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Die Hosokawa Group hat ein Verfahren für die nachhaltige Rückgewinnung von Carbon Black (Industrieruß) aus gebrauchten Autoreifen entwickelt. Das Aufbereitungsverfahren umfasst mehrere der Pyrolyse nachgeschaltete Prozessschritte und liefert ein staubfreies, gut dosierbares Granulat. Das Granulat kann direkt für die Herstellung neuer Autoreifen oder anderer gummibasierter Produkte eingesetzt werden.

Viele Autoreifen verarbeitende Recyclingunternehmen suchen nach Möglichkeiten, Carbon Black aus dem Reifengummi zurückzugewinnen. Dieses „schwarze Gold“ muss nach der Pyrolyse mehrere Verarbeitungsschritte durchlaufen, bevor es in Form von recovered Carbon Black (Pyrolyseruß oder rückgewonnener Industrieruß, rCB) verwendet werden kann. „Wir haben hierfür ein effizientes und nachhaltiges Verfahren entwickelt“, so Marc Jacobs, Team Manager Chemicals, Minerals & Metals (CMM) bei Hosokawa Micron im niederländischen Doetinchem. „Mit unserer neuen Verarbeitungslinie können Recyclingunternehmen problemlos qualitativ hochwertiges Carbon Black aus Altreifen zurückgewinnen. Hersteller von Autoreifen und anderen gummibasierten Produkten können das entstandene Granulat dann sofort in ihren Produktionsprozessen einsetzen.“

Ganzheitliches Verfahren

Die Hosokawa Group konnte dieses neuartige, ganzheitliche Prozessverfahren entwickeln, indem sie das Wissen, die Erfahrung und die Ausrüstung mehrerer Tochtergesellschaften auf der ganzen Welt gebündelt hat. „An diesem Projekt waren vor allem Hosokawa Alpine, Hosokawa Micron und Hosokawa Solids Solutions maßgeblich beteiligt“, so Jacobs weiter. „Zudem haben wir eng mit verschiedenen Partnern zusammengearbeitet, damit unsere Kunden - in diesem Fall Recyclingunternehmen - von einer leistungsstarken Verarbeitungslinie profitieren können, bei der alle Maschinen und Systeme optimal aufeinander abgestimmt sind. Ein weiterer Vorteil dieses ‚One-Stop-Shop‘-Ansatzes ist, dass jeder Kunde immer den gleichen Ansprechpartner hat.“

rCB-Fertigung

„Dank unseres Know-hows sind wir in der Lage, rCB mit exakt den von Autoreifenherstellern gewünschten Eigenschaften zu produzieren. Gefordert ist ein staubfreies, rieselfähiges Granulat, das sich leicht dosieren lässt“, fügt Jacobs hinzu. Im vorbereitenden Prozess werden die Altreifen geschreddert und gemahlen, wobei der Stahlanteil so weit wie möglich reduziert wird. Anschließend wird das Material pyrolysiert. Das dabei entstehende Öl und Gas wird an anderer Stelle wiederverwendet, und das verbleibende Pyrolysematerial bildet die Grundlage für das Verfahren zur Fertigung von rCB der Hosokawa Group. Für eine optimale Nutzung muss allerdings noch die Partikelstruktur der rCB-Pellets verändert werden.

Mahlen

Das Pyrolysematerial wird in drei aufeinanderfolgenden Schritten zu hochwertigem rCB-Granulat verarbeitet: Feinmahlung, Agglomeration und Trocknung. Der erste Schritt - die Feinvermahlung - zählt zu den Spezialgebieten von Hosokawa Alpine. Für die Feinvermahlung stehen zwei verschiedene Mahltechnologien zur Verfügung: die Strahlmahlung mit der Fließbett-Gegenstrahlmühle TDG mit integriertem Sichter und die Prallmahlung mit der mechanischen Prall-Sichtermühle ACM.

Strahlmühlen der TDG-Baureihe von Hosokawa bieten Endproduktfeinheiten im Bereich von d99 = 5-15 Mikrometer (auf Wunsch auch gröber) bei sehr hohen Durchsatzraten. Bei der Strahlmahlung in der TDG lassen sich zudem Verunreinigungen wie Metalldrähte leicht entfernen. Die Prall-Sichtermühle ACM ist für ultrafeine Endproduktqualitäten nur bedingt geeignet. Wir empfehlen die ACM für gröbere Qualitäten im Bereich von d97 = 20-40 Mikrometer. Die Wahl der Mahltechnologie hängt jedoch nicht nur von der Endfeinheit, sondern auch vom Abrasionsverhalten des pyrolysierten Granulats ab. Für die Verarbeitung von rCB-Typen mit hohem Aschegehalt bietet die TDG-Lösung hinsichtlich der Betriebskosten klare Vorteile.

Handhabung

Mahlanlagen haben häufig eine Kapazität von 1 Tonne/Stunde oder mehr. Da die Schüttdichte des Mahlguts bei ca. 80-120 Gramm pro Liter liegt, können die Durchsatzraten bei diesem Prozess schnell über 10 m3/Stunde betragen. In dieser Verarbeitungsphase fällt das Carbon Black als schwarzes, feines, stark staubendes Pulver an, das über schlechte Fließeigenschaften verfügt und zur Rückstandsbildung neigt. „Deshalb ist spezielles Know-how für die Handhabung und Zwischenlagerung erforderlich“, erklärt Jacobs. „Dieses Know-how beziehen wir von unsere Schwesterfirma Hosokawa Solids Solutions, die innovative Systeme für den reibungslosen Transfer des Halbfertigprodukts zwischen den einzelnen Prozessschritten liefert.“

Agglomeration

Im nächsten Schritt wird das gemahlene Carbon Black agglomeriert und anschließend getrocknet. Hierfür bietet Hosokawa Micron die idealen Lösungen. Für den Agglomerationsprozess eignet sich besonders der vertikale Hochgeschwindigkeitsmischer Flexomix. Das rCB wird dem Flexomix zusammen mit genau der richtigen Menge an Bindemittel (meist Wasser) über den oberen Einlass zugeführt. Über den Bodenauslass des Mischbehälters wird das benetzte Granulat komplett entleert. Die flexible Mischkammerwand ist mit einem außenliegenden Rollenkäfig ausgestattet, der die Mischkammer sauber hält und ein Anhaften des Mischguts verhindert.

„Alternativ lässt sich das Mischgut auch mit einem Stiftmischer agglomerieren, z.B. mit dem Mars Minerals Pin Mixer. Dies ist ein Horizontalmischer mit hoher Scherkraft, der von unserem Partnerunternehmen Mars Mineral mit Sitz in den USA hergestellt wird. Die Stifte auf der zentralen Rotorwelle erzeugen eine Helix, die gleichzeitig das Produkt befördert. Mit der richtigen Menge an zudosiertem Bindemittel erzeugt der Pinmixer feste, dichte, kugelförmige Partikel, die sich pneumatisch transportieren lassen ohne aufzubrechen. Sowohl der Flexomix als auch der Pinmixer sind für kontinuierliche Prozesse ausgelegt."

Trocknung

Das entstandene Nassgranulat wird in einem statischen Fließbett-Trockner von Hosokawa Micron (mit oder ohne Rüttel- oder Schüttelsystem) getrocknet, der speziell für die Trocknung von rCB-Granulat entwickelt wurde. Der Trockner wird direkt unter dem Mischer/Agglomerator positioniert. Heiße Trocknungsluft wird durch die Öffnungen im Lochblech nach oben geleitet, wodurch das Granulat gleichmäßig in der Trocknungskammer verteilt wird. Durch das leichte Gefälle gelangt das Produkt nach und nach in die Kühlzone. Nach der Sichtung zwecks Endkontrolle wird das rCB zwischengelagert oder verpackt.

„Das Ergebnis unseres interdisziplinären Ansatzes ist eine ganzheitliche Verarbeitungslinie, die rieselfähige, staubfreie Granulate mit den vom Kunden gewünschten Merkmalen in punkto Partikelstruktur produziert", fasst Jacobs zusammen. „Dies ist die perfekte Problemlösung für Recyclingunternehmen und bedeutet auch, dass Reifenhersteller das rCB-Granulat sofort für die Herstellung von Neureifen einsetzen können."

Geschlossener Wertstoffkreislauf für Carbon Black

Autoreifenhersteller sind bestrebt, ihre Produktionsprozesse nachhaltiger zu gestalten, beispielsweise durch die Rückführung von Rohstoffen in den Wertstoffkreislauf. Diverse staatliche Förderprogramme unterstützen diese Ziele in Europa und immer mehr Unternehmen gewinnen Carbon Black aus Altreifen zurück. Carbon Black verleiht Autoreifen nicht nur ihre tiefschwarze Farbe, sondern macht sie auch widerstandsfähig und langlebig. Durch die Verwendung von recovered Carbon Black (rCB) können Reifenhersteller ihren Bedarf an Carbon Black (CB) reduzieren, das durch die unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen zu Ruß entsteht. Die Herstellung von rCB ist deutlich umweltfreundlicher, da sie ohne die Verbrennung fossiler Brennstoffe auskommt, die hohe Emissionen von CO2 verursacht.