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Gesteinsabbau

Baggern und Pumpen zur Nassgewinnung

Kies und Sand werden nach wie vor überwiegend per Nassgewinnung abgebaut. Neben Eimerkettenbaggern werden verstärkt Seilbagger mit Schleppschaufeln oder Saugpumpen eingesetzt.

Robert Ruthenberg

Wird das Material unterhalb des Grundwassers abgebaut, spricht man von der Nassgewinnung, arbeitet das Gewinnungsgerät bereits im Wasser, spricht man vom Nassabbau. Der Anteil liegt im Vergleich zur Trockengewinnung bei etwa 75 %.

Vor allem die drei großen Bagger- und Kranhersteller Liebherr, Sennebogen sowie Terex, haben sich nicht nur im Bereich der Nassgewinnung einen hervorragenden Ruf erworben, sondern sich verstärkt auch der Rohstoffförderung aus Salzwassergewässern oder dem Güterumschlag in Seewasserhäfen, auf Pontons oder auf Schiffen zugewandt.

Maritime Aufgaben können sehr vielfältig sein. Sie reichen vom Ziehen der Entwässerungsgräben, das Anlegen und Vertiefen von Kanälen und Fahrrinnen über den Deichbau, die Landgewinnung bis hin zur Kies- und Sandgewinnung und nicht zuletzt gilt es, das Rammen von Spundwänden oder der Bau von Hafenanlagen vorzunehmen. Für all diese Einsätze bietet Liebherr Standard-Hydraulikbagger oder Seilbagger an, die sich dank eines breiten Ausrüstungsprogramms optimal an diese Einsätze anpassen lassen. Der Kranhersteller ist laut eigenen Aussagen auch der führende Anbieter von leistungsfähigen Pontonbaggern für das Nassbaggern. Bei diesen Pontonbaggern handelt sich um Varianten von Hydraulikbaggern, die systematisch für maritime Einsatzbedingungen vorbereitet sind. Deren robuste Bauweise und die hervorragende Verarbeitung sollen eine lange Lebensdauer und eine hohe Verfügbarkeit auch unter extremen Bedingungen bei hervorragenden Umwelteigenschaften gewährleisten.

Höhere Umschlagleistung

Im Juli 2014 hat das Unternehmen die neue Greiftechnologie SmartGrip präsentiert, mit der sich die Umschlag-/Förderleistung von Bagger und Kran wie dem LPS 600 steigern lässt. Bei dieser Technik handelt es sich um ein Elektroniksystem, das die Füllrate von Greifern selbstlernend optimieren kann. Grundlage waren reale Daten, die die Ingenieure bei Liebherr anhand verschiedener Kraneinsätze im Schüttgutumschlag gesammelt und analysiert hatten. Diese Analysen ergaben, dass durchschnittlich nur 70 % der vorhandenen Greifer-Kapazität ausgenutzt werden. Das liegt vor allem an den unterschiedlichen Materialdichten und -eigenschaften (z.B. klebriges Schüttgut), den verschiedenen Ausbildungs- und Erfahrungswerten der Kranführer, aber auch an weniger geeigneten Greifer-Eintrittswinkel. Anhand der neu gewonnenen Ergebnisse ist die neue Greiftechnologie SmartGrip nunmehr in der Lage, die optimale Füllhöhe zu erlernen. Durch das Erkennen von Schüttdichte, Druck und Granularität sowie der vorherrschenden Rahmenbedingungen, wie der Eindringtiefe oder der vorhandenen Greiferart, passt sich das System vollautomatisch auf sein Verhalten an. Dadurch lässt sich die Umschlagleistung signifikant steigern. Zusätzlich verhindert das System mögliche Überlasten, verlängert somit die Lebensdauer des Kranes und spart einiges an Kraftstoff ein. Darüber hinaus lässt sich der Stress des Kranfahrers reduzieren und selbst nicht voll ausgebildete Kranführer können den komplexen Kraneinsatz beherrschen.

Erste Einsätze im Hafen von Dakar im Senegal, wo zwei LHM 550s eingesetzt werden oder jüngst im polnischen Hafen Polnocny, wo seit 2013 zwei LP 600s zur Anwendung gelangen, belegen den großen Erfolg der SmartGrip-Technologie. So ließ sich in diesen ersten Einsatzfällen die Umschlagkapazität um immerhin 30 % steigern. Studien haben gezeigt, dass eine Umsatzkapazitätssteigerung von bis zu 40 % realistisch ist, wenn die Greiferfüllrate voll ausgenutzt wird. Mögliche Ausbildungslücken zwischen hocherfahrenen und weniger erfahrenen Kranfahren lassen sich damit auch schließen. Gerade in Anbetracht des häufig zitierten Facharbeitermangels ist dies ein nicht zu unterschätzender Faktor.

Seilbagger zum Kiesabbau

Auf der Intermat in Paris wurde im Frühjahr 2015 der neue, kompakte Seilbagger 640 E als Heavy-Duty-Ausführung des Herstellers Sennebogen, Straubing, präsentiert. Dieser Seilbagger verfügt über einen kraftvollen Caterpillar-Dieselmotor mit 186 kW (253 PS), der die Abgasstufe EU IV/US Tier 4 Final erfüllt. Seine maximale Traglast liegt bei 40 t. Damit eignet sich dieser Seilbagger vor allem für den Wasserbau und in der Nassgewinnung von Sand und Kies, allerdings auch für die verschiedensten Spezialtiefbauarbeiten. Die Standardausführung ist mit zwei Freifallwinden mit Zugkräften von 12 t bestückt. Als Sonderausstattung kann eine schwere Version mit Zugkräften von 16 t geordert werden. Die maximale Hauptauslegerlänge beträgt 41,1 m - mit Spitzenausleger sind Längen bis 48 m möglich. Mit der Sonderlösung Schnabelausleger plus Spitzenausleger ist der Seilbagger auch für den Kraneinsatz mit Traglasten bis 40 t bestens gerüstet.

Das Ausstellungsstück ging nach der Fachmesse sogleich zu einem Bayerischen Kunden. Ihn hat vor allem das neugestaltete Fairlead überzeugt sowie der neukonstruierte Schleppschaufel-Kopf. Beides reduziert nämlich eventuelle seitliche Ablenkungen des Einziehseils und in Kombination mit den breiten Schnabelrollen bleibt das Stahlseil jederzeit sicher im Rollensystem. Dies stellt einen großen Sicherheitsgewinn dar. Die beiden stufenlos einstellbaren Freifallbremsen der Winden verhindern zudem ein unkontrolliertes Nachlaufen des Stahlseiles; so dass kein Schlappseil möglich ist. Der Zweifach-Drehmotor trägt dazu bei, dass die Lastspiele ohne Verlust an Sicherheit stark ansteigen können. Bei den Kran- und Freifallbremsen handelt es sich um federbelastete, wartungsfreie sowie verschleißarme Lamellenbremsen, die stets in einem gekühlten Ölbad laufen.

Zum Transport lässt sich das teleskopierbare Raupenfahrwerk auf eine Breite von lediglich 3 m einfahren. Die Maschine kann somit kostengünstig per konventionellem Tieflader transportiert werden; Spezialtieflader sind also nicht nötig. Nach dem Transport lässt sich der Seilbagger in kurzer Zeit aufbauen und ist umgehend einsatzbereit.

Für sein neues Abbaugebiet nutzt der bayerische Kunde einen 18,7 m langen Ausleger, der einen maximalen Auslegerwinkel von 43° aufweist. Damit lässt sich mit einer Schleppschaufel vom Typ Hendrix 2,5 TS (entspricht 1,91 m3 loses Gestein) auch 4 bis 6 m unterhalb des Wasserspiegels Sand und Kies fördern sowie auf Halde ablegen.

Pumpen zur Rohstoffförderung

Sand, Splitt, Kies und Schlämme lassen sich auch mittels Pumpen abbauen. Mit elektrisch und/oder hydraulisch angetriebenen Baggertauchpumpen von Dragflow können große Mengen an Feststoffe angesaugt, Sand und Kies an die Oberfläche gebracht sowie ganze Schiffe entladen werden. Darüber hinaus lassen sich damit Bentonit, Schlacke, Schlämme und Öle abpumpen. Das alles in vielfältigen Arbeitsbereichen und einer Tauchtiefe von bis zu 250 m. Das Unternehmen Heide-Pumpen, Gelsenkirchen, vertreibt die Dragflow-Pumpen exklusiv, die Medien mit einer Dichte bis 1,7 t/m3 fördern können. Durch die Kombination einer hocheffizienten Pumpe mit laufstarken Rührköpfen, die die Ausrüstung in direkten Kontakt mit den Ablagerungen bringen, sind solche hohe Feststoffkonzentrationen förderbar.

Mit weltweit über 16.000 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von 2,2 Mrd. Euro gilt das Unternehmen KSB im pfälzischen Frankenthal als einer der führenden Anbieter von Pumpen, Armaturen und deren Serviceleistungen. Seine Tochtergesellschaft GIW in den USA produziert die Feststoffpumpen für den Rohstoffabbau. Solche Pumpen werden häufig auch als Panzerpumpen bezeichnet, da sie aus besonders harten und damit haltbaren Werkstoffen bestehen.

Für zwei Baggerschiffe mit Transportraum wurden je fünf dieser Feststoffpumpen verbaut. Die beiden größten Aggregate haben ein Gewicht von 5,5 t pro Stück. Sie besitzen Dreischaufellaufräder mit einem Durchmesser von 835 mm. Gehäuse und Laufräder sind aus hochverschleißfestem Spezialguss gefertigt. Die Pumpen fördern ein Wasser-Sand-Kiesgemisch mit einer Dichte von bis zu 1,3 t/m3. Dabei saugen sie Feststoffe von etwa 2.500 t/h aus einer Wassertiefe von bis zu 20 m. Eine zusätzliche, 160 kW starke Jet-Wasserpumpe versorgt die Düsen am Saugkopf während des Baggerbetriebs mit Hochdruckwasser. Dank der scharfen Wasserstrahlen wird das Sand-Kiesgemisch vom Flussboden gelöst und mit den großen Baggerpumpen in den Laderaum des Schiffes gesaugt. Beim Entladen verflüssigt diese Pumpe das im Transportraum befindliche Sand-Kies-Gemisch erneut, damit es von den "außenbords" stehenden Baggerpumpen überhaupt gefördert werden kann. Jedes Aggregat besitzt einen frequenzgeregelten Elektromotor. Die elektrische Versorgung übernehmen mehrere Dieselmotoren. Die beiden Baggerschiffe besitzen einen eigenen Antrieb und damit können sie im Bedarfsfall auch als Containerschiff arbeiten.

Großen Belastungen gewachsen

In der mexikanischen Mine Minera El Roble produziert der Bergbaukonzern Peñoles täglich etwa 8.000 t Gold, Zink, Blei und Silber. Für den gesamten Aufbereitungsprozess wird ein Gemisch aus Abraum und Prozesswasser gefördert. Dafür kommen 57 verschiedene, verschleißfeste Feststoffpumpen von KSB/GIW zum Einsatz. Die Zyklonenbeschickungspumpen in der Anlage sind ebenso einer großen Belastung und Beanspruchung ausgesetzt. Speziell für den Bergbau haben die Pfälzer eine Reihe von verschleißfesten Pumpen im Programm. Die Feststoffpumpen bestehen aus Spezialwerkstoffen, die von den Forschungs- und Entwicklungsingenieuren besonders verschleißarm ausgelegt wurden. Aus diesem Grund weisen diese Pumpen hohe Standzeiten und damit geringe Stillstandzeiten auf. Dies ermöglicht dem Kunden, die Mine bei sehr günstigsten Anschaffungs- und Betriebskosten zu betreiben.

Rührpumpen von Tsurumi, Düsseldorf, sollen einen einfachen und effizienten Transport von Sand, Kies und Schlämmen bieten. Nach Aussagen des Anbieters zeichnen sie sich durch ihre robuste Qualität und Widerstandsfähigkeit aus. Die Pumpen können Höhen bis zu 177 m erreichen und haben Kapazitäten von bis zu 12.500 l/min, wobei die Motorgrößen von 0,4 kW bis 110 kW reichen.

Einige der Tsurumi-Pumpen arbeiten noch nach mehr als 20 Jahren im aktiven Betrieb. Sie sind für den Dauereinsatz gebaut und wurden besonders wartungsfreundlich konzipiert. Im Bedarfsfall lassen sich also schnell reparieren.

Bei einem Schweizer Kieswerk kommen nun Tauchpumpen statt der alten, trocken aufgestellten Kreiselpumpen zum Einsatz. Die vier Hochdruckpumpen vom Typ LH837 und LH430 zeichnen sich durch ihren geringeren Lärmpegel und niedrigen Energieverbrauch aus, weshalb sich die Investition schnell amortisierte.

Bei einem Deutschen Kieswerk wiederum wird die Anbaupumpe GPN3-100 mit Schnellwechsler an einem Bagger genutzt. Durch das Anpumpen des Mediums mit einem Wasseranteil von 60 bis 70 % wird eine Ausspülung der Feinteile im Sand bewirkt. Nach Absetzen des Fördergutes muss der Sand lediglich durch eine Siebanlage geleitet werden. Diese Lösung stellt eine kostengünstige Alternative für mittelgroße Sand- und Kiesgruben dar.

Terex Gottwald Hafenkrane sorgen in unterschiedlichen Varianten für den flexiblen und wirtschaftlichen Umschlag von Containern, Stückgütern, Schüttgütern sowie Projektgütern an Schiffen aller Arten und Größe. Mit Traglasten von bis zu 200 und Ausladungen bis zu 58 m sollen diese Hafenmobilkrane, Hafenschienenkrane, Schwimmkrane und Hafenreifenportalkrane jederzeit einen zuverlässigen sowie leistungsstarken Einsatz ermöglichen. Mit drei Kranfamilien und insgesamt sieben Modellen will das Unternehmen die unterschiedlichsten Leistungs- und Anwendungsbereiche praxisgerecht abdecken. Für die professionelle Schüttguthandhabung sind zudem spezielle Vierseil-Greifer-Varianten erhältlich.

Marmor sicher umschlagen

Im Porto di Carrara in Italien kommt ein diesel-elektrischer Terex Gottwald Hafenmobilkran zum Einsatz. Der Modell 7 Kran in der Variante G HMK 7608 wurde im Juni 2015 ausgeliefert und ist in Carrara nunmehr einer von elf Terex Hafenmobilkrane. Der Kran mit einer maximalen Traglast von 150 t und einer maximalen Ausladung von 54 m (Hubgeschwindigkeit bis 100 m/min) wird vor allem für den produktiven Umschlag von Marmor und anderen schweren Gütern verwendet. So gelangt er neben dem Löschen des edlen und teuren Carrara-Marmors auch für die Einfuhr von Granitblöcken aus Indien und Brasilien zum Einsatz.

Für die nachfolgenden Aufbereitungsschritte beim Rohstoffabbau bietet die Terex Washing Systems ihre Produkte an. Um den Bereich Nassaufbereitung zu stärken und auszubauen wurden die mobilen Nassaufbereitungsanlagen von Finlay und Powerscreen unter der Bezeichnung Terex Washing Systems (TWS) zusammengefasst. Die stetige technische Weiterentwicklung der mobilen Anlagen sowie neue Kundenbedürfnisse in den Bereichen Recycling und Aushub ergeben für die mobile Aufbereitung interessante Anwendungsfelder.

Vom ersten Schwimmbagger mit endloser Eimerkette von Leonardo da Vinci aus dem Jahre 1505 bis zu den heutigen modernen Seilbagger und Saugpumpen ist eine lange Zeit vergangen, die mehr Effizienz bei niedrigeren Betriebskosten brachte. Zudem lassen sich die neuen Maschinen sehr viel komfortabler bedienen und bei Bedarf einfach warten.

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