Aufbereitung unter Schutzgas
Bei der Aufbereitung von stark schleißenden, harten Schüttgütern wie z.B. Ferro-Legierungen bzw. CaSi-Legierungen nach Ofenprozessen werden für die Vorzerkleinerung nach wie vor Backenbrecher eingesetzt (Bild 1) – gasdicht zur Überlagerung mit Stickstoff (N2). Die Spalteinstellung geschieht von außen mittels einer Kurbel. Der Bereich der Zerkleinerung umfasst die Aufgabegröße von ca. 100-150 mm auf eine Endkorngröße von ca. 2-30 mm. Die produktspezifischen Eigenschaften und die Anforderungen bestimmen die Größe des Systems.
Ein- bzw. Zwei-Walzenbrecher werden ebenfalls für Vor- und Zwischenzerkleinerungsstufen eingesetzt. Hierbei bestimmen zusätzliche Zerkleinerungshilfen wie Nocken- oder Zahnprofil das Ergebnis. Ausgehend von der Vermahlung schleißender Produkte werden Zwei-Walzenmühlen über das Zerkleinerungsverhältnis und die Durchsatzleistung ausgelegt. In der Regel werden glatte Walzen eingesetzt, um die Möglichkeit einer einfachen Nachbearbeitung der Walzen zu nutzen.
Bei der Aufbereitung von metallurgischen Produkten wie verschiedenste Ferro-Legierungen (FeSiCa, FeSiMg) oder CaSi-Legierungen sind zur Vermeidung von O2-Kontaminierung oder Ex-Gefahren durch H2-Gase entsprechende Vorkehrungen zu treffen. Unter anderem werden die Anlagen zu diesem Zweck kontinuierlich unter Schutzgas-Atmosphäre betrieben. Der leichte Überdruck gewährleistet die Überlagerung mit Stickstoff oder Argon. Konstruktive Anpassungen der Einrichtungen bzw. Anlagen, die den Bereich der Zwischenzerkleinerung bei einer Aufgabegröße von ca. 30 mm auf eine Endkorngröße von ca. 5-8 mm umfassen, sind unumgänglich. Die komplette Anlage, insbesondere Zerkleinerungseinrichtungen wie die Merz-WalzenmühleTyp WBP 8/8 mit manueller Spalteinstellung und hydraulischer Verspannung des Mahlspaltes, sind gasdicht bis 400 mm WS = 0,40 mbar ausgeführt (Bild 2). Die Wellenabdichtungen zum Gehäuse sind konstruktiv nicht mit staubdichten Ausführungen zu vergleichen. Gehäuse Ober- und Unterteil sind aus dicken Stahlplatten als geflanschte, bearbeitete Konstruktionsteile.
Bei Normaltemperaturen werden Faltenbalgabdichtungen mit doppelter Fettkammer eingesetzt, um eine Dichtigkeit bis ca. 40 mbar zu erhalten (Prüfung über 24 Stunden ohne merkliche Abnahme) Im Heißgutbereich bzw. bei sehr empfindlichen Produkten ist eine zusätzliche Walzeninnenkühlung zu empfehlen. Die Wellenabdichtung erfolgt je nach Aufgabenstellung im Heißgutbereich über aufwendige Graphitdichtungen die evtl. Verpuffungen standhalten müssen. Hierdurch ist eine Abdichtung im zeitweise Überdruckbereich bis ca. 1 bar möglich.
Des Weiteren sind große Staubansammlungen zu vermeiden durch die richtige Wahl der Schüttwinkel und durch konstruktive Ausführung der Übergänge und Trichter. Bunker zur Zwischenlagerung der Produkte/Zwischenprodukte sollten prozesstechnisch so klein wie möglich gestaltet werden bzw. vermieden werden. Das Absacken, Verpacken der Produkte sollte ebenfalls unter Schutzgas durchgeführt werden. Das verbrauchte Gas kann unter Kompensation der Verluste gefiltert und rückgeführt werden.
Bei der Aufbereitung von Ferro-Legierungen, metallurgischem Silizium bzw. CaSi-Legierungen ist Funkenbildung bei der Vermahlung durch verschleißfeste Stahlwalzen nicht auszuschließen. Zur Vermeidung von Staub-Explosionen muss daher eine kontinuierliche O2-Kontrolle eingesetzt werden. Messtechnisch wird die O2-Konzentration in der Anlage erfasst und ausgewertet. Bei einstellbaren Werten z.B. > 3,0 % werden durch zusätzliches Einblasen von Inertgas (N2) die O2-Werte reduziert und somit eine Explosion vermieden. Zur Klassierung von zerkleinerten CaSi-Legierungen in Korngrößen zwischen 1-3 mm ist die Merz-Siebanlage (Bild 3) gasdicht ausgeführt zur Überlagerung mit Stickstoff (N2).
CaSi- Legierungen entwickeln insbesondere bei großen Schlackenanteilen im Kontakt mit Restwasser den gefährlichen Wassersoff (H2). Die Anlagen werden zur Kontrolle mit kontinuierlichen arbeitenden H2-Messsystemen ausgeführt. Am obersten Punkt der Anlage sammelt sich das leichtere H2-Gas und wird durch Einblasen von zusätzlichem N2-Gas über ein spezielles Ventil verdrängt. Die Anlagen werden entsprechend dieser Notwendigkeit konzipiert.
Über die erste Kontaktaufnahme mit dem Kunden werden die Anforderungen an Material und Sicherheit offen gelegt und in gemeinsamer Arbeit mit dem Kunden ein möglicher Prozess entwickelt. Im Technikum der Merz Aufbereitungstechnik können über praktische Versuche entsprechend den Verfahrensabläufe Mengenströme ermittelt werden und danach Auslegungen einzelner Aufbereitungsstufen vorgenommen werden. Es wird auf diese Weise praxisorientiert ein Prozess zur Aufbereitung der Ferro-Legierungen bzw. CaSi-Legierungen unter Berücksichtigung der kundenseitigen Anforderungen entwickelt.
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