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Veröffentlicht in: CHEMIE TECHNIK

Mit Hochdruck Kosten senken

Heinz Pietzka, Moers

Fest-Flüssig-Trennung mit niedrigen Restfeuchten im Filterkuchen bei Pressdrücken bis 100 bar

Bild: Hochdruck-Kammerfilterpresse Typ 400 A

HD-Filtertechnik hat eine neue Hochdruck-Kammer-Filterpresse für Filtrationsdrücke von bis zu 100 bar neu entwickelt. Dieses neue Pressensystem eliminiert die bekannten Nachteile von konventionellen Verfahren.

Die stetig ansteigenden Betriebskosten bei der Weiterverarbeitung und Entsorgung von Filterrückständen, die bei der Fest-Flüssig-Trennung anfallen, lassen den Ruf nach niedrigen Restfeuchten im Filterkuchen immer lauter werden.

In Fertigungsbereichen, in denen Feststoffe für die Weiterverarbeitung und Vermarktung thermisch getrocknet werden müssen, sind in den meisten Fällen mechanische Filterpressen vorgeschaltet. Um die hohen Trocknungskosten möglichst niedrig zu halten wird angestrebt mit den mechanischen Filtersystemen eine weitgehende Entfeuchtung zu erreichen. Dies geschieht in der Regel mit Kammerfilterpressen oder Membrankammerfilterpressen. Bisher konnten mit diesen Systemen die höchsten Filtrationsdrücke realisiert werden. Da die Filterkuchen aus diesen Filterpressen normalerweise noch eine sehr hohe Restfeuchte haben, fallen zusätzlich hohe Kosten für die thermische Trocknung an.

Das Handling eines Filterkuchens mit einer hohen Restfeuchte ist sehr schwierig. Stand der Technik ist, Kammerfilterpressen bzw. Membrankammerfilterpressen in kontinuierlich ablaufende Prozesse einzubinden. In vielen Fällen ist jedoch eine restlose Entleerung der Pressen aufgrund der hohen Restfeuchte im Filterkuchen nicht sichergestellt.

Hier muss der Filterkuchen entweder durch das Bedienungspersonal oder durch automatische Schaber ausgetragen werden. Dies ist generell der Fall, wenn die Feststoffpartikel sehr fein sind, z.B. Korngrößen kleiner als 1 µm, oder der Filterkuchen bei dem entsprechenden Filtrationsdruck zu einer erhöhten Anhaftung am Filtertuch neigt.

Eine weitere Reduzierung des Filterkuchengewichtes und des Volumens sowie eine höhere Ausbeute der Wertstoffe ist mit diesen Druckfiltern nicht möglich. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, müssten die Filtrationsdrücke stark erhöht werden. Dann stoßen diese Systeme an ihre physikalischen Grenzen.

Die Hochdruck-Kammerfilterpresse von HD Filtertechnik erfüllt die Forderung nach hohen Fitrationsdrücken . Es werden Pressdrücke von bis zu 100 bar erreicht.

Mit der HD Presse werden bei hohen spezifischen Durchsatzleistungen kompakte trockene Filterkuchen produziert. Die geringe Restfeuchte im Filterkuchen, die in Einzelfällen bis zu 2 % beträgt, schließen ein Anhaften am Filtertuch aus. Ein manuelles Eingreifen oder der Einsatz von Schaberelementen beim Filterkuchenaustrag ist nicht erforderlich.

Bedingt durch den hohen Filtrationsdruck können sehr dichte Filtertücher eingesetzt werden, so dass auch in der Anfangsphase kein Trüblauf eintritt und auf ein "Blankfahren" des Filtrates verzichtet werden kann.

Beim Einsatz der HD Presse für die zusätzliche Filterkuchenwäsche in der Presse wird bei gleicher Wascheffektivität ca. 25 % weniger Waschflüssigkeit benötigt und die Zeit für den Waschvorgang um ca. 30 % gegenüber anderen Druckfiltersystemen reduziert.

Ein Beispiel aus der Praxis:

Der bisher anfallende sehr feine und teure Rückspülschlamm aus der Hartmetallproduktion mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1,5 µm wurde einer außerbetrieblichen Aufbereitung zugeführt. Diese Möglichkeit der Wertstoffrückgewinnung ist wegen der langen Transportwege und des hohen Gewichtes, verursacht durch den großen Flüssigkeitsanteil, sehr kostenintensiv und unwirtschaftlich.

Um diese hohen Kosten drastisch zu senken, gab es nur eine Möglichkeit: der anfallende Rückspülschlamm muss dem innerbetrieblichen Prozessablauf wieder zugeführt werden. Dies setzt voraus, dass ein Granulat oder Pulver mit einer sehr geringen Restfeuchte vorliegt. Thermische Verfahren scheiden aus Kostengründen von vorn herein aus. Als Lösung wurden konventionelle mechanische Filtrationssysteme getestet. Wegen der produktspezifischen Filtrationseigenschaften sind diese Druckfilter gescheitert. Der "Filterkuchen" war noch pastös bis fließfähig und somit als Lösung nicht akzeptabel.

Mit der HD Presse konnten alle produktspezifischen Anforderungen erfüllt werden.

Aus der nachstehenden Tabelle ist ersichtlich, dass Restfeuchten im Filterkuchen von 2 % erreicht wurden. Aus der Tabelle ist auch ersichtlich, dass die unterschiedlichen Filterkuchendicken keinen Einfluss auf die Restfeuchte haben. Dies ist auf den hohen Pressdruck, der auf den Filterkuchen wirkt, zurückzuführen. Da die Filterkuchendicke bei der HD Presse variabel eingestellt werden kann, ist eine produktspezifische optimale Maschineneinstellung möglich.

In dem vorliegenden Fall konnte der anfallende kompakte Filterkuchen problemlos zerkleinert werden, so dass eine Rückführung der Wertstoffe in den Prozessablauf möglich war. Die Investition zur Lösung des Problems mit der HD Presse bedarf lediglich einer Amortisationszeit von ca. 12 Monaten.

Feststoff-Konzentration g/l

220

220

750

750

Fülldruck bar

2-8

2-8

2-8

2-8

Füllzeit s

15

15

30

30

Vorfiltrationszeit s

900

900

30

60

Filterkuchendicke mm

10

10

21

20,5

Restfeuchte %

2

2

2

2

Leistung kg Ts/hxm2

95,9

87,3

689,5

727,9

Tabelle 1: Versuchsprotokoll zur Ermittlung von Produktionsdaten einer HD Presse für einen Rückspülschlamm aus dem Sprühturm (Ts = Trockensubstanz)

 

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Niedrige Restfeuchte im Filterkuchen - Hochdruck-Kammerfilterpresse

Die von der HD-Filtertechnik, Moers, entwickelten Filterpressen sind speziell für niedrige Restfeuchten konzipiert worden. Bedingt durch den hohen Filtrationsdruck von bis zu 100 bar sind bei extrem feinen Produkten Restfeuchten im Filterkuchen von 2 % möglich. Die bestehende Typenreihe wurde jetzt durch eine schwenkbare Ausführung erweitert. Bei dieser Ausführung geschieht das Befüllen und Pressen in horizontaler und der Filterkuchenabwurf in vertikaler Anordnung der Filterkammern. Hierdurch wird erreicht, dass der Filterkuchen eine homogene und feste Struktur hat und sich ohne manuelles Eingreifen leicht vom Filtertuch löst. So wird eine hohe Wirtschaftlichkeit bei der Filtration von schweren Produkten wie z.B. Wolfram, Blei, Zink, Kupfer, Messing, Stahl, Keramik usw. erreicht.