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Wasserwirtschaft in den Rohstoffindustrien: Eine Perspektive von CDE Global

CDE Colliers Materials
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Die Vorstellung, dass wir rund um den Globus mit Problemen konfrontiert sind, die sich aus dem Wassermangel auf einem Planeten ergeben, dessen Oberfläche zu über 70 % aus Wasser besteht ist für die meisten nicht fassbar allzumal das Gesamtwasservolumen – erstaunliche 96,5 % – in unseren Ozeanen enthalten ist. Ob für Konsum oder sanitäre Anlagen, sauberes Wasser wird in einigen Teilen der Welt als selbstverständlich betrachtet, da wir die Prozesse und die Infrastruktur, die für die Aufrechterhaltung einer sauberen Wasserversorgung erforderlich sind, nicht erkennen oder es uns nicht gelingt zu erkennen, dass der grundlegende Zugang zu sauberem Wasser nicht weltweit möglich ist.

Im Jahr 2017 verfügten 785 Millionen Menschen nicht über eine grundlegende Trinkwasserversorgung, darunter 144 Millionen Menschen, die von unbehandeltem Oberflächenwasser abhängig waren. 206 Millionen Menschen mussten für den Zugang zu einer verbesserten Wasserquelle eine 30-minütige Fahrt zur Wassergewinnung auf sich nehmen, und 435 Millionen, mussten Wasser aus ungeschützten Brunnen und Quellen entnehmen.

Während am einen Ende der Skala mehr als zwei Milliarden Menschen in Ländern leben, die hohen Wassermangel erfahren, leiden fast zwei Drittel der Weltbevölkerung während mindestens eines Monats im Jahr unter schwerer Wasserknappheit. 

Wasser ist unverzichtbar und lebensnotwendig, aber auch unerlässlich für die Wirtschaft und die Klimaregulierung. Daher ist es von größter Bedeutung, dass unsere Wasservorkommen geschützt – ja sogar reguliert – werden. 

Auf Bergbau, Industrie und Bauwesen machten im Jahr 2017 10,6 % des gesamten Wasserverbrauchs in Europa aus, und verschärft damit die Herausforderungen in den Bereichen Wasserknappheit, Wassereffizienz und Abwasserwirtschaft auf der ganzen Welt. 

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Die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung, die 2015 von allen Mitgliedstaaten der Vereinten Nationen angenommen wurde, bietet eine gemeinsame Blaupause für Frieden und Wohlstand für die Menschen und den Planeten jetzt und in der Zukunft. In ihrem Mittelpunkt stehen die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) mit 169 assoziierten Zielen und 230 Indikatoren, die einen dringenden Aufruf an alle Länder zum Handeln darstellen. 

CDE ist sich bewusst, dass die Vorteile, die sich aus nachhaltigen Praktiken und Prozessen ergeben, zweifacher Natur sind; sie sind wirtschaftlich vorteilhaft und minimieren unsere Auswirkungen auf die Umwelt. In der Tat sind sie aus beiden Perspektiven grün. Zu diesem Zweck ist die Nummer Sechs unter den von CDE angenommenen SDGs: Sauberes Wasser und sanitäre Anlagen. 

Alle Winkel auf diesem Planeten stehen vor einzigartigen Herausforderungen.

Teile Rumäniens und Polens erleben die schlimmste Dürre seit einem Jahrhundert, die Tschechische Republik steht vor der schlimmsten Dürre seit fünf Jahrhunderten; in Australien sind zwischen Dezember 2018 und Januar 2019 schätzungsweise über eine Million Fische im Lower Darling gestorben, wobei Dürre und übermäßige Zuteilung oder kostbare Wasservorkommen als Hauptursachen genannt werden; und in den entlegensten Gebieten Nord- und Lateinamerikas reagieren die Materialhersteller auf die wachsende Herausforderung der Nassverarbeitung von Materialien.

Wasserknappheit und Wasserwirtschaft ist für jede dieser Herausforderungen von zentraler Bedeutung und wird von den Kunden von CDE auf der ganzen Welt bestätigt, wie vier der CDE Regional Business Development Manager aus Europa, Australasien sowie Nord- und Lateinamerika erörtern.

Gemeinsame Herausforderungen 

Innovationen in der Nassaufbereitungsindustrie und die kontinuierliche Weiterentwicklung der bahnbrechenden Nassaufbereitungslösungen von CDE unterstützen Steinbruchbetreiber und Materialverarbeiter gleichermaßen bei der Bewältigung der Herausforderungen, die sich aus der Wasserwirtschaft ergeben: kostenbasiert, effizient, nachhaltig und regulatorisch. 

Die modularen Nassaufbereitungsanlagen von CDE können dazu beitragen, die Probleme der Wasserknappheit, die durch den Verbrauch von Wasservorkommen durch die mineralische Rohstoffindustrie entstehen, zu reduzieren, die Wassereffizienz erheblich zu verbessern und bessere Verfahren für die Abwasserwirtschaft  zu entwickeln.

Die Entwicklung technologischer Lösungen zur Bewältigung dieser wachsenden Herausforderungen ist für viele Materialverarbeiter, die die Rentabilität ihres Betriebs durch Minimierung des Verbrauchs teurer Wasservorkommen steigern wollen, von größter Bedeutung. 

Stefan Hunger, CDE Regional Manager für Europa und Russland sowie Daniel Webber, für Australasien, berichten über zunehmende Vorschriften für den verantwortungsvollen Umgang mit Wasser in der Industrie, einschließlich solcher, die darauf abzielen, die Meeresumwelt und Wasserquellen vor Verschmutzung und Überentnahme zu schützen. 

Herr Hunger sagt: „Es ist wichtig, anzuerkennen, dass Wasser erneuerbar ist, wenn seine Nutzung geregelt und verantwortungsvoll gehandhabt wird, aber es ist auch eine endliche Ressource. Die Wasseraufbereitung ist nicht nur aus einer globalen Umweltperspektive, die durch immer strengere gesetzliche Anforderungen unterstützt wird, sinnvoll, sondern auch in Bezug auf die Investitionsrendite.“ 

In Europa gibt es etwa 26.000 Abbaustandorte von denen fast 60 % mit der Nassaufbereitung von Materialien befasst sind.

Herr Webber erklärt, dass sich die australische Bergbauindustrie mehr als die meisten anderen Industriezweige an die Vorschriften für ihren Wasserverbrauch angepasst hat. 

„Für jede Phase des Bergbauprozesses sind Genehmigungen erforderlich, darunter neben anderen Hilfsmittel auch Wassergenehmigungen. Die Auswirkungen einer Tätigkeit sind auch Gegenstand strenger Umweltverträglichkeitsprüfungen, um die Bewirtschaftung und Nutzung von Wasservorkommen und die Verfahren zu bewerten, die zur Verhinderung der Verschmutzung von Grundwasser eingesetzt werden.“ 

Was den Sektor anbelangt, so ist die Landwirtschaft nach wie vor der größte Wasserverbraucher in Australien, auf den fast 70 % des gesamten Wasserfußabdrucks entfallen. Die Industrie, einschließlich Bergbau und Steinbrüche, ist jedoch auf dem Vormarsch, während die Wasserspeicherung 2019/20 ein Zehnjahrestief erreicht hat. 

Er fährt fort: „Aufgrund des Bevölkerungswachstums wächst der Druck auf Australiens Wasservorkommen. Damit einher geht eine größere Nachfrage innerhalb des landwirtschaftlichen und industriellen Sektors, um dieses Wachstum und die Urbanisierung zu unterstützen. Wir stellen fest, dass die Betreiber von Bergwerken und Steinbrüchen faktisch mit den Bedürfnissen der Stadtbevölkerung, der Landwirtschaft und der Umwelt in Bezug auf den Wasserbedarf konkurrieren, weshalb die Regierungen verstärkt Maßnahmen ergreifen, um seinen Verbrauch zu regulieren.“ 

Daher wird es für die Materialverarbeiter immer wichtiger, in eine effektive Wasserwirtschaftsstrategie zu investieren, die eine kontinuierliche Versorgung ihrer Anlagen mit sauberem Wasser durch kostengünstige Mittel sicherstellt.

Obwohl die Gesetze zur Regelung von Wasser weltweit unterschiedlich sind, ist es eine Ressource, die für die Rohstoffindustrien absolut unerlässlich ist und daher zunehmend von der Wasserwirtschaft unter die Lupe genommen wird. 

In den Vereinigten Staaten hat die Environmental Protection Agency (EPA, Umweltschutzbehörde) Anfang des Jahres ihre Waters of the United States (WOTUS)-Vorschrift (US Wasserhaushaltsvorschrift), die sich am Clean Water Act (Wasserreinhaltegesetz) orientiert, weiter präzisiert, wie Darren Eastwood, CDE Business Development Director für Nordamerika, erklärt. 

„Die durch die WOTUS-Regel 2015 verursachte Verwirrung führte dazu, dass vielen Zuschlagstoffunternehmen in ganz Nordamerika aufgrund der Unsicherheit darüber, wann Bundesgenehmigungen erforderlich sind, erhebliche Kosten entstanden. Seine Neuregelung liefert einen klaren rechtlichen Rahmen, an den sich die Hersteller von Zuschlagstoffen anpassen können. Die neue Definition stellt klar, dass Gruben und Wasseraufbereitungsbecken nicht Gegenstand einer zusätzlichen Bundesregelung sind.“ 

CDE Hawaiian Cement

Wasserwirtschaft 

Wasser als eine Ressource liefert einen wirtschaftlichen Wert für eine Reihe von Industrien. Innerhalb der Rohstoffindustrien wird der Wert der Materialien erheblich gesteigert, wenn sie gewaschen werden. Aber die Nassaufbereitung im Bergbau und in Steinbrüchen hängt von der Verfügbarkeit von Wasser und der Effizienz der Aufbereitungsanlagen ab. 

Herr Hunger kommentiert, dass Kunden zwar waschen wollen, aber der Platzbedarf, besonders in urbanen Bereichen, dies unmöglich macht. Genau aus diesem Grund hat CDE erhebliche Mittel in die Konstruktion und Entwicklung kompakter und modularer Ausrüstungen investiert, die in städtischen Gebieten in Betrieb genommen werden können und gleichzeitig die Möglichkeit bieten, die Anlage in Zukunft dorthin zu verlagern, wo die Möglichkeiten liegen. 

Herr Webber fügt hinzu: „Häufiger sind es die Verfügbarkeit von und der Zugang zu Wasser, die Produzenten davon abhalten, überhaupt in das Nassaufbereitungsgeschäft einzusteigen. Das, und die Unsicherheit bezüglich des typischen Nachfüll-Wasserbedarfs, der im Fall der Wasserwirtschaftslösungen von CDE sehr gering ist. Der Schwerpunkt liegt auf dem Recycling und der Rezirkulation von so viel Wasser wie möglich durch das System.“ 

Bruno Paladino, CDE Regional Manager für Lateinamerika, sagt, dass die Kombination von regulatorischen und ökologischen Erwägungen mit wirtschaftlichen Faktoren eine große Herausforderung für Betreiber darstellt, die Sand und Zuschlagstoffe aufbereiten. 

„Die Wasserversorgung ist ein wichtiger bestimmender Faktor bei der Beurteilung der Durchführbarkeit eines neuen Projekts oder bei der Erwägung, den Betrieb an einem bestehenden Standort zu erweitern. Eine unzureichende Wasserversorgung, insbesondere in Trockengebieten, wird die Betriebskosten in einer Branche, in der die Energiepreise bereits 20 % dieser Kosten ausmachen, erheblich in die Höhe treiben, da in die Wasserinfrastruktur investiert wird, um eine angemessene Versorgung mit sauberem Wasser zu gewährleisten.“ 

Untersuchungen zeigen, dass die Energienutzung durch Wasserpumpensysteme einen bedeutenden Anteil des weltweiten Energieverbrauchs in der gesamten Industrie ausmacht. 

Ohne die Fähigkeit, nachhaltig zu waschen und zu klassieren, sei das Wachstum gedeckelt, sagt er. 

„Die Umweltvorschriften werden immer strenger. Ein Betreiber muss nachweisen, dass sein Projekt nachhaltig und konform ist. Dies wird immer schwieriger nachzuweisen, wenn eine geeignete Wasserwirtschaft und -aufbereitung im Projekt fehlen.“ 

Auf dem amerikanischen Kontinent stoßen Kunden, die Absetzteiche zur Wasseraufbereitung nutzen, häufig auf erhebliche betriebliche und logistische Herausforderungen. 

Herr Eastwood erklärt: „Diese erfordern ständige Pflege, da sie Schlamm, Schluff und andere Feststoffe ansammeln, die sich absetzen und vom Wasser trennen müssen, bevor sie entfernt werden können. Diese begrenzen nicht nur die Wasserspeicherkapazität des Teichs, sondern verursachen auch erhebliche Unterhaltskosten. Darüber hinaus führen die Einschränkungen von Absetzteiche-Systemen oft zum Verlust wertvoller Feinstoffe, eine der Hauptüberlegungen bei der Gestaltung von CDE Wasserwirtschaftslösungen.“ 

Absetzteiche bergen auch erhebliche Gesundheits- und Sicherheitsrisiken. 

„Überlauf, um Zeiten anhaltender starker Regenfälle zu berücksichtigen, sicherer Zugang zu Pumpen für Wartungsarbeiten, die Stärke und Integrität seiner Wände und die Positionierung des Teichs, um einen Bruch oder ein Versagen zu verhindern, was eine Bedrohung für nahe gelegene Strukturen darstellen könnte; dies alles sind entscheidende Gesundheits- und Sicherheitsüberlegungen im Zusammenhang mit Absetzteiche-Systemen.“ 

Herr Paladino betont die Bedeutung einer sicheren Wasserwirtschaft in allen Regionen, hebt aber besonders die dringende Bedeutung solcher Praktiken in Lateinamerika hervor. 

„In den letzten Jahren haben die Bergwerke in Lateinamerika nach neuen und nachhaltigen Wegen gesucht, um ihre Exploration fortzusetzen. Wege, welche die Umwelt und die umliegenden Gemeinden weniger belasten. Der Wasserverbrauch ist ein Schlüsselfaktor, ebenso wie der gesamte Fußabdruck und der Energieverbrauch. Das modulare Anlagenkonzept von CDE mit Wasseraufbereitungssystem ist die perfekte Lösung, um Bergwerken bei der Bewältigung dieser neuen Herausforderungen zu helfen.“ 

Bereiten Sie bis zu 90 % des Prozesswassers auf 

CDE investiert konsequent in Forschung und Entwicklung mit dem Ziel, die Möglichkeiten seiner erstklassigen Wasseraufbereitungs - und Wasserwirtschaftsanlagen zu verbessern. An der Spitze seiner Wasseraufbereitungssysteme steht der AquaCycleTM, eine einzelne, kompakte und benutzerfreundliche Einheit, die für hohe und niedrige Tonnagen auf vielen Märkten eingesetzt werden kann. 

Der AquaCycle von CDE verschafft seinen Kunden Wettbewerbsvorteile und beschleunigt die Investitionsrendite durch Maximierung der Produktionseffizienz, Minimierung des Verlusts wertvoller Feinstoffe und Senkung der Wasser- und Energiekosten. 

Der AquaCycle von CDE ist eine Alternative zur Wasserentnahme und dem kostspieligen Prozess des Pumpens von Wasser in die Anlage. Er ist eine hocheffiziente Wasserwirtschaftslösung, die den kostspieligen Wasserverbrauch minimiert, indem sie sicherstellt, dass bis zu 90 % des Prozesswassers zur sofortigen Rezirkulation wiederaufbereitet wird. 

Nachdem dem Waschen und Klassieren des Aufgabematerials, wird das Abwasser in den Eindickertank des AquaCycle geleitet. Hier wird eine kleine Menge eines Polyelektrolyt-Flockungsmittels über eine automatische Dosieranlage hinzugefügt, wodurch sich die Feinstoffe am Boden des Eindickertanks absetzen. Das saubere Wasser an der Oberfläche überströmt das Wehr und wird im Tank des AquaStore gespeichert, bevor es wieder in der Anlage rezirkuliert wird. Das Ergebnis ist ein hocheffizientes Wasseraufbereitungssystem, bei dem nur 10 % des Prozesswassers nachgefüllt werden müssen. 

Der dabei entstehende Schlamm wird in einen Puffertank abgelassen, wo ein motorisiertes Krälwerk mit konstanter Drehung dafür sorgt, dass sich das Material nicht absetzt und erstarrt. Wenn eine weitere Entwässerung erforderlich ist, wird der Nassaufbereitungslösung eine Filterpresse oder einen Dekanter hinzugefügt, um die Notwendigkeit von Absetzteiche zu vermeiden. 

Intelligente Ausführung 

Obwohl Wasseraufbereitung in der Theorie einfach erscheinen mag, ist sie in der Praxis viel komplexer. Wasserverdickungsmittel entstehen nicht gleich und ihre Effizienz ist das Ergebnis jahrelanger engagierter Forschung, Entwicklung und Verfeinerung. Jeder Aspekt ihrer Gestaltung wird sorgfältig abgewogen, damit das System auf die standortspezifischen Anforderungen seines Eigentümers eingeht. 

„Wir kümmern uns um die kleinsten Details“, sagt Kevin Vallelly, Director of Engineering bei CDE. 

„CDE arbeitet seit mehr als 25 Jahren mit Kunden zusammen, um gemeinsam einfallsreiche und einzigartige Aufbereitungssysteme zu liefern, und dieser Prozess hat unsere Technologien zur Wasseraufbereitung beeinflusst und verfeinert.“ 

Alle Maschinen von CDE sind so konzipiert, dass sie einen Plug-and-Play-Betrieb ermöglichen, d.h. die Einheiten werden vor dem Versand vorverkabelt und vorgetestet, sind für eine schnelle Montage und Einrichtung ausgelegt und können innerhalb weniger Tage nach Ankunft vor Ort mit der Aufbereitung des Materials beginnen. Diese Konstruktionsüberlegungen und Werksabnahmeprüfungen reduzieren die Installationszeit erheblich und beschleunigen die Investitionsrendite. 

Er fügt hinzu: „Eine schnelle Investitionsrendite ist eine sehr realistische Aussage, wenn der Eindicker CDE AquaCycle in einem Waschbetrieb eingesetzt wird. Er steigert die Effizienz der Nassaufbereitungsanlage, indem er die Absetzung von Feststoffen maximiert, wodurch die Menge des benötigten Flockungsmittels verringert, die Betriebskosten gesenkt und die Gesamteffizienz der Anlage optimiert werden.“ 

Die Investitionsrendite mit einem CDE AquaCycle wird in der Regel in nur sechs bis neun Monaten erreicht. 

Absetzteiche sind bekanntermaßen die Quelle erheblicher Ertragsverluste, nicht nur aufgrund hoher Wartungskosten, des Platzbedarfs am Standort und der Ausfallzeiten, sondern auch, weil Feinstoffe von hohem Wert verloren gehen und auf dem Boden der Teiche eingeschlossen werden können. 

Er fährt fort: „Durch die Aufbereitung von bis zu 90 % des Prozesswassers wird der Bedarf an Absetzteiche stark reduziert.“ 

„Mit dem zusätzlichen Einsatz eines Filterpressen-Aufbereitungsschlammhandhabungssystems entfällt diese Notwendigkeit vollständig. In Kombination mit einer CDE Filterpresse und einem speziell angefertigten Feinstoffwirtschaftssystem erhöht sich dieser Wert auf 95 %, wodurch die Notwendigkeit von Absetzteiche ganz entfällt.“ 

Langfristige Vorteile 

Wasserwirtschaftssysteme werden für Bergwerks- und Steinbruchbetriebe zu einem Muss, um die Umweltvorschriften einzuhalten. Auch Fragen zum Schutz der endlichen Ressourcen auf der Erde werden immer mehr in den Vordergrund rücken. 

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Herr Vallelly folgert: „Die Vorteile des CDE AquaCycle überwiegen bei weitem die Anfangsinvestition; nicht nur für den kurzen Zeitraum bis zum Erreichen der Investitionsrendite, sondern auch für die Möglichkeiten, die er bietet. Wasserwirtschaft und Wasseraufbereitung sind weit verbreitete Themen, die in den kommenden Jahren strenger reguliert und überwacht werden. Der AquaCycle stellt sicher, dass die Betreiber immer einen Schritt voraus sind, während sie gleichzeitig den maximalen Wert aus den verfügbaren Ressourcen herausholen und die Betriebskosten senken.“  

Das AquaCycle System steht Betreibern auf der ganzen Welt zur Verfügung und ist in der Lage, Nassaufbereitungs-Anwendungen in fünf Sektoren – Sand und Zuschlagstoffe, Bergbau, Recycling von Bau- und Abbruchabfällen, Umweltanwendungen und Industriesande – zu ergänzen.

Quelle: CDE Global