Dreistufiger Trocknungsprozess für Grünsalz als Nebenprodukt der Titandioxid-Produktion gewährleistet hohe Produktqualität

Schonende und kontrollierte Feststoff-Trocknung

  • Abb. 1: Wirbelschichttrockner für die Vortrocknung von Grünsalz (Eisensulfat-Heptahydrat), das in großen Mengen als Nebenprodukt bei der TiO2-Herstellung im Sulfat-Verfahren anfällt. Das Grünsalz wird als Nebenprodukt für die Zement-, Düngemittel- und Pharmaindustrie sowie zur Wasseraufbereitung vermarktet. Voraussetzung dazu ist eine sehr schonende und kontrollierte Trocknung des Grünsalzes, d.h. das Kristallwasser darf nicht ausgetrieben werden. Abb. 1: Wirbelschichttrockner für die Vortrocknung von Grünsalz (Eisensulfat-Heptahydrat), das in großen Mengen als Nebenprodukt bei der TiO2-Herstellung im Sulfat-Verfahren anfällt. Das Grünsalz wird als Nebenprodukt für die Zement-, Düngemittel- und Pharmaindustrie sowie zur Wasseraufbereitung vermarktet. Voraussetzung dazu ist eine sehr schonende und kontrollierte Trocknung des Grünsalzes, d.h. das Kristallwasser darf nicht ausgetrieben werden.
  • Abb. 1: Wirbelschichttrockner für die Vortrocknung von Grünsalz (Eisensulfat-Heptahydrat), das in großen Mengen als Nebenprodukt bei der TiO2-Herstellung im Sulfat-Verfahren anfällt. Das Grünsalz wird als Nebenprodukt für die Zement-, Düngemittel- und Pharmaindustrie sowie zur Wasseraufbereitung vermarktet. Voraussetzung dazu ist eine sehr schonende und kontrollierte Trocknung des Grünsalzes, d.h. das Kristallwasser darf nicht ausgetrieben werden.
  • Abb. 2: Trommeltrockner für die Vortrocknung von Grünsalz
  • Abb. 3: Im Fließbetttrockner wird das Grünsalz schonend weitergetrocknet

In der Titandioxid-Produktion werden Vor- und Zwischenprodukte und insbesondere auch das Pigment selbst einem Trocknungsprozess unterzogen. In diesen anspruchsvollen Verfahren lassen sich energetisch unwirtschaftliche Apparate durch innovative, sehr effiziente Trocknungsanlagen ersetzen, um dadurch einerseits die Produktqualität und andererseits die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses steigern zu können. Der Trockner-Hersteller Allgaier hat sich mit speziell für den TiO2-Prozess ausgelegten Vibrations-Fließbetttrocknern, Trommeltrocknern, Suspensions- und Pastentrocknern sowie nicht vibrierenden Fließbetttrocknern eine weltweit führende Stellung als Partner für die Pigmentindustrie erarbeitet. Dies belegt eine in Betrieb genommene Anlage für die Trocknung von Eisensulfat-Heptahydrat (Grünsalz).

Titandioxid ist nach Angaben des Verbandes der Mineralfarben-Industrie (VdMI) das am meisten eingesetzte Weißpigment mit einer globalen Jahresproduktion von ca. 3,6 Mio. t. Etwa 35% davon werden in Westeuropa hergestellt. Der Markt für Titandioxid in Deutschland ist mit einem Jahresumsatz von über einer halben Mrd. € der bedeutendste Einzelmarkt in Europa. Und die Nachfrage nach TiO2 steigt - beschleunigt durch immer neue Anwendungsfelder.

Das bei der TiO2-Herstellung im Sulfat-Verfahren anfallende Eisensulfat wird nicht mehr abgelagert, sondern als Nebenprodukt für die Zement-, Düngemittel- und Pharmaindustrie sowie zur Wasseraufbereitung vermarktet. Voraussetzung dazu ist eine sehr schonende und kontrollierte Trocknung des Eisensulfat-Heptahydrats. Würden die Salzkristalle bei der Trocknung einer zu hohen Temperatur ausgesetzt, hätte dies Einfluss auf den Kristallwassergehalt und somit auf die Qualität des Endproduktes. Eine falsche Prozessführung birgt auch die Gefahr des Verklebens und der Klumpenbildung.

Auf der Basis umfangreicher Erfahrungen mit unterschiedlichen Trocknungsprozessen in der TiO2-Produktion hat Allgaier für diesen anspruchsvollen Prozessschritt eine spezielle Trocknungstechnik entwickelt. Für ein optimales, qualitativ hochwertiges Produkt und eine störungsarme Produktion hat sich eine mehrstufige Trocknung mit drei aufeinander abgestimmten Verfahren,

  • der Vortrocknung im Trommeltrockner (Abb.

    1),

  • der Trocknung im Vibrations-Fließbetttrockner mit Rührzone (Abb. 2),
  • der Kühlung und Stabilisierung in der Wirbelschicht (Abb. 3)

als wirtschaftlichste Lösung erwiesen, insbesondere dann, wenn es um hohe Feststoffleistungen mit z.B. mehreren 10.000 kg/h geht.

Zur Vortrocknung wird ein Trommeltrockner System Mozer eingesetzt, der einen sehr hohen Durchsatz bei gleichzeitig optimierter Trocknungsleistung durch den direkten Kontakt von Heißgas und Produkt gewährleistet. Nach der Vortrocknung wird das Grünsalz zur sehr schonenden Weitertrocknung in einen mit einer Rührzone ausgerüsteten Vibrations-Fließbetttrockner eingetragen. Die exakt abgestimmte Kombination aus Rühren, Vibrationen und Luftanströmung bildet die Voraussetzung dafür, dass sich bereits in der Eintragszone des Trockners eine homogen fluidiserte Feststoffschicht bildet. Im Trockner selbst wird das Produkt durch mehrere, aufeinander folgende Zonen mit verschiedenen Trocknungsluft-Temperaturen gefördert. Die Vibrationen sorgen für den selbstständigen Produkttransport einhergehend mit einer permanenten Homogenisierung des Feststoffes.

Abschließend durchläuft das getrocknete, noch warme Produkt einen statischen Wirbelschichtkühler. Dabei wird das Grünsalz belüftet und stabilisiert, sowie eventuell vorhandene Restfeuchte ausgetrieben und gekühlt. Die Wirbelschicht erweist sich wegen ihrer ausgezeichneten Stoff- und Wärmeübergangsbedingungen und den daraus folgenden hohen Energiedichten und geringen Anlagenvolumina als besonders vorteilhaft für diesen abschließenden Prozessschritt.
Die wirkungsvolle Kombination dieser drei Verfahrensschritte ist die Voraussetzung für hohe Wirkungsgrade und wirtschaftliche Durchsätze. Dazu bedarf es umfangreicher Erfahrungen mit speziellen Lösungen für die Titandioxid-Industrie. Zudem erfordert die komplexe Anlagengestaltung moderne CAD-Systeme, um in kurzen Planungszeiträumen Ergebnisse zu erreichen. Zu den reinen anlagenspezifischen und thermodynamischen Auslegungen kommen noch die mess- und regelungstechnischen Verzahnungen der einzelnen Verfahrensstufen.

Mit den Trocknungsanlagen lassen sich auch in bestehenden Titandioxid-Anlagen unwirtschaftliche Band- oder Sprühtrockner zur Trocknung der Filterkuchen und Suspensionen in der Pigmentherstellung durch moderne Verfahren ersetzen. Nicht nur die Energiebilanz wird mit diesen modernen Trocknungsverfahren optimiert, sondern auch bestehende Flaschenhälse in der Produktion beseitigt. Zudem ist der Wartungsaufwand und Ersatzteilbedarf der eingesetzten Prozesstechnik sehr gering und damit die Anlagenverfügbarkeit entsprechend hoch, da sie über nur wenige mechanisch beanspruchte Bauteile verfügt.

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