Netzsch: Eine robuste, verschleißarme Drehkolbenpumpe fördert erfolgreich Schlämme mit hohem Feststoffgehalt

May 29, 2023

Für die Förderung der Gülle aus dem Tank empfahl NETZSCH eine Drehkolbenpumpe TORNADO T1. (Bildquelle: NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH)

Für die Förderung der Gülle aus dem Tank empfahlen die Experten der NETZSCH Pumpen und Systeme GmbH stattdessen eine NETZSCH TORNADO T1 Drehkolbenpumpe. Diese selbstansaugende Pumpe nutzt das Verdrängerprinzip: Zwei ineinandergreifende Rotoren transportieren das Medium kontinuierlich von der Saugseite zur Druckseite. Durch die starke Saugleistung kann die Pumpe mit hoher Förderleistung und hohem Feststoffgehalt arbeiten, während ein Getriebemotor mit niedriger Drehzahl den Verschleiß reduziert. Eine doppelte Gleitringdichtung und ein Drehkolben aus Nitrilkautschuk minimieren das Risiko von Abriebschäden. Der TORNADO T1 in der Größe XLB-3/2 wurde im März 2021 auf einem mobilen Wagen installiert und in der Nähe des Tanks platziert. Das Personal konnte den Schlauch frei im Tank bewegen und das Sediment konnte problemlos entfernt werden.

In den Lagerstätten an der Südküste Perus, rund 530 km von der Hauptstadt Lima entfernt, fördert das Bergbauunternehmen Shougang Hierro Perú SA Eisenerz und verarbeitet es zu verschiedenen Produkten. Der Komplex umfasst neben einem rund 150 km² großen Tagebau einen Aufbereitungsbereich in der Stadt San Nicolás mit einer Brechanlage, die das Erz um 95 Prozent zerkleinert, sowie einer Magnetabscheideanlage, einer Filteranlage und einer Pelletieranlage . Die Trennanlage zerkleinert und konzentriert das Erz mit Zyklonen, Magnetabscheidung und Flotation weiter. Bei diesem Verfahren wird das sterile Erz vom Eisenerz getrennt, das dann in zwei verschiedene Produkttypen aufgeteilt wird: ein hochwertiges Eisenkonzentrat zum Sintern und ein weiteres, das nach einem Filtrationsprozess zur Pelletieranlage geschickt wird.

Wiederverwendung von Prozesswasser mit hohem Schlammanteil Für viele Arbeitsschritte im Bergwerk wird Wasser benötigt. Es stammt aus einem 70 x 18 x 8,35 m (L x B x H) großen Prozesstank, der mit dem Medium aus Konzentrat und Tailing-Eindickern gespeist wird. Neben dem Wasser sammelt sich im Tank auch Gülle mit Magnesium- und Eisenablagerungen an. Die feststoffreiche Flüssigkeit wird im Tank umgepumpt, um dann in verschiedenen Prozessen und an unterschiedlichen Orten eingesetzt zu werden, beispielsweise in der Magnetanlage. „Um den Schlamm aus dem Unterlauf zurückzugewinnen, wird ein Flockungsmittel eingesetzt“, erklärt Monica Mitterstein, Global Manager Mining & Explosives bei NETZSCH. „Das aus dem Überlauf kommende Wasser reißt Feststoffe mit sich, die sich über viele Jahre im Tank angesammelt haben.“ Allerdings muss das Wasser so sauber wie möglich sein, um in anderen Prozessen wiederverwendet zu werden.

Aufgrund der jahrelangen Feststoffansammlung befinden sich zu viele grobe Partikel im Wasser, die eine Verwendung in den nachgelagerten Prozessen verhindern. „Das machte das Pumpen der Flüssigkeit so schwierig“, fährt Mitterstein fort.

Der Minenbesitzer beschloss zunächst, das Problem durch einen Kraftwerksstopp zu lösen. Das Wasser wurde aus dem Tank abgelassen und die Mitarbeiter versuchten, die bereits bis zu 5 m dicke Gülleschicht mit Schaufeln zu entfernen. „Dieses Verfahren erwies sich jedoch als sehr unbefriedigend, da die Schlämme extrem komprimiert war und wir erneut Wasser einleiten mussten, um sie von den Oberflächen zu lösen“, erklärt Mitterstein. „Als die Ablagerungen nach vier Tagen immer noch nicht entfernt waren, entschieden sich die Verantwortlichen für eine andere Methode.“ Nun wurde über die Möglichkeit nachgedacht, die Gülle im laufenden Betrieb mittels einer Tauchpumpe mit Rührwerk zu entfernen, ohne die Anlagen anhalten und das Wasser wieder ablassen zu müssen.

Tauchpumpe keine optimale Lösung Um die benötigte Pumpe zu beschaffen, wandte sich der Bergwerksbesitzer an die NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH, doch die dortigen Experten rieten von einer Tauchpumpe ab: „Oft halten Kunden eine Tauchpumpe für die richtige Lösung. In diesem Fall wäre jedoch eine solche Anlage die richtige Lösung.“ „Die Förderanlagen mussten sehr groß sein, um die erforderliche Durchflussmenge zu erreichen“, erklärt Mitterstein. Zudem laufen Kreiselpumpen meist mit 3500, 1800 oder 1200 U/min – die hohe Drehzahl und der erhöhte Feststoffanteil hätten sehr schnell zu Schäden an den Innenteilen der Pumpe geführt. „Muss die Drehzahl noch weiter reduziert werden, zum Beispiel auf einen 8-poligen Motor mit 950 U/min, dann müssen diese Pumpen noch größer werden, um den Förderstrom aufrechtzuerhalten. Und auch der Motor gewinnt an Größe“, so Mitterstein weiter. Da Tauchpumpen aus Edelstahl gefertigt sein müssen, wären dem peruanischen Bergbauunternehmen sehr hohe Anschaffungskosten für diese Pumpe entstanden.

Darüber hinaus ist dieser vom Bergwerkseigentümer gewünschte Typ einer Rührwerkspumpe meist nur für einen Feststoffgehalt von bis zu 50 Prozent ausgelegt. Allerdings liegt der Feststoffgehalt bei der Anwendung in Peru bei 60 bis 70 Prozent, was den Betrieb mit häufigen Ausfällen erschwert hätte.

TORNADO T1 ist deutlich besser für Wasser mit hohem Feststoffgehalt geeignet Nach einer detaillierten Analyse des Problems und der zu fördernden Flüssigkeit schlug NETZSCH den Einsatz einer TORNADO T1-Pumpe der Größe XLB-3/2 vor, die gegenüber der ursprünglich gewählten Tauchpumpe eine Reihe von Vorteilen bietet. Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass es sich bei diesem Modell um eine selbstansaugende Verdrängerpumpe handelt, die aufgrund ihrer Konstruktion eine kontinuierliche Förderung gewährleisten kann: Zwei synchronisierte Rotoren im Inneren der Pumpe greifen ineinander und erzeugen auf der Saugseite einen Unterdruck, der das Medium kontinuierlich in Richtung der Drehkolben zieht Transportieren Sie es dann zur Auslieferungsseite. Durch diese starke negative Saugwirkung kann der TORNADO T1 nahezu jede Art von Medium pumpen. Dies gilt für niedrigviskose und hochviskose Stoffe ebenso wie für thixotrope oder dilatante Stoffe, schmierende, nichtschmierende, scherempfindliche oder abrasive Medien. „Damit eignet es sich ideal für das Prozesswasser der Mine in Peru und kann das Medium trotz des hohen Feststoffgehalts von bis zu 70 Prozent mit hoher Förderleistung abpumpen“, sagt Mitterstein.

Material und Design des T1 werden stets an die besonderen Anforderungen des jeweiligen Mediums angepasst. Für viskose, abrasive und feststoffhaltige Materialien bietet NETZSCH unterschiedliche Drehkolben mit jeweils passenden Geometrien an. Auf das Medium abgestimmte Materialien erhöhen zusätzlich die Haltbarkeit der Drehkolben sowie deren Lebensdauer. Für den Einsatz in Peru werden dreiflügelige Spiralrotoren aus Nitril verwendet, um das Risiko von Abriebschäden zu minimieren. Darüber hinaus sind Doppel-Kartuschen-Gleitringdichtungen verbaut, die unempfindlich gegenüber Feststoffen im Medium sind. Der Getriebemotor der Pumpe arbeitet mit einer niedrigeren Drehzahl, was auch zu weniger Verschleiß führt. Insgesamt werden dadurch die Wartungskosten der Pumpe deutlich gesenkt.

TORNADO T1 pumpt erfolgreich Gülle ab Um den Mitarbeitern des Bergbauunternehmens die Handhabung zu erleichtern, wurde die Drehkolbenpumpe auf einem mobilen Wagen montiert und mit flexiblen Schläuchen ausgestattet. Dies erleichtert die Entnahme der Gülle aus dem Tank durch die zehn Belüftungsöffnungen an der Oberseite des Tanks sowie durch die Ecken. Funktion und Leistung der Pumpe wurden im April 2021 vor Ort überprüft: „Für diesen ersten Test nutzte der Kunde einen 6-Zoll-Schlauch für Ansaugung und Förderung. Allerdings befestigte er am Ende der Ansaugung eine 1,5 m lange Metalllanze.“ Schlauch, was die Handhabung des Schlauchs erschwerte“, erklärt Mitterstein. „Die Pumpe wurde gestartet und brauchte etwa 7 Minuten, um das Wasser zu den Rührwerken zu transportieren.“

Während das Wasser mit den Feststoffen gepumpt wurde, hielt die Pumpe die erforderliche Durchflussrate aufrecht. Der Feststoffgehalt lag im Durchschnitt bei 20 Prozent, in Spitzenwerten lag er bei 30 Prozent.

Für den zweiten Test wurde der Ansaugschlauch durch ein 4-Zoll-Modell ersetzt und eine kleinere Lanze verwendet. Über einen weiteren Schlauch wurde Wasser mit einem Druck von 6 bar zugeführt, um die abgesetzte Gülle vollständig aufzulockern. Mit dem neuen Schlauch und der verbesserten Handhabung der kleineren Lanze konnte das erforderliche Mindestvolumen an Feststoffen entfernt werden. „Nach dem erfolgreichen zweiten Test läuft die Pumpe nun problemlos“, sagt Mitterstein. „Der Schlauch kann durch den Tank geführt werden, um die Feststoffe einfach abzusaugen. Der TORNADO XLB-3/2 liefert kontinuierlich die erforderliche Durchflussmenge ohne Druckverlust.“ Nach diesen Maßnahmen verfügt das Prozesswasser aus dem Tank immer noch über die erforderliche Qualität, um problemlos in der Erzverarbeitung eingesetzt zu werden.

Source: NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH