Netzsch: Spezielle Pumpentechnik ermöglicht lange Standzeiten auch ohne Zugabe von Wasser
Die weltweite Nachfrage nach Gold und Silber ist ungebrochen: Nicht nur sind die Edelmetalle als Geldanlage begehrt, auch als Werkstoff sind sie für die moderne Industrie unersetzbar. Der Abbau allerdings stellt für die verwendeten Maschinen eine starke Belastung dar und kann den ohnehin hohen Preis des Rohstoffs noch weiter verteuern.
Da die Pumpen drehzahlreguliert sind, konnte mit Hilfe eines Frequenzumrichters der ideale Umdrehungswert ermittelt werden, um den Verschleiß zu minimieren, ohne dabei ein Ablagern des Mediums zu riskieren. (Foto: Netzsch)
So ist beispielsweise der Schlamm aus gebrochenem, goldhaltigem Gestein, der zur chemischen Extraktion geleitet wird, extrem abrasiv und kann Fördersysteme innerhalb von wenigen Tagen zerstören. Die Zugabe von Wasser ermöglicht zwar den Transport, erhöht jedoch den Aufwand bei der anschließenden Konzentration des Goldes. Um hier Instandhaltungs- und Prozesskosten zu sparen, werden inzwischen vermehrt Nemo Exzenterschneckenpumpen von Netzsch Pumpen & Systeme eingesetzt, die dank schonender Fördertechnik und besonders robuster Komponenten dem wertvollen Problemmedium lange standhalten.
Gold liegt – ähnlich wie Silber – meist nur in Form von kleinen Partikeln vor und muss daher mitsamt des umgebenden Gesteins abgebaut werden. Aus dem gemahlenen Materialmix kann anschließend mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren, etwa der Cyanidlaugung oder der Amalgambildung mit Quecksilber, das Edelmetall herausgelöst werden. Davor muss das Gemisch verdichtet und konzentriert werden, weshalb der Wassergehalt des Stein-Gold-Schlamms idealerweise bei nur 40 Prozent liegen sollte. Allerdings wurden bisher im Bergbau für diesen Förderschritt meist Zentrifugalpumpen verwendet, die eigentlich für Flüssigkeiten gedacht sind und daher mindestens 50 Prozent Wasser im Medium benötigen. Um den Betrieb dieser Pumpen zu ermöglichen, wurde zusätzliches Wasser eingespritzt, obwohl das die spätere Extraktion erschwerte.
Materialschäden durch schleifendes Gestein im Goldschlamm
Auf der Suche nach Alternativen wurde in einem Abbaugebiet versuchsweise eine Drehkolbenpumpe eingesetzt, allerdings war bereits nach zwei Tagen das Pumpengehäuse völlig zerstört. Grund dafür ist die hohe Abrasivität des Goldschlamms: Die enthaltenen Gesteinspartikel wirken vor allem bei hohen Drehzahlen wie Schmirgelpapier und nutzen alle Oberflächen in kürzester Zeit ab – bis hin zum Totalausfall der Anlage. Dieser Effekt lässt sich nur durch eine besonders schonende Förderung auf ein wirtschaftlich vertretbares Maß abschwächen, wie weitere Tests mit einer Nemo Exzenterschneckenpumpe zeigten.
Dieser Pumpentyp arbeitet mit einer Kombination aus Rotor und Stator: Der gewendelte Rotor dreht sich innerhalb eines entsprechend negativ gewendelten Statorkörpers, wodurch sich zwischen den beiden Komponenten gleichförmige Förderkammern öffnen. In diesen wird das Medium ohne Pulsation, Scherkräfte oder Druckveränderungen kontinuierlich von der Saug- zur Druckseite transportiert. Da nach diesem Prinzip selbst zähflüssige und stark feststoffhaltige Substrate zuverlässig gefördert werden können, ist nur eine geringe Zugabe von Wasser in den Goldschlamm nötig. Der Wassergehalt des Stein-Gold-Schlamms konnte somit von 40 Prozent nahe an die angestrebten 50 Prozent gesenkt werden.
Robuste Materialien, niedrige Drehzahl und schonende Förderung verringern Verschleiß
Um die Anlage trotz der hohen Belastung möglichst langlebig zu gestalten, wählten die Konstrukteure von Netzsch für den Rotor Wolframkarbid, das mit einer Mohs-Härte von 9,5 fast so widerstandsfähig ist wie Diamant und daher selbst von den schleifenden Steinresten kaum abgerieben wird. Für den Stator wurde SBE verwendet, ein Nitril- Werkstoff, der ebenfalls sehr abriebfest ist, gleichzeitig aber weich genug, um an den Berührungspunkten zum Rotor nicht zu schnell zu verschleißen.
Ein zusätzlicher Vorteil dieser Pumpentechnologie bei diesem speziellen Anwendungsfall war die Möglichkeit der Drehzahlregulierung. Über einen variablen Frequenzumrichter lassen sich die Umdrehungen des Rotors völlig flexibel einstellen, wodurch in mehreren Testläufen die ideale Drehzahl ermittelt werden konnte. Dabei galt es, die Balance zu finden zwischen einer möglichst niedrigen Gleitgeschwindigkeit, um den Abrieb zu reduzieren, und einem ausreichend hohen Tempo, um ein Absetzen des Mediums zu verhindern. Der 20 PS-Motor wurde dazu von anfangs 189 U/min auf letztlich 130 U/min heruntergeregelt. Die Fördermenge liegt damit bei 10 m³/h bei 9 bar Druck.
Höhere Lebensdauer trotz geringerem Wasseranteil
Darüber hinaus verbrauchen die Exzenterschneckenpumpen nur wenig Strom und lassen sich leicht reinigen oder warten, was die Betriebs- und Instandhaltungskosten reduziert. Entscheidend für die Goldförderung ist jedoch ihre Haltbarkeit: Im ersten Test lief die Pumpe drei Monate ohne Beschädigungen an Stator oder Rotor. Inzwischen hat der Minenbetreiber drei weitere Nemo-Pumpen installiert, die durchschnittliche Standzeit liegt bei rund 3,5 Monaten. Das übertrifft sogar die Lebensdauer der früheren Zentrifugalpumpen, die trotz Wasserzugabe nach drei Monaten komplett verschlissen waren.
