temperatur von über 100 °C, die über eine aus dem Prozess vorgewärmte Zuluft sichergestellt wird. Bei der Konzeption der Anlage machte sich Schmidt zunutze, dass die Luft bei der Verdichtung ohnehin erwärmt wird: Er kühlt sie einfach nicht wie üblich ab. Stattdessen arbeitet er mit vorgewärmter Zuluft, um die Druckluft mit der benötigten Temperatur in die Mühle einleiten zu können.st