Oikea pumpputekniikka säästää vesipulassa
Veden niukkuus on joillakin maailman alueilla suurempi ongelma kuin toisilla. Kaikille prosessitoiminnoille on kuitenkin hyötyä siitä, että veden käsittelystä aiheutuvat kustannukset pienenevät valmisteltaessa vettä prosessin käyttöön, uudelleenkäsiteltäessä vettä prosessin jatkokäyttöön sekä käsiteltäessä jätevettä.
KAIVOSALALLA VEDEN käyttö on usein haastavaa. Useimmat kaivokset eivät sijaitse suurten vesistöjen lähellä, ja vesi onkin usein kallisarvoista kaivosalueilla. Oli vettä runsaasti käytettävissä tai ei, sekä uuden veden että asiakkaan prosesseissa käytetyn veden käsittelystä aiheutuu kuitenkin aina kustannuksia. Esimerkiksi tyypillisessä kaivosprosessissa kivi louhitaan ja murskataan sitten kuulamyllyissä jauheeksi. Tämän jälkeen jauheeseen lisätään vettä niin, että syntyy lietettä. Liete käsitellään useissa vaiheissa, jotta siitä saadaan erotettua arvokas metallirikaste. Käsittelyvaiheessa kaivosyhtiöt käyttävät suuria sakeuttimia, joiden pohjalla voi olla käytössä useita pumpputyyppejä.
Keskipakopumput edustavat yleistä sakeutinten pohjalla käytettyä pumpputyyppiä. Ne eivät ole yleensä tavallisia pumppuja vaan niissä on tavallisesti kumivuoraus, joka suojaa niitä lietteen kulutukselta. Lisäksi kumivuoraus auttaa suojaamaan kemikaalien syövyttävältä vaikutukselta. Tyypillinen keskipakopumppu käsittelee lietettä, josta 30 prosenttia on kiintoaineita. Jos siis tavallinen kaivos käsittelee 100 tonnia rikastetta tunnissa, tarvitaan 233 tonnia vettä, jotta saadaan 30 prosenttia kiintoainetta sisältävää lietettä. Periaatteessa kaivos siis tarvitsee laitteita, jotka pystyvät käsittelemään 333 tonnia lietettä tunnissa.
Letkupumppu sakeille lietteille
Käytössä on myös toisenlaista pumpputyyppiä, letkupumppuja jotka auttavat vähentämään vedenkulutusta huomattavasti. Letkupumput pystyvät pumppaamaan 60 – 80 prosenttia kiintoaineita. Niinpä samassa esimerkissä 100 tonnia rikastetta tunnissa tuottava kaivos tarvitsisi vain 54 tonnia lisää vettä lietteen käsittelyyn. Letkupumppu tarvitsee vain noin 25 prosenttia vettä keskipakopumpun tarvitsemasta määrästä.
Jos siis kaivos käyttää keskipakopumppua, rikasteen käsittelyyn tarvitaan noin 7,5 miljoonaa litraa vettä vuodessa. Letkupumppua käyttävä kaivos tarvitsisi vain noin 2 miljoonaa litraa vettä rikasteen käsittelyyn, jolloin syntyy noin 5,5 miljoonan vesilitran säästöt. Varovaisen arvion mukaan vähentynyt vedentarve toisi vuodessa yli 200 000 dollarin (145 000 euron) säästöt.
Jos letkupumpulla pumpataan 80 prosenttia kiintoaineita sisältävää nestettä, lisävettä tarvitaan vain 1,5 miljoonaa litraa, ja tämän lisäveden käsittelyn tuomat säästöt voivat olla jopa 240 000 dollaria (174 000 euroa) vuodessa.
Kampiakselilla varustetussa letkupumpussa on epäkeskeinen rulla, joka puristaa letkun vain kerran jokaisen 360 asteen kierroksen aikana.
Tarvitun veden säästön lisäksi letkupumpun valinnalla keskipakopumpun sijasta saavutetaan monia muita säästöjä. Kun keskipakopumpulla pumpataan 333 tonnia lietettä tunnissa, energiaa tarvitaan noin kaksi kertaa niin paljon kuin 135 tonnin pumppaamiseen vuodessa letkupumpulla. Varovaisten arvioiden ja tehonkulutuksen mukaan letkupumppua käytettäessä energiakuluissa syntyisi noin 35 000 – 40 000 dollaria (25 000 – 29 000 euroa) säästöä keskipakopumppuun verrattuna.
Kaksi muuta säästökohdetta syntyvät pienemmän lietemäärän käsittelyyn tarvitun prosessilaitteiston koon pienenemisestä. Yhden suodatusvaiheen poisjäänti enemmän kiintoainetta sisältävän lietteen ja vähentyneen kokonaislietemäärän myötä vähentäisi kustannuksia vielä 50 000 – 100 000 dollaria (36 000 – 72 000 euroa) suodatuslaitetta kohden. Letkupumpuissa ei ole myöskään akselitiivisteitä, ja siksi ne eivät tarvitse tiivistevettä eikä niitä käytettäessä pääse syntymään vuotoa pumpusta.
Letkupumppujen suosio lisääntyy kaivosalalla sekä monilla muilla aloilla useista edellä mainituista syistä etenkin paljon kiintoainetta sisältävien lietteiden pumppauksessa. Letkupumppujen etuna on se, että niissä vain yksi letku on kosketuksissa sekä syövyttävien että voimakkaasti kuluttavien lietteiden kanssa. Kyseinen letku on yleensä pumpun ainoa kulutusosa. Niinpä letkupumppu on helpompi ja edullisempi korjata kuin keskipakopumput.
Kehitystä pumppujen kestoiässä
Tietyntyyppisten letkupumppujen akilleenkantapää on ollut suhteellisen lyhyt letkun kestoikä. Letkupumppuja on käytetty yli 80 vuotta. Sinä aikana kumitekniikka on edistynyt harppauksin. Viime aikoihin saakka letkupumppujen suunnitteluperiaate on pysynyt muuttumattomana.
Useimpien letkupumppujen rakenne on suunniteltu niin, että pumpun pesässä on kiinteä pyörintäpiste. Tästä pisteestä kulkee kaksi vartta letkuun, ja varsien päissä on joko kengät tai rullat, joiden avulla letku puristetaan kasaan. Kenkiä tai rullia on aina kaksi, ja ne puristavat kumiletkua kahdesti jokaisella 360 asteen kierroksella. Tärkein tekijä letkupumpun letkun kestoiän määrittämisessä on se, kuinka monta kertaa kumiletkua puristetaan.
Viimeisin edistysaskel letkupumppujen alalla on pyörintäpisteeseen nähden epäkeskeisen kampiakselin ja rullan käyttö. Tässä mallissa on yksi rulla, joka puristaa kumiletkun kerran jokaisella 360 asteen kierroksella. Tästä seuraa, että letkun kestoikä yli kaksinkertaistuu jokaisessa käyttökohteessa. Usein saavutetaan jopa 3–5 kertaa pidempi letkun kestoikä kuin aikaisemmilla letkupumpun rakenteilla.
Tämä uusi rakenne parantaa letkun kestoikää merkittävästi, koska se ehkäisee muissa rakenteissa syntyvää kitkaa ja vähentää puristusten määrää puolella. Kiinteän kengän käytöstä syntyy merkittävää kitkaa, kun taas liukuva kenkä puristaa kumiletkun kulkemalla sen yli. Kenkämallisissa pumpuissa torjutaan kitkaa ja kuumuutta käyttämällä suuri määrä glyseriiniä pumpun pesässä kuumuuden johtamiseksi pois. Vaikka kenkämallisen pumpun pesään asetetaankin suuri määrä glyseriiniä, kuumuus aiheuttaa silti melko lyhyen letkun kestoiän. Epäkeskeisellä kampiakselilla varustettu letkupumppu käyttää vähän glyseriiniä voiteluun.
Kenkämallinen, 65 millimetrin pumppu käyttää noin 19 litraa glyseriiniä, kun taas 65 millimetrin rullaava pumppu vain noin kymmenesosa siitä. Etenkin suuremman halkaisijan pumpuissa moottorin koko on myös pienempi ja epäkeisen kampiakselin ja rullan käyttö vähentää energiankulutusta.Kaikki nämä uudet toiminnot luovat merkittävää säästöä ja parantavat luotettavuutta käytössä.
Testeissä on havaittu, että rullaava 65 millimetrin letkupumppu tuottaa saman virtauksen kuin 80mm kenkämallinen letkupumppu. 65mm rullaava letkupumppu pyörii 22 kierrosta minuutissa, kun taas 80 millimetrin kenkämallinen letkupumppu pyörii 10 kierrosta minuutissa.
Silti letkun kestoikä rullaavassa letkupumpussa voi olla neljä kertaa pidempi kuin kenkämallisessa letkupumpussa. Lopputuloksena on, että yhden vuoden ajalta rullaavan letkupumpun käyttökustannukset voivat olla yli 11 000 dollaria (noin 8 300 euroa) pienemmät kuin kenkämallisen.
