Staubbildung und Explosionsgefahr hängen direkt miteinander zusammen. In diesem Artikel wird behandelt:

  • Wie Staubbildung und Explosionsgefahr miteinander verbunden sind
  • Wie Staubbildung entsteht
  • Wann die Explosionsgefahr am größten ist
  • Welche Möglichkeiten es gibt, Explosionen zu verhindern

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Entstehung von Staubbildung und die Verbindung mit Explosionsgefahr

Staubbildung ist keine vorteilhafte Eigenschaft bei der Verarbeitung von Pulvern. Sie hat viele negative Auswirkungen, unter anderem auf die Gesundheit der Arbeiter, verursacht zusätzlichen Materialverlust und führt zu mehr Wartungsaufwand für Maschinen und Anlagen. Zudem beeinträchtigt sie das Aussehen des Pulvers. Aber wie entsteht Staubbildung? Und, noch wichtiger, kann sie verhindert werden?

Staubbildung ist das Ergebnis sehr kleiner Staubpartikel, die während der Verarbeitung in der Luft herumschweben. Aber nicht nur das – der Staub findet auch seinen Weg nach draußen durch kleine Öffnungen in Maschinenkanälen, eine Art Leckage, wodurch er in die Luft gelangt. Außerdem entsteht Staubbildung, wenn Agglomerate im Pulver auseinanderfallen und erneut zu Staub vermahlen werden. Gegen diese Ursachen ist wenig zu tun. Staubbildung kann niemals vollständig verhindert werden. Sie kann jedoch reduziert werden durch Agglomerationsbildung und Staubrezirkulation im Pulverproduktionsprozess.

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Staubbildung

Wann ist Explosionsgefahr am größten und wie kann sie verhindert werden?

Zu viel Staubbildung im Prozess bringt ein großes Risiko mit sich: Staubexplosionen. Dies ist eine Gefahr für die Arbeiter, die mit Sprühtrocknungsanlagen oder Lagertanks arbeiten, denn an diesen Orten besteht die größte Wahrscheinlichkeit einer Staubexplosion.

Wenn die Pulverpartikel zum Beispiel in einem Fallrohr aneinander reiben, kann eine statische Aufladung entstehen. In Kombination mit ausreichend Sauerstoff sind dies ideale Bedingungen für eine Staubexplosion. Die Explosion beginnt klein, wenn ein Partikel explodiert, entwickelt sich jedoch zu einer Kettenreaktion, bei der jedes andere Staubpartikel ebenfalls auf die Verbrennung reagiert. Dies führt schließlich zu einer großen Staubexplosion. Wie groß die tatsächliche Gefahr einer Staubexplosion ist, hängt also von der Oxidationsgeschwindigkeit und der Staubkonzentration ab. Das Risiko einer Staubexplosion ist am größten, wenn die Staubkonzentration in der Luft ein kritisches Niveau erreicht hat und die Temperatur so hoch ist, dass sie die Entflammbarkeitsgrenze überschreitet.

Tatsächlich hat jedes Pulver eine minimale explosive Staubkonzentration. Für Pulver aus der Lebensmittelindustrie beträgt die minimale explosive Staubkonzentration 20 Gramm pro Kubikmeter. Die Staubkonzentration in Trocknern und Leitungen überschreitet dieses Limit in der Regel immer, was bedeutet, dass immer eine Zündgefahr und damit Explosionsgefahr besteht. Der Trockenkammer ist dabei ein zusätzliches Risiko, da sie besonders anfällig für Explosionen ist, da die hohe Temperatur zu Selbstentzündungen führen kann.

Um die Wahrscheinlichkeit von Staubexplosionen in der Trockenkammer zu verringern, sind alle Trockenkammern heutzutage mit Belüftungsöffnungen ausgestattet, um den Aufbau zu hohen Drucks zu verhindern. Zudem sind sie mit fortschrittlichen Systemen ausgestattet, die den Druck in der Trockenkammer unter Kontrolle halten. Zusätzlich gibt es zwei weitere Möglichkeiten, Staubexplosionen in der Trockenkammer zu verhindern:

  • Verriegelungen an die Steuerung des Sprühtrockners anschließen, um sicherzustellen, dass die Abluft- und Produkttemperaturen innerhalb eines sicheren Limits bleiben.
  • Produkte mit hochentzündlichen Materialien immer mit Stickstoff behandeln oder trocknen.

Das Prinzip hinter dem Tap-Density-Tester ist das Hausner-Verhältnis. Dabei wird davon ausgegangen, dass stark kohäsive Pulver auch starke gegenseitige Anziehungskräfte besitzen. Diese helfen, die Schwerkraft zu überwinden, sodass die Partikel sich selbst in leeren Räumen stützen können

Juul Jenneskens

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