Immer beweglich bleiben

Auf der bauma 2013 begegneten wir Prof. Hossein Tudeshki und seinem „Online Grain Size Analyzer“ (akustischer Korngrößenanalysator) zum ersten Mal. An Faszination hat seine Erfindung keinen Deut eingebüßt, denn Akustik mit Korngrößenbestimmung zu kombinieren, darauf muss man erstmal kommen. Die Kornverteilung des Fördergutes in Steine-Erden-Betrieben ist in der Regel eine große Unbekannte, der man nur durch Stichproben im Labor ein vages Gesicht geben kann. Abhilfe schafft der von Prof. Tudeshki entwickelte

Akustische Korngrößenanalysator

Wer die Zusammensetzung seines Fördergutes kennt, ist klar im Vorteil: Liefere ich dem Kunden wirklich das Material, das er bestellt hat? Und umgekehrt: Ist der gelieferte Rohstoff für meine Zwecke geeignet? Aufschluss darüber gibt die Sieblinie, die sich jedoch nur mit sehr viel Geduld ermitteln lässt. Proben müssen gezogen werden, was oft bei laufendem Band geschieht – auch wenn´s wegen der Verletzungsgefahr verboten ist. Die Analyse im Labor erfolgt in der Regel über Siebmaschinen, wobei feuchtes Material vorher getrocknet werden muss. Bis das Ergebnis vorliegt, ist der Rohstoff längst im Mischer oder auf der Baustelle. Auch optische Verfahren stoßen in der Steine- und Erden-Industrie schnell an ihre Grenzen, da die Messinstrumente sehr empfindlich sind. Ohne Umwege, im Sekundentakt und dazu völlig gefahrlos lässt sich die Sieblinie mit dem „Online Grain Size Analyzer“ ermitteln.
Fördergüter haben eine alltägliche Gemeinsamkeit: sie bewegen sich. Diese Tatsache kombiniert mit einer Portion Physik erklärt das Funktionsprinzip des Gerätes. „Wenn bewegte Masse auf einen Gegenstand trifft, entstehen Impulse, die den Gegenstand in Schwingungen versetzen“, erklärt Prof. Tudeshki. Die Impulsstärke steht in direktem Zusammenhang zur Größe dieser Masse. „Das ist wie im Sport. Ein Torwart kann einen Fußball besser halten, als einen Basketball, der mit der gleichen Geschwindigkeit auf ihn zufliegt.“ Ähnlich funktioniert der Sensor, der das Herzstück des Analyzers bildet: Er registriert durch Berührung unterschiedlich großer Teilchen verschiedene Signalstärken – großes Teilchen = großer Impuls, kleine Teilchen = kleiner Impuls – die über eine Software in Signalklassen eingeteilt werden. Diese spiegeln die Verteilung des Kornspektrums wider. Der Sensor braucht nur eine Sekunde, um die Größe von 100.000 Einzelkörnern zu erfassen, so wird die Siebanalyse im Sekundentakt Realität. „Der Sensor muss vor Inbetriebnahme einmalig kalibriert werden, um die Impulsstärken den jeweiligen Kornklassen zuordnen zu können“, erläutert der Bergbau-Institutsleiter der TU Clausthal.

Einfache Installation

Der Analyzer funktioniert überall dort, wo sich Granulat bewegt, unabhängig davon, ob der Transport auf einem Band oder in einer Leitung, ob pneumatisch oder hydraulisch erfolgt. Die Konstruktion ist einfach und robust und die Installation über dem Förderband mit zwei Schrauben erledigt. Das Gerät wird an einem Stahlträger aufgehängt, sodass der Sensor in das Fördermedium eintauchen kann. Ein Kabel führt zur Datenverarbeitung, wo die Signale ausgewertet und online übertragen werden können. Die Spitze mit dem Sensor ist aus einem besonders verschleißfesten Stahl gefertigt.
Hinsichtlich der Korngrößen sind dem System kaum Grenzen gesetzt, es misst auch im Feinstkornbereich kleiner 50 µ. Im Gegensatz zu optischen Verfahren liefert das Gerät in trüben Medien und staubiger Umgebung genaue Werte. Die Investitionskosten, die bei rund 50.000 Euro einschließlich Installation und Datenverarbeitung liegen, sind deutlich niedriger als bei optischen Verfahren, die zudem empfindlicher und verschleißanfälliger sind.

Mit wertvollem Wissen Prozesse steuern und überwachen

Das Wissen um die Kornverteilung von Fördergut ist äußerst wertvoll. Mit dem Analyzer lassen sich sämtliche Aufbereitungsprozesse überwachen und energieoptimiert steuern. Eine defekte Masche im Sieb ist schnell identifiziert, da Fehlkörnungen sichtbar werden. Auf Wunsch lässt sich ein Alarmsystem integrieren. So werden auch Reklamationen vermieden, da die genaue Zusammensetzung dessen, was den Betrieb verlässt, zu jeder Sekunde dokumentiert ist – und das ohne aufwändige Laboranalysen. „Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielschichtig“, betont Tudeshki und nennt einige Beispiele: „Bauunternehmen könnten die Sieblinie von gepumpten Beton bestimmen, um den fachgerechten Einbau zu dokumentieren. “ Auch Gießereien, die auf eine bestimmte Zusammensetzung ihrer Formsande angewiesen sind, können von dem Analysegerät profitieren.
„Nicht zu verachten ist der Aspekt der Arbeitssicherheit“, betont Tudeshki. Gesundheitsgefahren werden vermieden, da die manuelle Probenahme mit der kontinuierlichen Messung am Band entfällt, genauso wie die manuelle Siebung, bei der zwangsläufig Staub frei wird.

Umschlagen ohne Radlader

Seit inzwischen mehr als 10 Jahren arbeiten die beiden Firmen Schaperdot Erdbau aus Beverungen und Christophel erfolgreich zusammen. Immer wieder überlegte man, wie sich die Kosten pro produzierende Tonne gesenkt werden könne. Schaperdot entschied sich, den Kostenfaktor Radlader zu eliminieren. Die Tätigkeit des Radladers sollte nun ein kettenmobiles Haldenband des Herstellers Telestack erledigen. Während ein Radlader rund 95 Euro pro Stunde kostet, verrichtet das Haldenband die gleiche Arbeit nach Angaben des Herstellers für ab 15 Euro pro Stunde.
Schapdot stellte fest, dass auch die Produktion durch den Einsatz eines kettenmobilen Haldenbandes effektiver durchgeführt werden kann. In der Vergangenheit war es so, dass die Halde unter der Aufbereitungsanlage wuchs, während der Radlader andere Arbeiten erledigte, bis es zum Produktionsstillstand kam. Dies führte zu Leerlaufzeiten der eingesetzten Maschinen, was wiederum unnötig Geld kostet. Ein weiteres Problem bei klassischer Aufhaldung ist die Entmischung des Materials, welches das Telestack Haldenband TC 421R jedoch lösen kann. Mit Hilfe einer Funkfernbedienung kann dieses Band in der Höhe angepasst werden. Gleichzeitig ist über den Einsatz des Schwenkmechanismus auch das Aufsetzen einer nierenförmigen Halde möglich.
Bei Schaperdot stehen 400 t/h Förderleistung an der Tagesordnung, sie werden mit einem
1.000 mm breiten Gurt verarbeitet. Die Abwurfhöhe von ca. 10 m und der Schwenkradius von bis zu 180° ermöglichen ein maximales Haldenvolumen von ca. 9.000 m³. Optional kann das Aufsetzten der Halde auch voll automatisch über ein integriertes Haldenprogramm gelöst werden.

Entladung wie von Geisterhand

Die Firma Schulte amp; Bruns hat es immer mit riesigen Mengen an Baustoffen zu tun. Weil das Abladen ebenso zeit- wie kostenintensiv ist setzt das emsländische Unternehmen dabei auf eine von der Firma Apullma entwickelte selbstfahrende Fördertechnik. „Vorteil ist für uns, dass wir nicht nur mittelfristig erhebliche Kosten sparen, sondern unsere Mitarbeiter auch von Aufgaben entlasten, die niemand gerne macht“, fasst André Bergenthal von Schulte amp; Bruns die Vorteile des neuen Systems zusammen. Weil der Lkw über eine Funkfernsteuerung bewegt wird, war bei der Entwicklung des Systems eine intensive Kooperation mit dem Hersteller erforderlich.
Der 252 PS starke Lkw, der als selbstfahrende Arbeitsmaschine zugelassen ist, bewegt sich auf dem Betriebshof, ohne dass ein Gang eingelegt ist. Also im Leerlauf. Möglich macht das die Apullma-Technik, die so funktioniert: Die beidseitig hinter den Zwillingsrädern angebrachten Andruckräder werden über einen definierten Druck mit Hilfe von Hydraulikzylindern von hinten an die Zwillingsräder gepresst. Zwischen den Andruckrädern ist ein Elektmotor mit integrierter Bremse verbaut, der das Drehmoment über ein eigenes Getriebe an die Andruckräder überträgt. Ähnlich funktioniert übrigens – en miniature – auch die Lenkung.
Und wie klappt das mit dem Entladevorgang in der Praxis? Der Lkw wird parallel zum Zug gefahren und dabei die Feststellbremse des Lkw betätigt. Bei laufendem Motor wird das Förderbandüber die Funkbedienung um etwa 90 Grad gedreht. Um den Fahrbetrieb herzustellen, werden dann die Andruckräder hydraulisch auf die Zwillingsräder gedrückt. Jetzt genügt es, mittels Funkfernbedienung die Feststellbremse des Lkw zu lösen und das Fahrzeug kann über die Andruckräder bewegt werden. Die Entwicklung ist patentiert. Die Investition soll sich laut Hersteller bereits binnen weniger Monate amortisieren, weil Personalkosten durch einen zweiten Mitarbeiter, der sonst die Rangieranweisungen geben müsste, entfallen.

Schwebende Rohstoffe

Mit dem Steilfördersystem von Thyssenkrupp kann auf direktem Weg Hartgestein, Erz oder auch Abraum aus einem Tagebau gefördert und dabei gleichzeitig die CO2-Bilanz des Minenbetriebes verbessert werden.
Wie Dr. Franz Wolpers in einem Beitrag in SUSA 04/2017 beschreibt, basiert das System und Verfahren auf bekannter und bewährter Kabelkrantechnik und verringert den Einsatz und die Anzahl von Schwerlastkraftwagen in einem Tagebaubetrieb. Bei Einsatz des Systems pendeln die Schwerlastkraftwagen, ohne größere Steigungen überwinden zu müssen, lediglich auf relativ kurzen Fahrstrecken zwischen der Truck-Beladung durch einen Bagger und der Entladung durch Abkippung am Steilfördersystem. Bei gegebener Förderleistung kann die Anzahl der Trucks in der Mine insgesamt verringert werden.
Auch wenn momentan die Dieselkosten sich auf einem relativ niedrigen Niveau bewegen, ist davon auszugehen, dass die Weltmarktpreise für den Kraftstoff bei erhöhtem Energiebedarf und der zunehmenden Verknappung von Treibstoffen kurzfristig auch wieder steigen werden. Zusätzlich nehmen weltweit die Auflagen zur Luftreinhaltung und zum schonenden Umgang mit Ressourcen zu. Beide Aspekte werden auch Einfluss haben auf den Bestand und die Wirtschaftlichkeit bestehender Tagebauminen. (Ute Schroeter)