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Verfahrenstechnik 9/2019

Verfahrenstechnik 9/2019

VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Runde Sache Coaten von Schüttgütern am Beispiel von Feststoffdünger 01 In den vergangenen Jahren gewinnt das Beschichten in speziellen Mischern als wirtschaftliches Verfahren immer mehr an Bedeutung. Es arbeitet nicht nur effizient, sondern auch sparsam, weil der Verbrauch an Polymeren bei der Düngerherstellung reduziert werden kann. Feststoffdünger werden zunehmend als Langzeitdünger angeboten. Mit einer einzigen Ausbringung des Düngers können Pflanzen über mehrere Monate versorgt werden, mit löslichen Düngern wäre eine mehrfache Düngerausbringung notwendig. Zugleich soll verhindert werden, dass die Düngerbestandteile ins Grundwasser ausgewaschen werden. Um dies zu erreichen, werden die Düngemittelkörner mit einer Schicht überzogen. Diese Schicht, die heute meist aus organischen Polymeren besteht, wird als Coating bezeichnet. Das Material ist unschädlich für Mensch und Umwelt und wird durch Bodenorganismen abgebaut. Weitere Gründe, Düngemittel zu coaten, können sein: n Verminderung der Wasseraufnahme an feuchter Luft n Anlagern von Mikronährstoffen/Spurenelementen an das Düngemittelkorn n Schutz von Gras gegen Verbrennen beim Kontakt mit Düngemittel und Feuchte n Aufbringen eines Farbstoffs – zur Kennzeichnung und Sortenunterscheidung Autor: Marcus Müller, Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG, Hardheim Beim Langzeitdünger muss die Coating- Schicht das gesamte Korn umschließen, da nur so die kontrolliert langsame Nährstoffabgabe gewährleistet ist. Der Bedarf an Düngemitteln ist groß, die zu behandelnden Mengen verlangen ein verhältnismäßig einfaches und kostengünstiges Verfahren der Beschichtung. Vielseitige Möglichkeiten Auch im Bereich Food und Pharma ist das Coating von Feststoffteilchen Standard. Hier kommt oft als Goldstandard die Wirbelschichttechnologie zum Einsatz. Mehrere Gründe sprechen gegen einen Einsatz bei Düngemitteln. Einer ist, dass das Verfahren aufwändig ist, für große Durchsätze nicht wirtschaftlich zu gestalten. Ein anderer Grund ist, dass die Korngröße von Düngemittelgranulaten oft die Nutzung dieser Technologie verbietet. Ein weiteres Verfahren in Food und Pharma basiert auf dem Einsatz von Einwellenaxialmischern bzw. Pflugscharmischern. Dabei kann es wegen der hohen mechanischen Krafteinwirkung der Mischelemente bei längeren Prozesszeiten – z. B. wenn eine Trocknung erforderlich ist – zu einer Beschädigung der Coatingschicht kommen, damit verliert der Langzeitdünger seine eigentliche Funktionalität. Außerdem können Partikel durch eine Trommel beschichtung behandelt werden. Damit werden z. B. bitter schmeckende Arzneimittel mit einer Zuckerschicht umhüllt. Die Gewichtszunahme ist hoch, sie kann mehr als 100 % betragen. Bei Düngemitteln ist dieses Verfahren deshalb nicht wirtschaftlich zu betreiben. In den vergangenen Jahren gewinnt Coaten im sogenannten Eirich-Mischer als wirtschaftliches Verfahren immer mehr an Bedeutung. Es arbeitet nicht nur effizient, sondern auch sparsam (weniger Verbrauch an Polymeren). Das Arbeitsprinzip Beim Eirich-Mischer wird das Mischgut durch einen drehenden Behälter transportiert und so dem Mischwerkzeug zugeführt. Daraus ergeben sich Vorteile: In Baugrößen von 1 bis 3 000 l braucht man nur ein einziges bewegtes Mischwerkzeug, Wirbler genannt. Dieser kann, je nach Aufgabenstellung, langsam bis schnell (bis > 30 m/s) laufen. Und es ist möglich, hohe Scherkräfte zu erzeugen und Flüssigkeiten schnell zu verteilen. Da das Wirblerwerkzeug nur noch mischen muss, kann es der jeweiligen Aufgabe angepasst werden. In der Folge können diese Mischer nicht nur mischen, sondern auch granulieren, coaten, kneten und dispergieren. Weitere Merkmale sind: während einer Umdrehung des Behälters ergibt sich eine vollständige Materialumwälzung; der Mischer mischt damit ohne Entmischen. Optimale Misch- und Dispergiereffekte werden ohne Messerköpfe erreicht. Verschiedene Konsistenzen sind in ein und demselben Mischer verarbeitbar. Das Scale-up ist einfach. Es werden Mischgüten erreicht, die meist anderen Systemen nicht zugänglich sind. Weil Flüssigkeiten besser verteilt werden, reichen beim Coaten geringere Mengen aus, Körner gleichmäßig zu umhüllen. Diese Mischer kommen in einer Vielzahl von Branchen zum Einsatz, wenn andere Aggregate ihre Grenzen erreichen, wenn hohe Produktqualitäten gefordert sind, oder wenn man damit wirtschaftlicher produzieren kann, z. B. indem man mehrere Prozessschritte (z. B. Mischen und Kneten) in einem einzigen Aggregat zusammenlegt. 14 VERFAHRENSTECHNIK 9/2019

VERFAHREN UND ANLAGEN 01 Das Mischgut wird durch einen drehenden Behälter transportiert und so dem Mischwerkzeug zugeführt 02 Verzögerte Nährstoffabgabe beim Langzeitdünger Beispiel Feststoffdünger 02 Zur Herstellung der Granulate kommen zwei Verfahren zum Einsatz, die Aufbaugranulation sowie die Granulaterzeugung aus Filterkuchen oder Schlämmen unter Zu gabe von Trockenstoff. Durch Wahl der Maschinenparameter sind Korngrößen und Kornband innerhalb weiter Grenzen einstellbar. Die Granulate können ohne Umfüllen direkt im Granuliermischer beschichtet werden. Dabei zeigt sich als Vorteil, dass die Materialbewegung im Mischbehälter das Entstehen größerer Agglomerate weitgehend verhindert. Systembedingt braucht die Eirich-Technik keine schnell drehenden Messerköpfe, die gröbere Agglomerate zerteilen und dabei unerwünschten Feinanteil erzeugen. Zum Coaten wird auf das Granulat eine Flüssigkeit aufgegeben, die sich sehr schnell auf allen Oberflächen verteilt. Durch Zugabe eines Härters erfolgt die Aushärtung, die Strömungs- und Abrollvorgänge im Mischer verhindern dabei ein Zusammenbacken von Granulaten zu brombeerähnlichen Agglomeraten. Aneinanderklebende Partikel werden sanft getrennt. Sind mehrere Schichten gewünscht, wird wieder Flüssigkeit aufgegeben, dann wieder Härter. Es sind beliebig viele Schichten möglich, bei Bedarf mehr als zehn. Kundenuntersuchungen bestätigen, dass damit Schichtdicken bis zu neunmal dünner als bei anderen Verfahren erreicht werden, und dennoch die gewünschte verzögerte Nährstoffabgabe sichergestellt wird. Auch Zwischenschichten aus Pulvern sowie aus Natrium- oder Kaliumsilikat sind möglich; die Silikate werden thermisch oder über CO 2 -Zugabe ausgehärtet. Die Prozesstemperaturen sind beliebig einstellbar, von Raumtemperatur bis zu 250 °C. Für Trocknungsprozesse bietet sich die Einleitung von Warmluft an. Fotos: Eirich, Fotolia (#265775360, maykal) www.eirich.com 90 JAHRE VOGELSANG Gestern... heute... und an der Zukunft arbeiten wir. In diesem Jahr feiern wir unser 90. Firmenjubiläum. Als Erfinder der elastomerbeschichteten Drehkolbenpumpe nehmen wir seit Jahren eine Weltmarktstellung ein. Diese Position zu halten und in der Zukunft auszubauen, ist unser Ziel und Ansporn. Wir danken unseren Kunden und unseren Geschäftspartnern für ihr entgegengebrachtes Vertrauen. vogelsang.info