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Mischanlagen Darum ist die Auswahl der geeigneten Mischtechnik so wichtig

Redakteur: Sabine Mühlenkamp

Erze, Pellets, Sintermischungen und vielfältige Reststoffe wären ohne entsprechende Aufbereitung wertlos. Die Auswahl der geeigneten Mischtechnik spielt daher eine wichtige Rolle. Nur so werden die Produkte schonend und wirschaftlich für die weitere Verarbeitung aufbereitet.

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Zur Stabilisierung und optimalen, kontinuierlichen Regelung des Sinterprozesses wurde der Qualimaster MTI entwickelt, der eine vollautomatische repräsentative Probeentnahme und Materialanalyse und damit eine hohe und stabile Sinterqualität gewährleistet.
Zur Stabilisierung und optimalen, kontinuierlichen Regelung des Sinterprozesses wurde der Qualimaster MTI entwickelt, der eine vollautomatische repräsentative Probeentnahme und Materialanalyse und damit eine hohe und stabile Sinterqualität gewährleistet.
(Bild: Eirich)

Das Herz einer Aufbereitungsanlage für Erze, Sintermischungen und wertstoffhaltige Reststoffe ist die Mischanlage. Der Eirich-Mischer – eine Weiterentwicklung des Ringtrog- und Planetenmischers – zeigt hier sein Leistungsvermögen. Das Arbeitsprinzip – ein drehender Behälter zum Transportieren des Mischgutes, und ein variabel, langsam bis schnell laufendes Mischwerkzeug zum Mischen – bringt viele Vorteile. Verglichen mit anderen Mischsystemen sind Reibung und Verschleiß stark vermindert. In vielen Anwendungen hat dies dazu geführt, dass verschleißanfällige Einwellenaxialmischer oder Pflugscharmischer durch diese Mischer ersetzt wurden.

Beim System von Eirich kann das Mischwerkzeug in seiner Geschwindigkeit der jeweiligen Aufgabenstellung angepasst werden. Die Werkzeuggeschwindigkeiten können zwischen einem und mehr als 30 m/s liegen. Der Leistungseintrag in die Mischung kann so gezielt gesteuert werden. Bei hohen Werkzeuggeschwindigkeiten werden z.B. Stäube und Schlämme zu Granulaten verschnitten, ohne Ansatzbildung am Mischwerkzeug. Bei niedrigen Geschwindigkeiten werden Granulate schonend mit weiteren Stoffen gemischt oder ummantelt oder gecoatet. Ein und derselbe Mischer kann mischen, granulieren, coaten, kneten und dispergieren.

Konditionierung von Eisenerz für die Pelletierung

Feinerze werden mit Bindemitteln versetzt. Weil der Mischer besser verteilt, können die Mengen der Bindemittel reduziert werden. Es ergeben sich beträchtliche Einsparungen. In diesen Anlagen, die mit Mischern bis 12.000l Nutzvolumen mit Durchsätzen bis 1500 t/h arbeiten, sind Laufzeiten von neun Monaten ohne Verschleißreparaturen Standard.

Bei der Sinteraufbereitung ergeben sich Kundenberichten zufolge höhere Festigkeiten und eine höhere Permeabilität; zudem sinkt der Koksbedarf und steigt die Leistung der Sinteranlage. Durch das Granulieren im Eirich-Mischer können bis zu 60 % Feinsterze eingesetzt werden, ohne dass sich die Leistung am Sinterband reduziert. Zur Stabilisierung und optimalen, kontinuierlichen Regelung des Sinterprozesses wurde ein Gerät entwickelt, welches eine vollautomatische repräsentative Probeentnahme und Materialanalyse und damit eine hohe und stabile Sinterqualität gewährleistet. Dieses Gerät, 2019 als Qualimaster MT1 erstmals vorgestellt, führt zu einer Leistungssteigerung am Sinterband.

Ein anderer Einsatzfall: Die Leistung eines Reaktors wird wesentlich durch die Korngröße und Kornform des Aufgabegutes beeinflusst. Als Aufgabegut haben sich Granulate bewährt, die mithilfe der Eirich-Technologie hergestellt werden. Oft stehen die „Rohstoffe“ als Schlämme oder (Filter-)Stäube zur Verfügung.

Mit der Granuliertechnik von Eirich gelingt es, diese Ausgangsmaterialen innerhalb kurzer Chargenzeiten, z.B. drei bis fünf Minuten, in ein sehr gleichmäßiges Granulat umzuwandeln, z.B. mit einem Kornband von 0,5-1 mm. Durch Variation von Werkzeug und Geschwindigkeit kann das Kornband in großem Umfang beeinflusst werden; je nach Material sind Granulate mit d50 von 100 µm bis 5 mm möglich.

Aufbereitung wertstoffhaltiger Reststoffe

Auch bei der Aufbereitung von Reststoffen punktet der Mischer. In Recyclinganlagen agglomeriert er Stahlwerksstäube, Schlämme, Walzzunder usw. – z.B. zur Rückführung auf das Sinterband. Für das Zinkrecycling im Wälz-Prozess werden Reststoffe, wie Stahlwerksstäube, Kupolofenstäube, Galvanikrückstände, Zinkschlämme, Zinkaschen und Rückstände der chemischen Industrie, mit einem Kohlenstoffträger, wie Koks gemischt, der als Reduktionsmittel und als Energieträger dient. Aus der Mischung müssen Granulate geformt werden. Material beliebiger Konsistenz – von hochplastisch bis zu staubförmig – wird in hoher Güte gemischt und zu Granulaten verarbeitet. Die bessere und homogenere Verteilung des Reduktionsmittels ermöglicht einen schnelleren Ofendurchgang, und somit eine Produktionssteigerung.

Wertstoffgewinnung aus erzhaltigen Feinbergen

Durch eine leistungsfähige Mischtechnik können deponierte Flotationsreststoffe, die noch einen erheblichen Wertstoffanteil enthalten, wirtschaftlich aufbereitet werden - dies auch bei variierenden Feuchtegehalten. Zur Wertstoffgewinnung müssen die Reststoffe meist mit einem oder mehreren anderen Stoffen gemischt und granuliert werden. Die Eirich-Technik ermöglicht es, Materialien unterschiedlichster Art und Konsistenz problemlos zu verarbeiten, z. B. aus Schlämmen unter Zusatz trockener Stoffe Granulate herzustellen. Dabei werden Agglomerate optimal aufgeschlossen, das Endprodukt weist eine sehr große Mischgüte auf, selbst bei Zugabe von Hilfsstoffen wie Chemikalien im ppm-Bereich.

Neben chargenweise arbeitenden Mischern kommen für diese Anwendungen auch kontinuierlich arbeitende Mischer zum Einsatz. Einer der Vorteile dabei ist, dass gegenüber dem Chargenbetrieb die Zeiten für Füllen und Entleeren entfallen. Zudem können kleinere Mischer mit geringeren Antriebsleistungen eingesetzt werden. Kontinuierliches Mischen bringt in diesen Fällen deutliche Prozess- und Kostenvorteile.

Feinmahlung legt feinste Erzpartikel frei

Die Zerkleinerung ist ein integraler Bestandteil der Erzaufbereitung. Durch die Feinmahlung werden auch feinste Erzpartikeln vom umgebenen Mineralgestein freigelegt und für den nachfolgenden Nass-Trennprozess vorbereitet. Für die Nassmahlung erzhaltiger Mineralien sind seit Jahrzehnten vertikale Rührwerkskugelmühlen von Eirich im Einsatz, u.a. in der Aufbereitung von Eisen-, Kupfer-, Zink- und Golderzen. Diese Mühlen, Towermill genannt, können Mineralgesteine auf Produktfeinheiten bis hinunter zu P80 = 20 µm aufmahlen. Um die in der Erzaufbereitung geforderten hohen Massendurchsätze verarbeiten zu können, stehen verschiedene Mühlengrößen zur Verfügung, mit einer installierten Motorleistung von bis zu 1100 kW.

Aufbereitung von Massen für Graphitelektroden

Bei der Herstellung der Graphitelektrodenmasse wird Koks mit Pechen und Zusatzstoffen bei Temperaturen um 180 °C gemischt. Dieser Prozess ist qualitätsbestimmend; neben einer optimalen Vermischung aller Rezeptur-Bestandteile ist es notwendig, Poren des Kokses bestmöglich mit Pech zu füllen und jedes einzelne Koksteilchen mit Pech zu umhüllen. Sigma-Kneter sind systembedingt nicht in der Lage, diese Anforderungen ausreichend gut zu erfüllen.

Der Intensivmischer von Eirich ermöglicht dank seinem über die Form und Geschwindigkeit der Mischwerkzeuge steuerbaren Leistungseintrag beide Operationen: Mischen als auch Kneten. Daraus resultiert eine schnelle Homogenisierung. Auch der Kühlprozess von 180 °C Mischtemperatur auf z.B. 120 °C Verarbeitungstemperatur, der durch Zugabe von Wasser in den Mischer (Verdampfungskühlung) erfolgt, gestaltet sich optimal; die Massetemperatur kann auf +/-2 °C genau eingestellt werden.

Dank dieser Vorteile hat sich seit etwa 50 Jahren die Aufbereitung in Eirich-Mischern durchgesetzt. Weltweit laufen heute mehr als 25 chargenweise arbeitende Anlagen. Ein einzelner Mischer kann bis zu zwölf Kneter ersetzen. Die Produktivität steigt bis zu 200 %, bei niedrigen Investitions- und Instandhaltungskosten; die Anschaffungskosten amortisieren sich meist in wenigen Jahren.

Neben Mischen, Kneten und Kühlen ist auch das Erwärmen des Kokses auf Prozesstemperatur mit Eirich seit nun fast 40 Jahren einfach geworden. Durch direkte elektrische Widerstandsheizung wird der Koks schnell und sauber auf die Mischtemperatur gebracht, ohne Brandgefahr, wie diese bei einfachen Heizsystemen gegeben ist, und mit weniger Energiebedarf. Wenn es sich um kleine Anlagenleistungen handelt, lohnt sich die Kombination von Aufheizen und Mischen. Hierfür stehen Mischer mit Induktionsheizung zur Verfügung, die sich für Mischungstemperaturen bis 300 °C eignen. Dies ist insbesondere für die Hersteller von Graphit- oder Kohlenstoff-Spezialitäten interessant.

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