Herstellung von Glas- und Gießereiqualitätessanden

Aufbereitungsanlage für Spezialsande

Nach Wasser ist Sand einer der weltweit am meisten nachgefragten natürliche Rohstoffe. Sand- und Kies aus natürlichen Vorkommen wird nicht nur für Gebäude oder Straßen, sondern auch für Glas, Kosmetik oder Smartphone-Bildschirme benötigt.
Seit über 60 Jahren entwickelt AKW Apparate and Verfahren, als führender Spezialist für nassmechanische Aufbereitung und Umwelttechnik, Aufbereitungstechnologien, Apparate, Prozesseinheiten und Anlagen zur Aufbereitung von Natursanden und Recyclingprodukten.

In der Glasindustrie ist Quarzsand aufgrund seines hohen Siliziumdioxidgehalts, seinengeringenVerunreinigungen (typischerweise Fe2O3, Al2O3, TiO2) und seiner physikalischen Eigenschaften ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von Glasprodukten. Glassand weist daher eine höhere Reinheit und eine kontrolliertere Korngröße im Vergleich zu herkömmlichem Quarzsand auf. Er wird aufbereitet, um Verunreinigungen zu entfernen und spezifische Eigenschaften zu erzielen, die für die Glasproduktion erforderlich sind. Glassand ist ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung verschiedener Glasarten, einschließlich Floatglas, Behälterglas, Glasfasern und Spezialgläsern.

Im vorliegenden Fall wird ein kürzlich in Auftrag gegebenes Beispiel eines industriellen Quarzsandprojekts vorgestellt.

Eckdaten
Projektstart01/2020
Montage11/2020
Inbetriebnahme04/2021
Anlagenkapazität
Glassand60 t/h
Gießereisand60 t/h
Korngrößenbereich
Glassand0 – 20 mm
Gießereisand0 – 20 mm

Situation

Unser tunesischer Kunde ist in der Herstellung von Hohlglas tätig. Um sowohl den lokalen Marktbedarf abzudecken als auch in der Lage zu sein, nach Nordafrika und Südeuropa zu exportieren, wandte sich der Kunde an uns, um eine Quarzsand-Waschanlage zu entwerfen. Diese soll verschiedene Sandqualitäten für diverse industrielle Anwendungen, insbesondere für die Glasproduktion, produzieren.

Mit dem Ziel, die verschiedenen Rohstoffqualitäten für die Glasproduktion vollständig zu kontrollieren und die Lieferzuverlässigkeit zu gewährleisten, begann das Projekt mit der Überprüfung der Zusammensetzung verschiedener Rohstoffproben hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften. Es folgten Pilotversuche in unserem Technikum in Deutschland mit bis zu 6 verschiedenen Proben. Entsprechend konnten unsere Experten ein geeignetes Konzept für den Kunden entwickeln, um seine Rohstoffe auf die effizienteste Weise zu verarbeiten und den Gesamtausbeute des Prozesses zu maximieren.

Bei der Aufbereitung von Glassand ist es wichtig, die Zielkorngröße (obere und untere Trennschnitte) mithilfe spezifischer Aufbereitungsapparate wie Hydrozyklone und hocheffiziente Feinsiebe zu erreichen, um eine präzise Klassierung zu erzielen. Der Quarzsand muss gereinigt werden, um den SiO2-Gehalt durch die Minimierung von Verunreinigungen wie Eisenoxid (Fe2O3), Aluminiumoxid (Al2O3) und Titandioxid (TiO2) zu erhöhen. Hierfür werden unterschiedliche Dichtetrennverfahren und magnetische Separation eingesetzt. Neben der Glassandproduktion forderte der Kunde die Möglichkeit, Gießereisand mit einer spezifischen Korngröße und einer begrenzten Menge an Feinanteilen (-100 µm < 4 %) zu produzieren, um den lokalen Marktbedarf zu decken.

AKW Apparate and Verfahren stellte für dieses Greenfield-EPC-Projekt erfolgreich die relevanten Aufbereitungsaggregate, einschließlich Stahlkonstruktion, Rohrleitungen und Verkabelungen, bereit. Die Bauarbeiten wurden von einem lokalen Auftragnehmer basierend auf den von AKW Apparate and Verfahren erstellten Plänen durchgeführt.

Prozessbeschreibung

Die Anlage ist darauf ausgelegt, verschiedene Quarzsandqualitäten mithilfe unterschiedlicher automatisierter Programme zu produzieren. Sie stellt eine Qualität A als Glassand mit einer Korngröße von 100–800 µm und einem Fe2O3-Gehalt von 250 ppm für die Herstellung von Klarglasbehältern her sowie eine Qualität B als Glassand im Korngrößenbereich von 100–800 µm und einem Fe2O3-Gehalt von 500–550 ppm für die Produktion von gefärbten Glasbehältern.

Für Gießereianwendungen muss der produzierte Sand im Korngrößenbereich von 100-350 µm liegen und wird über ein separates Programm produziert.

Herstellung der Qualitäten A & B

Für die Herstellung von Glassand der Qualität A beginnt der Prozess mit einer Vorsiebung, um das grobe Material (> 4 mm) zu entfernen und so die Lebensdauer und Effizienz der nachgeschalteten Apparate zu schützen. Die Materialfraktion < 4 mm wird zu einem Hydrozyklon AKA-VORTEX zur Entschlämmung geleitet, gefolgt von Hochleistungsattritionszellen AKA-TRIT, in denen eine mechanische Oberflächenbehandlung erfolgt. Die Feinsiebung für den scharfen Trennsschnitt bei 0,8 mm erfolgt mit unserem AKA-SCREEN, bevor die Überkornfraktion (0,8 – 4 mm) zwischengelagert wird. Der nachfolgende Hydrozyklon mit Flachboden AKA-VORTEX wird für weitere Entschlämmung und Konzentrationsregulierung verwendet, bevor das Material zu den Wendelscheider AKA-SPIN zur Dichtesortierung und Entfernung einer mit Fe2O3 kontaminierten Schwerfraktion geleitet wird. Als letzter Aufbereitungssschritt vor der Zwischenlagerung sind eine Entwässerungssiebmaschine zur Endbehandlung der Nebenprodukte und eine weitere zur Endbehandlung der Produkte (100–800 Mikrometer) installiert.

Für die Produktion von Glassand der Qualität B bleibt der Aufbereitungsweg gleich, mit der Ausnahme, dass die Hochleistungsattritionszellen AKA-TRIT umgangen werden, da die Anforderungen an den Fe2O3-Gehalt niedriger sind.

Herstellung von Gießereisand

Bei der Herstellung des Gießereisandes bleibt der Aufbereitungsweg größtenteils gleich, jedoch wird der Wendelscheider AKA-SPIN umgangen und ein Aufstromklassierer AKA-SIZER eingesetzt, um eine präzise Klassierung bei 350 µm durchzuführen. In diesem Prozessweg bleiben die Hochleistungsattritionszellen AKA-TRIT Teil des Prozesses, um feine Sandsteine zu zerkleinern und den Sand von gebundenem Ton zu befreien, der für Gießereianwendungen nachteilig ist.

Das Betonfundament des Produktlagers ist mit Neigung und einem Entwässerungssystem ausgestattet, um das Wasser aus dem Lager aufzufangen, das durch Schwerkraft zurück zu den Prozesswassersedimentationsbecken geleitet wird, um die Wassergewinnung zu maximieren.

Produkte
GlassandGießereisand
0.1 – 0.8 mm0.1 – 0.35 mm
Chemische Zusammensetzung
Ausgabe (Produkt Glassand)
Rohmaterial (Aufgabe)Qualität AQualität B
SiQ298.80 %99.60 %99.50 %
Fe2030.12 %0.025 %0.050 %
AI2030.27 %0.10 %0.18 %

Prozesswasseraufbereitung / Prozesswasserrecycling

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Prozesswasser zu recyceln, entweder durch Wasserlagunen, Prozesswassersedimentationsbecken oder einen Hochleistungskläreindicker AKA-SET.

In diesem Beispiel und bei begrenzter Fläche wurde der Wunsch nach einem Wasseraufbereitungssystem geäußert, und kompakte Sedimentationsbecken erwiesen sich als die geeignetste Lösung (insgesamt 2 Becken, eines in Betrieb und das zweite im Stand-by-Modus). Die Becken werden von dem Team von AKW Apparate und Verfahren dimensioniert und normalerweise vom Kunden auf Basis der von AKW Apparate und Verfahren bereitgestellten Zeichnungen aus Beton gebaut, was eine lange Lebensdauer bei geringen Investitionskosten ermöglicht. Durch Zugabe von Flockungsmitteln zum Abwasser kann, falls erforderlich, die Absetzwirkung verbessert werden. Das gereinigte Wasser wird mithilfe einer Tauchpumpe zurück zur Aufbereitungsanlage gepumpt und wiederverwendet. Das Sedimentationsbecken wird regelmäßig auf einfache Weise, beispielsweise mit einem Radlader, vom abgesetzten Schlamm gereinigt

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