News 2008

München, 9. Januar 2008

Dicke Luft unter heißer Sonne

Neues Anwendungsgebiet für Hochdruck-Kompressoren im Nickelerzabbau

Hochdruck-Kompressoren verdichten Luft von 90 bis 500 bar. Im Bereich des Erzabbaus auf Neukaledonien unterstützt Hochdruckluft die Aufbereitung in einem Säure-Autoklaven. Dabei überzeugt die Sonderanlage für die Nickelaufbereitung durch Containerbauweise, die den extremen Klimabedingungen gewachsen ist.

Auf dem australischen Neukaledonien, dessen lateritisches Nickelerzvorkommen zum weltweit größten zählt, entsteht bei Goro für die Gewinnung des Metalls ein kompletter mächtiger Industriekomplex mit Produktionsstätten, Energieversorgung, Hafenanlagen, Straßen und Beschäftigung für ca. 800 Personen. Dort lagern über 50 Mio. t mineralisches Gestein, dessen Abbau im Tagebau sich über viele Jahre erstrecken wird. Der Betreiber dieses Erzabbauprojektes in der Region um Goro ist eine brasilianische Firma - Companhia Vale do Rio Doce -, die weltweit auf dem Gebiet der Nickelgewinnung erfolgreich agiert. Man erwartet eine jährliche Ausbeute von ca. 60 000 t Nickel, als Nebenprodukt fallen bis zu 5000 t Kobalt an. Für den Kauf der Mine, die Errichtung der Produktionsstätten und Aufl agen zum Schutz der Umwelt musste ein sehr hoher Kostenaufwand betrieben werden.

Das im lateritischen Erdabbau gewonnene Nickelerz wird in einem metallurgischen Prozess unter Einwirkung von Säure, Wasser und Druckluft in einem Autoklaven aufbereitet, wobei eine Nickelsulfatlösung entsteht, aus der Nickelsulfid ausgefällt und unter Druck in Schwefelsäure gelöst wird. Durch weitere verfahrenstechnische Behandlung wird schließlich reines Nickel gewonnen.

Moderne Methode

Dieses Verfahren (high pressure acid leaching), das noch nicht häufig eingesetzt wird, ist besonders Energie sparend gegenüber dem klassischen Schmelzvorgang in Drehrohröfen. Das mit Wasser vermengte Ausgangsmaterial (Nickelerz-Konzentrat = Slurry) wird durch Diaphragma-Pumpen dem Säure-Autoklaven mit einer Temperatur von ca. 200-250 °C zugeführt und mit Schwefelsäure sowie Druckluft von ca. 60-80 bar beaufschlagt. Der Materialeintrag wird durch Rührwerke kräftig vermengt. Der Autoklav hat einen Durchmesser von ca. 5 m bei einer Länge von rund 30 m.

Die mit 60-80 bar eingeblasene Druckluft dient in erster Linie zur Unterstützung des Aufbereitungsvorganges im Autoklaven. Ferner muss bei einem Leistungsabfall der Innendruck konstant bleiben, um die Dichtungen vor frühzeitigem Verschleiß zu schützen. Des Weiteren muss Druckluft für die Autoklaven zur Verfügung stehen, wenn diese zum Reinigen außer Betrieb gesetzt werden.

Auswahl der Druckluftstation

Um die Druckerzeuger vor der staubigen Atmosphäre und der intensiven Sonneneinstrahlung zu schützen, wurden in die sie umschließenden Großcontainer Zu- und Abluftöff nungen und Sandfallen eingebaut. Zur Geräuschminimierung sind die Container auch schallgedämmt ausgeführt und erreichen einen Schalldruckpegel von ca. 73 dB(A), gemessen in 1 m Entfernung nach DIN 45635.

Zur Versorgung der drei Autoklaven mit Druckluft wurden drei Container-Kompressorstationen (je 20 ft.) konzipiert, die unabhängig voneinander betrieben werden. Durch gezielte Zu- und Abluftführung des Kühlluftstromes im Inneren des Containers und aufgrund einer sehr ausgereiften Verdichtertechnik, arbeiten die Hochdruckkompressoren optimal unter diesen schwierigen Umweltbedingungen.

Zur Deckung des erforderlichen Gesamtluftbedarfes von ca. 300 m3/h für die drei Autoklaven entschied sich der Betreiber für drei Serienverdichteranlagen vom Typ I 25.0-45, mit einer Liefermenge von je 114 m3/h und einem einstellbaren Enddruck von 90–350 bar. Dieses Modell ist ein luftgekühlter und druckölgeschmierter vierstufiger Verdichter, der sich in Ländern mit heißem Klima, wo auch Sandstürme keine Seltenheit sind, im Dauereinsatz rund um die Uhr bestens bewährt hat.

Ausgefeiltes Konzept

Die Container schützen die Kompressoren vor Staub und massiver Sonneneinstrahlung

Jede Anlage wird einzeln gesteuert und ist mit einer vollautomatischen Kompressorsteuerung - BAUER B-CONTROL - ausgerüstet. Diese überwacht alle betriebsspezifischen Werte des Kompressors und des Motors. Bei einer Fehlfunktion der Überwachungswerte wird der Kompressor automatisch abgeschaltet und die Fehlermeldung an eine übergeordnete Leitstelle signalisiert und überwacht.

Die Druckluft muss für unterschiedliche, verbrauchsabhängige Aufgaben im Autoklaven zur Verfügung stehen. Um Laufzeiten des Kompressors von nur wenigen Minuten zu vermeiden, ist es sinnvoll, die Druckluft auf ca. 300 bar zu verdichten und in Speicherflaschenbatterien von je 12 × 80 l Wasservolumen zu speichern. Damit wird sichergestellt, dass sich der Kompressor nicht mehr als 4-5-mal pro Stunde ein- und ausschaltet. Bei Entnahme der Druckluft aus der Speicherstation gelangt diese dann in die Druckreduzierstation.

Die auf 300 bar verdichtete Druckluft wird hinter der Speicherstation von einer Druckreduzierstation auf den jeweils erforderlichen Betriebsüberdruck im Autoklaven eingestellt, überwacht und abgesichert. Der für das Hauptverfahren erforderliche Systemdruck liegt zwischen 60 und 80 bar. Um zu verhindern, dass der Druckabfall von 300 auf 60 bar Überdruck zu einer Vereisung des Reglers führt, muss die komprimierte Druckluft nach der letzten Stufe des Kompressors getrocknet werden. Diesen Vorgang übernimmt ein Hochdruck-Kältetrockner mit einem maximal zulässigen Betriebsüberdruck von über 300 bar. Die Luft wird dabei auf einen Drucktaupunkt von ca. + 3 °C eingestellt. Ein nachgeschalteter Koaleszenzfilter entfernt zusätzlich die bei der Verdichtung angefallenen Aerosole.

Autor:
Dipl. Ing. Ludwig Kühlwein
Projektingenieur, Industriebereich