Was ist eine Keramik-Schlammpumpe?
Keramische Pumpenteile bestehen aus mit Siliziumnitrid gebundenem Siliziumkarbid. Sie sind für Verschleiß- und Erosionsbeständigkeit in Anwendungen wie Kohlekraftwerken, Nichteisenmetallgießereien, Bergbau usw. ausgelegt. Komponenten, die in vielen Branchen eingesetzt werden, z. B. in Rohrleitungssystemen, Schlammpumpe Bauteile und einige andere großformatige Komponenten aus Stahl und Legierungen benötigen aufgrund der starken Beanspruchung unter realen Prozessbedingungen Schutz vor Verschleiß. Krümmer, Rohrleitungssysteme, Zentrifugen und viele andere technische Komponenten, die zum Transport, zur Trennung und zur Extraktion verschiedener glitschiger und abrasiver Partikel in einer Suspension eingesetzt werden, unterliegen Verschleiß. Diese Partikel können sauer sein und die Prozessanlagen beschädigen.
Vorteile der Keramik-Schlammpumpe
- Beständig gegen Nassrutschen und abrasive Medien
- Hohe Verschleißfestigkeit, wobei die Überstromabschnitte 3,51 Mal länger halten als die verschleißfeste Legierung Cr30.
- Ausgezeichnete chemische Stabilität, geeignet für Säuren und Basen mit pH-Werten von 0 bis 12 (ausgenommen Fluorwasserstoffsäure).
- Lösungsmittelbeständigkeit und ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit
- Manche Materialien widerstehen dem Aufprall von Partikeln in hoher und hoher Konzentration und können auch unter extremen Mahlbedingungen eingesetzt werden.
- Geringer und einfacher Wartungsaufwand
- Einfacher und robuster Mechanismus
- Pumpen und ihre Komponenten sind mit abriebfesten Materialien ausgekleidet.
Funktionsprinzip der Keramik-Suspensionspumpe
Die Flüssigkeit muss in den Keramikpumpenraum eingefüllt werden. Wenn der Antriebsmotor die Welle und das Laufrad dreht, strömt die Flüssigkeit einerseits kreisförmig um das Laufrad und wird andererseits durch die Zentrifugalkraft vom Laufradzentrum zum Umfang geschleudert. Das Laufrad überträgt Druck- und Geschwindigkeitsenergie auf die Flüssigkeit. Der größte Teil der Bewegungsenergie wird in einen stationären Kompressor umgewandelt, wenn die Flüssigkeit durch das Spiralgehäuse zum Auslass strömt.
Beim Ausstoß der Flüssigkeit aus dem Laufrad erzeugt der Kernbereich einen Unterdruckbereich, der eine Druckdifferenz zum Druck der Saugflüssigkeitsoberfläche bewirkt. Dadurch kann die Flüssigkeit angesaugt und mit konstantem Druck ausgestoßen werden.
Anwendung der Keramik-Suspensionspumpe
Keramische Schlammpumpen transportieren Flüssigkeiten, die suspendierte Feststoffpartikel enthalten, in der Metallurgie, im Bergbau, in der Kohle-, Elektrizitäts-, Baustoff- und anderen Industrien, wie z. B. Konzentrat, Abraum, Asche, Schlacke, Zement, Schlamm usw.
Anforderungen an die Kornreinheit in der Suspension: gleichzeitige Einhaltung von -0,074 mm â 45% und + 1 mm â 3%.
Die maximale Temperatur der Suspension sollte 90 °C nicht überschreiten, und die Gewichtskonzentration sollte 70% nicht überschreiten.
- Bergbau
- Keramikindustrie
- Bei der Öl- und Gasförderung müssen große Mengen an Schlamm verarbeitet werden.
- Düngemittelherstellung
- Landgewinnung
Die sehr lange Lebensdauer der Förderkomponenten – Laufrad, vorderes und hinteres Pumpengehäuse aus Keramikverbundwerkstoff – zeichnet sich durch hohe Verschleiß-, Schlag- und Kavitationsbeständigkeit aus. Ihre Lebensdauer ist 5- bis 10-mal höher als die eines Laufrads aus hochchromhaltiger Legierung.
Erhöhte Lebenszykluseffizienz:
- Nach längerem Gebrauch bilden sich aufgrund von Kavitation wabenförmige Löcher auf der Oberfläche der metallischen Überlaufteile, und die Effizienz nimmt drastisch ab.
- Der Keramikverbundwerkstoff in den bestehenden Teilen wird während seiner Nutzungsdauer keine Wabenlöcher entwickeln, und der Effizienzverlust wird minimal sein.
Weitere Methodenarten:
- Im Allgemeinen wird eine Packung mit zusätzlicher Laufraddichtung gewählt.
- Eine doppelseitige Gleitringdichtung sollte gewählt werden, wenn eine Verdünnung des Mediums nicht zulässig ist.
- Wenn das Medium schmelzen darf und am Einlass ein gewisser Druck herrscht, wie z. B. bei Unterlauf des Eindickers oder mehrstufiger Reihenschaltung, sollte eine einseitig wirkende Gleitringdichtung mit zusätzlicher Laufraddichtung gewählt werden.
Merkmale der Keramik-Schlammpumpe
Keramische Schlammpumpen sind horizontale, einstufige Schlammpumpen. Sie verfügen über eine Bügelkonstruktion, radiale Ein-Druck-Laufräder und austauschbare, abrasive Gehäuse. Die Ansaugung erfolgt axial, die Ausstoßrichtung tangential. Je nach Einsatzbedingungen kann die Ausstoßrichtung um 45° in Umfangsrichtung gedreht werden.
Die Mantelplatte, die vordere und hintere Auskleidungsplatte sowie der Expellerring bestehen aus Keramik. Das Laufrad kann aus Metall oder Keramik gefertigt sein und zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer und hohe Verschleißfestigkeit aus.
Das wichtigste Merkmal einer Keramik-Suspensionspumpe ist ihre Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit; ihre Leistungsfähigkeit ist deutlich besser als die einer Legierungs- oder Gummipumpe.
Durch zahlreiche Tests und Datenrückmeldungen in Metallaufbereitungsanlagen über viele Jahre hinweg ist die Lebensdauer einer Keramik-Suspensionspumpe im Allgemeinen 3- bis 6-mal so hoch wie die einer Pumpe aus hochchromhaltiger Legierung unter den gleichen Betriebsbedingungen. Da der Preis für Siliziumkarbid niedriger ist als der von hochchromhaltigem Stahl, Duplexstahl usw., bietet die Keramik-Suspensionspumpe im Vergleich zu erstklassigen Legierungen einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil hinsichtlich der Rohstoffpreise.
Korrosionsbeständigkeit
Im Gegensatz zu Metallpumpen bestehen die medienberührenden Komponenten von Keramikpumpen (Laufrad, Drosselbuchse, Rahmenplatten-Einsatz, Spiralgehäuse) hauptsächlich aus anorganischen, nichtmetallischen Siliziumkarbidwerkstoffen mit ausgezeichneter Säure- und Laugenbeständigkeit sowie Oxidationsbeständigkeit.
Verschleißfestigkeit
Beim Fördern des Mediums mit Feststoffpartikeln unterliegen die medienberührenden Teile der Schlammpumpe einem vergleichbaren Verschleiß. Siliciumcarbid besitzt eine ähnliche Kristallstruktur wie das Diamanttetraeder. Es besteht größtenteils aus kovalent gebundenen Molekülen.
Wellendichtung
In Schlammpumpen kommt eine Stopfbuchsendichtung oder eine kombinierte Wellendichtung mit Auswurfventil und Gleitringdichtung zum Einsatz. Das Auswurfventil dient der Druckreduzierung an der Gleitringdichtung. Durch die Kombination von Auswurfventil und Gleitringdichtung wird ein dauerhaftes Austreten von Flüssigkeit an der Wellendichtung verhindert. Gleitringdichtungen werden in drei Typen unterteilt: einfache, doppelte und Patronen-Gleitringdichtungen.
Einzelne Gleitringdichtung
Die Gleitringdichtung kommt hauptsächlich dort zum Einsatz, wo Kühlwasser in das Pumpengehäuse gepumpt werden kann. Ein Kühlwassereinlass ist im Expellerring integriert. Das Kühlwasser strömt durch den Expellerring und den Expeller in den Pumpenkörper und wird zusammen mit der geförderten Suspension ausgestoßen. Die Gleitringdichtung zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer aus, und Expeller, Expellerring und hintere Auskleidungsplatte weisen nur geringen Verschleiß auf.
Doppelte Gleitringdichtung
Die doppelseitige Gleitringdichtung kommt hauptsächlich in Anwendungen zum Einsatz, bei denen Kühlwasser im Pumpengehäuse nicht zulässig ist. Der Expellerring enthält den Kühlwassereinlass, -auslass und die Entleerungsöffnung. Steht eine saubere Kühlwasserquelle in der Nähe zur Verfügung, kann das Kühlwasser direkt mit dem Expellerring verbunden werden, indem es über den Einlass eintritt und über den Auslass austritt. Dies optimiert die Kühlwirkung der Gleitringdichtung.
Mechanische Dichtung der Kartusche
Patronen-Gleitringdichtungen werden hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, bei denen kein Kühlwasser in das Pumpengehäuse geleitet werden kann. Die Dichtung zeichnet sich durch einfache Montage und lange Lebensdauer aus.
Hitzebeständigkeit
Da sich das Material bei Erhitzung nicht leicht verformt oder korrodiert, wird die Keramik-Suspensionspumpe sieben Tage lang in Flüssigkeit mit einer Höchsttemperatur von 120 °C eingetaucht. Siliziumkarbid-Keramiken erfüllen die allgemeinen Betriebsbedingungen bei Temperaturen unter 60 °C vollständig.
Lager
Auf der Positionierseite verwenden Schlammpumpen Stirnkugellager oder zweireihige Kegelrollenlager, die primär die Axialkraft aufnehmen. Die Öleinspritzung mittels Distanzring in der Mitte des Stirnkugellagers optimiert die Öleinspritzung und Lagerschmierung. Auf der freien Seite kommt ein Zylinderrollenlager mit verstärktem Innenring und ohne Rippen zur Aufnahme der Radiallast zum Einsatz. Diese optimierte Lagerkonstruktion erhöht die Lagerlebensdauer.
Installation einer Keramik-Suspensionspumpe
Schlammpumpe für keramische Werkstoffe. Die meisten Schlammpumpen bestehen aus hochchromhaltigem Gusseisen (Cr27%) oder sind gummiert. Um den Marktanforderungen und Transportbedürfnissen unter verschiedenen Betriebsbedingungen besser gerecht zu werden, begann das technische Team mit der Entwicklung einer Keramik-Schlammpumpe.
Die keramischen, verschleißfesten Teile der Überlaufbereiche werden bei hohen Temperaturen gesintert. Nach der Verbindung mit Polymerkomponenten weisen sie gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Verschleißfestigkeit auf.
Fall 1
Mit einer Förderhöhe von ca. 70 m und einer maximalen Konzentration von ca. 601 t/3 t werden die Abraumhalden der Nichteisenmetall-Kupfermine unter Tage gefördert, um die nächste Konzentrationsstufe zu erreichen. Zum Einsatz kommt die ursprüngliche Schlammpumpe 100/150e-hh, deren Überlaufkomponenten eine durchschnittliche Lebensdauer von 20–25 Tagen aufweisen. Die Schlammpumpe 150ZGB hat ebenfalls eine Lebensdauer von 20–25 Tagen.
Fall 2
Die Schwefelkonzentration wurde mittels PT-Mining mit 80-485ZGB (Dichte 1,6, Höhenunterschied 19,8 m, Rohrlänge 2750 m) transportiert. Ursprünglich waren zwei Pumpen mit je 264 kW Motorleistung (132 kW) in Reihe geschaltet, deren Betriebsdauer 15–30 Tage betrug. Später wurde eine Keramik-Schlammpumpe eingesetzt, die mit nur einer Pumpe betrieben werden kann. Deren Motorleistung beträgt lediglich 132 kW, und die Überlaufkomponenten haben eine Lebensdauer von über sechs Monaten. Allein diese Pumpenposition spart jährlich ca. 1.500.000 TP4T ein.
Fall 3
Die ursprüngliche OK-Rücklaufpumpe der zweiten Wolframfirma verwendet eine Schlammpumpe aus der Legierung 150-ZJ-50, deren Überlaufteile eine Lebensdauer von etwa 3–4 Monaten aufweisen. Diese Keramik-Schlammpumpe wurde gebaut und seitdem nicht gewartet.
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