Maximale Wertschöpfung aus dem abgebauten Quarzgestein
Der weltweite Markt für Quarz ist in den letzten Jahren stetig gewachsen und dieser Trend wird sich fortsetzen, wobei zunehmend höhere Reinheitsgrade gefordert werden. Die Nachfrage wird von verschiedenen Industriezweigen gespeist, die unterschiedliche Anforderungen haben, sodass eine äußerst präzise Sortierung der Mineralien erforderlich ist. Erreicht werden kann dies durch sensorgestützte Farb- und Lasersortiertechnologien oder einer Kombination von beiden, erläutern Jens Michael Bergmann, Global Segment Manager Industrial Minerals, und Carolina Vargas, Area Sales Manager Europe, India and Rest of the World bei TOMRA Mining.
Eine wachsende Nachfrage auf Märkten
mit unterschiedlichen Anforderungen
Es wird erwartet, dass der Quarzmarkt in den kommenden 5 Jahren weiterhin um etwa 4 % pro Jahr wachsen wird, wozu eine Vielzahl von Faktoren beiträgt. Quarz wird von verschiedenen Industrien benötigt, die dieses Mineral für ein breites Anwendungsspektrum einsetzen und somit auch unterschiedliche Anforderungen haben. Einer der wichtigsten Bereiche ist die Produktion von Kunststein, beispielsweise für die Herstellung von Küchenarbeitsplatten. Hochwertiger weißer Quarz ist nicht nur wegen seines attraktiven Erscheinungsbilds, sondern auch wegen seiner extremen Beständigkeit gegenüber Säuren, Verfärbungen und Beschädigungen für Anwendungen dieser Art sehr stark nachgefragt. Weil er in der Natur reichlich vorhanden ist und mit minimalem Abfall verarbeitet werden kann, gilt er auch als ökologisch nachhaltige Alternative.
Ein weiterer wichtiger Markt für Quarz ist die Metallurgie-Industrie. Quarz ist der Ausgangsstoff für die Herstellung von Siliziummetall und Polysilizium, das nicht nur für Halbleiter in der Elektronikindustrie, sondern auch für andere Produkte wie Solarzellen benötigt wird. Angesichts der weltweiten Entwicklung hin zu erneuerbaren Energien wie Sonnen- und Windenergie sorgen die Anwendungen im Energiesektor für steigende Nachfrage nach hochreinem Quarz, einem unverzichtbaren Bestandteil von Solarmodulen. Auch der Technologiesektor wird als Wachstumsmarkt für hochreinen Quarz gesehen. Hier wird er für die elektronischen Geräte benötigt, die im Zuge der immer stärkeren weltweiten Vernetzung eine zunehmend wichtige Rolle spielen werden, was den Bedarf deutlich steigen lassen dürfte. Quarz wird auch zur Herstellung von Ferrosilizium benötigt, das in den Hüttenwerken als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Stahl und anderen Legierungen eingesetzt wird. Auch für diese Anwendung, für die nicht der gleiche hohe Reinheitsgrad wie für die vorgenannten Sektoren erforderlich ist, ist weiteres Wachstum zu erwarten. Der verbleibende Rückstand findet schließlich Verwendung in der Zuschlagindustrie.
Die Herausforderung beim Quarzsortieren
Quarz ist eins der am häufigsten vorkommenden Mineralien und ist in allen Arten von Gestein enthalten. Allerdings kommt er in der Natur nicht in hochreiner Form vor. Abhängig von den verschiedenen in diesem Mineral enthaltenen Verunreinigungen reicht seine Farbpalette von Weiß über Gelb bis hin zu Schwarz.
Die Herausforderung für die Bergbaubetriebe besteht darin, die sehr spezifischen Anforderungen der verschiedenen Industrien zu erfüllen. Für die Hütten- und Kunststeinindustrie müssen sie Quarz zuverlässig in einheitlich hoher chemischer Reinheit liefern, und für die Siliziumproduktion und die Kunststeinhersteller ist ein weißes Produkt ohne gleichfarbige Verunreinigungen, etwa durch Feldspat, ebenso entscheidend. Für andere metallurgische Einsatzzwecke sind verschiedene Reinheitsgrade zulässig, wobei dunklerer Quarz mit geringerem Reinheitsgrad für die Ferrosiliziumproduktion verwendet wird.
Abgesehen von der Erfüllung dieser präzisen Anforderungen müssen die Quarzbergbaubetriebe auch die erforderlichen Kapazitäten aufbauen, um die steigende Nachfrage befriedigen zu können, und gleichzeitig ihre Rentabilität sicherstellen und ihre Umweltbelastung minimieren.
Farb- und Lasersortierung zur maximalen Wertschöpfung aus dem abgebauten Quarzgestein
Für die maßgeschneiderten Lösungen von TOMRA Mining werden die Farb- und Lasersortierer des Unternehmens kombiniert, um die Mineralien nach Farbe, Zusammensetzung und Partikelgröße zu differenzieren, damit die spezifischen Anforderungen der Kunden der Bergbaubetriebe erfüllt werden. Durch diese präzise Sortierung wird nicht nur die benötigte hohe Qualität sichergestellt, sondern gleichzeitig auch der Abfall verringert und die Produktivität gesteigert.
Die Lasersortierer von TOMRA Mining sind die perfekte Lösung für Bergbauunternehmen, die hochwertigen Quarz benötigen, unabhängig von seiner Farbe. Die Technologie wurde für TOMRA Food entwickelt und ist bereits seit 1997 in der Lebensmittelindustrie im Einsatz. So war es für TOMRA Mining nur ein logischer Schritt, diese bewährte hauseigene Technologie so anzupassen, dass sie auch für Anwendungen in der Bergbauindustrie genutzt werden kann. Der erste Lasersortierer wurde 2016 vom spanischen Unternehmen Erimsa gekauft. Seitdem ist er erfolgreich im Einsatz und liefert durchgängig hochreinen Quarz für die Hüttenindustrie.
Die Lasersortierer von TOMRA nutzen den Streueffekt von mehreren Laserstrahlen, um quarzhaltiges Gestein von ähnlich aussehendem Gestein ohne Quarzgehalt zu trennen. Quarz reflektiert das Laserlicht auf einer größeren Fläche als andere Mineralien, sodass er als leuchtender Kristall erscheint, während anderes Gestein keinen Streueffekt zeigen. Große und reine Kristalle können daher klar von anderen Gesteinen oder Mineralien mit einer kleineren Kristallstruktur unterschieden werden, unabhängig von der Farbe oder chemischen Zusammensetzung. Dies führt zu durchgängig höheren Gewinnungsraten und besserer Qualität.
Diese Technologie erwies sich als die richtige Lösung für den spanischen Quarzproduzenten Ferroglobe. Er stand vor der Aufgabe, das quarzhaltige Material von Gestein trennen zu müssen, das andere Mineralien mit gleichen Farbeigenschaften enthielt. „Durch optische Sortierung konnte dies Problem nicht gelöst werden, sodass wir uns überlegten, wie eine Separierung auf der Grundlage anderer Eigenschaften möglich sein könnte“, erläutert Bergwerksleiter Fernando Alonso. Durch Tests, die im TOMRA Test Center im schleswig-holsteinischen Wedel mit Proben durchgeführt wurden, konnte nachgewiesen werden, dass die TOMRA-Lasertechnologie in der Lage war, zwischen hochwertigem weißem Quarz und unerwünschten Fremdstoffen zu unterscheiden, während die Farbsortierung zu einer solchen Separierung nicht in der Lage war. Die Tests zeigten, dass Ferroglobe mit dem Lasersortierer durchgängig Quarz von hoher Qualität abliefern konnte. Thierry Alary, VP Purchasing & Supply Chain bei Ferroglobe, betonte: „Der Betrieb wird sich definitiv verbessern. Durch die Lösung dieses speziellen Problems wird das Sortieren präziser, was sich positiv auf die Gewinnungsrate auswirkt, Verunreinigungen vermeidet und die Nachbearbeitung reduziert. Darüber hinaus sehen wir auch Entwicklungspotenzial für andere Produkte und Standorte.“
Um die höchsten Reinheitsgrade zu erreichen, können die Lasersortierer von TOMRA mit der Farbsortiertechnologie kombiniert werden. Sobald das fremdstofffreie Quarzgestein vom Lasersortierer erkannt wird, wird das Produkt an den Farbsortierer übergeben, der mit einer hochauflösenden Kamera Materialien anhand ihrer Farbe und Form erkennt.
Beim türkischen Bergbauunternehmen Mikroman ist diese Kombination aus Laser- und Farbsortierer von TOMRA bereits im Einsatz, um Quarze entsprechend der unterschiedlichen Erfordernisse der vier vom Unternehmen belieferten Industrien zu sortieren: weißer und hellgrauer Quarz mit geringem Eisenoxidgehalt für Kunststein; grauer und gelber Quarz für die Glasindustrie; bunter Quarz für die Ferrosilizium- und Metallurgie-Industrie und bunter Kies für die Zuschlagstoffindustrie. Ein Vertreter von Mikroman erläuterte: „Vor der Anschaffung der TOMRA-Sortierer hatten wir mit Qualitäts- und Kapazitätsproblemen zu kämpfen. Aber heute haben wir das gewünschte Qualitätsniveau erreicht und gleichzeitig eine Verringerung des Abfalls festgestellt, was bedeutet, dass wir unsere Produktivität steigern konnten.“
Für einfache Farbsortieraufgaben können die Lasersortierer von TOMRA auch mit roten, grünen und blauen Laserquellen ausgerüstet werden. Die Abbaubetriebe können je nach Bedarf von einem auf ein anderes Sortierprogramm umschalten, was ihnen eine flexible Anpassung an Nachfrageänderungen ermöglicht.
Effizienz, Rentabilität, Nachhaltigkeit
Mit den Sortierlösungen von TOMRA kann bereits in den ersten Verarbeitungsschritten mehr taubes Gestein auf effiziente Weise entfernt werden. Dadurch wird weniger Nebengestein in die Verarbeitungsanlage eingespeist und somit die Kapazität des Betriebs gesteigert. Wenn weniger Material an den Zerkleinerungsprozess übergeben wird, bedeutet dies außerdem erhebliche Kosten- und Energieeinsparungen. Bedenkt man, dass 3 % der weltweiten Energie auf das Zerkleinern von Gestein verwendet wird, kann die frühzeitige Ausschleusung von Nebengestein einen beträchtlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit der Industrie leisten. Mehr noch: Wenn das geförderte Gestein bereits im Bergwerk sortiert wird, muss erheblich weniger Material zum Verarbeitungsbetrieb befördert werden, was weitere Verringerungen der Kosten und Umweltauswirkungen des Betriebs bedeutet.
Ein zusätzlicher Vorteil der präzisen Sortierung mit der einzigartigen Lasertechnologie von TOMRA ist der Wettbewerbsvorteil für den Bergbaubetrieb, der so seinen Kunden hochwertigen und homogenen Quarz garantierten kann.
Maßgeschneiderte Lösung und kontinuierliche Betreuung im Einsatz
Aufbauend auf dem unternehmenseigenen Know-how und den bereits gesammelten Erfahrungen bei der Maximierung der Nutzung von Bodenschätzen unterstützt TOMRA die Quarzbergbauunternehmen mit maßgeschneiderten Lösungen, die präzise auf die konkrete Situation und die Anforderungen des jeweiligen Kunden zugeschnitten sind. Das Test Center von TOMRA spielt eine entscheidende Rolle bei der Ermittlung der am besten geeigneten Technologie und der Validierung der geplanten Lösung. Das Team von TOMRA steht dem Kunden auch nach der Inbetriebnahme zur Seite, um sicherzustellen, dass die Anlagen optimal laufen, und bei Bedarf schnelle und effektive Unterstützung zu leisten.
