Einsatz von Pumpen mit hohem Chromgehalt in der Bergbauabwasserindustrie

Jul 11, 2023

Der industrielle Bergbau ist ein heikles Geschäft, und die Pumpen, die zur Entwässerung von Standorten und zum Fördern von Schlämmen eingesetzt werden, tragen die Hauptlast des Verschleißes. Schlammpumpen mit Verschleißteilen aus Eisen mit hohem Chromgehalt wurden speziell entwickelt, um die Lebensdauer der integrierten Komponenten zu verlängern, selbst wenn mit Prozessflüssigkeiten gearbeitet wird, die Geräte aus anderen Materialien schnell zerstören würden.

In der Bergbau- und Mineralproduktionsindustrie ist die Förderung von Schlämmen das A und O. Schlamm, eine dicke, viskose Flüssigkeit, die suspendierte Feststoffe enthält, lässt sich mit herkömmlichen Chemie- oder Wasserpumpen oft nur schwer bewegen. Deshalb werden Schlammpumpen mit hoher Förderhöhe eingesetzt, um schwere Hebearbeiten durchzuführen.

Schlämme werden regelmäßig in industriellen Anwendungen eingesetzt, da sie eine einfachere Möglichkeit bieten, große Mengen pulverisierter Feststoffe zu bewegen. Jeder Standort mit tiefen Grabungen – Bergbau, Öl- und Gasbohrungen, Stromerzeugung und mehr – benötigt eine effiziente Methode, um geförderte Erde zu bewegen. Durch das Einleiten von Wasser können Feststoffe mithilfe einer Schlammpumpe von der Baustelle abgepumpt werden. Im Vergleich zur mechanischen Bewegung von Materialien mithilfe von Transportfahrzeugen sind Pumpen schneller und kostengünstiger.

Schlammtauchpumpen sind in der Bergbauindustrie weit verbreitet. Eine hohe Durchflussrate, langsame Geschwindigkeiten und hohe Schlammkonzentrationen bergen die Gefahr von starkem Verschleiß und einer Verschlechterung der Pumpenkomponenten. Zum Verschleiß der Teile tragen die hohe Viskosität und die Abrasivität der Aufschlämmung selbst bei. Dies bedeutet, dass Schlammtauchpumpen eine kurze Lebensdauer haben können, die oft nur einen Monat oder weniger beträgt, wenn die falsche Pumpe verwendet wird.

Die ständige Demontage, Reparatur und Installation der Pumpe ist nicht nur wegen der Komponentenkosten teuer, sondern auch wegen der hohen Kosten für Ausfallzeiten und entgangenes potenzielles Geschäft.

Um die Anforderungen, die eine industrielle Ausgrabung an Schlammpumpen stellt, besser zu verstehen, stellen Sie sich ein Bergwerk vor. Es könnte tief unten in einer Höhle sein. Möglicherweise ist gerade Regenzeit, daher gibt es viel überschüssiges Wasser und Sand, der entfernt werden muss. Sie graben und bewegen Tonnen von Material. Es gibt eine Mischung aus Steinen, Wasser, Schmutz und Schlamm, und während alles durchgepumpt wird, werden diese festen, abrasiven Materialien in die Pumpe eingeführt.

Im industriellen Bergbau herrschen raue und menschenunwürdige Bedingungen, bei denen sich ungehärtete Metallkomponenten abnutzen wie weiches Holz durch Schleifpapier. Wenn sich das Laufrad in sandigem oder kieshaltigem Wasser dreht, verschleißen die Pumpen schnell.

Schlammpumpen sind weit verbreitet an Orten, an denen Mineralien und Kohle abgebaut werden – was bedeutet, dass sich in der Schlamm eine noch höhere Konzentration an abrasiven Partikeln befindet. Es sind nicht nur die Materialien in der Gülle, sondern der gesamte Pumpprozess, der zu Verschleiß führt. Der Schlammpumpvorgang kann mit einem umgedrehten Mixer verglichen werden.

Die Spirale ist wie der Krug und das Laufrad ist wie die Schaufeln. Wenn es sich dreht, entsteht eine Kraft, die Druck erzeugt und die Flüssigkeit herausdrückt. Es gibt die Kraft des Laufrads und dieses kiesige Wasser mit Partikeln, die aneinander reiben, wodurch eine große Menge an Hitze und Druck entsteht.

Es ist ein perfekter Sturm aus ständigem Abrieb, hohem Druck und Hitze, der dazu führt, dass Pumpenkomponenten schnell verschleißen.

Bei typischen Materialien verschleißen die Teile wie beim Schleifen. Es verschwendet buchstäblich die Komponenten. Zuerst gibt es Löcher, dann erodiert es im Grunde zu nichts. Wenn sich die Leistung zu verschlechtern beginnt, bemerken Benutzer hydraulische Verluste und Undichtigkeiten. Es kann so sein, als würde man Wasser durch einen Strohhalm mit Löchern saugen.

Am häufigsten sind die Teile, die dem stärksten Abrieb durch Schlämme ausgesetzt sind, das Laufrad, die Verschleißplatte, die Wellenhülsen, die Gleitringdichtungsflächen, die Lippendichtungen und das Spiralgehäuse.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Lebensdauer einer Pumpe zu verlängern. Ein Beispiel ist der Betrieb der Pumpe unter möglichst vollständigem Eintauchen, ohne dass sich die Gülle am Boden der Rohrleitungen absetzen kann. Das Pumpen von Schlamm bei geringerer Eintauchtiefe verkürzt die Lebensdauer der Pumpenteile. Dies führt zu Kavitation aufgrund von Turbulenzen und kann möglicherweise zum Ausfall führen.

Außerdem ist es von entscheidender Bedeutung, die Pumpen so zu betreiben, dass sie dem BEP am nächsten kommen, da höhere Durchflussraten ein höheres Risiko für den Verschleiß der Pumpe mit sich bringen. Idealerweise sollte die Pumpe im optimalen Wirkungsgrad betrieben werden und gleichzeitig die Durchflussrate so hoch halten, dass sich kein Material am Boden der Rohrleitung absetzen kann.

In der realen Welt nutzen sich die Pumpen auch dann weiter ab, wenn ein Bergwerk diese Best Practices anwendet. Es ist die düstere Realität des industriellen Bergbaus.

Im Bereich Bergbau-Abwasserpumpen sind hochchromhaltige Eisenkomponenten eine Lösung zur Verlängerung der Pumpenlebensdauer. Durch das hochverchromte Gussverfahren entstehen langlebige Oberflächen, die weniger anfällig für Abnutzung durch Temperatur, Druck und Abrieb sind.

Chromguss kann über die bloße Oberflächenbeständigkeit hinausgehen. Gussteile aus hochverchromtem Eisen können die perfekte Mischung aus Haltbarkeit und Steifigkeit bieten. Chromguss kann von Vorteil sein, da er ein Festigkeitsniveau erreicht, das über die Zeit erhalten bleibt.

Legierungen mit hohem Chromgehalt erhalten ihre Härte durch das Vorhandensein von Chromkarbiden. Harte und korrosionsbeständige Chromkarbide sind eine feuerfeste Verbindung und behalten ihre Festigkeit auch bei enormen Temperaturen und Drücken.

Abhängig von der spezifischen Zusammensetzung der Legierung kann das Vorhandensein von Chromkarbiden die Härte eines Pumpenteils mithilfe des Vickers-Härtetests auf bis zu 1.800 HV (Vickers-Härte) erhöhen.

Der Prozess beinhaltet eine spezielle Wärmebehandlung, die Härte erzeugt. Die Textur der hochchromhaltigen Legierung bietet außerdem zusätzliche Verschleißfestigkeit.

Wenn Sie die Aufrüstung von Pumpenkomponenten auf hochverchromte Gusskomponenten in Betracht ziehen, ist es wichtig, mit einem Lieferanten zusammenzuarbeiten, der Lösungen auf die Bedürfnisse der Benutzer zuschneiden kann. Die Bergbauindustrie bringt von Natur aus teure Vorgänge mit sich, die bereits einer anspruchsvollen Aufsicht und Regulierung unterliegen. Das Letzte, was ein Bediener braucht, sind zusätzliche Abschaltungen und Unterbrechungen aufgrund vorzeitiger Abnutzung minderwertiger Komponenten.

Jomary Rivera ist Anwendungsingenieurin bei Industrial Flow Solutions. Matthew Phillips ist Anwendungsingenieur bei Industrial Flow Solutions. Weitere Informationen finden Sie unter flowsolutions.com.