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Bei der Produktion von Feststoffdünger sind im Mischer grundsätzlich zwei Verfahren möglich, die Aufbaugranulation aus pulvrigen Bestandteilen und die Granulaterzeugung aus einem feuchten Agglomerat unter Zugabe von Trockenstoff. Anlagen werden oft so ausgeführt, dass beide
Möglichkeiten gefahren werden können.
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Die Aufbauagglomeration läuft im Batch-prozess, mit einer Chargenzeit von z. B. 5 min. Die teilweise mehr als 20 Rohstoffe werden in den Mischer chargiert; nach kurzem Trockenmischen wird Flüssigkeit zugegeben. Die Granulierflüssigkeit kann Wasser oder eine Salzlösung sein, das Aufmahlen der Salze auf Granulierfeinheit entfällt dann. Ebenso ist es möglich, Prozessschlämme oder Filterkuchen aus Nassmahl- oder Recyclingprozessen zuzusetzen. Die Zugabe erfolgt im Mischer in einem Bereich, in dem das Material sofort eingezogen und innerhalb von Sekunden im Mischgut verteilt wird. Soll das Granulat zusätzlich gecoatet werden, wird gegen
Ende der Granulation Feststoff zugegeben. Wenn die Rezeptur die Einleitung von Heißdampf verlangt, ist auch dies unproblematisch; durch das sofortige Untermischen werden lokale Überhitzungen zuverlässig vermieden.
Mit Änderung der Geschwindigkeit des Mischwerkzeuges sowie des drehenden Mischbehälters können Granulatgröße und Größenverteilung in weiten Grenzen beeinflusst werden. Die Anlagen sind damit zum einen vielseitig nutzbar, da unterschiedliche Produkte in einer Anlage produziert werden können und zum anderen zukunftssicher.
Ein großer deutscher Düngemittelhersteller hat Eirich 2014 den Auftrag erteilt, eine Produktionsanlage für NPK-Dünger mit acht Mischern zu errichten. Ebenso wirtschaftlich lassen sich mit dieser Technik organische Düngemittel oder Bodenverbesserer produzieren. Auch faserige Komponenten werden optimal eingebunden.
Bei besonderen Ansprüchen an die Rundheit des Kornes sowie an das Kornband erfolgt die Granulatherstellung in einer Kombination Mischer/Pelletierteller. Der Mischer
bereitet dann ein Mikrogranulat auf, das auf den Teller aufgegeben wird. Auch hier hat das Unternehmen ein umfassendes Know-how. Die Aufgabenstellung ist identisch mit der Aufbereitung von Feinerzen. Dort arbeiten Eirich-Mischer mit einem Nutzvolumen bis 12 m³, mit Durchsätzen bis 1500 t/h.
Coating ermöglicht Langzeitwirkung
Feststoffdünger werden heute zunehmend als Langzeitdünger angeboten. Die Nährstoffe sollen kontrolliert über einen längeren Zeitraum im Boden freigesetzt werden. Mit einer einzigen Ausbringung des Düngers können Pflanzen über mehrere Monate versorgt werden, zugleich soll verhindert werden, dass die Düngerbestandteile ins Grundwasser ausgewaschen werden. Um dies zu erreichen, werden die Düngemittelkörner mit einer Schicht zumeist aus organischen Polymeren überzogen. Das Material ist unschädlich für Mensch und Umwelt und wird durch Bodenorganismen abgebaut. Die Coating-Schicht muss 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 einfaches und kostengünstiges Verfahren der Beschichtung.
In den letzten Jahren hat sich das Coaten im Eirichmischer als äußerst wirtschaftliches Verfahren erwiesen. Es arbeitet effizient und auch sparsam im Bezug auf den Polymerbedarf. Zum Coaten wird auf das Granulat eine Flüssigkeit gegeben, 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, und wieder Härter. Es sind beliebig viele Schichten möglich. 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 CO2-Zugabe ausgehärtet. Die Prozesstemperaturen sind beliebig einstellbar, von Raumtemperatur bis zu 250 °C. Für Trocknungsprozesse bietet sich die Einleitung von Warmluft an.
Vorteile bei der Phosphatproduktion
Zur Produktion von Calciumdihydrogenphosphat wird Calciumcarbonat im Mischer mit Phosphorsäure umgesetzt und das Reaktionsprodukt ohne Umfüllen anschließend granuliert. Anlagen mit Mischern bis 3000 l Nutzvolumen laufen in mehreren Ländern. Sie haben zunächst den Vorteil, dass nur ein Reaktionsaggregat benötigt wird und sich dadurch auch deutlich kürzere Prozesszeiten realisieren lassen.
Auch bei der Herstellung von Superphosphat oder Doppelsuperphosphat kommen die Mischer zum Einsatz. Im Mischer erfolgt der Aufschluss von Phosphaterzen mit Schwefel- bzw. Phosphorsäure.
All-in-one-Prozesse
Ein anderes Anwendungsbeispiel sind All-in-one-Prozesse beispielsweise zur Produktion von Pflanzenschutzmitteln. In wässerigen Stoffsystemen läuft der Mischvorgang, die Reaktion selbst sowie Trocknungs- und Granulationsprozesse in ein und derselben Maschine. Die Trocknung erfolgt mittels Konvektionstrockung mit Heißluft in offener Betriebsweise unter atmosphärischen Bedingungen. Dabei wird im Mischer das mechanisch erzeugte Wirbelbett vom Trocknungsgas durchströmt und somit die Produktoberfläche zum Wärme- und Stoffaustausch genutzt. In der Folge werden hohe spezifische Verdampfungsleistungen erreicht, ohne dass es zu Verkrustungen an
beheizten Behälterwänden oder Werkzeugen kommt. Durch den andauernden Flüssigkeitsentzug durchläuft das Produkt eine fortwährende Änderung der Konsistenz. Ab einer bestimmten produktspezifischen Materialfeuchte zerfällt die zusammenhängende pastöse Masse in Klumpen. Durch weiteren Flüssigkeitsentzug wird das Produkt in Granulatform überführt. Dabei kann durch die Wahl der Werkzeuggeschwindigkeit die Größe der Granulate sowie die Breite der Verteilung in weiten Bereichen den Erfordernissen angepasst werden.
Das Arbeitsprinzip Eirich ermöglicht eine optimale Homogenisierung der Einsatzstoffe von der Trockenmischphase bis in die pastöse Knetphase. Agglomerate, Klumpen und Schollen werden durch das schnell
laufende Mischwerkzeug vollständig aufgeschlossen.
Die Lufterwärmung erfolgt über Elektroerhitzer oder rauchgas-, dampf- oder ölbeheizte Wärmetauscher. Die Abluftreinigung wird durch einen aufgesetzten Brüdenfilter mit automatischer Filterabreinigung durchgeführt.
Anwendungstechnische Vorteile sind einfache Anlagentechnik, kompaktes Anlagendesign, niedrige Mischguttemperaturen, eine regelbare Verdampfungsleistung und ein
nahezu partikelfreies Abgas. Ein Umfüllen des (giftigen) Produktes im Herstellprozess von einem Mischer in einen Trockner entfällt. Auch setzt sich kein Material an langsam laufenden Werkzeugen oder heißen Oberflächen an, wie man dies von herkömmlichen Trocknern, z. B. von Dünnschichttrocknern, kennt.
Spezielle Ausführungen
In der Vakuumausführung können die
Mischer auch als Reaktoren und/oder als Trockner eingesetzt werden. Ein Beispiel ist die Umsetzung von Bleioxiden mit Schwefelsäure zu Bleipastiermassen. Mit Unterdruck wird die Reaktionswärme durch
Verdampfungskühlung abgeführt, ein Rückflusskühler auf dem Mischer führt das kondensierte Wasser wieder dem Prozess zu. Oder es werden pigmenthaltige Lösemittel in den Mischer chargiert, das Lösemittel
abgezogen und recycelt und das Pigment als Granulat ausgetragen (Spraydosen-Recycling).
In manchen Anwendungen ist es notwendig, das Mischgut zu temperieren, zu kühlen oder zu erwärmen. Dafür stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Kühlen kann durch Eindüsen von Kohlensäureschnee oder flüssigem Stickstoff erfolgen. Die Kühlmedien werden im Materialstrom sofort eingezogen, es gibt keine lokalen
Erfrierungen, die Mischguttemperatur kann nahezu auf 1 °C genau eingestellt werden.
Analog ergeben sich beim Erwärmen mit Heißdampf keine lokalen Überhitzungen. Aufheizen des Mischguts kann auch über
eine Beheizung des Mischbehälters (z. B. mittels Porenbrennern) erfolgen; da das gesamte Mischgut innerhalb von nur einer Umdrehung des Behälters zu 100 % umgewälzt wird, ergibt sich eine schnelle und gleichmäßige Heizwirkung. Mittels induktiver Beheizung sind sogar Mischungstemperaturen bis 250 °C möglich. Induktive
Beheizung interessiert auch in Fällen, wo bisher mit Bindemittellösungen gearbeitet wird, und durch Heißmischen nun der Binder direkt untergemischt werden kann. Bei der Herstellung spezieller Graphitteile
können damit Phenolharze anstelle von Flüssigharzen eingesetzt werden. Die nachfolgenden Prozessschritte werden dadurch deutlich vereinfacht, da kein Lösemittel ausgetrieben werden muss. Zudem enthält das Produkt weniger Poren.
Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG, Hardheim
Halle 4, Stand B14
Beschichtete Granulate zur Erzeugung von Langzeitdüngemitteln. Durch Wasser werden die Nährstoffe gelöst und kontrolliert über einen langen Zeitraum freigegeben.Bild: Maschinenfabrik Gustav Eirich
Autor: Thomas Lansdorf
Vertrieb Westeuropa, Afrika,
Maschinenfabrik
Gustav Eirich
