Aufbereitung statt Entsorgung – Haldenaufbereitung mit Röntgensortierung im Pilotversuch1
Die ursprünglich für die Abfallverwertung entwickelte Röntgensortiertechnologie ist seit einigen Jahren erfolgreich in Aufbereitungsprozessen im Bergbau im Einsatz. Bei der Kohleaufbereitung werden Steine von der Rohkohle getrennt, um ein verkaufsfähiges Produkt zu erzeugen, Transportkosten zu verringern, oder den Prozess in der Kohleaufbereitungsanlage (Coal Preparation Plant = CPP) zu optimieren. „Die Technologie wird bereits in der Verarbeitung metallhaltiger Erze wie Wolfram und Nickel, aber auch in Industriemineralien und Kohle angewendet. Unser Versuch hat gezeigt, dass sie auch bei der Verarbeitung von New Acland Kohle gute Ergebnisse erzielt“, sagte NAC CPP Manager Robert Rashleigh. „Wenn wir diese Idee weiterverfolgen, wäre dies das erste Mal, dass die Technologie in einer Kohlemine in Australien eingesetzt wird. Die ersten Versuchsergebnisse sind sehr vielversprechend.“
Eine Pilotanlage wurde bei STEINERT Australia in Melbourne mit Kohle von NAC getestet. Das Verfahren gestaltet sich in der Praxis relativ einfach. Ein Materialstrom wird auf einem breiten horizontalen Förderband ausgebreitet und durchläuft die Zone zwischen Röntgenquelle und -detektor. Der Röntgensensor „durchleuchtet“ den Materialstrom und unterscheidet anhand eines einstellbaren Sortieralgorithmus zwischen Kohle- und Steinpartikeln. Beim Bandabwurf werden Druckluftdüsen aktiviert, um einzelne Steine gezielt vom Materialstrom zu trennen. Dabei können entweder die Kohle oder die Steine ausgeschossen werden.
Mittels „Dual-Energie“-Röntgentransmission wird der Absorptionsgrad der Röntgenstrahlen in jedem Partikel bei zwei unterschiedlichen Energiestufen gemessen. So kann die durchschnittliche atomare Dichte jeder gemessenen Fläche mit Hilfe der Steuerungssoftware berechnet werden – unabhängig von Partikeldicke oder -größe. Das Sortiersystem kann demnach mit einer sehr hohen Genauigkeit ein „Kohlepartikel“ von einem „Gesteinspartikel“ unterscheiden.
2015 schickte NAC Proben aus ihren Halden nach Melbourne, getrennt nach Kohle und Steinen. Diese Proben wurden genutzt, um das System zu kalibrieren, und Sortieralgorithmen zu entwickeln. Im Dezember 2016 wurden jeweils sechs Tonnen Rohkohle-Proben von NAC für das Pilotprojekt verwendet. Das Schüttgut wurde in die Fraktionen -150 + 50 mm und -50 + 25 mm gesiebt und nach Melbourne geschickt.
Das Ziel des Pilotversuchs bestand darin, Gestein aus Förderkohle schlechter Qualität zu entfernen und zugleich sicherzustellen, dass keine nennenswerte Menge an nutzbarer Kohle verloren geht. Zur Minimierung des Kohleverlusts des CPP-Eingangsmaterials, wurde ein hoher Schwellwert eingestellt. Der Sortieralgorithmus, der bei den NAC-Versuchen 2015 erstellt wurde, kam zum Einsatz, um das Gestein aus dem Materialstrom auszutragen. Der Algorithmus wurde so gewählt, dass nur die Partikel mit dem hohen Bergeanteil entfernt wurden, um den Kohleverlust möglichst gering gehalten werden.
Der größtmögliche Nutzen der Rohkohleveredelung zeigt sich bei der Aufbereitung qualitativ minderwertiger Flöze. Durch den Trennprozess können Asche- und Schwefelgehalte maßgeblich reduziert werden. Bei der Verarbeitung von Kohle geringer Qualität (d. h. geringer Ausbeute) muss eine große Menge an Bergematerial vom Zyklon (DMC = Dense Medium Cyclone) abgeschieden werden. Dies kann dazu führen, dass ein höherer Anteil des Materials in der Produk- anstatt in der Bergefraktion landen. Unter diesen Umständen erhöht sich der Aschegehalt des Produkts, so dass die Trenndichte des Zyklonen verringert werden muss, um die Produktspezifikation einzuhalten. Eine Verringerung der Trenndichte senkt die Ausbeute. Bei Kohle schlechter Qualität, kann das Entfernen von Steinen im Vorfeld diesen Effekt reduzieren oder sogar eliminieren.
Durch „De-stoning“ wird effektiv die Anlagenkapazität der Kohlwäsche erhöht, da eine Tonne Steine durch eine Tonne Kohle ersetzt wird. Einfach ausgedrückt: Der Einsatz dieses Sortierverfahrens ist attraktiv, weil damit Rohkohle höherer Qualität in der Aufbereitungsanlage verarbeitet werden kann, was wiederum eine höhere Ausbeute bedeutet. Da ein Teil der Kohle zuerst durch das Sortiersystem geschickt wird, ist die Aufbereitungsanlage anschließend weniger mit dem Trennen von Bergematerial und mehr mit der Aufbereitung von Kohle beschäftigt. Momentan werden die Ergebnisse der ersten Versuchsphase ausgewertet.
Es ist geplant, zur nächsten Phase überzugehen und dabei ein Sortiersystem an den Standort in New Acland zu bringen. Durch den Einsatz der neuen Technologie vor Ort in der Mine kann die Technologie in großem Maßstab getestet und das Zusammenwirken mit dem restlichen Aufbereitungsbetrieb untersucht werden. Das Pilotsystem aus Bayswater ist mit kommerziellen Systemen vergleichbar, hat aber ein 1 m breites Zuführband, während kommerzielle Anlagen über ein 2 m breites Band verfügen, um höhere Kapazitäten zu erzielen.
1 Artikel von Michael Rodgers, New Acland Coal. Siehe Textauszug
„Umnutzung von Technologien für den Kohlebergbau wird zur Spezialität der Ingenieure bei New Acland Coal (NAC)“
