Verflüssigen und pumpen

Kombination aus Membranpumpe und Doppelwellenschnecke fördert stichfesten Schlamm

20.09.2019 Eine der größten Zinkelektrolyseanlagen der Welt befindet sich in Spanien. Hier werden neben reinem Zink auch verschiedene Zinklegierungen, Germaniumdioxid, Quecksilber und Schwefelsäure produziert.

Entscheider-Facts

  • Bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink entsteht abrasiver Jarositschlamm. Er ist ein herausforderndes Fördermedium.
  • Ein vorgeschalteter Doppelschneckenförderer senkt die Viskosität des Schlamms genug, dass die Förderung mit einer Kolbenmembranpumpe möglich ist.
  • Die Kombination aus Schneckenförderer und Kolbenmembranpumpe mit elektrischem Antrieb arbeitet stabil und mit vergleichsweise hohem Wirkungsgrad.

Schneckeneinlauf-1

Die installierte Kombination aus Doppelwellenschnecke …

HM-Pump mit schnecke (screw conveyor)

… und hydraulischer Kolbenmembranpumpe ist seit mehreren Jahren zuverlässig im Einsatz in der spanischen Zinkelektrolyse-Anlage. Bilder: Abel

Die Rohstoffe werden zumeist in Form konzentrierter Zinksulfid­erze im nahegelegenen Hafen angeliefert und stammen zu einem Großteil aus eigener Förderung in Kantabrien. Das Zinksulfid wird dann in sogenannten Röstöfen unter Luftzufuhr zu Zinkoxid und Schwefeldioxid umgewandelt. Schwefeldioxid wird zum größten Teil zu Schwefelsäure weiterverarbeitet, während aus dem Zinkoxid selbst über den Verfahrensschritt der Laugung und Reinigung reines Elektrolytzink und andere, noch enthaltene Metalle gewonnen werden.

Stichfest und abrasiv

Auf der Anlage in Spanien sind verschiedene Pumpen des Herstellers Abel schon seit vielen Jahren im Einsatz. Darüber hinaus betreibt der Kunde auch eine Förderanlage, die aus insgesamt sieben hydraulisch angetriebenen Kolbenpumpen, sogenannten Dickstoffpumpen, eines namhaften deutschen Herstellers besteht. Diese Pumpen fördern Jarosit-Filterkuchen aus Bandfilterpressen über Rohrleitungen in Vorlagesilos. Jarosit ist ein Eisen-Kalium-Sulfat, das bei der Eisenfällung während der Laugung aus dem Zinkoxid gewonnen wird. Es ist prinzipiell ein Abfallprodukt, das aber mit Zement und Kalk vermischt als Zuschlagstoff für unterschiedliche Anwendungen, etwa im Straßenbau, zum Einsatz kommt.

Aufgrund zunehmender Betriebskosten der Dickstoffpumpen und aufgrund der guten Erfahrungen mit den genutzten Kolbenmembranpumpen entstand die Idee, den Jarositschlamm ebenfalls mit einer Kolbenmembranpumpe zu fördern. Dieser Schlamm ist anfänglich zwar stichfest, er ist jedoch thixotrop, er verflüssigt sich also mit der Zeit unter Krafteinwirkung, etwa beim Pumpen. Da es sich um einen Mineralschlamm handelt, ist er außerdem sehr abrasiv.

klein HMD-H-50-0500-ED_rechts_ohne Hintergrund mit Schatten

Die genutzte Kolbenmembranpumpe des Typs HMD-H-50-0500-ED in Edelstahlausführung ist auf einen Förderdruck von 2,5 MPa ausgelegt.

Die Förderung hoch abrasiver Schlämme mit Kolbenmembranpumpen ist Stand der Technik, das Verpumpen stichfester Schlämme wie Filterkuchen stellte jedoch ein Novum dar. Zwar war auf der Anlage bereits eine Kolbenmembranpumpe zur Förderung von Jarosit erfolgreich in Betrieb, dabei handelt es sich jedoch um leicht verdünnten Jarositschlamm, der noch eine messbare Viskosität besitzt. Das Verpumpen des direkt von den Bandfilterpressen abgeworfenen Kuchens stellt hingegen besondere Anforderungen an eine Kolbenmembranpumpe. Da der Filterkuchen nicht fließfähig ist, muss er der Pumpe zwangsweise zugeführt werden.

Dauerbetrieb mit hohem Wirkungsgrad

Der Pumpenlieferant testete daher zusammen mit einem Spezialisten für mechanische Förderanlagen eine Doppelwellenschnecke als Zuführeinrichtung für die Kolbenmembranpumpe. Ziel dieses Versuches war es, Erkenntnisse über die erforderliche Schneckengeometrie und Troglänge zu erhalten, um sich die Thixotropie des Schlammes zunutze zu machen, sodass der Schlamm bereits vor Eintritt in die Kolbenmembranpumpe beginnt, sich zu verflüssigen.

Nach den Tests wurden Schneckengeometrie und die erforderliche Pumpengröße festgelegt. Der Hersteller entschied sich für eine Kolbenmembranpumpe des Typs HMD-H-50-0500-ED in Edelstahlausführung, die auf einen Förderdruck von 2,5 MPa ausgelegt ist. Eine ähnliche Pumpe war bereits im Einsatz und hatte den Betreiber hinsichtlich Laufruhe und Verschleißverhalten bereits überzeugt.

Pumpe und Doppelschneckenförderer wurden im Sommer 2007 geliefert und gingen im darauffolgenden Herbst in Betrieb. Der Betreiber ist seitdem mit der Kombination zufrieden: Förderer und Kolbenmembranpumpe laufen problemlos und aufgrund des direkten Antriebs über einen Elektromotor auch mit höherem Wirkungsgrad als vergleichbare Systeme. Ein entsprechend dimensionierter Pulsationsdämpfer reduziert die bei oszillierenden Verdrängerpumpen auftretende Restpulsation auf ein Minimum.

Heftausgabe: Oktober/2019
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