Sieben und Klassieren

Grundlagen zur mechanischen Trennung von Schüttgütern mittels Sieben und klassieren

Klassierprozesse dienen zur Trennung von Partikelkollektiven in Produkte unterschiedlicher Größenzusammensetzung. Die zur Erreichung dieses Prozesszieles möglichen Wirkprinzipien lassen sich in zwei Gruppen gliedern.

Siebklassieren erfolgt die Trennung nach charakteristischen Längen der Partikeln – hier traditionell noch Korn genannt – mittels eines Siebbodens, in der sich viele geometrisch angenähert gleiche Öffnungen befinden (Langloch, Quadratloch, konisches Loch, rundes Loch uvm.). Partikeln, die bei ihrer Bewegung über den Siebboden hinweg in einer passenden Lage kleiner als die Öffnungen sind, können diese passieren und ins Feingut gelangen (Siebunterlauf), während die anderen oberhalb des Siebbodens verbleiben und das Grobgut bilden (Sieboberlauf).

Stromklassieren. Wenn für das Sieben und Klassieren unterschiedliche Sinkgeschwindigkeiten bzw. Bewegungsbahnen ausgenutzt werden, die die Partikeln in einem Fluid unter der Wirkung von Feld-, Strömungs- und Trägheitskräften erreichen bzw. zurücklegen, weil diese von der Partikelgröße abhängen dann bezeichnet man diese Trennungen als Stromklassieren, weil letztlich die bei der Umströmung der Partikeln auftretenden partikelgrößenabhängigen Widerstandskräfte für den Klassiereffekt verantwortlich sind.

Klassieren und Sieben ist in der mechanischen Verfahrenstechnik ein Trennverfahren. Die getrennten Komponenten heißen Fraktion.
In der mechanischen Verfahrenstechnik bezeichnet Klassieren das Trennen eines dispersen Feststoffgemisches in Fraktionen, vorzugsweise nach den Kriterien Partikelgröße oder Partikeldichte.
Falls die geometrische Partikelgröße das Trennkriterium ist, erfolgt das Klassieren mittels Sieben; falls Dichte bzw. andere Äquivalentdurchmesser maßgeblich sind, wendet man Sichten als Klassierverfahren an.
Das Ergebnis sind mindestens zwei Fraktionen, die sich dadurch unterscheiden, dass die Mindestgrenze der einen Fraktion zugleich die Höchstgrenze der anderen Fraktion ist. Feststoffpartikel, die genau dazwischenliegen, nennt man Grenzkorn. Dies ist allerdings eine idealisierte Betrachtung des Trennvorgangs, in der Praxis existieren mehr oder weniger große Übergangsbereiche zwischen den Klassen. Diese werden in der Regel in % angegeben, meist ist ein Wert zwischen 5 und 10% Fehlkorn noch statthaft.

Ziel des Klassierens ist:
• die Herstellung von mindestens zwei Teilmengen des ursprünglichen Feststoffgemischs, wobei jede Teilmenge möglichst vollständig, den vorgegeben Größenkriterien, entspricht. In der industriellen Praxis ist eine solche ideale Trennschärfe allerdings nicht erreichbar. Abweichende Partikel werden Fehlkorn genannt.
• die Abtrennung von Ober- bzw. Unterkorn, um Störungen oder Überlastungen bei nachfolgenden Prozessen zu vermeiden.

Sieben ist ein mechanisches Trennverfahren zur Größentrennung (Klassieren) von Schüttgütern.
Das zu trennende Material wird dazu auf ein Sieb gegeben, das in Rotation versetzt oder geschüttelt wird. Technisch wird dies zum Beispiel in einer Mühle mit dem Plansichter, einer Taumelsiebmaschine oder Vibrationssiebmaschine ausgeführt. Industrielle Siebe können Durchmesser von über zwei Metern haben und sind oft in mehreren Sieblagen übereinander angeordnet. Auch die Trennung von Festkörpern und Flüssigkeiten, z. B. bei der Papierherstellung, kann durch Sieben erfolgen, wozu aber meist das verwandte Verfahren der Filtration benutzt wird. Verwendet werden Siebverfahren in der Chemie und Pharmazie, in der Nahrungsmittelindustrie, z. B. bei Gewürzen, für Futter- und Düngemittel, Steine und Erden, bei der Verwertung von Holz- oder Kunststoffspänen und im Sandkasten.

Prinzip: Die Triebkraft für das Sieben und Klassieren ist in der Regel die Gewichtskraft. Um Partikel möglichst oft mit dem Sieb in Kontakt zu bringen, wird durch Schwingen, Vibrieren und Taumeln das zu trennende Gut bewegt. Das Sieben ist bestimmt durch die Durchtrittswahrscheinlichkeit eines Korns bei einer Maschenweite.

Einsatzzwecke:
• Klassieren: Um aus einem Gemisch eine oder mehrere Fraktionen mit definierter Kornverteilung zu erhalten
• Schutz von Anlagen: um Überkorn (zu große Teile) auszusortieren, um Verstopfung, Beschädigung zu vermeiden
• Entstauben: Anhaftendes Feinkorn wird abgetrennt
• Sortieren: wenn mit der Korngröße auch andere Eigenschaften einhergehen (z. B. Mehl und Kleie)
• zur Siebanalyse. Mit einem Sieb und einer Waage erhält man den Anteil der Teilchen, die größer bzw. kleiner sind als die

Siebmaschenweite.
• Gerade auch bei maschinellen Siebverfahren ist die Reinigung des Siebs wichtig. Sie kann mit Ultraschall, Druckluft, Bürsten, oder auch mit Gummibällen erfolgen, die von unten gegen das Sieb hüpfen.

Quellen: Wikipedia und MVT_e_3neu Mechanische Verfahrenstechnik – Partikeltechnologie Siebklassierung Prof. Dr. J. Tomas 30.09.2015