Anwendungsschema von Dekanterzentrifugen im Kupfererz-Entwässerungsprozess
Dieses Dokument beschreibt systematisch die Anwendung von Dekanterzentrifugen bei der Kupfererz-Entwässerung und behandelt Prozessplanung, Auswahl des Kernmodells, Leistungsparameter, Anwendungsvorteile und Sicherheitsvorkehrungen vor Ort. Es eignet sich zur Erstellung technischer Konzepte, zur Kundenkommunikation und als Referenz für die Geräteauswahl.
I. Prozesspositionierung und Anwendungsszenarien
Die Entwässerung von Kupfererz ist ein zentraler Bestandteil hydrometallurgischer Anlagen/Kupferkonzentratoren. Dekanterzentrifugen werden hauptsächlich zur Fest-Flüssig-Trennung und zur Filterkuchenentwässerung von Erzpulpe eingesetzt. Die wichtigsten Anwendungsszenarien sind:
Entwässerung von Flotationsrückständen: Aufbereitung des Rückstandsbreis nach der Flotation, Abtrennung der wässrigen Phase zur Wiederverwertung und Reduzierung des Feuchtigkeitsgehalts der festen Phase (Filterkuchen), um die Anforderungen für Transport und Lagerung zu erfüllen.
Entwässerung von Auslaugungsrückständen: Handhabung von Schlacke nach Haufenlaugung/Rührlaugung, Rückgewinnung von Restlaugwasser aus der Schlacke und Reduzierung der Kosten für die nachfolgende Umweltbehandlung.
Konzentrateindickung und -entwässerung: Durchführung einer Tiefenentwässerung des Kupferkonzentratpulpen, um die Feuchtigkeitsgehaltsnormen für die Konzentrattrocknung, den Transport oder die Verhüttung zu erfüllen (der Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens muss im Allgemeinen 10–18 % betragen).
Entwässerung von Klärschlamm: Behandlung von biochemisch/physikalisch-chemischem Schlamm aus mineralischen Aufbereitungsabwässern/schwermetallhaltigen Abwässern zur Schlammreduzierung.
II. Grundlegendes Funktionsprinzip
Durch die Zentrifugalkraft, die durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit entsteht, setzen sich in Dekanterzentrifugen die Feststoffpartikel (Kupfermineralien und Gangart) im Erzbrei rasch an der Innenwand der Trommel ab. Die unterschiedliche Drehzahl der Förderschnecke und der Trommel befördert die Feststoffphase kontinuierlich zum konischen Ende der Trommel, wo sie abgeführt wird (wodurch ein entwässerter Filterkuchen entsteht). Die flüssige Phase wird über den Überlauf am breiten Ende der Trommel abgeführt. Dadurch werden die Fest-Flüssig-Trennung und die Entwässerung erreicht.
Für Kupfererzpulpe mit hoher Dichte und starker Abrasivität werden üblicherweise Dekanterzentrifugen mit großem Längen-Durchmesser-Verhältnis und verschleißfesten Materialien eingesetzt. Diese sind mit einem Differenzialdrehzahlregelungssystem ausgestattet, um die Schubgeschwindigkeit präzise einzustellen und so die Entwässerungseffizienz und die Lebensdauer der Anlage zu gewährleisten.
III. Wichtigste Auswahlkriterien und empfohlene Konfiguration (speziell für die Entwässerung von Kupfererz)
| Parameterelement | Empfohlene Konfiguration | Anmerkungen |
| Verarbeitungskapazität | Die Leistung wird an die Zellstoffkonzentration angepasst, üblicherweise 20–80 m³/h pro Einheit; für große Kupferbergwerke können mehrere Einheiten parallel betrieben werden (z. B. Clusterkonfiguration von 37 Einheiten). | Die optimale Verarbeitungskapazität wird bei einer Zellstoffkonzentration von 30%–40% erreicht. |
| Verhältnis Trommellänge zu Trommeldurchmesser | ≥4,0 (z. B. 4,2, 4,5) | Je größer das Längen-Durchmesser-Verhältnis, desto länger die Verweilzeit und desto besser der Entwässerungseffekt. |
| Materialauswahl | Trommel/Schnecke: Duplex-Edelstahl 2205/2507 oder verschleißfeste Wolframkarbidbeschichtung; Mantel: SS316L; Dichtungen: Zellstoff- und säurebeständige Materialien (z. B. Nitrilkautschuk, Fluorkautschuk) | Kupfererzpulpe enthält abrasive Partikel und saure Medien, daher müssen Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit verbessert werden. |
| Differenzial-Drehzahlregelungssystem | Drehzahlgeregeltes Differenzial mit variabler Frequenz (z. B. Planetengetriebe) und einstellbarem Differenzialdrehzahlbereich von 0–30 U/min | Anpassung an unterschiedliche Zellstoffkonzentrationen und Partikelgrößenverteilungen, um eine gleichmäßige Filterkuchenabfuhr zu gewährleisten. |
| Entwässerungsindex | Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens: 12–18 % (Konzentrat), 18–25 % (Rückstände); Flüssigkeitsklarheit: SS ≤ 100 mg/L | Kann durch Anpassung der Drehzahl, der Differenzdrehzahl und der Zufuhrkonzentration optimiert werden. |
| Explosionsgeschützte Schutzklasse | ATEX/IECEx Zone 2 (bei brennbaren und explosiven Medien), Schutzart IP54/IP55 | Für Außenkonzentratoren ist ein Schutz vor Staub und Regen erforderlich. |
IV. Anwendungsvorteile
Kontinuierlicher Betrieb mit hoher Verarbeitungskapazität: Unterbrechungsfreier 24/7-Betrieb mit einer Verarbeitungskapazität einer einzelnen Einheit, die die von Platten- und Rahmenfilterpressen sowie Bandfilterpressen bei weitem übertrifft; geeignet für die großtechnische Produktion in großen Kupferminen.
Hoher Automatisierungsgrad: Realisierung einer vollautomatischen Steuerung von Zuführung, Drehzahl, Differenzdrehzahl und Schlackenaustrag, wodurch manuelle Eingriffe und Betriebskosten reduziert werden.
Ausgezeichnete Entwässerungswirkung mit wiederverwendbarem Filtrat: Geringer Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens, was Transport und Lagerung erleichtert; hohe Klarheit des Filtrats, das direkt im Mineralaufbereitungsprozess wiederverwendet werden kann, um ein Wasserressourcenrecycling zu realisieren.
Geringer Platzbedarf: Im Vergleich zu herkömmlichen Filterpressen benötigt sie bei gleicher Verarbeitungskapazität eine kleinere Stellfläche und eignet sich daher zur Standortoptimierung von Aufbereitungsanlagen.
Breite Anpassungsfähigkeit: Kann Kupfererzpulpe mit unterschiedlichen Konzentrationen (10%–45%) und Partikelgrößen (0,01–1 mm) verarbeiten und weist eine hohe Anpassungsfähigkeit an Pulpenschwankungen auf.
V. Vorsichtsmaßnahmen bei der Anwendung vor Ort
Zellstoffvorbehandlung:
Vor der Beschickung sollten grobkörnige Verunreinigungen (z. B. Steine größer als 5 mm) durch Siebe/Hydrozyklone entfernt werden, um eine Beschädigung der Förderschnecke und der Trommel zu vermeiden.
Bei Zellstoff mit hoher Viskosität (z. B. aufgrund des Gehalts an Tonmineralien) kann eine kleine Menge Flockungsmittel (z. B. Polyacrylamid PAM) hinzugefügt werden, um die Sedimentationseffizienz und den Entwässerungseffekt zu verbessern.
Gerätebetrieb und -wartung:
Überprüfen Sie regelmäßig den Zustand der verschleißfesten Beschichtungen/Auskleidungen und tauschen Sie diese gegebenenfalls aus.
Schmieröl und Dichtungen sollten regelmäßig ausgetauscht werden, um Flüssigkeitsverluste und Geräteausfälle zu vermeiden.
Erstellen Sie ein Betriebsprotokoll der Anlage, in dem Parameter wie Zulaufkonzentration, Drehzahl, Differenzdrehzahl und Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens erfasst werden, um die Prozessoptimierung zu erleichtern.
Umweltschutz und Sicherheit:
Das Filtrat muss vor der Wiederverwendung oder Einleitung auf die Einhaltung der Normen geprüft werden, um eine Schwermetallbelastung zu vermeiden.
Während des Betriebs der Geräte sollten Maßnahmen zur Lärmminderung und Vibrationsvermeidung getroffen werden, und die Bediener müssen Schutzausrüstung tragen.
Bei der Behandlung toxischer Medien wie Cyanid müssen entsprechende Sicherheitsvorkehrungen und Notfallbehandlungseinrichtungen getroffen werden.
VI. Typischer Fallbeispiel
Ein Kupfererzunternehmen in den Niederlanden setzte 37 Dekanterzentrifugen mit großem Längen-Durchmesser-Verhältnis (aus Duplex-Edelstahl, mit einer Verarbeitungskapazität von 50 m³/h pro Einheit) zur Entwässerung von Flotationsrückständen ein. Der Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens wurde stabil bei 16–18 % gehalten, und die Wiederverwendungsrate des Filtrats erreichte 95 %, wodurch der Wasserverbrauch und die Transportkosten für die Rückstände deutlich reduziert wurden.
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