Foto: Foto: fotola70/Adobe.com

Archiv

Blitzblank und hochspannend

Blitzblankes Material verspricht „Elize“ (Conti-E-Impulszerkleinerung). Ein Überblick über diese und andere gesteinsbrechende Innovationen.

Eine im wahrsten Sinne hochspannende Zerkleinerungstechnik ist uns vor rund sechs Jahren auf der BAU begegnet, die von ihren Schöpfern am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) „Blitzer“ getauft wurde. Ihr korrekter Name lautet: „High Voltage Pulse Power Fragmentation“, was so viel bedeutet wie: Maschine zur elektrodynamischen Fragmentierung von Verbundstoffen.

Das technische Grundprinzip des Verfahrens basiert auf dem Einsatz von Hochspannung in Verbindung mit Wasser. Die Feststoffe werden im wahrsten Sinne des Wortes „vom Blitz getroffen“. Damit der Blitz sein Ziel findet, muss der Festkörper in Wasser getaucht werden. Wasser ist ein Dipol und setzt dem Blitz einen enormen Widerstand entgegen, allerdings nur in den ersten Nanosekunden. Deshalb schlagen bei dieser Maschine ultrakurze Blitze kürzer als 500 Nanosekunden ein, die durch die Pufferwirkung des Wassers in den Feststoff abgleitet werden.

Was ein Blitzeinschlag in freier Natur mit einem Baum anrichtet, veranschaulicht die enormen Kräfte, die in der Maschine wirken. Das Material wird jedoch nicht blindlings zertrümmert, sondern an seinen Korngrenzen aufgespalten. Deshalb ist die äußerst saubere Auftrennung von Verbundstoffen in ihre Ursprungsbestandteile möglich. Und wer hat es erfunden? Die Schweizer waren es dieses Mal nicht: Die elektrodynamische Fragmentierung beruht auf einer Erfindung russischer Forscher, die bei der Entwicklung neuer Atombomben-Zünder auf die Zerkleinerungswirkung von ultrakurzen Unterwasserimpulsen gestoßen sind.

„Elize“ geht an den Start

„Die von Ihnen beschriebene Anlage eignet sich hervorraggend als Labormaschine, ist für den großindustriellen Einsatz jedoch zu teuer“, erklärt Prof. Dr. Holger Lieberwirth, TU Bergakademie Freiberg, dem wir auf der bauma-Vorpressekonferenz vom Blitzer berichten. Schuld sei die vergleichsweise geringe Durchlaufleistung. Lieberwirth hat sich ebenfalls auf die Rohstoffaufbereitung mittels Hochspannungsimpulstechnologie spezialisiert. Seine „Elize“ (Conti-E-Impulszerkleinerung) ist für den bauma-Innovationspreis nominiert.

Funktionsprinzip von ?Elize?, der Feststoff wird vom Blitz geschwcht.Foto: Abb.: TU Bergakademie Freiberg

Im Gegensatz zum Blitzer handelt es sich bei Elize um eine Hybrid-Technologie, d.h. die Hochspannungsimpulse schwächen nur das Material entlang von Korngrenzen des Gefüges. In einem zweiten Schritt erfolgt eine mechanische Zerkleinerung. „Bei der Aufbereitung von Kupfererz im Labormaßstab konnten wir eine Energieeinsparung von 46 Prozent nachweisen“, berichtet Lieberwirth. Quarzsand sei durch den selektiven Aufschluss metallhaltiger Minerale von schädlichen eisenhaltigen Verunreinigungen befreit worden. Im Elize-Konzept ist ein Prozessraum vorgesehen, der erstmalig ohne mechanisch bewegte Teile auskommt. Ein skalierbarer Impulsgenerator soll die kontinuierliche Nutzung der Technologie im industriellen Maßstab ermöglichen, sowohl zur Aufbereitung primärer als auch sekundärer Roh- und Baustoffe.

Prof. Dr.-Ing. Holger Lieberwirth, TU Bergakademie Freiberg mit Dipl.-Ing. Sandra Weyrauch, Haver Engineering GmbHFoto: Foto: Ute Schroeter

Seltenes umweltfreundlich gewinnen

Die Systementwicklung wird von einem Wissenschaftlerteam der TU Bergakademie Freiberg und der TU Dresden sowie den mittelständischen Unternehmen Haver Engineering GmbH, G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH und Thomas Werner, Industrielle Elektronik e.Kfm., vorangetrieben.

Alle Beteiligten sind sich einig, dass die Conti-E-Impulszerkleinerung große Zunkunftsfragen beim Baustoffrecycling und bei der Erschließlung bisher ungenutzter Lagerstätten lösen könnte. Denn Elize kann seltene Elemente z.B. Indium, Wolfram oder Germanium umweltfreundlich gewinnen. Im Bereich sekundärer Rohstoffe erachtet Lieberwirth die Schlackenaufbereitung als besonders interessant. „Es können nicht nur wertvolle Rohstoffe zurückgewonnen, sondern Reststoffe von Schwermetallen entfrachtet und somit wieder als Zuschlagstoff nutzbar gemacht werden, statt Deponieraum zu beanspruchen.“

Elektroantriebe bei Keestrack

Regelrecht elektrisierend geht es auch bei Keestrack zu. Das Unternehmen hat elektrische Antriebe auch für raupenmobile Aufbereitungslösungen mit Transportgewichten bis 60 t entwickelt. 2012 stellte man das erste diesel-elektrische Produktionssieb vor, 2013 folgten die ersten „hybriden“ Keestrack-Brecher zunächst mit weitgehend elektrifizierten Fördereinrichtungen, die heutigen „e“-Versionen werden vollelektrisch betrieben. Gegenüber diesel-hydraulischen Anlagen sinken damit die Energiekosten laut Keestrack um bis zu 80 % – die Lärmemissionen im zudem abgasfreien „Plug-in“-Betrieb gehen um ca. 30 % zurück. Das Ersetzen von Hydraulikmotoren an Bandantrieben, Unwuchterregern, Kompressoren oder Pumpen durch elektrische Antriebe vermeide zudem meterlange Ölleitungen mit leckageanfälligen Schlauchverbindungen, betont das Unternehmen. Alle „e“-Versionen von Keestrack können auf Diesel zurückschalten. Je nach Leistungsklasse steigt das Gewicht durch das Onboard-Diesel gegenüber den diesel-hydraulischen Versionen max. um 1.000 kg.

Vollelektrischer raupenmobiler Prallbrecher R3e.Foto: Foto: Keestrack

Keestrack bietet heute bereits 80 % seiner insgesamt 22 Modelle in sechs Baureihen als diesel-elektrische Hybrid-Varianten – 75 % davon als vollelektrische „Plug-In“-Anlagen. Bei Halden- und Siebanlagen muss man mit rund 10-15 % Mehrpreis rechnen, für große Mobilbrecher schlagen 15-20 % höhere Investitonskosten zu Buche.

Unwuchtmotor am Vibrationsaufgeber am R5e.Foto: Foto: Keestrack

Konsequent setzte Keestrack den Trend zur Elektrifizierung in den vergangenen Jahren bei der Weiterentwicklung seiner Angebotspalette um: Quer durch alle Technologien und Leistungsklassen präsentierte man so bei den Mobilbrechern bestehende Modelle in neuen „elektrifizierten Generationen“ (z.B. Backenbrecher B3, Prallbrecher R5). Komplett neue Modelle oder Baureihen wurden sogar grundsätzlich auf diesel-elektrischer „Plug-in“-Basis entwickelt (z.B. R3, B4 + B7, H4 +H6). Einige dieser Anlagen sind nur noch in „e“-Version erhältlich.

Entwicklung geht weiter

Dass die konsequente Weiterentwicklung der elek trischen Anlagentechnologie weit mehr als ein bloßes „Umrüsten“ ist, belegen auch die zahlreichen Neuerungen von Keestrack bei Anlagenkomponenten. Dazu zählen zum Beispiel die eigene Baureihe an kompakten Windsichtern oder die wahlweise elektrisch angetriebenen neuen Neodym-Überbandmagnete. Trotz einer höheren Separationsleistung wiegen diese je nach benötigter Bandbreite bis zu 400 kg weniger als herkömmliche Ferrit-Magnete und senken damit deutlich das Transportgewicht der diesel-elektrischen Anlagen.

Neuer Exzenterwalzenbrecher (ERC)

Thyssenkrupp Industrial Solutions wird auf der bauma 2019 einen neuen Exzenterwalzenbrecher, kurz ERC, vorstellen. Die Maschine ist für die Primärzerkleinerung von Hartgestein und Erzen entwickelt worden,“ berichtet Marcel Funk, Vertriebsmanager Brechtechnik bei thyssenkrupp anlässlich der bauma-Vorpressekonferenz. Der neue Brecher weist eine besonders flache und robuste Bauweise auf. Durch ein besonderes, patentiertes Design mit integriertem Sieb könnten hohe Durchsätze von bis zu 8.000 t/h erzielt werden. Die Maschine lässt sich sowohl über als auch unter Tage bei der Aufbereitung von Hartgestein einsetzen.

Testanlage des neuen Exzenterwalzenbrechers (ERC) von thyssenkrupp.Foto: Foto: thyssenkrupp

Detlef Papajewski, Leiter des Bereichs Mineral Processing in der Business Unit Mining Technologies von thyssenkrupp Industrial Solutions: „Für unsere Kunden suchen wir ständig nach neuen Lösungen, um die Verfügbarkeit und Effizienz von Brechanlagen zu erhöhen und die Installations- und Betriebskosten zu senken. Mit dem neuen ERC haben wir eine Technologie entwickelt, die bisher einmalig ist. Sein Design verbindet die guten Eigenschaften herkömmlicher Primärbrecher und beinhaltet gleichzeitig Lösungen für deren typische Nachteile, wie die große Bauhöhe. Dadurch bietet er vielseitige Möglichkeiten, um Erze und Hartgestein unter Tage, im Tagebau oder im Steinbruch effektiver als bisher aufzubereiten.“

Hohe Durchsätze – niedrige Bauhöhe

Der ERC ist ein völlig neu entwickelter Brecher-Typ, der viele Vorteile in einer Maschine vereint: Seine Bauhöhe liegt 20 bis 55 % unter der herkömmlicher Primärbrecher für Hartgesteine. Dies macht den Transport, den Einbau und die Wartung auch unter Tage besonders einfach und spart Kosten. Dabei erreiche die Anlage trotz seiner geringen Baugröße im Vergleich höhere Durchsätze, betont das Unternehmen. Die neue Baureihe umfasst aktuell vier Modelle mit Kapazitäten zwischen 600 und 8.000 t/h. Der Walzenkörper ist zwischen Sieb- und Brechraum exzentrisch angeordnet. Der große, konstante Hub des Brechers ermöglichen einen besonders hohen Zerkleinerungsgrad. Feines Material wird nicht durch den Brechraum geleitet, sondern direkt ausgegeben. Dadurch wird weniger Energie verbraucht und der Verschleiß der Brechelemente minimiert. Die automatische Regelung des Brechspalts verhindert eine Überlastung des Brechers.

Schwingungsarme Maschine

Die Einsatzgebiete für den ERC sind vielfältig: Er verarbeitet hartes Gesteinsmaterial und Erze im Betrieb unter Tage sowie im Tagebau oder im Steinbruch. Die symmetrisch angeordnete Walze ermöglicht es, den Brecher präzise auszuwuchten. So werden die Schwingungen der Maschine und die Belastung der umgebenden Konstruktion im Vergleich mit anderen Primärbrechern reduziert. Dadurch eignet sich der ERC auch für den Einsatz in mobilen und semimobilen Brechanlagen. (Ute Schroeter/Thorsten Block)

Erfindungen

Innovationen für die Steine- und Erdenindustrie

Wer hat´s erfunden? Nein, unsere akutellen Lieblingsinnovationen stammen nicht aus der Schweiz...

Der neue ERC im Steinbruch während der Testphase. Dank seiner niedrigen Bauweise kann er auch bequem unter Tage eingebaut werden.

bauma 2019

Exzenterwalzenbrecher in niedriger Bauhöhe

Thyssenkrupp Industrial Solutions wartet auf der bauma mit zwei Neuheiten auf: einem Exzenterwalzenbrecher in niedriger Bauweise und einer reversiblen Prallmühle.

Archiv

Smart Mining Machinery in Freiberg

Zum Sommersemester 2016 erhält die TU Bergakademie Freiberg die Stiftungsprofessur „Smart Mining Machinery“. Sie ist an der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik angesiedelt und wird von den VDMA-Fachverbänden Bau- und Baustoffmaschinen, Mining sowie der Forschungsvereinigung Bau- und Baustoffmaschinen über einen Zeitraum von fünf Jahren kofinanziert.

Archiv

Vom Blitz getroffen

Mittels „elektrodynamischer Fragmentierung“ lassen sich Verbundmaterialien, so auch Altbeton, sauber in ihre Bestandteile zerlegen. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) hat das Verfahren soweit weiterentwickelt, dass es bereits in der Mining-Industrie angewendet wird. SUSA stellt Ihnen den „Blitzer“ vor.