Vermeidung von Ablagerungen in Trichtern und Rutschen im Bergbau

E‌ffizienter Materialfluss ist ein entscheidendes Element von Nassabbauprozessen. Anhäufungen oder Verstopfungen in Lagersystemen und Ablagerungen in Prozessbehältern können die Materialbewegung behindern und Engpässe verursachen, die die Leistung der Ausrüstung beeinträchtigen, die Prozesseffizienz verringern und die Rentabilität eines Betriebs bremsen. Ein schlechter Materialfluss erhöht auch die Wartungskosten, lenkt Arbeitskräfte von Kernaktivitäten ab und führt in einigen Fällen zu Sicherheitsrisiken für das Personal. 

„Bei den meisten Systemen kommt es zu Anhäufungen an den Behälterwänden, die den Materialfluss behindern, wodurch die eigentliche Kapazität der Behälter und die Effizienz des Schüttgutumschlagsystems insgesamt abnimmt“, bemerkte Brad Pronschinske, Global Director der Air Cannons Business Group bei Martin Engineering. „Die Anhäufungen neigen dazu, eine von mehreren Formen anzunehmen, wie z.B. Bögen, Pfropfen, Anhäufungen oder sogenannte ’Rattenlöcher’. Wenn sie schwer genug werden, können Strömungsprobleme die Produktion völlig zum Erliegen bringen”, so Pronschinske weiter.

Aufbau versus Durchsatz

Selbst bei gut konzipierten Prozessen kann es zu Anhäufungen kommen, die einen erheblichen Einfluss auf Output und Rentabilität haben. Änderungen der Prozessbedingungen, der Rohstoffe oder des Wetters können sich auf den Materialfluss auswirken, und selbst kleine Mengen von Anhäufungen können sich zu einer ernsthaften Blockade auswachsen. Über den Feuchtigkeitsgehalt hinaus gibt es viele Ursachen für Rohstoffanhäufungen an den Behälterwänden. Einige Metalle enthalten natürlich vorkommende magnetische Eigenschaften. Fast 90 % der Erdkruste enthält Siliciumdioxid, und die scharfe kristalline Struktur kann zur Anreicherung beitragen. Weitere Faktoren können die Oberflächenreibung der Silowände, die Form des Behälters, der Neigungswinkel und die Größe des geladenen Materials sein.

Produktionsausfälle sind wahrscheinlich die auffälligsten Kosten dieser Flussprobleme. Abschaltungen zur Beseitigung des eingeschränkten Flusses kosten wertvolle Prozesszeit und Wartungsstunden, während beim Wiederanfahren Energie verschwendet wird. Feuerfeste Wände können durch Werkzeuge oder Reinigungstechniken abgenutzt oder beschädigt werden. Wenn der Zugang schwierig ist, kann die Beseitigung von Materialblockaden auch Sicherheitsrisiken für das Personal mit sich bringen. Es können Gerüste oder Leitern erforderlich sein, um die Zugangspunkte zu erreichen, und das Personal kann Gefahr laufen, heißem Schutt, Staub oder Gasen ausgesetzt zu werden, wenn Materialbrocken freigesetzt werden. 

Viele der am häufigsten auftretenden Problembereiche für die Anhäufungen werden als geschlossene Räume klassifiziert, für die eine Sondergenehmigung für Arbeitnehmer zum Betreten und Ausführen von Arbeiten erforderlich ist. Die Folgen des Betretens eines Silos oder Trichters durch ungeschultes oder unerfahrenes Personal können katastrophal sein, einschließlich körperlicher Verletzungen, Verschüttung und Erstickung. An den Seiten des Behälters anhaftendes, zerrissenes Material kann sich plötzlich lösen und auf einen Arbeiter fallen. Wenn sich die Entladetür in geöffneter Position befindet, kann die Ladung plötzlich evakuiert werden, wodurch ungesicherte Arbeiter in den Fluss geraten können. Das Reinigen von Behältern, die brennbaren Staub enthalten – ohne ordnungsgemäße Prüfung, Belüftung und Sicherheitsmaßnahmen – kann sogar zu einer tödlichen Explosion führen.

Professionelle Reinigung

„Während einige große Einrichtungen die Investition in die Anschaffung einer eigenen Reinigungsausrüstung zur Räumung von Prozessausrüstung und Lagerbehältern – sowie zur Schulung des Personals – tätigen, halten andere es für sinnvoller, regelmäßige Reinigungen durch speziell geschulte Auftragnehmer zu planen”, sagte Pronschinske. Es gibt wenige Arten von Geräten, die zu diesem Zweck verwendet werden. Ein Gerät arbeitet wie eine Art Peitsche mit industrieller Kraft, bei der ein Satz Schlegel gegen das Material im Behälter rotiert. Dieser Ansatz erspart den Zugang zu engen Räumen und gefährliche Reinigungstechniken, so dass das Material in der Regel wieder aufgefangen und in den Prozessstrom zurückgeführt werden kann. 

Das Gerät kann schnell außerhalb des Behälters aufgestellt werden und lässt sich leicht durch verschiedene Behältergrößen und -formen bewegen. Die Techniker senken das Gerät durch die Öffnung an der Oberseite ganz nach unten ab, beginnen dann an der Unterseite der Ablagerungen und arbeiten sich von unten nach oben vor. In extremen Fällen kann ein Bohrer verwendet werden, um einen 30,5 cm breiten Schacht bis zu 45 m Tiefe freizumachen und dann mit dem Reinigungsprozess zu beginnen. 

Fließhilfsmittel

Eine weitere Methode, den Reinigungsbedarf zu verringern oder sogar zu beseitigen, sind industrielle Vibratoren, die für Bunker- und Rutschenanwendungen entwickelt wurden. Elektrische Vibratoren sind im Allgemeinen am effizientesten und bieten die längste Lebensdauer, geringen Wartungsaufwand und geringe Geräuschentwicklung. Die Anschaffungskosten für einen elektrischen Vibrator sind höher als bei pneumatischen Ausführungen, aber die Betriebskosten sind niedriger. Turbinenvibratoren sind die effizientesten und leisesten unter den pneumatischen Konstruktionen und eignen sich daher gut für Anwendungen, bei denen geringe Geräuschentwicklung, hoher Wirkungsgrad und niedrige Anschaffungskosten erwünscht sind.

Auch mit Luftkanonen lässt sich ein guter Materialfluss insbesondere in größeren Behältern aufrecht halten. In der Bergbauindustrie werden Luftkanonen häufig eingesetzt, um Ablagerungen in Trichtern, Lagerbehältern, Übergabeschurren, Behältern und anderen Produktionsengpässen zu beseitigen. Sie sind auch in Mineralaufbereitungsanlagen zu finden, in denen Metalle mit Verfahren gewonnen werden, bei denen Schlämme und andere nasse, klebrige Rückstände entstehen. Die zeitgesteuerte Abgabe eines gerichteten Luftstoßes kann Ansammlungen oder Verstopfungen verhindern, die die Prozesseffizienz verringern und die Wartungskosten erhöhen. In unterirdischen Bergwerken mit potentiell explosivem Staub ist das manuelle Abfeuern der Kanonen ohne den Einsatz von elektrischen Magneten eine Option.

Die beiden Grundkomponenten einer Luftkanone sind ein schnell reagierendes Ventil mit hohem Durchfluss und ein Druckbehälter (Tank). Die Vorrichtung leistet Arbeit, wenn Druckluft (oder ein anderes Inertgas) im Tank durch das Ventil plötzlich freigesetzt und durch eine Düse geleitet wird, die strategisch z.B. im Schacht oder an anderer Stelle positioniert ist. Häufig für maximale Wirkung in Reihe installiert, kann die Schaltung zeitlich so eingestellt werden, dass es den individuellen Prozessbedingungen oder Materialeigenschaften am besten entspricht. 

„So gesehen, gibt es eine Reihe von Ansätzen, die helfen können, diese Probleme durch Materialanhäufungen und Verstopfungen zu lösen, bevor sie sich in teure Ausfallzeiten, verlorenes Material und Sicherheitsrisiken verwandeln”, berichtete Pronschinske.