Aufgaben der Siebtechnik in der Glasindustrie

21.04.2020, Remscheid

Meike Schulz, RHEWUM GmbH

Glas findet man in fast allen Bereichen des täglichen Lebens. Angefangen in der Bauindustrie über die Telekommunikation, den Haushalt, den Lebensmittelbereich, den Automobil- und Flugzeugbau bis hin zur Optik. Die immer höheren Anforderungen an technische Gläser können nur durch immer exaktere Grundstoffe wie Quarzsand und Soda erzielt werden. Eine Vielzahl von Glasprodukten wie Glaswolle, Glaskugeln oder Altglas werden erst durch eine Klassierung zu einem verkaufsfähigen Produkt. Die Siebtechnologien von RHEWUM können hier von enormem Vorteil sein.

 

Die Glasherstellung

Bereits seit über 6.000 Jahren ist die Technik der Glasherstellung bekannt. Sie wurde bis heute immer weiter verfeinert. Seit dieser Zeit hat das Glas sich einen breiten Anwendungsbereich geschaffen und ist zu einem vielseitigen Werkstoff geworden. Im Allgemeinen sind in jedem Glas ein oder mehrere Glasbildende Oxide enthalten. Die am häufigsten verwendeten sind Siliziumdioxid (SiO2), also Quarzsand, aber auch Bortrioxid und Phosphorpentoxid.

Die Klassierung in der Grundstoffindustrie

Die benötigten Grundstoffe bei der Glasherstellung wie u. a. Quarzsand, Soda und Kaliumkarbonat müssen vor der Verarbeitung in ausreichend feiner Form vorliegen, um anschließend ein homogenes Endprodukt zu erzielen. Hier haben sich besondere Siebmaschinen für die trockene oder nasse Klassierung durchgesetzt.

Die Glassandaufbereitung

Die weltweiten Quarzsandreserven werden als „praktisch unbegrenzt“ angegeben, wobei sich nicht alle Qualitäten als Glassand eignen. Sehr große Quarzvorkommen gibt es in weiten Teilen Europas. Die Weltförderung betrug 2013 142 Mio. Tonnen. Im Jahr 2014 exportierte Deutschland 10,4 Mio. Tonnen Quarzsand ins Ausland – bei einem Eigenverbrauch von 3,74 Mio. Tonnen. Der Quarzsand wird sowohl nass als auch trocken abgebaut und anschließend in die entsprechende Aufbereitungsanlage gefördert. Es folgen, je nach Zusammensetzung des Rohmaterials, weitere physikalische und chemische Verfahrensschritte. Sollen große Mengen an hochwertigen Sanden hergestellt werden, wird besonders auf die Spritzkornfreiheit (grobe Körner im Feingut) bei gleichzeitig hohem Feingutabscheidegrad geachtet.

Die Nasssiebung

Wird der Sand nass gewonnen, bietet sich eine Nassklassierung als weiterer Verfahrensschritt an. Ziel ist eine spritzkornfreie Nasssiebung bei Trennungen von unter 1,0 mm mit hohen Aufgabemengen und optimaler Feingutausbeute. Lange Zeit war das nur durch eine trockene Schutzsiebung zu erreichen. Mit dem Doppelfrequenzsieb mit Zusatzbewässerung kann das jetzt auch im Nassbereich erzielt werden. Dabei ist es heutzutage sehr wichtig, möglichst ressourcenschonend zu arbeiten, d. h. den Frischwasserverbrauch so niedrig wie möglich zu halten. Die RHEWUM DFN-Technologie leistet hier einen wesentlichen Beitrag, da sie primär mit Kreislaufwasser betrieben werden kann. Das Problem der klassischen Nasssiebung ist, dass nach dem Auftreffen der Suspension auf das Trenngewebe die Flüssigkeit sehr schnell abfließt. Dies hat zur Folge, dass sich dann ein zäher Siebkuchen bildet, der nur schlecht gefördert werden kann. Ohne erneute Flüssigkeitszugabe wird kaum Feingut abgeschieden. Gerade bei Körnungen < 1 mm sind aber große Wassermengen erforderlich, damit überhaupt eine Siebung stattfinden kann. Durch den Transport des entwässerten Siebkuchens wird zudem das Siebgewebe stark beansprucht bzw. verschlissen.

Bei herkömmlichem Nasssieben wird das Problem der schnellen Entwässerung mit zusätzlicher Bedüsung gelöst. Das Düsenwasser fließt größtenteils ungenutzt ab. Für die Bedüsung mit Drücken von bis zu 6 bar muss teures Frischwasser verwendet werden, da sonst die Düsen verstopfen bzw. schnell verschleißen. Bei der RHEWUM DFN-Technologie sind mehrere längs gespannte Siebmatten hintereinander angeordnet. Dazwischen liegen Bereiche, in denen der entwässerte Überlauf neu mit Wasser durchmischt wird. In Verbindung mit dem bewährten Doppelfrequenzantrieb wird eine gute Aussiebung bei geringem Wasserverbrauch, niedrigem Verschleiß und gleichzeitig guter Entfeuchtung des Überlaufes erzielt.

Die Sodaherstellung

Soda wird benötigt, um den Schmelzpunkt von Glas zu senken. In der Klassierung von Schwersoda werden üblicherweise ein grober Trennschnitt bei 1,0 bzw. 1,18 mm gesetzt sowie ein feiner bei 106 bzw. 150 μm. Die hohen Produkttemperaturen von bis zu 160 °C stellen dabei oft eine große Belastung für Maschinenkomponenten dar. Diese Aufgabenstellung wird mit zwei unterschiedlichen Konzepten bewältigt. Beim ersten Ansatz erfolgt die Grobtrennung auf herkömmlichen Vibrationssieben - die Entstaubung anschließend am Fließbettkühler durch eine erhöhte Absaugleistung. Dieser Ansatz bedeutet aber einen nicht unerheblichen Produktverlust im Feingut, sodass das abgesaugte Gut anschließend nachgesiebt werden muss. Zudem werden relativ große Filterflächen benötigt und es entstehen nicht unerhebliche energetische Verluste.

Der andere Ansatz ist, diese Klassieraufgabe mit zwei Siebdecks in einem Prozessschritt umzusetzen. Sei es mit einem Doppeldeckersieb oder zwei hintereinander geschalteten Eindeckern. Die zweite Lösung ergibt die besten Siebergebnisse. Entlastungsdecks erlauben kompaktere Siebeinheiten, da die Belastung für das Feindeck erheblich verringert werden kann. Hierbei haben sich direkt erregte Siebmaschinen der RHEWUM Bauart WA und WAU in vielerlei Hinsicht bewährt, da das statische Siebgehäuse eine Aufstellung selbst in großen Gebäudehöhen erlaubt. Übliche Produktforderungen von 1 % Grobgut und max. 10 % Feingut im Produkt und über 85 % Nennkornausbringung sind ohne Schwierigkeiten erreichbar. Und das bei einem spezifischen Energieverbrauch von 0,14 kWh/t.

 

RHEWUM WA für den Feinstbereich
RHEWUM WA für den Feinstbereich
RHEWUM MDS Mehrdecksiebmaschine
RHEWUM WAU für den Mittelkornbereich

 

Recycling von Altglas

Aufbereitetes Altglas kann sowohl als Zuschlagstoff für die Glasherstellung dienen als auch zu anderen hochwertigen Produkten verarbeitet werden. Dazu zählen z.B. Isolations- und Dämmmaterialien oder auch Microperlen.

Microperlen aus Altglas gewinnen

Ein Bereich des Recyclings von Altglas sind Microperlen. Dazu wird einfarbiges Glas zunächst gebrochen und anschließend in verschiedene Fraktionen klassiert. Hier kommen entweder Mehrdeck-Vibrationssiebe oder auch direkt erregte Siebmaschinen zum Einsatz. Die erzeugten Fraktionen passieren dann einen Ofen und erhalten so ihre Kugelform.

Während an das klassierte Bruchglas relativ geringe Anforderungen hinsichtlich der Fehlkornwerte gestellt werden, sind jene an die Microperlen sehr hoch. Eine Vielzahl sehr enger Fraktionen muss mit geringsten Fehlkornwerten und maximaler Nennkornausbringung erzeugt werden. Auf diesem Feld kann die RHEWUM Mehrdeck-Siebmaschine MDS mit besten Ergebnissen aufwarten. Mit ihr können bis zu 12 Fraktionen in einer Maschine produziert werden. Dank geringer Fördergeschwindigkeit sowie effektiver Siebgewebereinigung durch Mikrowurfprinzip, erlauben die horizontalen Siebdecks Nennkornausbringungen von 95 % und darüber. Durch modulare Baugrößen von 0,7 bis 5,6 m2 je Siebdeck und bis zu 23 Siebdecks lässt sich diese Maschine schnell an wechselnde Anforderungen anpassen. So lassen sich Siebmaschinen mit einer Siebfläche von bis zu 123 m2 zusammenstellen. Im industriellen Maßstab wurden mit Glasperlen Trennschnitte bis unter 56 μm erreicht. Technisch umsetzbar sind sogar Trennungen bis auf 25 μm, ohne Veränderungen an der Siebmaschine. Microperlen aus Glas werden unteranderem bei Fahrbahnmarkierungen, Stahlmittel für den Maschinenbau, in der Luftfahrt oder auch in der Automobilindustrie verwendet.

Die Herstellung von Blähglas

Ein anderer Bereich ist die Herstellung von Blähglasgranulaten aus Altglas. Das ursprüngliche Abfallprodukt wird gereinigt, sortiert, klassiert und weiterverarbeitet. Im Anschluss an einen weiteren Mahlvorgang wird das Glasmehl mit Zuschlagstoffen versehen, granuliert, gebläht und gebrannt. Dank der geringen Schüttdichte von 0,33 bis 0,15 t/m3, des mineralischen Ursprungs und daraus resultierender positiver Eigenschaften wie Atmungsaktivität, Feuchtigkeitsresistenz, Wärmedämmung und Schadstoff-/Allergenfreiheit ergeben sich vielfältige Anwendungen. Für die Absiebung des Ausgangsmaterials (Grünkorn) werden aufgrund der geforderten kontinuierlichen Absiebungsqualität für die nachfolgenden Verfahrensschritte häufig direkt erregte Siebmaschinen vom Typ RHEWUM WA oder WAU mit statischem Siebgehäuse eingesetzt. Sie gewährleisten einen verstopfungsfreien Betrieb bei minimalen Betriebskosten. Die Trennschnitte liegen hier im Bereich von 5 mm bis etwa 100 μm.  Das geblähte Material wird anschießend mit Mehrdeck-Siebmaschinen in eine Vielzahl von sehr reinen Kornbänden klassiert. Aufgrund der schleißenden Eigenschaften des Blähglasgranulates ist eine Wurfsiebmaschine empfehlenswert.

Die Maschinenauslegung

Aufgrund der immer höheren Anforderungen an die Klassierung sind für aussagekräftige Angaben zu Fehlkornwerten und Produktausbringen Versuche von großer Bedeutung. Dazu gibt es das RHEWUM Technikum, in dem alle wichtigen Verfahrensschritte durchgeführt werden können, um das geeignete Klassierverfahren zu ermitteln. Wie an der Vielzahl der Klassieraufgaben erkennbar ist, ist es unabdingbar, dass verschiedene geeignete Klassiertechnologien zur Verfügung stehen. Die Anwendung nur einer Technologie kann dem nicht gerecht werden und liefert Produkte mit nicht ausreichender Qualität.

Siebversuche im RHEWUM Technikum
Analyse der Siebversuche

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