Die Anwendung einer vollständig geschlossenen 3-in-1-Anlage zum Filtern, Waschen und Trocknen in der automatischen Produktionslinie für Gold- und Silberpulver

Um den immer strengeren Umweltschutzauflagen für die Goldpulver-Nachbearbeitung gerecht zu werden, entwickelte und konstruierte Wuxi ZhangHua Machinery eine neuartige, vollständig geschlossene 3-in-1-Anlage zur Filtration, Wäsche und Trocknung. Diese ersetzt die bisherige Platten- und Rahmenfilterpresse für die Filtration, Wäsche und Trocknung von grobem Silberpulver. Nach einer Testphase hat sich im praktischen Einsatz gezeigt, dass die neue Anlage die Ammoniakgaskonzentration vor Ort deutlich reduziert und gute Ergebnisse erzielt.

Prinzip der vollständig geschlossenen Drei-in-Eins-Anlage zum Filterwaschen und Trocknen

Wuxi ZhangHua Machinery hat eine Filter-, Wasch- und Trocknungsmaschine entwickelt, die hauptsächlich aus einer Antriebseinheit, einer Hebevorrichtung, einer Gleitringdichtung, einem Mannloch, einem Tankkörper, einem Mischsystem, einer Auslassventilvorrichtung, Stützen usw. besteht.

Das Funktionsprinzip beruht auf der Erzeugung eines Überdrucks im Tank mittels Stickstoff unter hohem Druck, wodurch eine Fest-Flüssig-Trennung erreicht wird. Der gesamte Prozess – von der Beschickung über Filtration, Waschen und Trocknen bis hin zur Entleerung – kann kontinuierlich im selben Behälter durchgeführt werden.

Da die neue, vollständig geschlossene 3-in-1-Anlage zum Filtern, Waschen und Trocknen erstmals in der Nachbearbeitung von metallurgischem Grobsilberpulver eingesetzt wurde, gab es keine vergleichbaren Erfahrungen für die Konstruktion, und der Einsatz dieser Anlage in der metallurgischen Industrie ist äußerst selten. Aufgrund der räumlichen Gegebenheiten und anderer Faktoren traten bei der späteren Anschaffung und Installation Konstruktionsmängel auf. Zudem wurden nach einer Probebetriebsphase einige bestehende Probleme deutlich. Der praktische Ablauf des Probebetriebs wird im Folgenden kurz beschrieben:

Erste Phase: Nach dem Einfüllen und Filtern der Materialien im ersten Reaktionskessel wurde das Silberpulver im Kessel beobachtet; es machte etwa ein Drittel des Volumens aus. Die Materialien wurden erneut in den Kessel gegeben und die weiteren Schritte fortgesetzt. Beim Ablassen des Materials zeigte sich ein relativ hoher Widerstand des Rührflügels und ein starker Ammoniakgeruch, was auf eine unzureichende Waschwirkung hindeutete. Die Silberlösung wurde jeweils nach dem Absetzen in einen Reaktionskessel gegeben und anschließend in den zweiten Topf überführt.

Zweite Phase: Nach mehreren Testläufen stellte sich heraus, dass die Zufuhrgeschwindigkeit zunehmend abnahm. Eine Überprüfung des Reaktors ergab, dass sich Silberpulver am Boden des Tauchsilberreaktors abgelagert hatte. Dies führte zu einer Verstopfung des Auslasses und einer weiteren Ansammlung von Silberpulver. Um dies zu verhindern, wurde eine Druckluftleitung an den Reaktor angeschlossen, um den Innendruck auf 0,2 MPa zu erhöhen. Anschließend wurde das Auslassventil geöffnet, um das Material zuzuführen. Dadurch wurde die erneute Silberpulverablagerung verhindert und gleichzeitig die Flüssigkeit im Reaktor nach der Filtration vollständig abfiltriert. Nach Abschluss der Filtration reduzierte sich die Anzahl der Wiederholungen des Zufuhr-Filtrations-Schritts erheblich, und der Aufwand sowie die Zufuhrzeit verkürzten sich um durchschnittlich 20 Minuten pro Behälter.

Drei Stufen: Da die All-in-One-Maschine hauptsächlich in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt wird, dient die Hauptfunktion der Wasserleitung der Staubreduzierung und der Reinigung des Rührwerkslagers. Die Wassermenge der Düse entspricht nicht dem tatsächlichen Produktionsbedarf unseres Werks, und die Wassernachfüllzeit ist zu lang, was die Bearbeitungszeit des Einzelreaktors verlängert. Die ursprüngliche Wasserzulaufleitung des Reaktors wird daher als Zulaufleitung der All-in-One-Maschine genutzt. Die Zufuhr von sauberem Wasser durch den Reaktor reduziert nicht nur die Betriebszeit, sondern spült gleichzeitig geringe Mengen an Silberpulverresten am Reaktorboden und in den Zulaufschläuchen der All-in-One-Maschine ab.

Vier Phasen: Die Dicke des Silberpulvers über der Sinterplatte der integrierten Maschine nimmt im Verlauf des Testlaufs kontinuierlich zu. Dies führt zu einer erhöhten Belastung des Rührflügels, die den normalen Bereich überschreitet und die Produktionssicherheit beeinträchtigt. Dadurch ist ein häufiges Entfernen der dichten Silberpulverschicht erforderlich, was arbeitsintensiv und schwierig ist und den normalen Produktionsablauf stört. Beobachtungen ergaben, dass die Funktion des Rührwerks der All-in-One-Maschine, das Material umzukehren und zu ebnen, das Silberpulver über der Sinterplatte allmählich verdichtet und so die Dicke der Silberpulverschicht kontinuierlich erhöht. Nach dem Entfernen der dichten Silberpulverschicht aus der All-in-One-Maschine wurde der Testlauf ohne die Funktion zum Ebnen des Materials wiederholt. Im Verlauf des Testlaufs blieb die Silberpulverschicht stets am niedrigsten Punkt des Rührflügels und stabil. Gleichzeitig bilden die Silberpulverschicht und die Sinterplatte einen Vorfilter→Sekundärfilter. Die fortschrittliche Filterstruktur gewährleistet nicht nur die Filterwirkung, sondern schützt auch die Sinterplatte.

Dadurch wird die Reinigungszeit der Sinterplatte verlängert, was einer normalen Produktion förderlich ist.

Nach einer Testphase erwies sich das mit der integrierten Maschine gefilterte Silberpulver als stabiler als das mit herkömmlichen Filterpressen gefilterte. Der Wassergehalt konnte im Allgemeinen um 7 bis 8 % reduziert werden, die Arbeitsbedingungen am Produktionsstandort deutlich verbessert und die Ammoniakkonzentration in der Werkstatt erheblich gesenkt werden. Es treten keine nennenswerten Ammoniakgase mehr auf, und die Arbeitsbelastung der Arbeiter verringert sich. Allerdings steigen die Anforderungen an die Bedienungsgenauigkeit, und die Bearbeitungszeit verlängert sich im Vergleich zu vorher.

Bestehende Probleme und Verbesserungsvorschläge für eine neuartige, vollständig geschlossene 3-in-1-Filterwasch- und -trocknungsanlage für Gold- und Silberpulver

Neben den Problemen, die im Laufe der Praxis entdeckt und gelöst wurden, gibt es einige ungelöste Probleme, die im Folgenden kurz beschrieben werden:

Problem 1: Die Wellenabdichtung des Reaktors ist nicht dicht. Da die Komplettanlage erst später beschafft und installiert wurde, erfolgte die Druckauslegung des Reaktors nicht in der frühen Planungsphase. Nach der späteren Umrüstung ist die dynamische Abdichtung des Reaktors nicht mehr dicht, was den Reaktordruck und den Prozessablauf beeinträchtigt und sich negativ auf den normalen Betrieb des Rührwerks auswirkt.

Problem 2: Das Auslassrohr der All-in-One-Maschine ist lang, der Höhenunterschied zwischen Ein- und Auslass ist groß, und der Flüssigkeitsauslass der Maschine befindet sich an einer tiefen Stelle. Durch die Einwirkung des Filtrats im Rohr erhöht sich der Widerstand am Flüssigkeitsauslass der All-in-One-Maschine, was die Filtration beeinträchtigt. Eine verlängerte Filtrationszeit stört den reibungslosen Produktionsablauf und führt gleichzeitig leicht zur Ablagerung feinster Partikel am Flüssigkeitsauslass der All-in-One-Maschine und damit zur Verstopfung des Rohrs.

Frage 3: Das manuelle Auslassventil der All-in-One-Maschine muss nach jedem fertigen Behälter geöffnet und gereinigt werden. Andernfalls setzt sich Silberpulver an der Innenwand ab, das Ventil schließt nicht mehr dicht und es besteht die Gefahr eines Flüssigkeitsaustritts. Bei diesem Arbeitsschritt wird viel Ammoniakgas freigesetzt, das lokal hohe Konzentrationen aufweist und somit die Umwelt belastet und die Sicherheit der Bediener vor Ort beeinträchtigt.

Zukünftige Verbesserungsrichtung des neuen, vollständig abgedichteten 3-in-1-Filter-, Wasch- und Trocknungsgeräts

Nachdem die Probleme der Ammoniakgasemission und des Wassergehalts im Silberpulver grundsätzlich gelöst wurden, lassen sich die Verbesserungsrichtungen im Wesentlichen in zwei Punkte unterteilen.

(1) Die Bearbeitungszeit soll so weit wie möglich verkürzt werden. Derzeit benötigt die All-in-One-Maschine je nach Material 1,2 bis 1,6 Stunden für die Verarbeitung des Materials eines Reaktors, während die bestehende Platten- und Rahmenfilterpresse für die Verarbeitung des Materials zweier Reaktoren etwa 1,5 bis 2 Stunden benötigt. Angesichts der aktuellen Arbeits- und Ruhezeiten in unserem Werk ist die Verarbeitungskapazität der integrierten Maschine nicht optimal. Daher ist es besonders wichtig, die Bearbeitungszeit der integrierten Maschine für das Material eines Reaktors auf 0,6 bis 0,8 Stunden zu reduzieren, um sie besser an die tatsächlichen Produktionsanforderungen anzupassen.

(2) Der gesamte Betriebsprozess wird automatisch gesteuert. Die All-in-One-Maschine selbst kann durch entsprechende Einstellungen automatisch gesteuert werden. Um jedoch die in der Produktion auftretenden praktischen Probleme zu lösen, wurden die Steuerungsschritte der reaktorbezogenen Ventile in den Betriebsprozess integriert, da die meisten dieser Ventile manuell betätigt werden und daher nicht direkt mit der integrierten Maschine verbunden werden können, um eine automatische Steuerung zu realisieren.

Gleichzeitig ist der Betrieb der All-in-One-Maschine komplexer als der einer herkömmlichen Platten- und Rahmenfilterpresse und stellt höhere Anforderungen an die Präzision der Arbeitsabläufe. Eine vollständige Automatisierung des Prozesses reduziert menschliche Fehler und senkt die Produktionskosten. Ein reibungsloser Ablauf ist daher äußerst hilfreich und vorteilhaft.