Triplex-Prozessmembranpumpen fördern zuverlässig kritische Medien

Der wertvolle Rohstoff, der für Batterietechnologien benötigt wird und daher eine zentrale Rolle bei der Energiewende spielt, wird vor allem in Indonesien abgebaut, aber beispielsweise auch im Ramu-Nickel-Kobalt-Projekt bei Madang auf Papua-Neuguinea. (Bildquelle: Adobe Stock)

Die Entscheidung fiel auf besonders robuste LEWA-Triplexpumpen vom Typ G3G, die über die bewährte LEWA-Membrantechnologie verfügen und einen sicheren und zuverlässigen Betrieb trotz des schwierigen Mediums gewährleisten. Sie sind mit hermetisch dichten M500-Pumpenköpfen mit hydraulisch betätigter PTFE-Membran ausgestattet, die für Förderdrücke bis 350 bar geeignet sind. Die Pumpenköpfe sind für die Entleerung ausgelegt. Darüber hinaus basiert die langlebige Gesamtkonstruktion auf einem einteiligen Kurbelgehäuse und einer doppelt gelagerten Kurbelwelle. Seit fünf Jahren sind die LEWA Prozessmembranpumpen erfolgreich in Papua-Neuguinea im Einsatz. Daher wurden vor einigen Monaten auch an zwei weiteren Standorten in Indonesien die problematischen Vorgängermodelle durch Triplex-G3G-Pumpen ersetzt.

„Wir gehen davon aus, dass – je nach Szenario – der weltweite Nickelbedarf von heute etwa 2,4 Millionen Tonnen auf etwa 3,4 Millionen Tonnen im Jahr 2025 steigen wird“, sagte Dr. Michael Szurlies, Nickelexperte der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe ( BGR) im Sommer 2021. Der wertvolle Rohstoff, der für Batterietechnologien benötigt wird und daher eine zentrale Rolle bei der Energiewende spielt, wird vor allem in Indonesien, aber beispielsweise auch im Nickel-Kobalt-Projekt Ramu bei Madang abgebaut auf Papua-Neuguinea. Das dort produzierte Nickel-Kobalt-Zwischenprodukt liefert insgesamt 31.000 t Nickelmetall und 3.000 t Kobalt pro Jahr.

Störanfällige Pumpen im HPAL-Verfahren Dort wird das Erz im Hochdruck-Säurelaugungsverfahren (HPAL) verarbeitet. Dabei reagiert Nickellaterit im Autoklaven mit Schwefelsäure. Nickel in Form von Sulfat wird bei hoher Temperatur und hohem Druck ausgelaugt, während Eisen in Form von Hämatit in den ausgelaugten Rückstand gelangt. Beim Waschen und Eindicken wird die Laugungslösung mit Schwefelwasserstoff, Magnesium oder Natriumhydroxid ausgefällt, um als Zwischenprodukt Nickel-Kobalt-Sulfid oder Nickel-Kobalt-Hydroxide zu erzeugen. Durch Auslaugen, Extraktion und elektrolytische Rückgewinnung kann dieses Produkt zur Herstellung von rostfreien Stählen wie Hastelloy verwendet werden.

Dabei müssen stündlich 30 m3 98-prozentige Schwefelsäure bei einem Druck von 70 bar in einen Hochdruckreaktionsbehälter dosiert werden. „Für diese Aufgabe verfügte der Minenbetreiber zunächst über kostenoptimierte Pumpen eines regionalen Herstellers“, erklärt Toni Zhong, Marketing & Business Development Manager bei LEWA NIKKISO (Dalian) Fluid Technology Co., Ltd. „Diese Pumpen arbeiteten jedoch mit sehr hoher Geschwindigkeit.“ unregelmäßigen Abständen und hatte eine hohe Ausfallrate.“ Auch die Ausfallzeiten waren sehr lang, etwa wenn die Kurbelwelle in der Antriebseinheit ausgetauscht werden musste. Daher entschieden sich die Verantwortlichen für einen Austausch der Geräte und die Anschaffung neuer Modelle, die das schwierige, korrosive Medium zuverlässiger fördern.

Langlebige Neuaggregate mit geringem Wartungsaufwand Aufgrund ihrer Robustheit, Langlebigkeit und hermetischen Dichtheit fiel die Entscheidung auf G3G-Triplex-Prozessmembranpumpen mit dem M500-Pumpenkopf von LEWA. „Wie alle Triplex-Pumpen ist die G3G für den Dauerbetrieb ausgelegt, um einen langfristig unterbrechungsfreien und störungsfreien Betrieb zu gewährleisten“, sagte Zhong. Die Langlebigkeit wird insbesondere durch das einteilig ausgeführte Antriebselementgehäuse mit vertikal angeflanschtem Motor und die doppelt gelagerte Kurbelwelle erreicht. Darüber hinaus sorgt das Monoblock-Design dafür, dass die benötigten Komponenten wie Lager und Dichtungen auf ein absolutes Minimum reduziert werden konnten, was zu einer äußerst kompakten, platzsparenden Bauweise führt. Die Durchflussmenge kann über einen Frequenzumrichter gesteuert werden, der die Änderung der Motordrehzahl, die Anzahl der Hübe pro Minute und damit die Durchflussmenge regelt. Da alle Komponenten auf Dauerbeanspruchung ausgelegt sind, ist mit der Antriebseinheit ein störungsfreier Betrieb über 40.000 h möglich.

Der M500-Pumpenkopf mit hydraulisch betätigter Sandwich-Membran aus reinem PTFE ist für Förderdrücke bis 350 bar bzw. Fördermengen bis 19 m³/h ausgelegt und gegen Fehlbedienung und unzulässige Betriebszustände geschützt. So verhindert beispielsweise ein integriertes, individuell einstellbares Druckbegrenzungsventil im Hydraulikteil mögliche Überlastungssituationen im Betrieb. Darüber hinaus melden das patentierte DPS-Schutzsystem und das Membranüberwachungssystem Schäden an der Membran rechtzeitig, bevor diese platzen und die dosierte Flüssigkeit in die Umgebung entweichen kann. „Selbst im Falle eines massiven Ausfalls sorgt das DPS dafür, dass die Pumpe stabil und hermetisch dicht bleibt, sodass sie aus jedem Betriebszustand sicher gestartet werden kann“, sagte Zhong. „Das minimiert das Risiko von Schwefelsäurelecks und das Unfallrisiko.“ Darüber hinaus ist der Wartungsaufwand dieser Geräte sehr gering, da die dosierten Flüssigkeiten nicht mit rotierenden Bauteilen in Berührung kommen. Dies liegt daran, dass alle beweglichen Teile in einer schützenden und schmierenden Hydraulikflüssigkeit arbeiten. Weitere Merkmale der Triplex-Pumpen für diese Anwendung sind die neu entwickelten Kegelventile mit Ventilsitzen und Kegeln aus Hastelloy. Diese gewährleisten einen störungsfreien Dauerbetrieb. Darüber hinaus zeichnen sich die Pumpen durch einen ruhigen Lauf und einen pulsationsarmen Förderstrom aus, wodurch Pulsationsdämpfer oft überflüssig werden. Dadurch sind sie ideal für den Einsatz im HPAL-Verfahren geeignet.

Minimierte Ausfallzeiten Die Aggregate sind seit fünf Jahren in der Ramu-Mine in Papua-Neuguinea und seit zwölf Monaten bei den Legions- und Huayue-Nickel-Kobalt-Projekten in Indonesien im Einsatz. Seitdem konnten Ausfälle und Ausfallzeiten im Vergleich zu den Vorgängermodellen deutlich reduziert werden. „Der Kunde ist mit den Projekten mit LEWA NIKKISO sehr zufrieden und plant eine weitere Zusammenarbeit in ähnlichen Anwendungen“, resümierte Zhong.

Quelle: LEWA GmbH