Tailings Filtration

Tailings sind der Teil des Erzes oder des Minerals (ROM - Run of Mine), der nach der Gewinnung des wertvollen Teils durch eine Erz- oder Mineralaufbereitungsanlage zurückbleibt. Je nach der geologischen Erzformation, der Lage des Erzflözes unter der Oberfläche und dem Grad der Freisetzung (Brechen und Mahlen), der erforderlich ist, um ein hochgradiges Konzentrat zu erzeugen, gibt es Tailings wie Abfallgestein, Abraum sowie grobe und feine Tailings aus Erz-Aufbereitungsanlagen. Diese Tailings können mehr oder weniger große Mengen an Ton enthalten, die aufgrund ihrer kachelartigen Struktur eine Herausforderung für die Entwässerung darstellen. Außerdem lösen sich bei Kontakt mit Wasser Salze, was zu extremen pH-Werten führen kann und/oder schädliche Schwermetalle freigesetzt werden können.

Gegenwärtig werden Tailings hauptsächlich in Tailings-Dämmen nass abgelagert. Diese Dämme bedecken riesige Flächen, müssen meist regelmäßig erhöht werden und bergen das ständige Risiko eines Dammbruchs für die umliegenden Gemeinden. Fast jedes Jahr kommt es zu solchen Dammbrüchen, die oft viele Todesopfer fordern und enorme Umweltschäden verursachen. In mehreren Untertagebergwerken werden die Tailings alternativ zur Verfüllung der Minen und Stollen verwendet. In diesem Fall werden die Tailings mit Zement vermischt, in die Stollen des unterirdischen Bergwerks gepumpt und nach der Verfestigung wird das wertvolle Erz neben diesen verfüllten Stollen abgebaut. Zudem werden die Tailings mancher alten Abraumhalden und Tailings-Dämme zurück in die Erzaufbereitung gegeben, da sich die Effizienz dieser Anlagen im Laufe der Zeit verbessert hat.

Die meisten Tailings sind Rückstände einer Nassaufbereitung des wertvollen Erzes und treten daher als Schlamm auf, der bis zu 80 % Wasser enthält. Je größer der Wasseranteil, desto größer der Tailings-Damm. Die Eindickung von Tailings vor der Ablagerung ist in der Vergangenheit gängige Praxis geworden, birgt aber immer noch das Risiko eines Dammbruchs. Daher haben einige Länder bereits gesetzliche Vorschriften für die Filtration von Tailings erlassen. Dies führt dazu, dass das Risiko im Grunde gleich Null ist, verbessert aber auch den Wasserhaushalt sowie den Flächenverbrauch und macht die Sanierung nach der Schließung der Mine wesentlich weniger kostspielig. Bei der Verfüllung von Gruben ist die Filtration des eingedickten Bergematerials ohnehin ein Muss, um den richtigen Wassergehalt für das Mischen mit Zement und das Verpumpen in den Untergrund sicherzustellen.

BOKELA hat die Hochleistungs-Scheibenfilter-Technologie entwickelt, die auf folgenden Prinzipien beruht:

1. Maximierung der Kuchenbildung
2. Minimierung der internen Druckverluste des Filtersystems

Dies wird erreicht durch:

1. 50 % Füllstand der Suspension im Filtertrog
2. Trapezförmige Filtratrohre
3. Vorabscheider-Steuerkopf
4. > 50 % Perforation der Filtersegmente
5. Tuchwäsche bei voller Filterproduktion

Der neue BoVac Disc XL352 ist die Spitze der Entwicklung kontinuierlicher Vakuum-Scheibenfilter und vereint alle diese Anforderungen. Mit bis zu 1.000 t/h Feststoffdurchsatz und überzeugenden Argumenten für reduzierte CAPEX & OPEX ist er die perfekte Lösung für die Tailings-Filtration.

Bei der Verfüllung von Stollen von Untertagebergwerken sind andere (Standard-)Vakuumfilter die Wettbewerber, da die Zielvorgabe für den Feuchtigkeitsgehalt nicht so hoch ist (in der Regel >20 %w/w). Bei dieser Anwendung werden die gefilterten Tailings mit Zement gemischt und in den Untergrund zurückgepumpt werden. Diese Standard-Vakuumscheibenfilter haben jedoch weniger als die Hälfte der Kapazität pro m² Filtrationsfläche, und alternativ eingesetzte horizontale Bandfilter benötigen die fünffache Stellfläche im Filtergebäude.

Bei der Lagerung von gefilterten Tailings auf Halden sind die Hauptkonkurrenten Filterpressen. Sie benötigen eine bis zu 8-fach größere Filtrationsfläche, arbeiten mit einem Druck von bis zu 25 bar, mit und ohne Membran und ermöglichen das Durchströmen des Kuchens mit Luft. Daher erreichen Filterpressen in den meisten Fällen einen Feuchtegehalt von <15 %w/w, was mit Vakuumfiltern nur bei groben Tailings (d50 >50-75 µm) möglich ist. Sie arbeiten jedoch diskontinuierlich, haben einen hohen Verbrauch an Filtertüchern, erfordern wesentlich größere und stärkere Gebäude und Infrastruktur sowie eine höhere Qualifikation des Betriebs- und Wartungspersonals.

Wenn die Zielfeuchte mit den BOKELA-Hochleistungs-Vakuumscheibenfiltern erreicht werden kann, profitiert der Kunde von:

• Der Einfachheit des Filteraufbaus und -betriebs (kein hochqualifiziertes Personal erforderlich)
• Hoher Verfügbarkeit von >97 %
• Geringerer Anzahl Filter im Betrieb
• Sehr geringem Wartungsaufwand
• Einem Wasserverbrauch von nur 1 m³/h pro Filter
• Niedrigerem CAPEX & OPEX
• Kontinuierlichem Betrieb

Die oben aufgeführten Vorteile summieren sich schließlich in der Berechnung der Betriebskosten (OPEX) und der Investitionskosten (CAPEX). Die Betriebskosten eines Filtrationsprozesses ergeben sich aus der Summe der folgenden Faktoren:

• Energieverbrauch
• Verbrauch von Filterhilfsmitteln
• Frischwasserverbrauch
• Verbrauchsmaterial (hauptsächlich Filtertücher)
• Personal für Betrieb und Wartung
• Ersatzteile

In den meisten Fällen betragen die Betriebskosten der BOKELA Hochleistungs-Vakuum-Scheibenfilter nur 35-45 % der Betriebskosten von Filterpressen, hauptsächlich bedingt durch die Verbrauchsmaterialien.

Die Differenz bei den Investitionskosten liegt für BOKELA-Hochleistungs-Vakuumscheibenfilter bei nur etwa 20-30 % der Investitionskosten von Filterpressen. Einen detaillierten Vergleich finden Sie im Whitepaper "How tailings characteristics affect CAPEX and OPEX in filtration - two case studies", das auf der Paste Conference in Melbourne im April 2024 von Jürgen Hahn vorgestellt wurde. Sie können dieses Whitepaper weiter unten auf dieser Website herunterladen.

BOKELA verfügt über eine umfangreiche Filtrationsdatenbank, die sowohl aus Referenzanwendungen als auch aus Labortests gespeist wird. Wir nutzen diese Datenbank, um eine vorläufige Filtergrößenauslegung und Preisermittlung im Konzept- bzw. Machbarkeitsstadium eines Projekts durchzuführen. Wir benötigen dafür lediglich die folgenden Daten:

• Höhenlage der Anlage
• Art des abgebauten Erzes (Kupfer, Gold, ...)
• Gesamtfeststoffdurchsatz (auf Basis trockenem Feststoffs)
• Feststoffgehalt des Zulaufs
• Mittlere Partikelgröße im Zulauf
• Sonstige Daten zur Partikelgröße (falls verfügbar)
• Temperatur des Zulaufs
• pH-Wert des Zulaufs (falls verfügbar)
• Tongehalt (falls verfügbar)
• Ziel-Feuchtigkeit

Innerhalb von 48 Stunden erhalten Sie sodann Ihre benötigte Filtergröße und die dazugehörige Preisinformation.

Das BOKELA-Labor befindet sich in der deutschen Zentrale in Karlsruhe. Es ist spezialisiert auf die Prüfung der Filtrationseigenschaften von Suspensionen für den Bergbau und chemische Anwendungen. In der Regel beginnen die Prüfungen mit einem Basisprogramm, das darauf abzielt, die am besten geeignete Filtrationstechnologie oder den am besten geeigneten Filtertyp zu ermitteln, um die Zielwerte (Feuchtigkeit, Waschziel, ...) zu erreichen. Wenn die am besten geeignete Technologie oder der am besten geeignete Filtertyp bestimmt ist, beginnen die Tests zur Filtergrößenbestimmung, die mit der Formulierung der Prozessgarantie enden. Einen guten Überblick über das schrittweise Vorgehen im Labor gibt der Beitrag "From a 10 kg Tailings Sample to Over 10 Years of Disc Filter Operation in a Backfill Plant", der auf der MineFill Conference in Vancouver im Mai 2024 von Jürgen Hahn vorgestellt wurde. Wenn Sie Interesse an diesem Vortrag haben, senden Sie uns einfach eine E-Mail an sales@bokela.com