Klebrige Lagerung

Mine in Michigan gewinnt Silokapazität und Produkt zurück

Es gibt kein perfektes Design für Silos, Trichter oder Bunker. Ob Verstopfungen durch Feuchtigkeit oder anhaftendes Material verursacht werden, Ablagerungen an Neigungen, Toren und Wänden sind nahezu unvermeidlich und die Kapazität geht verloren. Dies beeinträchtigt die Produktion und erhöht den Frustrationsgrad, da wiederkehrende Verstopfungen ungeplante Ausfallzeiten verursachen, die behoben werden müssen. Außerdem kann die Beseitigung dieser Probleme durch Methoden wie das Schlagen auf die Seite des Behälters und das Durchstoßen der Verstopfungen mit Werkzeugen ein Sicherheitsrisiko für das Personal darstellen und zu Schäden an der Ausrüstung führen.

F‌ür Lundin Mining, die die Eagle-Mine und Humboldt-Mill im westlichen Marquette County auf der oberen Halbinsel von Michigan betreiben, haben die Sicherheit am Arbeitsplatz und ein sauberer, effizienter Betrieb Priorität. Die Mitarbeiter mussten häufige Wartungsarbeiten an den Lagerbehältern durchführen, um Ablagerungen zu beseitigen. Aufgrund der dadurch gegebenen potenziellen Gefahr und verringerten Kapazität wurde nach einer Lösung gesucht.

„Aufgrund unserer Abbau-Methode kann das Rohmaterial feucht und klebrig sein, wenn es in der Mühle ankommt, so dass Ablagerungen zu erwarten sind”, sagte Ted Lakomowski, Leitender Techniker für Zuverlässigkeit bei Lundin. Der Kammer-Abbau ist eine systematische Abbau-Methode von unten nach oben, bei der die Säulen durch Sprengungen gelockert und dann mit Frontladern in LKWs verladen und mit zementiertem und unzementiertem Füllgestein verfüllt werden. „Wir mussten Wartungsarbeiten an den Beschickungsauskleidungen am Boden des Bunkers durchführen, konnten dies aber aufgrund der Materialanhäufung nicht sicher tun. Herabfallende feste Brocken könnten dabei eine Gefahr darstellen, also haben wir sichere und kostengünstige Optionen geprüft.“

1 Von der Mine zum Silo

Lundin Mining mit Hauptsitz in Toronto/Kanada ist ein globales Unternehmen, das sich auf die Gewinnung von Basismetallen konzentriert. Als einzige primäre Nickelmine in den Vereinigten Staaten produziert die Eagle-Mine des Unternehmens 1,5 % der gesamten Nickelproduktion der Welt. Sie wurde 2014 eröffnet und soll über ihre geschätzte Lebensdauer von 11 Jahren 0,163 Mio. t Nickel und 0,139 Mio. t Kupfer sowie kleine Mengen anderer Metalle produzieren. Das Unternehmen verwendet ein Bench-and-Fill-Stoping-Verfahren, um etwa 2000 t täglich zu gewinnen, die mit speziellen Untertage-LKWs an die Oberfläche befördert werden. Die Lastwagen transportieren ≈ 45.4 t Lasten durch einen 1,6 km langen und 5,4 m durchmessenden Rampenschacht, der mit einer 13 %igen Steigung in die Erde hinabführt.

Das Roherz wird zunächst in einer überdachten Haldenanlage gelagert, bevor es mit einem Lkw 105 km zur Humboldt Mill transportiert wird. Nach der Ankunft durchläuft das Roherz mehrere Zerkleinerungs- und Förderkreisläufe, die es auf eine Größe von 9,5 mm reduzieren. Das Material wird dann mit einer Geschwindigkeit von 91,4 m/min vom Brecherkreislauf zu den Feinerzsilos über eine Reihe von 76 cm breiten Förderbändern transportiert.

Die 3 rechteckigen Bunker mit einem Fassungsvermögen von jeweils ca. 1274 m3 sind nebeneinander angeordnet und verjüngen sich nach unten zu sechs Spaltaufgebern am Boden (2 in jedem Bunker). Die Mündung jedes Bunkers wird oben von einer Stahlträger-Trennwand gestützt. Das gelagerte Material gelangt dann in eine einstufige Kugelmühle, die es weiter auf die Konsistenz von Sand zermahlt, wo es zu einer Aufschlämmung gemischt und einem selektiven Flotationsprozess zugeführt wird, um das Nickel und andere wertvolle Mineralien  abzutrennen.

2 Sichere Siloreinigung

Der Feuchtigkeitsgehalt des Materials, das die drei rechteckigen Feinerzsilos durchläuft, liegt je nach Jahreszeit zwischen 1 und 3 %. „Im Laufe von drei Jahren begann sich eine beträchtliche Menge oxidierten Erzes an den Wänden der Bunker zu bilden“, erklärt Lakomowski. „Die Ablagerungen begannen, Rinnen zu bilden, und gelegentlich lösten sich Brocken von der Behälterwand und verstopften den darunter liegenden Förderer. Das Lösen der Verstopfung ist eine manuelle Arbeit, die gefährlich sein kann, daher wollten wir die Risiken minimieren.“

Jeder Bunker ist etwa 9 m hoch und hat unten zwei Austragsrinnen, die auf das Zuführband führen. Lakomowski schätzt, dass durch anhaftendes Material etwa 15 – 20 % Kapazität jedes Behälters verloren geht. Als Folge von Anhaftungen an den Seiten bilden sich in der Regel in der Mitte von Trichtern, Behältern und Silos sogenannte Rattenlöcher. Die Anhaftungen behinderten den Materialfluss zwar nicht vollständig, verringerten aber schnell die Kapazität des Behälters und führten oft zu einer „Brückenbildung”, d.h. einer vollständigen Blockade, die den Prozess zum Stillstand brachte. Sobald sich das anhaftende Material löst, in Stücken herunterfällt und die Zuführungsleitungen blockiert, müssen die Arbeiter mit Werkzeugen hineingreifen, um das Hindernis zu beseitigen – eine gefährliche Prozedur bei Wartungsarbeiten.

Schwere Anhäufungen können auch Probleme mit der Gewichtsverteilung verursachen. Es ist bekannt, dass fließende Schüttgüter ungleiche Wanddrücke an Silos erzeugen können [1]. Wenn sie zu lange stehen bleiben, kann die Anhäufung die Gefahr von Wandschäden erhöhen. Lagerbehälter sind typischerweise aus einem stabilen Metallrahmen aufgebaut, wobei die Wände aus einem oder mehreren relativ dünnen Blechen bestehen. Um auf Druckunterschiede beim Befüllen und Entladen des Silos zu reagieren, ist eine gewisse Flexibilität von Vorteil. Überschüssiges Gewicht – insbesondere bei ungleichmäßiger Verteilung und in Verbindung mit Druckaufbau – kann jedoch teure Strukturschäden verursachen.

3 Praktikable Reinigungsmethode

Die Geschäftsleitung setzte sich mit Martin Engineering in Verbindung, um nach einer passenden Siloreinigungsmethoden zu suchen, die den baulichen Gegebenheiten des Behälters gerecht werden konnte. „Als sie uns auf das Problem aufmerksam machten, untersuchten wir die Behälter und prüften die Op­tionen für eine praktikable Lösung”, erinnert sich Jason Haynes, Gebietsleiter bei Martin Engineering. „Glücklicherweise war das Material nicht brennbar und jeder Behälter hatte zwei Zugangspunkte, so dass wir die Wahl hatten, welches System wir verwenden wollten. Aufgrund der dichten Verfestigung entschieden wir uns für die Schwerlastpeitsche.“

Eine erfahrene Zwei-Mann-Crew stellte zwei Martin® HD (Heavy-Duty) Whip Busters außerhalb der Zugangsluken auf den Behältern auf. Das mit Druckluft betriebene System kann mit einer Vielzahl von Peitschen, Schlegeln und Schneidkanten für bestimmte Materialien und Anwendungen ausgestattet werden. Jedes Anbaugerät ist so konzipiert, dass es angesammeltes Material abschlägt, ohne die Behälterwände oder die Stützstruktur zu beschädigen.

Wenn das Material den Abfluss vollständig blockiert, verwendet die Mannschaft normalerweise einen „Behälterbohrer”, um ein Loch mit einem Durchmesser von 305 mm durch die Materialanhäufung zu bohren. Die kraftvolle hydraulische Wirkung des Bohrers bahnt sich ihren Weg durch die Blockaden und gibt einen Weg in Tiefen von bis zu 45 m frei. Dieser Weg wird zum Kanal, durch den das gelöste Material fließt, und die Silo-Reinigungsmannschaft verwendet dann die Behälterpeitsche, um die Reinigung abzuschließen.

Der aufgerollte modulare Ausleger kann bis zu 8,5 m ausfahren und Behälter mit einem Durchmesser von 18 m und einer Höhe von 68,5 m reinigen. Das Gerät wird über die Zugangsluke in das Silo abgesenkt und arbeitet von unten nach oben, während der pneumatische Schneidkopf eine kraftvolle Peitschenwirkung entfaltet, um auch schwierige Materialien zu lösen. Der ausfahrbare Arm und die Fernsteuerung ermöglichen dem Bediener die Kontrolle über den Peitschenkopf, so dass das Team dichtes Material vollständig entfernen kann, ohne an Stützstangen hängen zu bleiben und ohne in enge Räume eindringen zu müssen, um verhedderte Ausrüstung zu lösen.

Aufgrund des Zeitverlustes durch die vorangegangenen erfolglosen Siloreinigungsaktivitäten wurden drei Schichten für den 24-Stunden-Betrieb eingerichtet, um die zusätzliche Störung zu minimieren. „Durch die entstandenen Produktionseinschränkungen waren wir gezwungen, die einzelnen Silos im Abstand von einigen Wochen zu reinigen”, so ­Lakomowski.

4 Sicherheit vor Ort

Nachdem sich die Ablagerungen drei Jahre lang angesammelt hatten, waren sie erheblich verhärtet. Die Bediener wussten, dass der Aufprall der Peitsche Risse verursachen würde, durch die große Stücke aus dem Abfluss fallen und beim Aufprall möglicherweise gefährliche Trümmer erzeugen könnten. Daher mussten einige zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen getroffen ­werden.

Zu diesen Sicherheitsmaßnahmen gehörten:

Blockieren der Zugangslöcher mit einer harten Barrikade und rotem Gefahrenband auf der Oberseite der Behälter

Unten wurde der Bereich, in dem die Trümmer verteilt wurden, mit Warnband abgesperrt

Das Förderband wurde abgeschaltet und das Lock-out/Tag-out-Verfahren wurde vor jeder Materialentnahme abgeschlossen

Geschultes Personal, das die Silo-Reinigungsmaschinen bedient

Sichere Verfahren zur Zerkleinerung großer Trümmerteile

Der Bereich wurde während des Projekts sauber und frei von Ablagerungen gehalten

5 Erhöhte Kapazität verbessert die Produktion

Nach Abschluss der Reinigungsarbeiten berichteten die Bediener, dass die Behälter zu 100 % ausgelastet sind und die Produktion dadurch effizienter geworden ist. Der strenge 24-Stunden-Reinigungsplan reduzierte die Zeitspanne für das Projekt, minimierte die betrieblichen Ausfallzeiten und verbesserte den Return on Investment (ROI). Die Sicherheitsprotokolle wurden strikt befolgt und der Bereich ist jetzt sicherer zu bearbeiten.

Literatur:

[1] Swinderman, Todd; Marti, Andrew; Goldbeck, Larry; Marshall, Daniel; Strebel, Mark: Foundations – The Practical Resource for Cleaner, Safer, More Productive Dust & Material Control; 4th Edition; pg. 408; Martin Engineering; Worzalla Publishing Company; ­Stevens Point, Wisconsin 2009.

https://www.martin-eng.com/content/page/552/foundations-conveyor-systems-book

Autor:

Gregg Pickering, Silo-Servicetechniker, Martin Engineering, Neponset/USA

Gregg Pickering arbeitet seit 44 Jahren bei Martin Engineering im Bereich Schüttguthandling, davon 29 Jahre mit Spezialisierung auf die Siloreinigung. Er war als Montageleiter vor Ort für Förderprodukte und als Ausbilder für Siloreinigungsgeräte und -verfahren tätig. Derzeit ist er Servicetechniker für die Siloreinigung, mit Zertifizierungen von MSHA und OSHA, und wurde professionell in Erster Hilfe und dem Betreten von engen Räumen geschult.

www.martin-eng.com

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