AGS Anlagen + Verfahren GmbH | 11.10.2017

Anlagentechnik zur Feinsandrückgewinnung

Der Einsatz von Zyklonen und die Nachreinigung von Feinsanden mit Wendelscheidern werden künftig an Bedeutung gewinnen.

 - Eine Spülfeldanlage am Kieswerk mit viel Sand im Abwasser.
Eine Spülfeldanlage am Kieswerk mit viel Sand im Abwasser.
Foto: AGS

In der Kies- und Sandindustrie hat die Feinsandrückgewinnung aus anfallenden Abwässern in den vergangenen Jahren zugenommen. Einerseits ist die Schonung der vorhandenen Ressourcen durch die Minimierung von Sandverlusten bei der Nassaufbereitung ein ökologischer Faktor. Auf der anderen Seite stehen die wirtschaftlichen Gründe dafür, dass der Aufwand für die Beräumung von Spül- und Absetzfeldern auf ein Minimum beschränkt wird und verkaufsfähige Verluste des Rohmaterials so gering wie möglich gehalten werden.

Eine Kies-Waschanlage hat im Rücklauf der Abwässer immer einen gewissen Anteil an Feststoffen, der aus dem Überlauf eines Schöpfrads, verschiedenen Siebunterläufen, einem Schwertwäschen-Überlauf oder dem Leichtgutaustrag eines Sortiergeräts zur Abscheidung von Organik oder anderen schädlichen Bestandteilen stammen kann.

Manchmal sind es auch gerade diese „verlorenen“ Fein- oder Feinstanteile, die dem fertigen Sandprodukt für die bedarfsgerechte Sieblinie fehlen. Im Extremfall kauft der Kieswerksbetreiber Fremdsande zu, um die nötigen Qualitätsanforderungen an sein Produkt zu erfüllen, während gleichzeitig in jeder Betriebsstunde mehrere Tonnen Feinsand mit dem Abwasser in seinen Baggersee fließen. Viele Gründe sprechen also für die Feinsandrückgewinnung einer Nass-Kiesaufbereitung und belegen deren Wirtschaftlichkeit.

Zusätzliche Reinigungsstufe nötig?

Grundsätzlich ist bei der Prozesstechnik zur Feinsandrückgewinnung zu unterscheiden, ob die im Abwasser enthaltenen Sande ohne eine zusätzliche Reinigungsstufe rückverwertet werden können oder ob noch mitgeführte Schadanteile (z.B. Holz, Kohle) abgetrennt werden müssen. An der Verwendung von Zyklonen als erste Stufe der Feinsandrückgewinnung führt dabei kaum ein Weg vorbei.

Der Hydrozyklon ist als relativ einfach konstruiertes Bauteil in der Lage, den gewünschten Feststoffanteil aus dem Suspensionsgemisch in eingedickter Form abzuscheiden. Die richtige Zyklonauswahl und die zugehörigen Betriebsbedingungen müssen jedoch sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, damit die Rückgewinnung den gewünschten technischen Effekt und die Investition ihren wirtschaftlichen Zweck erfüllt. Bei niedrigen Trennschnitten wird in der Regel ein Multizyklonblock zum Einsatz kommen, bei höheren Trennschnitten eher der Einzelzyklon bis hin zum einstellbaren Betrieb mit Unterlauftasche.

Der Zyklonbetrieb mit Unterlauftasche – ein aus Gummi hergestellter Verschluss für den Zyklon-Unterlauf – ist ein eigenständiger Betriebsfall, für den Besonderheiten in der Rohrleitungsausführung zu beachten sind. Der enthaltene Flüssigkeitsanteil kann auf ein Minimum eingestellt werden, so dass der Zyklon-Unterlauf haldenfähig wird.

Anwendungsbeispiel 1

Im Kieswerk Ottendorf-Okrilla wurden in der Vergangenheit die anfallenden Abwässer aus der Nassaufbereitungsanlage in Absetzbecken geleitet, deren Kapazität in naher Zukunft erschöpft gewesen wäre. Ausgangspunkt der Umrüstung war ein vorhandener Pumpensumpf. Von dort aus wurden die Abwässer bislang einfach ins Absetzbecken verspült. Die bis zu diesem Zeitpunkt genutzte Verspülpumpe wurde den neuen Einsatzbedingungen angepasst und pumpt nun das Wasser-Sand-Gemisch direkt auf eine Zyklonbatterie, die die Feinsande vom Abwasser trennt.

Die Zyklone sind mit Unterlauftaschen ausgerüstet, die mit der entsprechend ausgeführten Rohrleitungsführung zu einem sehr eingedickten Sandaustrag führen. Über ein nachgeschaltetes Sieb wird der zurückgewonnene Feinsand noch einmal entwässert. Dieser Feinsand bringt als zusätzliches Verkaufsprodukt betriebliche Erlöse und die verbleibende Reichdauer der Absetzbecken hat sich erheblich erhöht – eine Investition, die sich also gelohnt hat.

Für Sandaufbereitungsanlagen, die eine oder mehrere Sortierstufen zur Reinigung der Sande von schädlichen organischen Bestandteilen (Holz oder Kohle) enthalten, ist bei der folgenden Feinsandrückgewinnung eine alleinige Zyklonstufe die absolute Ausnahme. Die Organik-Anteile im Abwasser der Waschanlage sind meist nicht schwimmfähig und werden deshalb mit dem Zyklon-Unterlauf zusammen mit den Feinstsanden als stark verschmutztes Gemisch ausgetragen. Für die Reinigung dieses Gemisches ist als nachgeschaltete Aufbereitungsstufe ein Wendelscheider bestens geeignet. Er benötigt keine zusätzliche Energie, arbeitet sehr verschleißarm und ohne besondere Wartung mit einfacher Wirkungsweise:

Beim Wendelscheider fließt eine Trübe in einer schraubenförmig gewundenen Rinne abwärts. In der Rinne überlagern sich mehrere Strömungen, die dazu führen, dass sich spezifisch leichtere Körner im äußeren Bereich der Rinnenströmung einordnen, die schwereren Partikel dagegen im inneren Bereich. Am Ende der Wendelrinne haben sich nebeneinander liegende Produktbänder ausgebildet. Über einstellbare Splitter wird der Austrag von meist drei Produkten - Schwer-, Mittel- und Leichtgut - hergestellt.

Die Durchsatzmenge einer Wendel ist mit etwa 2,4 bis 3,3 t/h Feststoff (je nach Fabrikat) recht begrenzt. Deshalb werden in der technischen Ausführung zwei oder drei Wendel (Spiralstarts) zu einer Säule zusammengefasst und mehrere Säulen bilden einen Block, so dass insgesamt eine sehr platzoptimierte Anordnung entsteht.

Die Effizienz der Sortierung wird beeinflusst durch das Rinnenprofil, den Durchmesser der Wendel, die Ganghöhe und die Anzahl der ausgeführten Windungen. Grundsätzlich ist der Wendelscheider für die Entkohlung von mineralischen Feinsanden im Kornbereich von 0,05 bis etwa 1,0 mm geeignet. samt eine sehr platzoptimierte Anordnung entsteht.

 - Wendelscheiderbank zur Entkohlung von Feinsand im Kieswerk Milchplatz der Firma Hülskens.
Wendelscheiderbank zur Entkohlung von Feinsand im Kieswerk Milchplatz der Firma Hülskens.
Foto: AGS

Anwendungsbeispiel 2:

Weser-Kiese sind oft mit Kohleanteilen belastet, die eine sehr hohe spezifische Dichte aufweisen. Die Organikabscheidung erfordert deshalb eine besonders „straffe“ Einstellung an den Sortiergeräten. Während das im Kiesbereich unkritisch ist, führt das beim Sand physikalisch bedingt zu notwendigen Feinsandverlusten und einer entsprechend starken Reduzierung der Kornanteile bis 250 µm. Im Werk WIKA Sand und Kies in Stolzenau ist vor etwa 15 Jahren eine moderne Aufbereitungsanlage inkl. Setzmaschine für den Kiesanteil 2-32 mm und Aufstromsortierer für den Sand 0/2 mm errichtet worden. Die damit hergestellten Verkaufsprodukte sind in Bezug auf den Reinheitsgrad regional herausragend. Die notwendige sehr „straffe“ Sortierung im Sandteil führte in der Vergangenheit jedoch dazu, dass sich die Produkt-Sieblinie in Bezug auf die Feinsandanteile letztendlich immer knapp am Rand der Kundenakzeptanz bewegte, obwohl das Rohvorkommen grundsätzlich einen leichten Überschuss davon aufweist.

Es war schnell klar, dass nur eine Feinsandrückgewinnung mit Wendelscheidern dieses Problem lösen konnte. Diese Nachrüstung ist in zwei Etappen erfolgt. Im Endergebnis sind jetzt zwei Wendelscheider-Blöcke mit insgesamt 18 Spiralstarts in Betrieb. Mit dieser relativ einfachen Nachrüstung können sehr konstante Produktsieblinien sichergestellt werden und nebenher werden die Spülfelder und die damit verbundene kostenintensive Bewirtschaftung deutlich entlastet.

Anwendungsbeispiel 3:

Rohstoffverknappung und begrenzte Ressourcen führen immer wieder dazu, dass Rohkiese, die früher wegen stärkeren Verunreinigungen einfach in der Lagerstätte liegengelassen wurden, nun verwertet werden müssen und mit entsprechend höherem technischem Aufwand aufzubereiten sind. Wie viele andere auch hat sich das Kieswerk Heim in Nobitz jetzt diesen Anforderungen stellen müssen.

Nachdem eine moderne Sandentkohlung als Nachrüstung in die bestehende Aufbereitungsanlage installiert wurde, hat sich eine Erweiterung der bereits vorhandenen Feinsandrückgewinnungsanlage als daraus logische Konsequenz ergeben. Auch hier ist das positive Ergebnis auf der einen Seite die Verbesserung der Sandsieblinie, die gleichzeitig auch eine höhere Produkt-Tonnage und entsprechend höhere Verkaufserlöse ergibt, und auf der anderen Seite ein deutlich verringerter Aufwand für die Erhaltung der Spülbereiche, in denen die Abwässer der Kiesanlage eingeleitet werden.

Fazit:

Die Kombination von erhöhten Produktanforderungen im Sandbereich bei gleichzeitiger Verknappung der natürlichen Ressourcen erfordert technische Lösungen zur Rückgewinnung von Feinsanden. Unterschätzt wird oft auch der tatsächliche Aufwand für die Beräumung von Spülfeldern, in den sich Sande aus den Abwässern der Aufbereitungsanlagen absetzen. Oft wird hier eine Investition zur Wasserreinigung überhaupt nicht in Erwägung gezogen, weil gewohnheitsgemäße Abläufe im betrieblichen Alltag nicht in Frage gestellt werden. Gutes Energiemanagement und eine kritische wirtschaftliche Betrachtung lassen aber schnell erkennen, ob eine Nachrüstung zur Behandlung der Abwässer sinnvoll ist.

Der Einsatz von Zyklonen und die Nachreinigung von Feinsanden mit Wendelscheidern sind bewährte technische Lösungen, die in den kommenden Jahren zunehmende Bedeutung in der Kies- und Sandindustrie erfahren werden. Die Fa. AGS Anlagen + Verfahren GmbH, die uns diesen Beitrag zur Verfügung gestellt hat, steht ihren Kunden dabei zur Seite.