Mehr Effizienz in der Düngemittelproduktion
Neben Kalium und Stickstoff ist Phosphor einer der drei wichtigsten Makronährstoffe bei Düngemitteln. Um den weltweit steigenden Bedarf daran zu decken, investieren Hersteller massiv in die Erweiterung ihrer Förderkapazitäten und in die Modernisierung bestehender Anlagen. Bei der Entwässerung von Phosphorgips auf einem Vakuumbandfilter setzen immer mehr von ihnen auf ein Filterband vom Typ VACUBELT® 3354 der GKD – GEBR. KUFFERATH AG. Mit längeren Standzeiten durch insbesondere im Nahtbereich verringertem Partikeldurchschlag und hoher Querstabilität sorgt dieser Bandtyp aus Kunststoffgewebe von GKD für mehr Effizienz in der Düngemittelproduktion.
Nach Angaben der Vereinten Nationen wächst die Weltbevölkerung bis zum Jahr 2050 auf über neun Milliarden Menschen an – zwei Milliarden mehr als noch im Jahr 2016. Für ihre Ernährung muss die Getreideproduktion im gleichen Zeitraum um 46 % gesteigert werden. Die weltweit für die Nahrungsmittelproduktion verfügbare Ackerfläche wächst jedoch nach Berechnungen der UN-Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (Food and Agricultural Organization der UN, FAO) bis 2050 nur noch um 4%. Deshalb müssen die vorhandenen Ackerflächen erheblich höhere Erträge bringen. Experten des Industrieverbands Agrar e.V. (IVA) zufolge kann dieser erhöhte Bedarf nur durch mineralische Düngemittel gedeckt werden. So rechnet die FAO ebenso wie die International Fertilizer Industry Association (IFA) allein bis zum Jahr 2030 mit einem Anstieg des Düngemittelbedarfs um bis zu 40 %. Für Phosphor erwartet die EU-Kommission sogar eine Nachfragesteigerung um 50 %. In der industriellen wie kleinbäuerlichen Landwirtschaft wird Phosphor flächendeckend eingesetzt – jedes Jahr 40 Millionen Tonnen. Anders als Kalium und Stickstoff ist Phosphor jedoch eine endliche Ressource, deren gewinnbare Vorräte zunehmend schwinden. Außerdem ist das unverzichtbare Düngemittel durch keinen anderen Stoff zu ersetzen. Deshalb nahm die EU-Kommission Phosphatgestein im Mai 2014 in die Liste der 20 kritischen Rohstoffe auf.
Variantenreiche Phosphorherstellung
Grundstoff der phosphathaltigen Düngemittel ist Phosphaterz (Apatit), das in nur wenigen Regionen der Erde vorkommt. Für die Düngemittelproduktion wird es zerkleinert und zu Gesteinsmehl vermahlen. Da Rohphosphate schwer löslich sind, werden sie nur in geringem Umfang als Dünger eingesetzt. Durch Zusatz von Salpeter-, Schwefel- oder Phosphorsäure wird das Phosphat aus dem Gesteinsmehl gelöst und aufgeschlossen. So entsteht aus Rohphosphat Phosphorsäure unterschiedlicher Reinheiten. Die Beschaffenheit der eingesetzten Phosphorerze spiegelt sich auch in den Aufbereitungsprozessen wider. Je nach Ausgangsmaterial variieren beispielsweise Korngröße und Prozesstemperaturen. Als Nebenprodukt der Phosphorsäureproduktion entstehen große Mengen Phosphorgips. Nur 2 % dieses Gipses können aufgrund von enthaltenen Verunreinigungen deshalb weiterverwendet werden. Der gesamte Rest wird nach seiner Entwässerung auf Vakuumbandfilteranlagen in der Nähe der Düngemittelwerke auf Halden gebunkert.
Anspruchsvolle Prozessbedingungen
Zu den weltweit größten Produzenten von Phosphatdüngemitteln zählen Unternehmen aus Kanada, USA, Russland, Norwegen und Marokko. Um auf dem globalen Markt bestehen zu können, müssen ihre Düngemittelanlagen hohe Anforderungen an Qualität und Sicherheit erfüllen. Zugleich gilt es, die Effizienz kontinuierlich zu steigern, damit die zunehmend steigende Nachfrage bedient werden kann. Einen entscheidenden Beitrag zur Produktivität liefert die Stabilität der eingesetzten Filterbänder in der Gipsentwässerung. Sie müssen bei hohem Durchsatz rund um die Uhr massiver mechanischer und korrosiver Beanspruchung widerstehen, um möglichst lange Standzeiten zu gewährleisten. Immer mehr Unternehmen setzen deshalb zur Entwässerung des Gipsschlamms auf ein GKD-Filterband vom Typ VACUBELT® 3354 aus Polyestermonofilen. Mit einer Gewebeöffnung von 150 μm und einem Luftdurchlass von 200 cfm überzeugt das VACUBELT®-Band durch effiziente Entwässerung, geringe Verblockungsneigung und sehr gute Reinigungseigenschaften. Seine glatte Oberfläche sorgt überdies für einen optimalen Kuchenabwurf. Dank der Fertigung auf speziellen, hochmodernen Webmaschinen gewährleistet es auch bei sehr großen Anlagendimensionen die geforderte Robustheit gegen Faltenbildung. So bieten auch Bänder von mehr als 70 m Länge und einer Breite bis zu 4,50 m durch ihre hohe Querstabilität die nötige Prozesssicherheit.
Standzeitenverlängerung durch VACUBELT®
Die bis zu 105 Grad warme Phosphorgipssuspension wird in der Regel mit einer Kuchendicke von rund drei Zentimetern und einem Wassergehalt von etwa 80 % auf das Band aufgetragen. In einem kontinuierlichen Prozess entwässert der Vakuumbandfilter den Gipsschlamm bis auf eine Restfeuchte von 15 - 20 %. Im Labor überprüfen die Hersteller regelmäßig die erzielte Trockenheit. Bei zu hoher Restfeuchte verringert der zuständige Anlagenführer die Bandlaufgeschwindigkeit, um den per Vakuum entzogenen Wasseranteil zu erhöhen. Da jedoch ein möglichst hoher Gipsdurchsatz das Ziel ist, laufen die Bänder mit maximal zu vertretender Geschwindigkeit für eine effektive Entwässerung. Dadurch stellt der Prozess hohe Anforderungen an die mechanische, thermische und chemische Belastbarkeit des eingesetzten Filterbandes. Eine ähnliche Belastung ist Partikeldurchschlag im Nahtbereich. Er kann nicht nur zu irreparablen Schäden an den Vakuumpumpen führen, sondern auch das Filterband durch Abschliff auf der Unterseite zerstören. Ein Problem, das bei Vakuumbandfilterbändern häufig zu Standzeiten von wenigen Monaten führt. Mit dem Filterband vom Typ VACUBELT® 3354 bietet GKD eine nachhaltige Lösung dieses Problems. Denn der Bandfilterexperte stattet sein Polyesterband mit einer Sonderausführung der patentierten PAD-Naht 5 aus, die den Partikeldurchschlag deutlich reduziert. Die im Vergleich zu herkömmlich aufgebauten Klammernähten extrem flache PAD-Naht sorgt bei Prozessbändern für zusätzlichen Halt und leichte Handhabung. Im Heißschmelzverfahren bringt GKD ein Spezialpad in das Band ein und verpresst es zusammen mit den Nahtklammern. Diese Konstruktion verbessert Robustheit, Festigkeit und Bandlaufeigenschaften des Filterbandes signifikant. Um die erforderliche Korrosionsbeständigkeit in der aggressiven Umgebung zu gewährleisten, setzt GKD für diesen Prozess Klammern aus Hastelloy ein. Damit trägt auch die spezifische Nahtausführung zu deutlich längeren Standzeiten von Vakuumfilteranlagen bei.
Adäquater Erfolg in der Kalidüngerproduktion
Aus gutem Grund werden VACUBEL®-Filterbänder von der Düngemittelindustrie deshalb nicht nur in der Phosphorsäureherstellung sondern auch in der Kalidüngerproduktion eingesetzt. Hierbei wird das Steinsalz von dem als Düngemittel eingesetzten Kaliumchlorid abgetrennt. Hohe Temperaturen und korrosive Medien kennzeichnen die Prozessbedingungen für die Bänder bei der Salzentwässerung. Hier kommen Filterbänder vom Typ VACUBELT® 5060 mit Öffnungen von 490 μm zum Einsatz, da die einlagige Konstruktion auch bei dieser Anwendung durch lange Standzeiten und optimale Entwässerungseffizienz überzeugt.
