Wisconsin/USA (ABZ). – Mit zunehmendem Alter von Bergwerken und Steinbrüchen stehen Betreiber Wasserproblemen gegenüber, die durch Produkt-Waschung und -Aufbereitung entstehen.
Zu diesen Problemen zählen Platzmangel in den Teichen, die Notwendigkeit, unter bestehenden Teichen abzubauen, Wasserknappheit aufgrund von Beschränkungen, Grenzwerte für die Rückführung in das Grundwasser oder zu viel durch Ton und Feinstkorn verunreinigtes Wasser.
Die traditionelle Lösung war laut Flottweg der Einsatz von Filterpressen und beziehungsweise oder Absetzbecken. Diese Technologie erfordere nicht nur erhebliche Kapitalinvestitionen, sondern auch einen großen Platzbedarf sowie ständig anwesendes Bedienpersonal. Zudem verursache die Technologie laufende Betriebskosten für Filtermedien. Pressen und Teiche ließen sich nicht transportieren. Die damit verbundenen Baukosten erhöhten die notwendigen Investitionen. Den Abraum einfach in einen Teich zu leiten, stelle keine sinnvolle Alternative dar, da infolgedessen erhebliches Bergwerkseigentum unter Quarantäne gestellt werden würde.
Als mögliche zuverlässige und kosteneffiziente Alternative wurde mithilfe von zwei Versuchen eine Pilotanlage getestet, berichtet das Unternehmen. Diese besteht aus einem Klärbehälter/einer Polymer-Dosiereinheit und einer Dekanterzentrifuge, die speziell für den Einsatz im Bergbau entwickelt wurde. Die Pilotanlage wurde eine Woche lang parallel zu einer Filterpresse gleicher Größe betrieben und eine weitere Woche an einem anderen Standort.
Übliches Gletscherschutt-Gemisch mit Sedimenten, Lehm und Geröll
Im Juli und August 2022 wurden Pilotversuche bei zwei Sand- und Kieswaschanlagen im Südosten von Wisconsin durchgeführt. Die erste Anlage war die Grube Lisbon von Lannon Stone Products, Inc. in Sussex (Wisconsin, USA). Das Gelände der Grube besteht – typisch für die Region – aus dem üblichen Gletscherschutt-Gemisch mit Sedimenten, Lehm und Geröll, welches den Dolomitkalkstein der Region bedeckt.
In der Lannon-Grube werden sowohl Bausteine als auch Sand und Kies abgebaut. Lannon leitet das gebrauchte Waschwasser in sein Klärbecken. Über eine Dosierstation werden Polymere beigemengt, wodurch sich der Feststoff im Klärbecken absetzt. Der Überlauf aus dem Klärbecken wird direkt zurück in die Waschanlage geleitet. Für den Unterlauf des Klärbeckens gibt es zwei unterschiedliche Wege. Fast die Hälfte des Unterlaufs wird direkt in die neue 2 x 2 m große Kammerfilterpresse geleitet, der Rest wird in die traditionellen Absetz-/Lagerteiche umgeleitet. Mit diesem Unterlauf wurde auch die Zentrifuge gespeist.
Die zweite Anlage befand sich auf der zentralen Waschanlage von Tri-County Paving, Inc. in Arlington (Wisconsin, USA). Diese Anlage dient als allgemeine Annahme-, Lager-, Misch- und Waschanlage für mehrere Steinbrüche und Bergwerke.
Das Wasser aus der Sandwaschanlage wird mit einer Polymer-Dosieranlage behandelt, bevor es in deren Klärer geleitet wird. Das Wasser, das als Überlauf aus dem Klärbecken fließt, wird in ein Waschwasserrückhaltebecken zurückgeführt.
Der Unterlauf wird direkt in eines von zwei Absetzbecken geleitet, um das überschüssige Wasser abfließen zu lassen. Auch hier wurde der Unterlauf des Klärbeckens genutzt, um die Zentrifuge zu speisen. Dieser enthielt einen deutlich höheren Feststoffanteil als in Lannon (typischerweise fast 55 % Trockenmasse).
Es besteht kaum oder kein Bedarf mehr an Absetzbecken
Der Hauptzweck der Pilotprojekte bestand laut Flottweg darin zu zeigen, dass mit einer Kombination aus einer Zentrifuge, einem geeigneten Klärbehälter und einer korrekt kalibrierten Polymerdosierstation das Waschwasser erfolgreich zur Wiederverwendung zurückgewonnen werden kann.
Zudem lasse sich mit solch einer Anlage der Feststoffgehalt so erhöhen, dass die Feststoffe trocken genug sind, um nicht mehr gepumpt werden zu müssen, sondern einfach verladen werden können. Gleichzeitig bestehe kaum oder kein Bedarf mehr an Absetzbecken.
Die ausgewählte Flottweg Dekanterzentrifuge des Modells Z5E-4/451 ist mit einem speziellen Verschleißschutz für den Bergbau ausgestattet. Damit werden nach Angaben des Herstellers Trommel, Schnecke und alle Ein- und Austrittsstellen optimal gegen den Verschleiß geschützt, der mit dem typischen Bergbaumaterial im Unterlauf eines Klärbeckens einhergeht.
Fast alle Schwebstoffe werden aus dem Waschwasser entfernt
Die Ergebnisse der Tests zeigten laut Hersteller, dass bis zu 90 % oder mehr Teichfläche eingespart werden können. Bis zu 90 % des Prozesswaschwassers können zurückgewonnen werden. Der erzeugte Feststoffkuchen ist so spatenfest, dass er mit einem Förderband oder Lkw transportiert werden kann. Fast alle (mehr als 99,9 %) Schwebstoffe werden aus dem Waschwasser entfernt, so Flottweg. Im Dauerbetrieb ist ein typischer Trockenstoffgehalt von ≥ 69 bis 77 % (Massen-TS) zu erwarten. Die zur Unterstützung der Trennung benötigten Polymermengen waren laut Flottweg sehr gering.
Bei einer Polymerdosierung von 0,17–0,44 lb konnte die Zentrifuge eine Feststoffrückgewinnung von mehr als 99,9 % und einen Trockenstoffgehalt von 69 bis 77 % TS erreichen. Die Beschickungsraten lagen konstant zwischen 26 und 90 gpm (98 bis 341 l/m). Das entspricht etwa 5,9 und 20,4 m³/h, heißt es.
Das Zentrat (Flüssigkeit) ist klar und vollständig wiederverwendbar als Prozesswaschwasser. Dadurch spare die Anlage bis zu 90 % ihres Waschwasserbedarfs ein.
Der Strombedarf sei gleichbleibend und vorhersehbar. Eine Überwachung durch Bedienpersonal sei kaum notwendig, der regelmäßige Wartungsaufwand minimal.
