News

Horizontale Rotor-Kaskaden-Zentrifuge von IBE

Neue Entwicklung für Hochleistungs-Faserbildung: 0,8–7,2 t/h

IBE Projects GmbH präsentiert eine neue Entwicklung: die horizontale Rotor-Kaskaden-Zentrifuge (Spinner) für eine stabile und präzise gesteuerte Faserbildung über einen breiten Leistungsbereich. Das Konzept verbindet kompakte Bauweise, servicefreundliche Zugänglichkeit und hohe Prozessstabilität – bei gleichbleibend bewährter Aerodynamik der Ausblasung und thermischer Stabilisierung, wie sie auch in unseren vertikalen Lösungen eingesetzt wird.

Grundprinzip

Das System basiert auf einem horizontal angeordneten Rotor mit kaskadenförmig aufgebauter Faserbildungszone. Diese Bauweise ermöglicht:

• gleichmäßige Verteilung der Schmelze und stabilen Austritt über die Perforation,
• reproduzierbare Faserparameter und hohe Prozesskonstanz,
• einfache Wartung und Integration in bestehende Anlagen,
• Skalierung der Leistung ohne Änderung der grundlegenden Prozesslogik.

Leistung und Produktqualität

Die Zentrifuge ist für den industriellen Einsatz ausgelegt:

• ab 0,8 t/h (Pilot- bzw. Linienbetrieb)
• bis 7,2 t/h (Hochleistungsbetrieb)

Bei optimal abgestimmten Betriebsparametern und korrekt eingestellter Ausblasung werden folgende Qualitätskennzahlen erreicht:

• Ausbeute Gutprodukt: > 90 %
• Anteil „Perlen“ (Shots): < 4 %
• Zusätzlich: Bei der Verarbeitung von Basaltschmelze wurde das Wechselintervall des Rotors im Vergleich zu einer Walzenzentrifuge von ca. 80 auf ca. 340 Stunden erhöht – dies reduziert Stillstandszeiten und Betriebskosten deutlich.

Konstruktive Vorteile

1) Präzise dynamische Temperatur- (Viskositäts-) Regelung

Ein intelligentes Regelsystem gewährleistet eine präzise, dynamische Regelung der Schmelzetemperatur direkt während des Zentrifugierens mit einer Genauigkeit von ±2°C. Die Schmelzetemperatur wird in Echtzeit nachgeregelt – unabhängig (in einem ausreichend breiten Bereich von -50 bis +150°C) von der Schmelzetemperatur im Ofen. Dadurch bleibt die Viskosität stabil und es werden reproduzierbare Fasereigenschaften erreicht; Schwankungen der Fasergeometrie – Faserdurchmesser (Dicke) und Faserlänge – werden minimiert.

2) Stabile Schmelzzuführung

Die Schmelze wird über eine Rinne mit beidseitiger Verteilung zugeführt. Dadurch werden Asymmetrien reduziert, lokale Überfüllungen vermieden und die Prozessstabilität insbesondere in Übergangsphasen verbessert.

3) Schutz des Lagerbereichs und höhere Standzeit

Die Konstruktion umfasst:

• Spindelwelle Ø80-120 mm für hohe Steifigkeit,
• Wasserkühlung der Welle zur Reduktion des Wärmeeintrags in die Lager,
• thermische Abschirmung des Lagerbereichs gegen Strahlungswärme und Verschmutzung.

Das steigert die Zuverlässigkeit – besonders bei hohen Temperaturen und intensiver Ausblasung.

4) Thermischer Vorhang und kontrollierte Strömungsführung

Im Ausblas-Receiver ist ein thermischer Vorhang vorgesehen, der die Temperatur in der Arbeitszone stabilisiert und den Einfluss von Kaltluft-Einträgen reduziert. Das unterstützt eine konstante Schmelzviskosität an der Perforation und verbessert die Faserbildung.

5) Kompakt und leicht zu integrieren

Die horizontale Bauweise ist vorteilhaft für die Aufstellung in der Produktionshalle und die Integration in Prozesslinien. Das modulare Konzept erlaubt eine Anpassung an spezifische Aufgabenstellungen und vorhandene Platzverhältnisse.

Anwendungsbereiche

Die Lösung richtet sich an Anlagen zur Herstellung mineralischer und basaltbasierter Faserprodukte, u. a.:

• Dämmstoffe (Platten, Matten),
• Basaltstapelfaser und komposite Vorprodukte,
• Umwandlung mineralischer Schmelzen in faserige Fraktionen in industriellen Prozessen.

Nächste Schritte

IBE stellt auf Anfrage bereit:

• technische Beschreibung und Aufstellungs-/Layoutunterlagen,
• Auslegung der Betriebsparameter nach gewünschter Leistung und Schmelzeeigenschaften,
• Integrationskonzepte für vorhandene Öfen, Ausblasung und Abscheidesysteme,
• Beratung zu Inbetriebnahme und Optimierung.

Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.

Vergleichende Analyse von Basalt, Andesit und Andesitbasalten als Rohstoffe für die Herstellung von kontinuierlichen Fasern sowie aussichtsreiche Lagerstätten

Die Herstellung von kontinuierlichen Fasern auf Basis von Basalt, Andesit und Andesitbasalten gewinnt zunehmend an Popularität, dank der hohen Festigkeit, Hitzebeständigkeit und chemischen Widerstandsfähigkeit dieser Materialien. Dieser Artikel behandelt die technischen und technologischen Aspekte der Verwendung dieser Mineralien zur Herstellung von Fasern, deren Betriebseigenschaften, chemische Beständigkeit von Produkten sowie die vielversprechendsten Lagerstätten, die als Rohstoffquelle für die Industrie dienen könnten.

1. Vergleichende Zusammensetzung und Eigenschaften der Mineralien

Für den Vergleich von Basalt, Andesit und Andesitbasalten ist es wichtig, ihre typische chemische Zusammensetzung zu betrachten, da diese die Schlüsseleigenschaften der Fasern bestimmt, wie Festigkeit, Hitzebeständigkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren und Laugen.

Chemische Zusammensetzung von Basalt

Basalt ist der Haupttyp von magmatischen Gesteinen, und seine chemische Zusammensetzung variiert innerhalb der folgenden Grenzen:

• SiO₂ (Siliziumdioxid): 45–52 %
• Al₂O₃ (Aluminiumoxid): 12–16 %
• Fe₂O₃/FeO (Eisenoxide): 9–14 %
• MgO (Magnesiumoxid): 5–12 %
• CaO (Calciumoxid): 6–12 %
• Na₂O + K₂O (Alkalioxide): 2–5 %
• TiO₂ (Titandioxid): 1–3 %

Basalt hat einen hohen Gehalt an Eisenoxiden und Magnesium, was dem Material eine hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Laugenbeständigkeit verleiht.

Chemische Zusammensetzung von Andesit

Andesit, als saurerer Typ vulkanischen Gesteins, hat folgende typische Zusammensetzung:

• SiO₂ (Siliziumdioxid): 55–60 %
• Al₂O₃ (Aluminiumoxid): 17–20 %
• Fe₂O₃/FeO (Eisenoxide): 4–6 %
• MgO (Magnesiumoxid): 2–4 %
• CaO (Calciumoxid): 6–7 %
• Na₂O + K₂O (Alkalioxide): 3–7 %
• TiO₂ (Titandioxid): 0,5–1 %

Andesit hat einen höheren Silizium- und Aluminiumgehalt im Vergleich zu Basalt, was ihm eine hohe Säurebeständigkeit verleiht, aber seine Beständigkeit gegenüber Laugen verringert.

Chemische Zusammensetzung von Andesitbasalt

Andesitbasalt ist ein Übergangsgestein zwischen Basalt und Andesit, und seine chemische Zusammensetzung kann variieren:

• SiO₂ (Siliziumdioxid): 50–55 %
• Al₂O₃ (Aluminiumoxid): 15–18 %
• Fe₂O₃/FeO (Eisenoxide): 6–10 %
• MgO (Magnesiumoxid): 4–8 %
• CaO (Calciumoxid): 6–10 %
• Na₂O + K₂O (Alkalioxide): 2–5 %
• TiO₂ (Titandioxid): 1–2 %

Der Siliziumdioxidgehalt in Andesitbasalten ist höher als in Basalt, aber niedriger als in Andesit, was diese Gesteine mittelfest gegen Säuren und Laugen macht. Andesitbasalte kombinieren die Festigkeit und Hitzebeständigkeit von Basalt mit der chemischen Beständigkeit von Andesit, was sie zu einem attraktiven Material für die Faserherstellung macht.

2. Technologische Aspekte der Faserproduktion

Basalt
Die Herstellung von Basaltfasern ist seit langem erprobt und erfolgt durch das Schmelzen des Gesteins bei einer Temperatur von 1300–1400 °C mit anschließender Faserbildung. Dieser Prozess ist relativ einfach und kostengünstig.

Andesit
Andesit schmilzt bei einer etwas höheren Temperatur – etwa 1500 °C, was eine genauere Einstellung der Ausrüstung erfordert. Andesitfasern sind aufgrund ihrer hohen Säurebeständigkeit vielversprechend, befinden sich jedoch noch in der Entwicklung.

Andesitbasalte
Auch die Herstellung von Fasern aus Andesitbasalten ist bei einer Schmelztemperatur von etwa 1400–1500 °C möglich. Dieses Forschungsgebiet gilt als vielversprechend, da diese Fasern die Vorteile beider Mineralien kombinieren können.

3. Chemische Beständigkeit von Produkten

Basaltfasern

Basaltfasern sind aufgrund ihres geringen Siliziumgehalts beständig gegen Laugen, was sie für den Einsatz in alkalischen Umgebungen geeignet macht. Allerdings sind sie weniger säurebeständig.

• Säurebeständigkeit: moderat, sie werden durch starke Säuren zerstört.
• Laugenbeständigkeit: hoch.

  Andesitfasern

Aufgrund des hohen Siliziumgehalts haben Andesitfasern eine hohe Säurebeständigkeit, sind jedoch weniger beständig gegenüber Laugen.

• Säurebeständigkeit: hoch.
• Laugenbeständigkeit: niedrig.

Andesitbasaltfasern
Andesitbasalte kombinieren die Eigenschaften von Basalt und Andesit, was ihnen eine hohe Säurebeständigkeit und eine moderate Laugenbeständigkeit verleiht.

• Säurebeständigkeit: höher als bei Basalt.
• Laugenbeständigkeit: niedriger als bei Basalt, aber besser als bei Andesit.

4. Betriebseigenschaften von Produkten

Basaltfasern

• Hitzebeständigkeit: bis 1000 °C.
• Anwendung: Dämmmaterialien, Verstärkungskomposite, feuerfeste Produkte.

Andesitfasern

• Hitzebeständigkeit: bis 800–900 °C.
• Anwendung: vielversprechend für den Einsatz in säurehaltigen Umgebungen und in der Wärmedämmung.

Andesitbasaltfasern

• Hitzebeständigkeit: bis 1000 °C.
• Anwendung: kombinierte Umgebungen mit Einwirkung von Säuren und Laugen, Strukturmaterialien, Komposite.

5. Aussichtsreiche Lagerstätten von Andesitbasalten

• Ferner Osten und Sibirien, Russland

Im Fernen Osten und in Ostsibirien, einschließlich Kamtschatka und den Kurilen, sind Andesitbasalt-Lavaströme weit verbreitet, was diese Regionen zu vielversprechenden Rohstoffquellen für die Faserproduktion macht.

• Karpaten, Ukraine
  Die Region Transkarpatien ist bekannt für Andesit- und Andesitbasaltvorkommen. Hier könnte eine Entwicklung von Ressourcen für die Faserproduktion erfolgen.
• Andengebirge, Südamerika
  Andesitbasalt-Lagerstätten in Chile und Peru bieten enormes Potenzial für den industriellen Abbau, dank der reichen vulkanischen Gebiete und der wachsenden Infrastruktur.
• Mitteleuropa
  Die Vulkangürtel Deutschlands (Rheinisches Schiefergebirge) und Tschechiens enthalten ebenfalls Andesitbasaltgesteine, was diese Region zu einer wichtigen Rohstoffquelle macht.
• Nordamerika
  Die Kaskadenkette in den USA und Westkanada ist reich an vulkanischen Gesteinen, einschließlich Andesitbasalten, was Chancen für die Faserproduktion eröffnet.

Fazit

Für die Herstellung von kontinuierlichen Fasern bleibt Basalt aufgrund seiner Verfügbarkeit und guten Betriebseigenschaften das Hauptmaterial. Andesit und Andesitbasalte stellen jedoch vielversprechende Alternativen dar, insbesondere in säurehaltigen Umgebungen. Andesitbasalte könnten zu einem Rohstoff für Fasern werden, die die Festigkeit von Basalt und die chemische Beständigkeit von Andesit kombinieren. Andesitbasaltvorkommen in Russland, der Ukraine, Süd- und Nordamerika sowie in Mitteleuropa haben enormes Entwicklungspotenzial, was eine Schlüsselrolle bei der Weiterentwicklung dieser Branche spielen könnte.

Dr. Victor Bartashov

Welche Vorteile bietet das Recycling von KMF-Abfällen mithilfe der IBE-Technologie?

• Eliminiert die Kosten für die Brikettierung und Entsorgung Ihrer eigenen Produktionsabfälle
• Ermöglicht die Herstellung zusätzlicher kommerzieller Produkte nicht nur durch die Verwendung des eigenen Abfalls (bis zu 15 % des Produktionsvolumens), sondern auch durch die Einbeziehung von bis zu 30 % oder mehr KMF-Abfällen vom Bausektor zu einem negativen Preis -300÷350 Euro pro Tonne, wodurch auch die Produktionskosten deutlich gesenkt werden
• Durch den Einsatz von Induktionsheizung im Schmelzofen anstelle von Koks und dielektrischer Heizung im Polymerisationsofen anstelle von Gas kann der spezifische Energieverbrauch um fast das Zweifache gesenkt werden
• Eliminiert Kohlendioxidemissionen (fast 0 statt 800÷900 kg/t vom Fertigprodukt)
• Reduziert die Personalkosten durch einen deutlich höheren Grad an Automatisierung, Mechanisierung und Kontrolle des technologischen Prozesses, was auch die Produktionskosten und die Kosten der Fertigprodukte senkt

Elektrischer Schmelzprozess und Komposit-Düsenplatte für die Herstellung von Basalt-Endlosfaser.

Unser Unternehmen hat platinfreie Spinndüse für Continuous Basalt Fiber (CBF) mit der Anzahl der Löcher von 200 bis 600 entwickelt und deren umfassende Tests durchgeführt.

Die zur Implementierung unserer Technologie konzipierte Ausrüstung besteht aus:

• Beladevorrichtung für primäre Basaltfraktion von 0 bis 8 mm ohne jegliche Vorverarbeitung (Waschen, Sortieren usw.)
• Induktionsschmelzofen mit vorgegebenem Temperaturprofil in vier Zonen
• InLine-Mischer (Neuheit!)
• Elektrischer Feeder mit 10 Outlets
• 10 Komposit-Spinndüsenzuführungen

Als Ergebnis wurde ein äußerst stabiler Prozess zur Herstellung von CBF entwickelt, der das Hochgeschwindigkeits-Induktionsschmelzen von Basalt, die Hochtemperatur-Wärmebehandlung und das Niedertemperatur-„Gießen“ von Filamenten umfasst. Das Verfahren ermöglicht es, die Qualität der Basaltfäden über den gesamten Durchmesserbereich zu verbessern, die Anlagenproduktivität, um durchschnittlich 15 % zu steigern und Fadenbrüche beim Ziehen zu vermeiden.

Wirtschaftliche und betriebliche Eigenschaften des oben genannten Gerätesatzes:

• Energieverbrauch pro 1 Tonne Faser                                        820 kWh
• Spinndüse mit 608 Löchern Leistung                                        >30 kg/h
• Der Testzeitraum für die Komposit-Spinndüse                          90 Tage im Dauerbetrieb, die Spinndüse blieb voll funktionsfähig
• Der Durchmesser der elementaren Fasern                               9-16 µ, abhängig von der Ziehgeschwindigkeit
• Preisverhältnis im Vergleich zur PtRh-Spinndüse                     1/15

Bei den Versuchen kam es zu keinem einzigen Bruch der gezogenen Fäden.

Die Arbeiten zur Erhöhung der Geräteleistung werden fortgesetzt.

Technische Daten der Schmelzanlage IBE70-3.2

• Kapazität zum kontinuierlichen Schmelzen im 24/7 x 2-Modus für Basalt mit einem Säuremodul im Bereich von 0,9–2	7,23	t/h
• Kompletter Tiegel:
HTiegel=	2.732	mm
DTiegel=	1.156	mm
Gewicht=	3.037	kg
• Doppelinduktor:
Durchmesser	1.176	mm
Höhe	2.340	mm
• Spezifischer Stromverbrauch	653	kWh/t
• Generatorleistung (installiert)	5.700	kW
• Energieverluste	91	kWh/t
• Wirkungsgrad der Schmelzeinheit	86	%

Arbeitstemperatur:

Schmelzbereich:                     1.270°C

Thermobehandlungsbereich:  1.600°C

Gussbereich:                           1.470°C (einstellbar)

IBE70-3.2

Neue Induktionsanlage IBE70-3.2 zum Schmelzen mineralischer Stoffe (dispergiertes Glas, Stein, Steine bis 12 mm, verschiedene Oxide und deren Mischungen, einschließlich Faserabfälle und Staub) im Dauerbetrieb im Temperaturbereich von 1.100 bis 2.100 °C mit einer Kapazität von bis zu 7 t/h. Einzelheiten auf Anfrage.

PLATINFREIE SPINNDÜSEN ALS ZUKUNFT DER ENDLOSFASERPRODUKTION

Eine der wichtigsten Operationen bei der Herstellung von mineralischen Endlosfasern besteht darin, sie durch Spinndüsen aus der Schmelze zu ziehen. An das Material der Düsen werden folgende Anforderungen gestellt: Betriebstemperatur bis 1500°C, keine Wechselwirkung mit der mineralischen Schmelze, Beständigkeit gegen Oxidation in der Luft, hohe Wärmeleitfähigkeit und Hitzebeständigkeit sowie Widerstand gegen Thermoschocks. In der Regel werden die Düsen aus Platin-Rhodium-Legierungen hergestellt.

Unsere Firma hat eine Alternative zu Spinndüsen aus Platin-Rhodium-Legierungen entwickelt, welche die Kosten der Düsen um das Zehnfache reduziert. Die Spinndüsen von IB Engineering erfüllen alle o.g. Anforderungen.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte über https://www.ibe.at/ru/contact/ oder per E-Mail: office@ibe.at.

LINIE IBE13R

Das Recycling von Abfällen und mangelhaften Primärrohstoffen gehört zu den aktuellsten Themen in der Herstellung von Mineralfasern.

Im Produktionsprozess entstehen mehrere Gruppen von Abfällen. Primär können sie in harzhaltige Abfälle bzw. harzfreie Abfälle unterteilt werden.

Zur ersten Gruppe gehören solche Abfälle wie „Perlen“ von der Zentrifuge, Randbeschnitt vom Vlies sowie Ausschuss. Zur zweiten Gruppe gehören vor allem Feinkorn des Rohstoffes sowie Basaltstaub.

Unabhängig von der Gruppenzugehörigkeit können die Abfälle in der gleichen Form, in der sie gesammelt wurden, nicht zum Einschmelzen gebraucht werden. Zuerst müssen sie entweder brikettiert werden (was kostspielig und wenig effizient ist) oder – alternativ – zu Staub zermahlt und anschließend mithilfe des Schmelzaggregates IBE verarbeitet werden .

In unserer Technologie sind die Abfälle aus verschiedenen Gruppen physisch getrennt, d.h. sie werden in verschiedenen Bunkern aufbewahrt und vor dem Einbringen in das Schmelzaggregat im vorgegebenen Verhältnis  durchgemischt.

In weiterer Folge kann die Schmelze genauso in einer bestehenden Produktionslinie oder – was als optimale Lösung gilt – in einer separaten Linie IBE13R mit einer Leistung von 8.000 t/a oder 16.000 t/a verwendet werden. Die Letztere zeichnet sich durch Kompaktheit und Rentabilität aus, wobei die Erzeugungskosten der Mineralwolleplatten weniger als 2/3 der Kosten der Plattenerzeugung aus Primärrohstoffen betragen.

Die Linie IBE13R ermöglicht demnach nicht nur, Kosten für Abfallbeseitigung zu ersparen, sondern wird die Erzeugung derselben Produkte im Vergleich mit Erzeugung aus Primärrohstoffen um ein Drittel günstiger.

Durchschnittliche Erzeugungskosten der Standardplatten aus o.g. Gruppen betragen für die europäische Region 160-180 €/t.

Die wichtigsten technischen Daten der Linie IBE13R sind nachfolgend aufgeführt.

– Produktionsfläche: 1.000 м²,
– Energiebedarf: 0,8 MWh für 1 t des Produktes,
– Personalbedarf: 5-6 Personen pro Schicht,
– Plattenbreite: 1.300 mm,
– Plattendicke: von 20 mm bis 400 mm,
– empfohlene Leistung: 8.000 t/a (ausbaufähig für 16.000 t/a).

Bitte kontaktieren Sie uns bei Fragen betreffend die Linie IBE13R für die Verarbeitung von Abfällen!

NEUER INDUKTOR GETESTET

Ein neuer Induktor wurde getestet. Eine bemerkenswerte vertikale Temperaturverteilung wurde erreicht. Der maximale Temperaturunterschied betrug 100°C.
Auf der nächsten Etappe wird ein Austausch vom Generator geplant. Die Optimierung der Generatorfrequenz in Richtung ihrer wesentlichen Senkung wird es ermöglichen, eine ähnliche horizontale Temperaturverteilung zu erzielen.

VERBESSERUNG DER INDUKTOR-KONSTRUKTION

Die Inbetriebnahme der Isobasalt GmbH in Großwilfersdorf wird fortgesetzt. Der derzeitige Fokus liegt auf der Verbesserung der Konstruktion des Induktors.