Meksykańskie przedsiębiorstwo wydobywcze wprowadza usprawnienia dzięki sześciu dekanterom

Duże przedsiębiorstwo wydobywcze z Meksyku musiało poprawić odzyskiwanie wody przemysłowej, która miała trafiać do obiegu flotacji w celu oddzielania i ekstrakcji materiału.

W poszukiwaniu potrzebnych minerałów na całym świecie wydobywa się złoża rud. Rosnąca liczba ludności, nowe technologie i dążenie do poprawy stanu klimatu to czynniki, które powodują, że kopalnie muszą dostarczać więcej minerałów wykorzystywanych do zasilania współczesnego świata. W procesach wydobycia wykorzystuje się wodę jako środek do mieszania, ługowania, transportu lub przeróbki minerałów zawartych w rudach. Na całym świecie woda jest jednym z naszych najcenniejszych zasobów, a branża górnicza poczuwa się do odpowiedzialności za ponowne wykorzystanie i przywrócenie wody do jej pierwotnego stanu. 

Tło

Opisywane przedsiębiorstwo jest światowym liderem w wydobyciu produktów fluorowych, które odgrywają fundamentalną rolę w poprawie codziennego życia w szerokim zakresie zastosowań, m.in. w budownictwie oraz produkcji akumulatorów, polimerów, czynników chłodniczych, wyrobów medycznych i aktywnych składników farmaceutycznych.

Przedsiębiorstwo zaopatruje różne rynki na potrzeby wielu zastosowań, takich jak: fluoryt metalurgiczny, fluoryt chemiczny, kwas fluorowodorowy, anhydryt, trójfluorek glinu, czynniki chłodnicze, medyczne czynniki pędne, składowanie energii oraz techniczne czynniki pędne. Produkty nadają się do szerokiego zakresu zastosowań, w tym w procedurach medycznych, chłodnictwie komercyjnym, motoryzacji, budownictwie i dostarczaniu mediów.

Jako największy na świecie producent fluorytu, odpowiadający za ponad 20% światowej produkcji, a także jako producent około 10% światowej podaży kwasu fluorowodorowego, przedsiębiorstwo zaopatruje centra produkcyjne w Meksyku, Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych i Japonii. Działalność prowadzona w modelu „mine-to-market” zapewnia bezpieczny łańcuch dostaw dla klientów w szerokim zakresie zastosowań i branż.

Wyzwanie

Firma wydobywcza z siedzibą w Meksyku nie była w stanie uzyskać wymaganych wyników produkcji przy użyciu konwencjonalnych zagęszczaczy i hydrocyklonów. Przedsiębiorstwo wydobywa produkt w miejscu o bardzo ograniczonym dostępie do wody. Najrozsądniejszym rozwiązaniem tego problemu jest recykling wody. Jednak do tej pory wodę składowano w stawach osadowych zajmujących ogromną powierzchnię. W ciągu około 25 lat w obiegu wody nagromadziła się duża ilość bardzo drobnego materiału, który nie osadzał się dobrze w naturalny sposób. 

Przedsiębiorstwo musiało znaleźć rozwiązanie choćby z powodu ogromnych wydatków (wynoszących 1 mln USD miesięcznie) na zakup wody. Zakupiona woda usprawniała proces i umożliwiała kontynuację produkcji, ale zaczęło brakować miejsca do magazynowania wody zanieczyszczonej drobną materią stałą. Ten wartościowy produkt był przetwarzany na różne sposoby. Szybkość osadzania fazy stałej była niewystarczająca i zbyt nieregularna, aby możliwe było zastosowanie zagęszczaczy grawitacyjnych i hydrocyklonów. Część materiału – większe i gęstsze frakcje – osadzała się wystarczająco szybko, ale tempo osadzania frakcji drobnej powodowało, że nadal znajdowała się ona w odprowadzanej zawiesinie. Doprowadziło to z czasem do powstania ogromnych ilości wody, której nie można było ponownie wykorzystać ani odprowadzić. Potrzebne było rozwiązanie, które ułatwiłoby wydobycie szybko osadzających się cząstek i wychwycenie drobnej frakcji w jednym przebiegu w warunkach wysokiego natężenia przepływu. Najlepiej, aby było to unikalne rozwiązanie techniczne z zaawansowaną regulacją, a jednocześnie o solidnej konstrukcji połączonej z zaawansowanymi rozwiązaniami ograniczającymi zużycie, co pozwoliłoby sprostać trudnym warunkom eksploatacji w górnictwie. 

Rozwiązanie

W poszukiwaniu rozwiązania przedsiębiorstwo nawiązało współpracę z firmą Flottweg. Kopalnia we współpracy z zespołem firmy Flottweg pobrała próbki procesu, które zostały wysłane do laboratoriów firmy Flottweg w Niemczech w celu szczegółowej analizy. Inżynierowie procesów przeanalizowali unikalne potrzeby kopalni oraz parametry instalacji i procesu oraz obliczyli serię oczekiwanych wyników w różnych warunkach. 

Współpraca zespołu inżynierów przedsiębiorstwa z firmą Flottweg doprowadziła do wprowadzenia w meksykańskiej kopalni pełnowymiarowej wirówki dekantacyjnej Z92. Pod nadzorem wysoko wykwalifikowanych techników firmy Flottweg pracujących zarówno na miejscu, jak i przydzielonych równolegle w Niemczech przedsiębiorstwo osiągnęło najwyższy poziom sprawności i produktywności. Firma Flottweg dostarczyła wirówkę o niewielkich gabarytach, która w sposób ciągły i wydajny odzyskuje cenną wodę przemysłową poprzez usuwanie uwięzionej w niej fazy stałej. Od tamtej pory przedsiębiorstwo dodało kolejne maszyny, aby rozszerzyć swoje możliwości w zakresie przetwórstwa odzyskiwanej wody. Po bardzo udanym okresie pilotażowym w 2019 r. testowany sprzęt marki Flottweg (model Z92) został przekształcony w instalację stałą. 

Na etapie przekształcania opracowano plany wykonania kompletnej instalacji złożonej z sześciu (6) dekanterów w celu uzyskania możliwości przetworzenia całego strumienia wody odpadowej. Rok później przeprowadzono montaż i przekazanie do eksploatacji dwóch dodatkowych maszyn, a w kolejnym roku uruchomiono trzy pozostałe – łącznie sześć aktualnie pracujących wydajnych dekanterów.

Postawiono sobie trzy cele: 

• Odzyskać jak najwięcej wody do ponownego wykorzystania.
• Zmniejszyć całkowitą objętość drobnej frakcji stałej w wodzie przewidzianej do ponownego użycia.
• Usuwać fazę stałą powstającą podczas wydobycia. Proces obejmuje wydobycie na powierzchnię skały, która jest następnie kruszona na bardzo drobny materiał. Materiał jest następnie umieszczany w zbiorniku ze specjalnym składnikiem taninowym, który umożliwia wypłynięcie cennego produktu. Pozostają jedynie resztki pokruszonego materiału zwane odpadami.

Sposób działania technologii

Siły odśrodkowe powstające w dekanterze zwiększają siłę grawitacji oddziałującą na ciecze przepływające przez urządzenie. Przyłożona siła może przyspieszyć osiadanie kilkusetkrotnie, a nawet wiele tysięcy razy w porównaniu z warunkami statycznymi. 
Modułowa konstrukcja wirówki dekantacyjnej umożliwia regulację w celu optymalizacji wszelkiego rodzaju zadań oddzielania. Dekantery marki Flottweg wykorzystywane do odzyskiwania wody w kopalni umożliwiają wiele konfiguracji, które pomagają w dostosowaniu wyników do potrzeb. Dostępne są: regulacja prędkości obrotowej bębna w szerokim zakresie, co określa wielkość sił oddzielających, zmiana prędkości ślimaka przenoszącego fazę stałą w celu maksymalizacji wydajności transportu oraz mechaniczna regulacja progów odprowadzania wody w celu określenia wewnętrznych poziomów cieczy w maszynie. 
 

Wszystkie trzy obszary regulacji pomagają dostosować wyniki uzyskiwane w toku procesu. Prędkości bębna i ślimaka można skonfigurować za pomocą wbudowanej automatyki tak, aby dostosowywały się do zmian na zasilaniu, co pozwala maszynom na stałe dostarczanie zestandaryzowanych wyników. Inne specjalistyczne dekantery mogą być wyposażone w przestawną tarczę skórującą. Wyklarowana ciecz zwykle wypływa z dekantera bez ciśnienia do zlokalizowanej dalej komory zbiorczej. Alternatywnym rozwiązaniem jest odprowadzanie wyklarowanej cieczy za pomocą tarczy skórującej. Ciecz wydostaje się w zamkniętym układzie jako strumień o niskim ciśnieniu.  Ten wariant umożliwia regulację poziomu cieczy w czasie rzeczywistym bez resetowania wysokości progu, zapewniając dodatkową funkcję optymalizacji do precyzyjnego dostrajania wydajności oddzielania.  Wersja rozszerzona wyposażona jest w elektroniczne urządzenie do pozycjonowania przestawnej tarczy skórującej. 
 

Wyniki

Kopalnia w Meksyku zajmuje powierzchnię ponad 1000 akrów i jest największym podziemnym złożem fluorytu na świecie. Większość surowca pochodzi z podziemnych złóż minerałów. Od czasu instalacji dekanterów znacząco spadły koszty eksploatacji i zużycia wody. Zastosowanie urządzeń przyniosło obniżenie kosztów o co najmniej jedną trzecią, a dalsze oszczędności uzyskano dzięki wprowadzeniu w zakładzie dodatkowych rozwiązań marki Flottweg. 

Przedsiębiorstwo górnicze twierdzi, że maszyny pracują zgodnie z obietnicami, dostarczając coraz więcej pozytywnych wyników. Celem ich wykorzystania jest stała poprawa jakości wody i procesu odzyskiwania wody zanieczyszczonej ze zbiorników, w których jest składowana. Przedsiębiorstwo postanowiło zainwestować znaczną ilość czasu i środków w poprawę gospodarki wodnej. „Firma Flottweg zaoferowała nam technologie, które pomimo naszego sceptycyzmu okazały się wyjątkowo skuteczne. Najważniejszym argumentem sprzedażowym była obietnica możliwości optymalizacji zarówno pracy wirówki, jak i procesów wokół niej” – wyjaśnia przedstawiciel przedsiębiorstwa. „Kluczem do sukcesu była możliwość skorzystania z najmu sprzętu marki Flottweg w połączeniu z ofertą serwisu technicznego, dzięki czemu przekonaliśmy się nie tylko o łatwości obsługi sprzętu, ale także o dalszych korzyściach związanych z jego zastosowaniem. Nasze uznanie wzbudziła nie tylko strona techniczna, ale także serwisowa oferty. Kluczowym momentem było złożenie przez firmę Flottweg propozycji przetestowania urządzenia na miejscu. Myślę, że to było najważniejsze. Udało nam się osiągnąć prawdziwą synergię, która przyniosła wyniki znacznie przekraczające nasze oczekiwania”.

Autor:

Terry Ostrom jest zatrudniony w firmie Flottweg Separation Technology, Inc. jako Mining and Minerals Industry Manager. Ma bogate doświadczenie w obszarze urządzeń do przeróbki, w tym pomp, systemów odczynników i wirówek. Dzięki doświadczeniu w projektowaniu procesów górniczych jest doskonale przygotowany do wspierania tej branży.