Abwasserfrei

Wire/Kühlen und Schmieren

Auch in der spanlosen Fertigung werden mancherorts Kühlschmierstoffe (KSS) eingesetzt. Für die Entsorgung dieser Emulsionen fallen immens hohe Kosten an. Doch das Wasser lässt sich auch wieder aufbereiten und zurückführen.

29. August 2017
Anka zieht Kupferdraht ab 0,04 Millimeter. Bildquelle: Unterhitzenberger
Bild 1: Abwasserfrei (Anka zieht Kupferdraht ab 0,04 Millimeter. Bildquelle: Unterhitzenberger)

Nicht nur wo Späne fliegen, wird es heiß, sondern auch, wo große Reibung entsteht und Material stark umgeformt wird. Um Wärme und Reibung zu vermindern, werden Kühlschmiermittel benötigt. Vor allem deren Entsorgung kann wirtschaftlich unverhältnismäßig in die Höhe schießen. Das ist auch in Drahtziehereien so.

Obwohl bei der Drahtherstellung nichts zerspant wird, wird der Werkstoff mit enormen Kräften und Geschwindigkeiten in die Länge gezogen: Mit 25 Metern pro Sekunde saust er in Körbe oder auf Spulen. Durch die hohe Reibung erhitzen sich Draht und Ziehsteine. Folglich muss man schmieren – mit Emulsionen, ähnlich denen, die in der Zerspanung genutzt werden.

Das Oberpfälzer Familienunternehmen Anka-Draht hat sich auf die Herstellung von Kupferdrähten spezialisiert. Aus acht Millimeter dickem Draht entsteht hier in mehreren Ziehstufen Draht mit einem Durchmesser von 2,5 bis 0,04 Millimeter. Zirka 100 Tonnen verarbeitet Anka-Draht auf diese Weise täglich. Die Ziehsteine der Anlage müssen auch hier kontinuierlich mit einer Emulsion umspült werden. Das Gemisch aus etwa 92 Prozent Wasser und acht Prozent Schmierstoff kühlt und schmiert den Draht und transportiert anfallende Kupferpartikel ab. »Nun ist die Entsorgung dieser Kühl- und Schmiermittel lästig, teuer, organisatorisch aufwendig und wenig nachhaltig«, klagt Thomas Zimmermann, Abteilungsleiter Drahtziehen von Anka-Draht. Sie kostete jährlich fast 90.000 Euro.

Destillieren im Vakuum

Da entstand die Idee, das Prozesswasser – das zu 92 Prozent tatsächlich aus Wasser besteht – selbst aufzubereiten und wiederzuverwerten. Gedacht, getan. 2007 wurde der erste ›Vacudest‹-Verdampfer von H2O angeschafft. Die Anlage funktioniert über Vakuumdestillation. Einziger Energieverbrauch des Verdampfers ist ein Elektromotor für die Vakuumpumpe. »Das verbrauchte Wasser wird in einem Behälter gesammelt. Ist dieser voll, wird das Abwasser im Vakuumverdampfer bei 600 mbar und 85 °C verdampft. In der Vakuumpumpe wird der Dampf auf Normaldruck komprimiert und erreicht eine Temperatur von 120 °C. Dieser Dampf erhitzt wiederum das Abwasser«, erklärt Thomas Nadler, Verkaufsleiter Süd von H2O. Das Ergebnis der Destillation ist sauberes, vollentsalztes Wasser – komplett ohne Nachbehandlung. »Mit dem glasklaren Wasser unterscheiden wir uns von anderen, deren Destillat häufig nur milchig-trüb ist«, beschreibt Catherine Wagener von H2O.

Für Thomas Zimmermann eine weitere Einsparung: »Das aufbereitete Wasser können wir zum Ansetzen neuer Emulsionen verwenden.« Zum Teil könne auch das Konzentrat wiederverwertet werden und lande – je nach Ölanteil – in der Raffinerie oder der Müllverbrennungsanlage, erzählt Nadler. Auf diese Weise entsteht ein effizienter Prozesskreislauf. »Anstatt wie einst 25-mal im Jahr, muss jetzt nur noch zwei- oder dreimal ein externer Entsorger kommen«, teilt Georg Leitl, Ziehmedienbeauftragter von Anka-Draht, mit.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Der Betrieb ist seither flexibler und unabhängiger von Behörden, spart sich enorme Kosten und geht umwelttechnisch einen Schritt in die richtige Richtung. »Auch beim Reinigen der Maschine sind wir handlungsfähiger und müssen nicht auf Termine der Entsorgungsunternehmen warten. Früher waren oft aufwendige Zwischenlagerungen in Becken nötig«, meint Leitl weiter.

Der Tipp, die Emulsionen aufzubereiten und sich insbesondere die Anlagen von H2O genauer anzusehen, kam vom Schmiermittelhersteller Bechem. Das relativ junge Unternehmen H2O war 1999 aus Mannesmann Demag hervorgegangen. Hauptsitz der Abwasser-Spezialisten ist Steinen an der Grenze zur Schweiz. H2O verfügt über 15 Patente und ein eigenes Schulungszentrum für Mitarbeiter und Kunden. Was sie vom Wettbewerb abhebt, ist nach Meinung von Anka-Draht der Service, die hohe Qualität und die Zuverlässigkeit. »Die Ansprechpartner sind gut und schnell erreichbar. Zweimal im Jahr kommt ein Mitarbeiter zur Wartung der Anlage. Darüber hinaus bietet H2O Schulungen an. So kann man vieles selbst erledigen, zum Beispiel Dichtungen wechseln«, verrät Leitl.

Amortisationszeit unter zwei Jahren

Seither hat sich bei Anka-Draht noch ein zweiter Verdampfer von H2O für die Galvanisierung eingefunden. Innerhalb eines halben Tages ist so eine Maschine betriebsbereit. Die Lebensdauer liege bei – je nach Anforderungen – 15 Jahren, so Nadlers Erfahrung. Eine Anschaffung lohne sich ab 30 Liter Abwasser pro Stunde (180 Kubikmeter pro Jahr). Rentabel ist sie nach Berechnung der Anka-Verantwortlichen in weniger als zwei Jahren, die laufenden Kosten für Strom, Betriebsmittel, Verschleiß und Wartung eingerechnet. Die Maschine gibt es in 17 verschiedenen Größen für Volumenströme bis 5.000 Liter pro Stunde (30.000 Kubikmeter pro Jahr).

Hedwig Unterhitzenberger

Emo Halle 7, Stand B51

Funktionsprinzip

Die Methode von H2O basiert auf dem einfachen Prinzip der Stofftrennung nach Siedepunktunterschieden, also der klassischen Destillation. Das Industrieabwasser wird verdampft. Alle Substanzen, die einen höheren Siedepunkt als Wasser haben, bleiben im Verdampfungsrückstand. Dazu gehören Schwermetalle, Salze, aber auch Öle, Fette oder Tenside. Weil der Wasseranteil verdampft wird, reduziert sich das Volumen des Rückstandes aus der Vakuumdestillation auf 0,5 bis 5 Prozent des ursprünglichen Abwasservolumens. Der aufsteigende Wasserdampf, auch Brüden genannt, ist nahezu frei von Verunreinigungen. Nach der Kondensation kann er als Prozesswasser in den Produktionsprozess zurückgeführt werden.

Erschienen in Ausgabe: 05/2017