Gut gepresst ist halb getrocknet

Heinz Pietzka

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 erfolgt in der Regel mit Kammerfilterpressen oder Membrankammerfilterpressen. Da die Filterkuchen aus diesen Filterpressen normalerweise noch eine sehr hohe Restfeuchte haben, fallen zusätzlich hohe Kosten für die thermische Trocknung an.

Gleichzeitig ist das Handling eines Filterkuchens mit einer hohen Restfeuchte sehr schwierig, da eine restlose Entleerung der Pressen nicht sichergestellt ist. 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 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 jedoch mit diesen Druckfiltern nicht möglich.

In der Hochdruck-Kammerfilterpresse von HD Filtertechnik werden Pressdrücke von bis zu 100 bar erreicht. Dadurch lassen sich kompakte, trockene Filterkuchen produzieren. Die geringe Restfeuchte im Filterkuchen, die in Einzelfällen nur 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 das so genannte Blankfahren des Filtrates verzichtet werden kann.

Bei herkömmlichen Druckfiltersystemen wird der Filtrationsdruck über die Befüllpumpe oder über eine Membrane auf den Filterkuchen übertragen. Im Gegensatz dazu benötigt die HD-Presse lediglich eine Befüllpumpe, die im niedrigen Druckbereich arbeitet. Der eigentliche Filtrationsdruck wird von einem Hydraulikzylinder erzeugt und auf die einzelnen Filterkammern übertragen. Durch Austreten des Filtrates verringert sich das Volumen in den einzelnen Filterkammern, so dass der Pressdruck über den verdichteten Filterkuchen der ersten Kammer auf alle nachfolgenden Kammern übertragen wird.

Bild 2a zeigt die Presse in der Befüllposition. Hier taucht der Druckkolben (1) nur so weit in den Presszylinder (2) ein, dass die Presskammer nach außen hin verschlossen ist und ein gewünschter Abstand der beiden Filterplatten erreicht wird. Durch Verändern der Eintauchtiefe kann jede gewünschte Filterkuchendicke zwischen 2 und 60 mm eingestellt werden. Mit einer Befüllpumpe werden über ein Verteilrohr alle Kammern gleichzeitig befüllt. Im Normalfall ist ein Befülldruck von 3 bar ausreichend.

Bei Suspensionen mit einer geringen Feststoffbelastung bleibt die Befüllpumpe so lange in Betrieb, bis eine gewünschte Aufkonzentration in den Presskammern erreicht ist. Gleichzeitig werden die Filtertücher von dem anfallenden Filtrat durchströmt, so dass das Filtrat über eine Sammelleitung nach außen hin abfließen kann. Der Füllungsgrad der Presskammern wird druck- oder zeitabhängig gesteuert.

Bild 2b zeigt die Presse in der Pressposition. Vor dem Pressvorgang wird die Befüllpumpe abgeschaltet und die Produktleitung verschlossen. Danach wird der Hydraulikzylinder (3) mit Druck beaufschlagt, die Presskammern fahren zusammen, so dass die Druckkolben in die Presszylinder weiter eintauchen. Durch den ansteigenden Druck im Presszylinder wird das Filtrat durch die Filtertücher gedrückt und kann nach außen abfließen. Alle Feststoffpartikel werden mit hohem Druck komprimiert. Dieser bleibt so lange anstehen, bis kein Filtrat mehr abfließt.

Sollte eine Filterkuchenwäsche notwendig sein, wird der Druckaufbau in den Presskammern ebenfalls eingeleitet, jedoch auf ca. 5 bar begrenzt. Die gesamte überschüssige Mutterlauge wird abfiltriert. So ist sichergestellt, dass die Kapillaren im Filterkuchen nicht verschlossen werden und ein effektiver Waschvorgang erfolgen kann. Danach wird in jede Presskammer ein definiertes Volumen an Waschflüssigkeit gepumpt und anschließend der Pressdruck auf den gewünschten Enddruck hochgefahren, so dass die Waschflüssigkeit in kürzester Zeit ganzflächig den Filterkuchen durchströmt. Bei der HD-Presse wird bei gleicher Wascheffektivität ca. 25 % weniger Waschflüssigkeit benötigt und die Zeit für den Waschvorgang um ca. 30 % gegenüber anderen Druckfiltersystemen reduziert.

Zum Austragen der Filterkuchen werden alle Kammern so weit geöffnet, dass zwischen Druckkolben und Presszylinder ein definierter Spalt entsteht (Bild 2c). In dieser Position befindet sich der Filterkuchen noch in der Presskammer. Um den Filterkuchen ausstoßen zu können wird die rechte bewegliche Filterplatte in Richtung Druckkolben gefahren. Nach Erreichen der Endposition löst sich der kompakte trockene Filterkuchen vom Filtertuch und fällt durch sein Eigengewicht ohne manuelles Eingreifen nach unten aus der Presse heraus. Nachdem bei allen Kammern der Filterkuchen ausgetragen wurde fährt die Presse wieder in die Befüllposition, so dass der nächste Presszyklus eingeleitet werden kann.

Der bisher anfallende sehr feine und teure Rückspülschlamm aus der Hartmetallproduktion mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,2 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.

Der anfallende Rückspülschlamm muss daher 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.

Mit der HD-Presse konnten alle produktspezifischen Anforderungen erfüllt werden, so dass eine Rückführung der Wertstoffe in den Prozessablauf möglich war.

cav 465

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