Mexikanisches Bergbauunternehmen verbessert Betrieb mit sechs Dekantern

Ein großes Bergbauunternehmen in Mexiko musste die Rückgewinnung von Prozesswasser verbessern, um seinen Flotationskreislauf für die Materialtrennung und -gewinnung mit recyceltem Wasser zu versorgen.

Weltweit werden Erze wegen ihrer dringend benötigten Mineralien abgebaut. Eine wachsende Bevölkerung, neue Technologien und das Bestreben, unser Klima zu verbessern, zwingen Bergwerke dazu, mehr Mineralien für die Energieversorgung der heutigen Welt zu liefern. Bei den Gewinnungs- und Aufbereitungsprozessen kommt Wasser als Medium zum Einsatz, um die Mineralien aus dem Erz umzuwandeln, abzutransportieren, auszulaugen oder zu mischen. Weltweit ist Wasser eine unserer wertvollsten Ressourcen, und die Bergbauindustrie nimmt die Verantwortung ernst, Prozesswasser wiederzuverwerten und in seinen natürlichen Zustand zurückzuversetzen. 

Hintergrund

Dieses große Bergbauunternehmen ist weltweit führend im Abbau der Fluorprodukte, die eine kritische Rolle bei der Verbesserung des Alltags in einer Vielzahl von Anwendungen spielen – unter anderem im Bauwesen, für Batterien, Polymere, Kältemittel, Medizinprodukte und pharmazeutische Wirkstoffe.

Das Unternehmen bietet Lösungen für eine Vielzahl von Märkten durch ein breites Spektrum an Produktanwendungen – Metspat, Säurespat, Flusssäure, Anhydrit, Aluminiumtrifluorid, Kältemittel, medizinische Treibmittel, Energiespeicher und technische Treibmittel. Die Produkte eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter medizinische Behandlungsverfahren, gewerbliche Kälteanlagen, in der Automobilindustrie, im Bauwesen und bei Versorgungsunternehmen.

Die Erzeugnisse des weltgrößten Flussspatproduzenten, der mehr als 20 % des weltweiten Flusspatangebots erzeugt und etwa 10 % des globalen Flusssäureangebots produziert, werden in Produktionszentren in Mexiko, Großbritannien, den Vereinigten Staaten und Japan verwendet. Die Mine-to-Market-Struktur gewährleistet eine sichere Lieferkette für Kunden in einer Vielzahl von Produktanwendungen und Branchen.

Die Herausforderung

Der in Mexiko ansässige Bergbaubetrieb konnte die erforderlichen Produktionsergebnisse mit herkömmlichen Eindickern und Hydrozyklonen nicht erzielen. Das Unternehmen baut ein Produkt an einem sehr wasserarmen Ort ab. Die optimale Lösung für dieses Problem besteht darin, das vorhandene Wasser zu recyceln. Dafür hatten sie großflächige Absetzbecken genutzt. Im Laufe von ca. 25 Jahren sammelte sich eine große Menge sehr feinen Materials im Wasserkreislauf an, das sich nur sehr schlecht natürlich absetzte. 

Das Bergbauunternehmen musste eine Lösung finden, unter anderem, weil die Ausgaben für den Wasserzukauf enorm waren (1 Mio. USD pro Monat). Dieses Wasser konnte in den Prozess eingespeist werden und ermöglichte zunächst die Fortführung der Produktion, doch schließlich gingen die Speicherkapazitäten für die großen Mengen an nicht spezifikationsgerechtem, mit Feinmaterial belastetem Wasser zur Neige. Das kritische Produkt wurde auf viele unterschiedliche Weisen behandelt. Die Absetzraten der Feststoffe waren inakzeptabel und unregelmäßig bei Schwerkrafteindickern und Hydrozyklonen. Ein gewisser Prozentsatz des Materials, nämlich die größeren, dichteren Fraktionen, setzten sich im Allgemeinen mit akzeptablen Raten ab, aber die Absetzraten der feinen Fraktion bewirkten, das diese das System noch als Schwebstoffe verließen. Dieser Zustand führte im Laufe der Zeit zu gewaltigen Wassermengen, die weder wiederverwendet noch abgeleitet werden konnten. Es musste eine Lösung gefunden werden, mit der es möglich war, die Extraktion der sich schnell absetzenden Partikel zu erleichtern und die feinstkörnigen Stoffe in einem einzigen Durchgang bei hoher Durchsatzrate aufzufangen, einzigartig und technisch ausgereift, mit ausgefeilter Einstellbarkeit und gleichzeitig robuster Konstruktion mit fortschrittlichen Verschleißschutzlösungen, um den rauen Bedingungen des Bergbaus standzuhalten. 

Die Lösung

Das Bergbauunternehmen arbeitete mit Flottweg zusammen, um die passende Lösung zu finden. Sowohl der Minenbetreiber als auch das Flottweg-Team entnahmen während des gesamten Prozesses detaillierte Proben, die zur eingehenden Analyse an die Labore von Flottweg in Deutschland geschickt wurden. Die Prozessingenieure prüften die besonderen Anforderungen des Bergwerks sowie die Anlagen- und Prozessparameter und berechneten eine Reihe von zu erwarteten Ergebnissen unter verschiedenen Bedingungen. 

Die Zusammenarbeit zwischen dem Ingenieurteam der Mine und Flottweg führten dazu, dass eine Z92-Dekanterzentrifuge in voller Größe im Bergwerksbetrieb in Mexiko installiert wurde. Unter der Aufsicht der hochqualifizierten Techniker von Flottweg sowohl vor Ort als auch in Deutschland, konnte das Bergbauunternehmen ein Höchstmaß an Effizienz und Produktivität erreichen. Flottweg lieferte eine kompakte Zentrifuge zur kontinuierlichen und effizienten Rückgewinnung wertvollen Prozesswassers und Reduzierung der mitgeführten Feststoffe. Seitdem wurden mehrere Anlagen hinzugefügt, um die Möglichkeiten zur Aufbereitung und Rückgewinnung von Wasser zu erweitern. Nach einer sehr erfolgreichen Pilotphase erfolgte 2019 die Dauereinrichtung der Flottweg-Testanlage (Modell Z92). 

Während der Umrüstung wurden Pläne entwickelt, die Anlage mit sechs (6) Dekantern auszustatten und so die Aufbereitung des Wassers in allen Bergebecken des Betriebs zu erleichtern. Ein Jahr später wurden zwei weitere Anlagen installiert und in Betrieb genommen, im Folgejahr drei weitere – insgesamt sechs Dekanter, die derzeit effektiv laufen und produzieren.

Es gab drei Ziele: 

• Die Rückgewinnung von möglichst viel Wasser für die Wiederverwendung im Betrieb.
• Die Verringerung des Feinstkorngesamtvolumens im wiederverwendeten Wasser.
• Das Entfernen der Feststoffe, die durch den Bergbaubetrieb erzeugt wurden. Dabei wird unter Tage Gestein gefördert, das an die Oberfläche gebracht und dort sehr fein gemahlen wird. Dieses Material wird dann in einen Tank mit einem speziellen Gerbstoff gegeben, wodurch das kritische Produkt ausfällt und nach oben schwebt. Zurück bleiben feine Gesteinsreste, die als Abraum bezeichnet werden.

Funktionsweise der Technologie

Die im Dekanter entstehenden Drehkräfte verstärken die auf die Flüssigkeiten einwirkenden Gravitationskräfte. Die Krafteinwirkung kann die Setzgeschwindigkeit im Vergleich zu statischen Bedingungen um das mehrere Hundert- oder Tausendfache erhöhen. 
Der modulare Aufbau dieser Dekanterzentrifuge ermöglicht eine Anpassung zur Optimierung aller Arten von Trennaufgaben. Die für diese Anwendung zur Rückgewinnung von Grubenwasser eingesetzten Flottweg-Dekanter erlauben eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten, mit denen sich die Ergebnisse bei Bedarf optimieren lassen. Dazu gehören eine große Bandbreite an Einstellungen für die Trommeldrehzahl, um die Trennungskräfte festzulegen, eine anpassbare Drehzahl bei der Feststoffförderschnecke zur Maximierung des Feststofftransports und mechanisch eingestellte Stauwehre zur Anpassung der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Anlage. 
 

Diese drei Merkmale tragen zu einem maßgeschneiderten Ergebnis bei. Die Trommel- und Schneckendrehzahlen können durch die integrierte Automatisierung so eingestellt werden, dass sie sich an Veränderungen in der Zufuhr anpassen, damit die Anlage weiterhin ein standardisiertes Ergebnis liefert. Andere Spezialdekanter können mit einer verstellbaren Schälscheibe geliefert werden. Normalerweise läuft die geklärte Flüssigkeit aus einem Dekanter drucklos in die nachfolgende Sammelkammer. Alternativ ist es möglich, die geklärte Flüssigkeit über eine Schälscheibe abzuführen. In einem geschlossenen System tritt die Flüssigkeit als Niederdruckstrom aus.  Diese Variante bietet die Möglichkeit, den Flüssigkeitsstand in Echtzeit anzupassen, ohne die Höhe des Stauwehrs zurückzusetzen, und bietet eine weitere Optimierungsfunktion zur Feinabstimmung der Trennleistung.  Eine erweiterte Version verfügt über eine elektronische Schälscheiben-Positioniervorrichtung zur Positionierung der verstellbaren Schälscheibe. 
 

Ergebnisse

Die mexikanische Mine erstreckt sich über mehr als 1.000 Hektar und ist die größte unterirdische Flusssspatlagerstätte der Welt. Der größte Teil des Materials stammt aus großen unterirdischen Mineralienlagerstätten. Seit der Installation der Dekanter sind die Betriebs- und Wasserkosten drastisch gesunken. Durch den Einsatz der Anlagen konnten die Kosten um mindestens ein Drittel gesenkt werden, wobei zusätzliche Flottweg-Lösungen in Arbeit sind, um diese Kosten noch weiter zu reduzieren. 

Nach Angaben des Bergbauunternehmens funktionieren die Anlagen wie versprochen und zeigen zunehmend positive Ergebnisse. Das Ziel ist die kontinuierliche Verbesserungen der Wasserqualität und des Prozesses zur Rückgewinnung von nicht spezifikationsgerechtem Wasser aus kontaminierten Speicherbecken. Das Unternehmen entschied sich, viel Zeit und Ressourcen in die Verbesserung seines Wassermanagements zu investieren. „Flottweg bot uns Technologien an, die zunächst wirklich gut zu sein schienen, obwohl wir skeptisch waren, dass sie die gewünschten Ergebnisse zeigen würden. Ich denke, das wichtigste Verkaufsargument war, wie sie uns dabei halfen, sowohl den Betrieb der Zentrifuge als auch die damit verbundenen Prozesse zu optimieren“, sagte ein Vertreter des Unternehmens. „Der Schlüssel zum Erfolg war Flottwegs Angebot an uns, die Anlage zu mieten. So konnten wir sie einsetzen, uns ein Bild von dem technischen Service machen, und aus erster Hand erfahren, wie einfach die Geräte zu bedienen sind und welchen Effekt sie auf unser System haben. Der Erfolg basierte also sowohl auf dem technischen Aspekt, aber und vor allem auch dem Service. Ein wichtiges Element war Flottwegs Vorschlag, die Geräte vor Ort zu testen. Ich denke sogar, das war das Allerwichtigste. Und natürlich die Synergie, die uns half, Ergebnisse zu erzielen, die unsere Erwartungen weit übertroffen haben.”

Autor:

Terry Ostrom ist Industriemanager für Bergbau und Mineralien bei Flottweg Separation Technology, Inc. Er verfügt über breites Hintergrundwissen im Bereich Aufbereitungsanlagen, einschließlich Pumpen, Reagenziensystemen und Zentrifugen. Dies und seine Erfahrung in der Bergbauverfahrenstechnik machen ihn zum idealen Ansprechpartner für diese Branche.