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Jun 16, 2023

Weniger Abfall bedeutet mehr Zuverlässigkeit

Wasserverschwendung wird oft als unerwünschtes, aber unvermeidliches Nebenprodukt des Bergbaus angesehen

Wasserabfälle gelten oft als unerwünschtes, aber unvermeidliches Nebenprodukt von Bergbauprozessen. Dennoch gibt es moderne Pumpendichtungstechnologie, die diesen Abfall praktisch beseitigen und gleichzeitig Energie sparen, die Pumpenzuverlässigkeit verbessern und langfristige Betriebseinsparungen erzielen kann.

Wasser ist eine der lebenswichtigsten und zunehmend gefährdeten Ressourcen der Erde. Dies wird von Branchen auf der ganzen Welt verstanden und anerkannt.

Allerdings ist es auch eine der am häufigsten unnötig verschwendeten Ressourcen im Bergbau. Und während die Branche damit begonnen hat, auf Effizienz und Nachhaltigkeit ausgerichtete Fortschritte wie Automatisierung und erneuerbare Energien zu nutzen, bleibt sie in Bezug auf die Schlammpumpentechnologie unerschütterlich auf ihrem Weg.

Drei Ansätze werden von Pumpenherstellern routinemäßig zum Abdichten von Schlammpumpen spezifiziert: mechanische Packung, Austreiber (auch bekannt als „dynamische“ Dichtungen) und einzelne mechanische Dichtungen. Alle sind mit erheblichen Einschränkungen verbunden, darunter schlechte Zuverlässigkeit, kürzere mittlere Ausfallzeiten (MTBF), intensiver Wartungsaufwand und höhere Betriebskosten.

Allein diese Faktoren sollten Minenmanagern Anlass geben, die Dichtungsmethoden von Schlammpumpen neu zu bewerten. Allerdings sollte jedes Unternehmen, das sich der Norm ISO-14001 für Umweltmanagementsysteme und der Norm ISO-50001 für Energiemanagementsysteme der International Standards Organization verpflichtet hat, auf die übermäßige Wasserverschwendung und den hohen Energieverbrauch achten, die sich aus der Entscheidung für diese traditionellen Dichtungsmethoden ergeben .

Ineffiziente AbdichtungBei der Verwendung zur Abdichtung der Prozesspumpen in den Wäscher- und Flotationskreisläufen eines Bergwerks erfordern Stopfbuchspackungen, einzelne mechanische Dichtungen und Austreiberdichtungen einen der verschwenderischsten Aspekte der Schlammverarbeitung, nämlich die Einspritzung von Dichtungsspülwasser.

Bei Pumpen mit Stopfbuchsenpackung ist es wichtig, dass die Packung mit sauberem Wasser gespült wird, um sie kühl und geschmiert zu halten, während sowohl einzelne Schlammdichtungen als auch Austreiber eine Zufuhr von kühlem, sauberem Spülwasser benötigen, das unter hohem Druck in den Prozess eingespritzt wird, um eine stabile Flüssigkeit aufrechtzuerhalten Film zwischen den empfindlichen Dichtungsflächen, um sie kühl und geschmiert zu halten und gleichzeitig den schädlichen Schlamm wegzudrücken.

Das bei allen drei Dichtungsansätzen erforderliche Spülwasser wird von einer externen Quelle geliefert und mit einem höheren Druck als dem Stopfbuchsdruck in den Prozess eingespritzt, entsprechend dem Industriestandard Piping Plan 32 des American Petroleum Institute (API). Es gelangt nicht auf den Boden oder in den Prozess und wird zum Absetzbeckendamm geleitet. Dies hat auch Auswirkungen auf den Wasserhaushalt der Pflanze.

Dieser Ansatz führt weltweit zu einem Verlust an sauberem Wasser in Höhe von mehreren Milliarden Gallonen pro Jahr. Eine große, herkömmliche Schlammpumpe verbraucht typischerweise 10 US-Gallonen (37,8 Liter) pro Minute, was 5,2 Millionen US-Gallonen (19,6 Millionen Liter) Wasser pro Jahr entspricht – in jeder Hinsicht eine schockierende Statistik.

In einer Zeit, in der die weltweite Wasserversorgung bis 2030 voraussichtlich um etwa 40 % hinter der Nachfrage zurückbleiben wird1, sollte die Beseitigung unnötiger Nutzung dieser wertvollen Ressource wohl ein zentraler Bestandteil jedes verantwortungsvollen Nachhaltigkeitsprogramms sein. Dennoch sind übermäßiger Wasserverbrauch und der damit verbundene höhere Energieverbrauch nach wie vor in den Prozessen vieler Bergbauunternehmen verankert. Schlimmer noch: Man kann mit Recht sagen, dass es von Zuverlässigkeitsingenieuren und dem Management gleichermaßen oft als selbstverständlich akzeptiert wird.

Tatsache ist jedoch, dass Wasserverschwendung jeglichen Ausmaßes ein völlig unnötiges Merkmal von Güllebetrieben ist, da sie durch den Einsatz fortschrittlicher doppelter mechanischer Dichtungen und moderner Wassermanagement-Unterstützungssysteme fast vollständig eliminiert werden kann.

Verbessern Sie die ZuverlässigkeitDer gewählte Dichtungstyp, die Umgebung, in der sie betrieben wird, und vor allem das Tankunterstützungssystem, das das Wasser zur Maximierung der Lebensdauer der Dichtung liefert, bilden zusammen die Lösung für übermäßige Wasserverschwendung und Energieverbrauch.

Moderne doppelte Gleitringdichtungen verfügen über zwei Sätze von Dichtflächen, von denen einer gegenüber der Prozessflüssigkeit und einer gegenüber der Atmosphäre dichtet, mit einem Sperrraum zwischen den beiden. Sie sind für die anspruchsvollen Anforderungen schwerer Schlammanwendungen konzipiert und verfügen über verstärkte Metallteile, die äußerst korrosions- und erosionsbeständig sind. Große Anschlüsse und größere Radialspiele sorgen dafür, dass die Schmierung, die für die Optimierung der Dichtungslebensdauer unerlässlich ist, konstant und konsistent aufrechterhalten wird.

Ein unter Druck stehendes Barrieretanksystem ist für die Umweltverträglichkeit dieser Lösung von zentraler Bedeutung. Dabei kommt ein Thermosiphon-Verfahren zum Einsatz, das sauberes, kühles Wasser mit einem Druck über dem Produktdruck in den Sperrraum zwischen den Doppeldichtungen liefert und so einen gleichmäßigen, stabilen und sauberen Flüssigkeitsfilm gewährleistet, um die Dichtungsflächen kühl und geschmiert zu halten.

Während die mechanischen Dichtungen Wärme erzeugen, steigt das heiße Wasser im Sperrraum zum Tank und wird in die Atmosphäre abgestrahlt, wodurch das kühlere, dichtere Wasser wieder nach unten sinken kann, um für eine kühle Schmierung der Dichtungsflächen zu sorgen. Am wichtigsten ist, dass das Spülwasser ständig recycelt wird, in einem kontinuierlichen Kreislauf über die Dichtungsflächen fließt und die Leckage auf ein absolutes Minimum reduziert, etwa einen Teelöffel pro Tag.

Während API Plan 32 für die Wartung mehrerer Schlammpumpen in einer „Reihenfolge“ ungeeignet ist, ohne dass spezielle Pumpensysteme installiert werden müssen, bieten Druckbarrieretanks Nennwerte von bis zu 435 psi (30 bar), was sie ideal für diese Anwendungen macht. Sie sind selbstnachfüllend und selbstdruckbeaufschlagend und nahezu wartungsfrei.

Wenn keine Betriebswasserversorgung zum Auffüllen der Tanksysteme zur Verfügung steht oder die Versorgung nicht über einen ausreichenden Druck verfügt, können Flüssigkeitsfördereinheiten ausgewählt werden, um die Sperrflüssigkeit an die Dichtungsflächen zu liefern. Diese haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie eine Wasser-/Glykolmischung oder Öl liefern können, um in extrem kalten Klimazonen einen Frostschutz zu bieten.

Umfangreiche Vorteile Die Vorteile der Umrüstung auf moderne Dichtungslösungen und Unterstützungssysteme wurden von einem Kohlebergwerk in Polen gespürt, das eine Schlammpumpe einsetzte, um Kohleschlamm bei 9 bar (135 psi) zur Filterpresse zu transportieren. Eine gespülte Verpackung führte zu einer enormen Verdünnung des Produkts, was zu stark erhöhten Filtrationszeiten und -kosten führte. Die Pumpe wurde mit einer doppelten Gleitringdichtung abgedichtet, die den hohen Anforderungen des Prozesses gerecht wird.

Das unterstützende Dichtungstanksystem reduzierte Leckagen und Produktverdünnung auf nahezu Null. Der Return on Investment war schnell und die Einsparungen waren langfristig. Die Vorteile im Hinblick auf die Wassereinsparung waren ebenso nachhaltig und der Ruf des Unternehmens wurde gestärkt.

Die Bergbauindustrie muss sich einer schwierigen und kostspieligen Herausforderung stellen, wenn es um die Wartung rotierender Anlagen geht. Doch die Planung, Aufbereitung und Entsorgung von Spülwasser stellt eine betriebliche und finanzielle Belastung dar, die durchaus vermeidbar ist.

Und wenn es einem Unternehmen gelingt, Wasserverschwendung zu vermeiden und gleichzeitig die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die langfristigen Betriebskosten zu senken, sollte die Entscheidung für ein Upgrade auf moderne Systeme sicherlich eine moralische Notwendigkeit und auch wirtschaftlich sinnvoll sein.

12030 Water Resources Group – „Charting Our Water Future, 2009“.