CITplus - Ein wesentlicher Schritt der Masseaufbereitung von keramischen Werkstoffen ist die Trocknung des Schlickers. Durch die Wahl des optimalen Trocknungsverfahrens wird die nachfolgende Formgebung entscheidend beeinflusst. Mit der Wirbelschichttechnologie können in einer Anlage mehrere Prozessvarianten mit zahlreichen Variationsmöglichkeiten realisiert werden, sodass für jede Anwendung das optimale Produkt erzeugt wird.

Eine Wirbelschichtanlage der Firma Ammag kann für mehrere Prozesse verwendet werden. Im Bereich der Trocknung keramischer Schlicker sind die drei Prozessvarianten denkbar:

1. Sprühgranulation, d. h. Granulaterzeugung direkt von einer feststoffhaltigen Flüssigkeit ausgehend,
2. Wirbelschichtagglomeration, d. h. Granulaterzeugung durch Agglomeration von pulverförmigen Ausgangsstoffen mithilfe eines Bindemittels,
3. Sprühtrocknung, d. h. Erzeugung feiner Partikel durch Versprühen einer feststoffhaltigen Flüssigkeit

Diese Möglichkeiten können an einer einzigen Anlage realisiert werden, indem minimale Umbauten durchgeführt werden.

Sprühgranulation
Charakteristisch für das Sprühgranulationsverfahren ist, dass die Flüssigkeit auf arteigene Partikel aufgesprüht wird, die in der Wirbelschicht intensiv gemischt und getrocknet werden. Durch das Besprühen wachsen die Partikel. Die Sprühdüse kann entweder oberhalb des Wirbelbettes (Top-Spray) angeordnet werden oder von unten direkt in das Bett hineinsprühen (Bottom-Spray). Durch die Düsenposition lässt sich insbesondere die Kornform beeinflussen: Top-Spray fördert die Ausbildung von brombeerartig aufgebauten Partikeln, die gute Instant-Eigenschaften aufweisen, während Bottom-Spray zu kompakten runden Partikeln mit der sogenannten Zwiebelform führt, die eine hohe Festigkeit haben. Die Partikelgröße wird zum einen durch die Prozessparameter beeinflusst. Außerdem kann der Produktaustrag so erfolgen, dass nur diejenigen Partikel entnommen werden, die eine definierte, einstellbare Größe überschritten haben. Hierzu kann das ausgetragene Produkt entweder extern mit einer Siebmaschine klassiert werden, oder es wird ein klassierender Austrag eingesetzt. Dieser besteht aus einer Öffnung im Anströmboden, durch die von unten Luft mit einer definierten Geschwindigkeit strömt. Nur Partikel, die groß genug sind, können die Anlage entgegen dieser Luftströmung nach unten verlassen und werden ausgetragen.

Wirbelschichtagglomeration
Bei der Wirbelschichtagglomeration wird, ausgehend von pulverförmigen Produkten, ein rieselfähiges Granulat hergestellt, indem ein Bindemittelmittel aufgesprüht wird. Bei löslichen Produkten kann im einfachsten Fall Wasser verwendet werden. Das Partikelwachstum wird dadurch erreicht, dass sich zwischen den Partikeln Feststoffbrücken ausbilden. Es entstehen im Wesentlichen brombeerartige Granulate mit guten Instant-Eigenschaften. Genau wie bei der Sprühgranulation kann die Korngröße sowohl durch die Prozessparameter als auch durch den klassierenden Austrag beeinflusst werden.

Sprühtrocknung
Die Sprühtrocknung ist insofern mit der Sprühgranulation vergleichbar, als eine feststoffhaltige Flüssigkeit versprüht und getrocknet wird. Allerdings wird hier kein Partikelwachstum angestrebt. Demnach müssen die erzeugten Tropfen vollständig zu Partikeln getrocknet werden, bevor sie auf andere Partikel treffen. Mit einem Wirbelschichtapparat kann man die Sprühtrocknung betrieben, indem die Düsen in der Bottom-Spray-Position eingebaut werden und mit außen liegenden Filtern gearbeitet wird. Die erzeugten Partikel werden dann mit dem Luftstrom nach oben aus dem Wirbelschichtapparat ausgetragen und im Filter abgeschieden. Anhand zweier Beispiele soll aufgezeigt werden, wie diese Vielfältigkeit bei der Entwicklung und Produktion von Industriekeramiken genutzt werden kann.

Plasmabeschichten
Zum Plasmabeschichten (Plasmaspritzen) wird ein festes Material im Plasmabereich der Pistole aufgeschmolzen und dann zusammen mit dem Plasmagas auf die zu beschichtende Oberfläche gespritzt. Als Beschichtungsmaterialien kommen unter anderem auch keramische Werkstoffe wie Zirkonoxid infrage. Damit die Beschichtung gleichmäßig erfolgt, muss das Zirkonoxid sehr gleichmäßig zur Plasmapistole geführt werden. Dieses ist am ehesten gewährleistet, wenn die Partikel des Zirkonoxids eine enge Korngrößenverteilung und eine runde Kornform aufweisen. Dabei ist zu beachten, dass die ebenfalls nötige Rieselfähigkeit von der Partikelgröße abhängt.
Um für diese Anwendung den richtigen Prozess auszuwählen und die optimalen Prozessparameter zu bestimmen, ist eine flexible Versuchsanlage nötig, bei der Korngröße und -form in weiten Bereichen variiert werden können. Und die geforderte Flexibilität setzt sich bei der Produktion fort, wenn es darum geht, verschiedene Produktqualitäten anbieten zu können.

Keramischer Verschleißschutz
Keramischer Verschleißschutz wird im Anlagenbau immer wichtiger, weil immer mehr auch schleißend wirkende Produkte gehandelt werden sollen. Und dabei soll der Automatisierungsgrad so hoch wie möglich sein. Also werden zum Beispiel bisher bestehende Sackeinschüttungen, über die unmittelbar in Behälter dosiert wurde, durch Siloanlagen und pneumatische Förderungen ersetzt. Und weil dabei auch der Wartungsaufwand so gering wie möglich sein soll, werden lange Standzeiten angestrebt, die oft nur durch aufwendigen Verschleißschutz erreicht werden.

Flexible Anlagentechnik
Demzufolge sind neue Innovationen gefragt, und diese erfordern wiederum Versuche, bei denen Korngröße und -form variiert werden sollen. Damit gelten die gleichen Bedingungen an die Anlagentechnik, die oben schon beschrieben wurde.
Ausgehend von diesen beiden Beispielen aus dem Bereich der keramischen Werkstoffe kann man verallgemeinern, dass Vielseitigkeit immer dann gefragt ist, wenn es um die Produktentwicklung geht oder wenn mehrere Produkte hergestellt werden sollen, die für sich genommen keine eigene Anlage rechtfertigen.
Ammag bietet diese Flexibilität nicht nur bei der Anlagentechnik, sondern auch im gesamten Projektmanagement, bei dem es darauf ankommt, die technischen Rahmenbedingungen des Prozesses mit denjenigen der örtlichen Gegebenheiten sowie der Kundenwünsche in Einklang zu bringen.