Die Bergbauindustrie ist seit jeher für ihre Komplexität und rauen Umgebungsbedingungen bekannt. Von der Erzgewinnung bis zur Endproduktgewinnung müssen sich Kunden mit verschiedenen Prozessen auseinandersetzen, die in der Regel abrasive Schlämme, wechselnde Feststoffkonzentrationen und chemisch aggressive Umgebungen beinhalten. Diese Bedingungen machen die Prozessstabilität zu einer ständigen Herausforderung und Prozessmessungen zu einem unverzichtbaren Werkzeug. Echtzeit-Viskositäts- und Dichtemessungen ermöglichen die Überwachung und Steuerung des Schlammverhaltens für optimierte Produktrückgewinnungsprozesse.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Rheonics Übersicht über Inline-Viskositäts- und Dichtesensoren Typ SR
- Relevante Parameter
- Viskosität und Dichte als Prozessindikatoren
- Wichtige Bergbauanwendungen
- Prozessbedingungen und Best Practices
- Referenzen
Einführung
Die Bergbauindustrie ist seit jeher für ihre Komplexität und ihre rauen Umgebungsbedingungen bekannt. Von der Erzgewinnung bis zur Endproduktgewinnung müssen sich Kunden mit verschiedenen Prozessen auseinandersetzen, die üblicherweise abrasive Schlämme, wechselnde Feststoffkonzentrationen und chemisch aggressive Umgebungen beinhalten. Diese Bedingungen machen die Prozessstabilität zu einer ständigen Herausforderung, und Prozess Messungen ein notwendiges Werkzeug.
Diese Branche ist immer auf der Suche nach Kontrolle der Konzentration, Textur, Zusammensetzung und Fließfähigkeit ihrer Prozesse. Diese Parameter können sich auf die Leistung der Anlage, die Metallrückgewinnungseffizienz, den intelligenten Energieverbrauch und die Sicherheitsbedingungen auswirken. Diese gewünschten Bedingungen werden oft indirekt über Dichte und Viskosität als Schlüsselindikatoren beobachtet oder gesteuert.
Üblicherweise werden herkömmliche Proben im Labor entnommen. Diese liefern jedoch nur gelegentlich Erkenntnisse, die keine Echtzeit-Veränderungen erfassen können. Inline-Messungen hingegen bieten kontinuierliche Echtzeit-Sichtbarkeit des Prozesses und ermöglichen so schnellere Reaktionen.
Rheonics Übersicht über Inline-Viskositäts- und Dichtesensoren Typ SR
Rheonics Sensoren vom Typ SR (SRV und SRD) messen Viskosität, Dichte und Temperatur in der Leitung zur Prozesssteuerung und -überwachung. SRV misst die Viskosität, während SRD Dichte und Viskosität misst.
Diese Sensoren sind werkseitig kalibriert und müssen während ihrer gesamten Lebensdauer nicht neu kalibriert werden. Kunden können jedoch im Rahmen ihrer Qualitätskontrolle eine Kalibrierung oder Überprüfung der in ihrer Branche eingesetzten Instrumente verlangen. Optionale Nachjustierungen oder Offsetkorrekturen können bei Bedarf durchgeführt werden, um bestimmte Referenzwerte zu erreichen. Weitere Informationen finden Sie unter Kalibrierung des Inline-Prozessviskosimeters SRV vor Ort und im Werk.
Rheonics Die Sensortechnologie basiert auf einem Balanced Torsional Resonator (BTR). Diese patentierte Technologie bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber der Konkurrenz, da sie kompakte, leichte und von externen Vibrationen unabhängige Sensoren ermöglicht.
Rheonics SRV und SRD haben sich in der Bergbauindustrie bewährt. Typische Anwendungsfälle sind beispielsweise die Überwachung von Erzschlammtransport, Flotation, Wassermanagement, Bohrschlamm (auch im Tiefenflözbergbau) oder Verdickung Phasen. Genaue und kontinuierliche Überwachung hilft Optimierung der Konzentrationskontrolle, der Metallrückgewinnungseffizienz und der allgemeinen Prozessstabilität in abrasiven und chemisch aggressiven Umgebungen.
Relevante Parameter
Viskositäts- und Dichtemessungen werden in der Bergbauindustrie zur Prozessüberwachung sowie zur Verfolgung von andere relevante Parameter. Dazu gehören:
Feststoffkonzentration (% w/w oder % Feststoffe)
Eine der wichtigsten Kontrollvariablen bei der Mineralverarbeitung. Sie hat direkte Auswirkungen auf die Mahlleistung, die Flotationsausbeute und das Rückstandsmanagement.
- Verdickungsmittel
- Hydrozyklone
- Flotationszellen
- SAG-/Kugelmühlen
- Absetzbecken
Schlammtextur oder Fließfähigkeit
Wichtig für den ordnungsgemäßen Transport und die Verarbeitung. Ist eine Aufschlämmung zu dick oder zu dünn, kann dies zu Verstopfungen, Pumpenschäden oder einer schlechten Trennleistung führen.
- Schlammtransportleitungen
- Schlammpumpen
- Mühlenzuführungen
- Nasszerkleinerung
- Mischbehälter mit Rührwerken
Chemische Zusammensetzung oder Mischungshomogenität
Es handelt sich um einen Schlüsselindikator bei der Auslaugung, Flotation, pH-Kontrolle, Reagenziendosierung und Flockung. Inkonsistenzen in diesen Eigenschaften kann auf schlechte Mischung, unvollständige Auflösung oder Schichtbildung hinweisen, was die Rückgewinnung beeinträchtigt und den Reagenzienverbrauch erhöht
Beispiele:
- Auslaugungstanks
- Flockung
- Reagenziendosierung
- Neutralisation / pH-Kontrolle
- Rührwerk in Flotationszellen
- Reagenzienvorbereitungstanks
Viskosität und Dichte als Prozessindikatoren
SRV Inline-Viskositätsmessgerät
Dieser Sensor misst einen großen Viskositäts- und Temperaturbereich in Echtzeit und eignet sich für den Einbau in Tanks zur Überwachung von Mischprozessen und in Rohrleitungen zur kontinuierlichen Messung fließender Flüssigkeiten. Rheonics SRV eignet sich besonders für Hochgeschwindigkeits-Mischprozesse und wird durch das Vorhandensein von Blasen in der Flüssigkeit oder externe Vibrationen nicht beeinträchtigt.
Die Viskosität misst den Fließwiderstand einer Flüssigkeit. In Schlämmen wird die Viskosität beeinflusst durch:
- Feststoffgehalt
- Partikelgrößenverteilung
- Form und chemische Wechselwirkung von Partikeln
- Temperatur
Mit zunehmender Viskosität lässt sich der Schlamm schwerer pumpen, mischen oder transportieren. Viskositätsmessungen ermöglichen dem Bediener:
- Erkennen Sie, wenn Schlämme zu dick werden und die Gefahr von Verstopfungen oder einer Überlastung der Pumpe besteht.
- Überwachen Sie das Scherverhalten und identifizieren Sie Probleme wie Partikelagglomeration oder -verdünnung.
- Verstehen und kontrollieren Sie das gesamte Fließverhalten (Rheologie) unter verschiedenen Prozessbedingungen.
SRD Inline-Dichte- und Viskositätsmessgerät
Dieser Sensor ergänzt die Viskositäts- und Temperaturmessung in Echtzeit um Dichtemessungen. Er eignet sich optimal für den Einbau in Rohrleitungen und Tanks mit konstant und niedrig Mischgeschwindigkeit. Durch Berücksichtigung der Dichte können weitere Flüssigkeitskonzentrationen berechnet werden. Allerdings ist der Viskositätsbereich im Vergleich zum SRV kleiner, und hohe Blasenkonzentrationen können aufgrund der Dichtemessung zu Messfehlern führen. SRD wird außerdem nicht durch externe Vibrationen beeinflusst.
Die Dichte bezeichnet die Masse eines Materials pro Volumeneinheit. Bei Schlämmen korreliert sie stark mit dem Feststoffanteil. Mit zunehmender Feststoffkonzentration steigt auch die Dichte.y.
Dichtemessungen ermöglichen dem Bediener:
- Verfolgen Sie den Feststoffgehalt kontinuierlich.
- Erkennen Sie Verdünnungsprobleme oder Änderungen in der Zusammensetzung.
- Steuern Sie Prozesse wie Eindicken, Flotation und Mahlen mit höherer Genauigkeit.
Darüber hinaus unterstützt die SRD-Elektronik benutzerdefinierte Berechnungen von Prozessvariablen basierend auf Echtzeiteingaben von Dichte, Viskosität und Temperatur.
Wichtige Bergbauanwendungen
Bohren und Sprengen
Bohren und Sprengen sind die ersten Schritte bei der Gewinnung von Mineralien. Dabei wird das Gestein in handhabbare Größen zerlegt.
Eine schlechte Zerkleinerung führt zu einem erhöhten Energieverbrauch bei der nachfolgenden Zerkleinerung und einem höheren Verschleiß der Geräte.
- Hohe Packungsdichte in explosiven Emulsionen oder Schlämmen (Wassergelen) können die Sprengwirkung verringern
- Eine hohe Viskosität in explosiven Emulsionen oder Schlämmen (Wassergelen) kann der ordnungsgemäße Fluss behindert werden.
Rheonics Die Installation von Sensoren an Mischleitungen oder Tanks für Bohrflüssigkeiten und Sprengstoffemulsionen ermöglicht:
- Bewahren Sie optimale Eigenschaften von Sprengstoffemulsionen oder -schlämmen
- Verbessern Sie die Sprengleistung und Explosionsqualität
| Interessante KPIs | Auswirkungen mit Rheonics Instrumente |
|---|---|
| Explosive Konsistenzabweichung (%) | Reduziert durch kontrolliertes Mischen und Pumpen |
| Bohrgeschwindigkeit (m/h) | Verbessert durch Aufrechterhaltung der optimalen Eigenschaften der Bohrflüssigkeit |
| Gleichmäßigkeit der Gesteinsfragmentierung (Index) | Verbessert durch bessere explosive Leistung |
| Verschleißrate des Bohrers (Stunden/Bohrer) | Reduziert durch bessere Schmierung und geringere mechanische Belastung beim Bohren |
Mahlen und Klassieren
Zerkleinern und Mahlen sind die ersten Schritte bei der Mineralverarbeitung, bei denen die Größe des Erzes reduziert wird, um weitere Extraktionsprozesse zu erleichtern.
Dieser Bühne Die Effizienz wirkt sich direkt auf den Erfolg nachgelagerter Vorgänge wie Flotation und Auslaugung aus.
- Hohe Packungsdichte kann die Mühle überlasten und Energie verschwenden.
- Geringe Dichte führt zu schlechtem Mahlen und nicht optimaler Partikelgröße.
- Eine hohe Viskosität reduziert die Medienbewegung und dämpft die Mahlwirkung.
Rheonics Die Installation von Sensoren an den Schlammzufuhr- und -abfuhrleitungen von Mühlen und Zyklonen in Mahlkreisläufen ermöglicht:
- Passen Sie die Wasserzugabe oder die Zufuhrrate an.
- Mühlenüberlastung vermeiden
- Energieverbrauch optimieren
| Interessante KPIs | Auswirkungen mit Rheonics Instrumente |
|---|---|
| Spezifischer Energieverbrauch (kWh/Tonne) | Reduziert durch optimale Güllebedingungen |
| Überschreiten der gewünschten Produktgröße (%) | Erhöht durch stabile Schleifleistung |
| Produktgrößenvariation (Verhältnis) | Geringere Variabilität, bessere Downstream-Kontrolle |
| Mühlendurchsatz (Tonnen/Stunde) | Erhöht durch Vermeidung von Prozessinstabilitäten und Ausfallzeiten |
Flotation und Trennung
Die Flotation ist ein wichtiger Trennschritt bei der Mineralverarbeitung, der zur selektiven Rückgewinnung wertvoller Mineralien dient.
Eine schlechte Trennung und die Bildung von Mittelstücken können zu einem höheren Reagenzienverbrauch und einer geringeren Rückgewinnung führen.
- Hohe Packungsdichte beeinflusst die Luftverteilung und die Wirksamkeit der Reagenzien.
- Eine hohe Viskosität könnte die Anhaftung von Blasenpartikeln einschränken.
Rheonics Der Einbau von Sensoren in Flotationszuleitungen, in Flotationszellen oder in die Ableitung von Rückständen in Flotationskreisläufen ermöglicht:
- Passen Sie die Wasser-, Luft- und Reagenzdosierung an.
- Sorgen Sie für Zellstoffbedingungen zur selektiven Flotation.
- Verbessern Sie die Schaumstabilität und Mineralrückgewinnung.
- Verhindern Sie den übermäßigen Einsatz von Reagenzien und verringern Sie Verluste durch Rückstände.
| Interessante KPIs | Auswirkungen mit Rheonics Instrumente |
|---|---|
| Wertvolle Mineralgewinnung (%) | Erhöht durch verstärkte Blasen-Partikel-Wechselwirkungen |
| Reagenzienverbrauch (kg/Tonne) | Reduziert durch optimierte Dosierung |
| Konzentratgehalt (%) | Verbessert durch bessere Trennschärfe |
| Verluste durch Rückstände (%) | Verringert durch Minimierung wertvoller Mineralverschleppung |
Auslaugung und Säuremanagement
Laugung ist eine wichtige hydrometallurgische Technik, bei der wertvolle Metalle aus Erzen gewonnen werden, indem sie in einer chemischen Lösung aufgelöst werden.
Wenn die Lauge nicht richtig kontrolliert wird, sinkt die Metallausbeute.
- Hohe Packungsdichte kann die Retentionszeit verkürzen und so die Mineralauflösung begrenzen.
- Übermäßige Viskosität könnte die Reagenzdiffusion und den Metalltransport verlangsamen.
Rheonics Die Installation von Sensoren in Schlammrohren oder direkt in Sickertanks ermöglicht:
- Optimieren Sie Retentionszeit und Reagenzkonzentration
- Verbessern Sie die Metallrückgewinnung
- Reduzieren Sie die Dauer des Auslaugungszyklus
| Interessante KPIs | Auswirkungen mit Rheonics Instrumente |
|---|---|
| Zielmetallextraktionsrate (%) | Erhöht durch optimierten Reagenzkontakt und Auflösung |
| Dauer des Auslaugungszyklus (Stunden) | Reduziert durch schnelleren Abschluss der Auslaugungsreaktion |
| Verbrauch an Laugungsreagenzien (kg/Tonne) | Verringert durch optimierte Dosierung |
Eindickung und Entwässerung
Eindickung und Entwässerung sind bei der Mineralverarbeitung von entscheidender Bedeutung. Durch die Entfernung von überschüssigem Wasser wird das Schlammvolumen reduziert.
Eine mangelhafte Kontrolle kann zu einer ineffizienten Wasserrückgewinnung und instabilen Rückständen bei der Entsorgung führen.
- Schlammdichte kann auf eine gute Verdickungsleistung hinweisen
- Übermäßige Viskosität kann die Sedimentation verlangsamen und die Wassertrennung erschweren
Rheonics Der Einbau von Sensoren in Schlammzuleitungen, Eindickungsbehältern, Unter- und Überlaufströmen ermöglicht:
- Optimieren Sie die Schlammzufuhr und die Flockungsmitteldosierung
- Sicherstellen, dass die Unterlaufaufschlämmung die gewünschte Feststoffkonzentration erreicht
- Maximieren Sie die Wasserrückgewinnung
| Interessante KPIs | Auswirkungen mit Rheonics Instrumente |
|---|---|
| Unterlauf-Feststoffkonzentration (%) | Verbesserte Abtransporte und Entsorgung von Rückständen |
| Wasserrückgewinnungsrate (%) | Erhöht durch optimierte Absetz- und verbesserte Trennleistung |
Tailings-Management
Das Rückstandsmanagement ist von entscheidender Bedeutung und gewährleistet eine sichere und umweltverträgliche Handhabung der bei der Mineralverarbeitung entstehenden Abfälle.
Wenn die Schlammeigenschaften nicht richtig kontrolliert werden, steigen die Betriebsrisiken und -kosten.
- Hohe Packungsdichte Abweichungen können die Stabilität und langfristige Sicherheit der Rückstände beeinträchtigen.
- Eine hohe Viskosität erhöht den Energieverbrauch beim Pumpen und kann zu Verstopfungen der Rohrleitungen führen.
Rheonics Die Installation von Sensoren in Tailings-Pipelines oder -Teichen ermöglicht:
- Erkennen Sie Durchflussprobleme frühzeitig und verhindern Sie Rohrleitungsverstopfungen
- Unterstützung der geotechnischen Überwachung der Ablagerung von Rückständen
- Optimieren Sie den Pumpenenergieverbrauch
- Effektive Wasserrückgewinnung aus Absetzbecken durch Ermittlung des Sedimentationsniveaus
| Interessante KPIs | Auswirkungen mit Rheonics Instrumente |
|---|---|
| Häufigkeit von Verstopfungen in der Tailings-Pipeline (Vorfälle/Jahr) | Reduziert durch proaktive Überwachung zur Vermeidung von Verstopfungen |
| Spezifischer Energieverbrauch für das Pumpen (kWh/Tonne) | Reduzierung durch Optimierung der Pumpparameter |
| Dichteabweichung der Rückstandsschlämme (%) | Reduziert durch Verbesserung der Stabilität und Ablagerungskonsistenz der Tailing Storage Facility (TSF) |
| Wasserrückgewinnungseffizienz (%) | Verbesserung durch Überwachung des Sedimentationsniveaus |
Schmiermanagement
Das Schmiermittelmanagement gewährleistet den kontinuierlichen Betrieb schwerer Bergbaugeräte, einschließlich Muldenkippern, Schaufelbaggern und Bohrern.
Ein schlechter Schmierstoffzustand kann zu erhöhtem Motorverschleiß oder sogar zu Geräteausfällen führen und zu Folgendem führen:
- Reduzierte Lebensdauer der Ausrüstung
- Unerwartete Ausfallzeiten und kostspielige Reparaturen
Rheonics Der Einbau von Sensoren in Schmiersysteme oder Ölanalyse-Setups zur kontinuierlichen Überwachung ermöglicht:
- Aktivieren Sie eine zustandsbasierte Wartung
- Frühzeitige Erkennung von Schmierstoffverschlechterungen
- Verbessern Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Geräte und senken Sie die Wartungskosten
| Interessante KPIs | Auswirkungen mit Rheonics Instrumente |
|---|---|
| Ausfallzeiten der Ausrüstung aufgrund von Schmierfehlern (Stunden/Monat) | Reduziert durch frühzeitige Erkennung von Schmierstoffausfällen |
| Schmiermittelverbrauch (Liter/Monat) | Senkung durch optimierte Wechselintervalle |
| Häufigkeit des Komponentenaustauschs (Verhältnis) | Reduziert, da eine ordnungsgemäße Schmierung die Lebensdauer der Teile verlängert und den Verschleiß verringert |
Prozessbedingungen und Best Practices
Abrieb durch Erosion
Im Bergbau können abrasive Schlämme mit der Zeit die Sensorsonden erodieren. In diesem Fall ist zu beachten, dass nur die Sensorsonde ausgetauscht werden muss; Elektronik und Kabel können verbleiben. Die Lebensdauer hängt von Partikelgröße, Fließgeschwindigkeit und Schlammzusammensetzung ab. Rheonics Die Sonden verfügen außerdem über eine Abriebüberwachungsfunktion, die den Benutzer vor dem Auftreten eines Fehlers warnt, um einen kontinuierlichen Betrieb sicherzustellen.
Fließgeschwindigkeitsbegrenzung
Rheonics SRV- und SRD-Sonden sind im Allgemeinen kompatibel bei Strömungsgeschwindigkeiten bis 10 m/s, Da Bergbauschlämme können gepumpt werden in der Nähe von so hohe Geschwindigkeiten, um ein Absetzen zu verhindernwird empfohlen, die Sonde parallel zur Strömungsrichtung in Krümmern, da dies mechanische Stöße reduzieren kann, jedoch Geschwindigkeiten in diesem Bereich können immer noch zu viel Rauschen in den Messwerten verursachen. Weitere Details finden Sie unter Rheonics Typ-SR-Sensoren für hohe Durchflussraten und hochviskose Anwendungen
Partikel in Flüssigkeit
Rheonics Sensoren können weiche Partikel in Mikrongröße mit minimaler Beeinträchtigung der Genauigkeit verarbeiten, und zusätzliches Signalrauschen wird von der Elektronik gefiltert. Schlämme mit großen Partikeln (Millimetergröße oder größer) können jedoch zu Messinstabilitäten und mechanischen Schäden am Sensor führen. Daher sollte eine Vorabsiebung oder Installation in einem Abstand von diesen Partikeln in Betracht gezogen werden.
Referenzen
[1] Metso.Anfängerleitfaden zu Verdickungsmitteln“. https://www.metso.com/insights/blog/mining-and-metals/beginners-guide-to-thickeners/
[2] FluidFlow.Schlammrohrleitungssysteme im Bergbau und in der Mineralverarbeitungsindustrie“. https://blog.fluidflowinfo.com/slurry-piping-systems-in-mining-mineral-processing-industries/
[3] Emerson.Verbesserung der Sicherheit und Betriebsleistung im Haufenlaugungsbergbau“. https://www.emerson.com/sv-se/automation/measurement-instrumentation/common-applications/enhancing-safety-and-operational-performance-in-heap-leach-mining-operations
[4] Bergmann.Bohren und Sprengen“. https://mineser.de/eng/page/33/drilling-and-blasting/
[5] AT Minerals.Trends in der Bergbauindustrie“. https://www.at-minerals.com/en/artikel/at_Trends_in_der_Minenindustrie-3596021.html
[6] MiningDoc.Optimieren Sie die Flotationsleistung durch Anpassung der Partikelgrößenverteilung“. https://www.miningdoc.tech/2025/06/03/optimize-flotation-performance-by-adjusting-particle-size-distribution/
[7] Bergbautechnologie.„Innovatoren in der Extraktion durch Auslaugung“.https://www.mining-technology.com/data-insights/innovators-extraction-by-leaching-mining-2/
[8] Australischer Bergbau.Eindicker-Upgrade: Wo sich Finanzen und Nachhaltigkeit überschneiden“. https://www.australianmining.com.au/thickener-upgrade-where-financial-and-sustainability-overlap/
[9] JOUAV.Überwachung von Minenhalden mit Drohnen“. https://www.jouav.com/blog/mine-tailings.html
[10] Maschinenschmierung.Schmierung offener Getriebe“. https://www.machinerylubrication.com/Read/242/open-gear-lubrication
