Aufrütteln des Sandsiebprozesses

Unabhängig davon, ob der Sand aus einem trockenen Steinbruch im Landesinneren oder einer Unterwasserquelle gewonnen wird, müssen Verunreinigungen und biologisches Material entfernt werden, da der Sand sonst den Endprozess verunreinigen kann. Durch die Entfernung von Verunreinigungen wird das Produkt weiter gesättigt, so dass es als Schlamm in die Aufbereitungs- und Trocknungsanlage gelangt. Die Flüssigkeit bringt ein enormes Gewicht mit sich, und Sand wird im Allgemeinen als Ware mit einem sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt verkauft. Einige Endverbraucher benötigen zwar keinen getrockneten Sand, die meisten jedoch schon, so dass das Wasser entzogen werden muss.

Um das Wasser zu entfernen, wird der Sand durch ein Siebverfahren mit industriellen Rüttlern geleitet. Das Volumen und der kontinuierliche Betrieb des Prozesses können die Rüttler stark belasten, so dass es nicht ungewöhnlich ist, dass sie ausfallen. Dies geht mit Ausfallzeiten und Produktionsausfällen einher, so dass die Vorlaufzeit für den Austausch der Geräte und die Zuverlässigkeit der Rüttler äußerst wichtig sind.

Sauberer Sand macht starken Beton

Die erste Station für abgebauten und abgebrochenen Sand ist die Desinfektionsanlage, in der der Sand von Verunreinigungen wie Lehm, Schluff, Salzen und Glimmer sowie von organischen Stoffen, die das Wachstum von Bakterien begünstigen, befreit wird. Durch die Entfernung von organischen Verunreinigungen und Bakterien wird nicht nur die Klebequalität des Endprodukts verbessert, sondern auch die Geruchsbelästigung beseitigt, die Gefahr von Krankheiten verringert und andere Elemente entfernt, die die Aushärtung von Beton oder Mörtel behindern und das Endprodukt schwächen können.

Für Bauzwecke ist ein Anteil von 75 bis 85 % sauberem Sand für Zement ausreichend [3]. Da Ton eine größere Oberfläche als Sand hat, bildet er eine filmartige Barriere um die Sandpartikel, die das Anhaften von Zement verhindert oder verringert, indem sie die benötigte Wassermenge erhöht, was wiederum die Festigkeit von Beton oder Mörtel verringert. Ein hoher Anteil an Glimmer kann aufgrund der glatten Oberfläche der Partikel strukturelle Auswirkungen haben. Wegen der korrosiven Wirkung auf die Bewehrung muss der Sand auch regelmäßig auf Kohlerückstände untersucht werden. 

Obwohl der meiste gereinigte Sand für umfangreichere Anwendungen genutzt wird – Zement, Golfplätze, Spielplätze usw. – erfordern einige industrielle Anwendungen wie die Herstellung von optischen Linsen und Mikrochips eine größere Reinheit, die frei von Eisen-, Titan- und Aluminiumoxiden ist. Diese detaillierte Aufbereitung erfolgt nicht unbedingt in der Mine oder im Steinbruch, sondern wird häufig von einem auf bestimmte Branchen spezialisierten Unternehmen durchgeführt.

Tanzender Sand

Der Sand verlässt den Sanierungsprozess als Schlamm und wird in Trichter befördert, die mit Gummischläuchen verbunden sind, die den Sandstrom zu den Siebgestellen leiten. Mehrere Tonnen schweres, nasses Granulat werden pro Stunde über die Siebe geschüttelt, damit der Wasserextraktionsprozess schnell erfolgt, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen. Anschließend wird das Material auf ein Förderband geworfen und entweder in die Trockenkammer oder ins Freilager transportiert.

Die Aufbereitungsanlage für die Sandmine verfügt über drei Entwässerungsgestelle mit Schrägsieben, die mit einem speziell angefertigten porösen Gewebe bespannt sind, das zwar die Feuchtigkeit, nicht aber den Feinanteil durchlässt. Die Gestelle stehen auf Federstabilisatoren, die die Kraft der beiden oben montierten elektrischen Hochleistungsrüttler aufnehmen, die sich gegenläufig drehen, um eine lineare Kraft durch den Schwerpunkt des Gestells zu erzeugen. Mit einem Drehmoment, das ausreicht, um tonnenweise nasses Material auf und ab zu bewegen, lassen die Rüttler den Sand mit Hilfe der Schwerkraft das Sieb „hinuntertanzen“.

Bei jedem Aufprall auf das Siebgewebe wird Wasser aus dem Material und durch die Sieböffnungen gedrückt, das dann in Rinnen läuft und zur ordnungsgemäßen Behandlung und Entsorgung aufgefangen wird. Wenn das Material zum Ende des Siebs hinunterrutscht und auf das nächste Förderband gelangt, hat es die Konsistenz eines dichten Mehls.

Ausfälle, Ausfallzeiten und Wartung

Die intensive Beanspruchung der Rüttler kann zu einer hohen Belastung führen, so dass sie manchmal ausfallen. Der Ausfall eines einzigen Gestells bedeutet einen proportionalen Produktionsverlust. Um Ausfallzeiten zu vermeiden, haben die Bediener die Möglichkeit, einen einzelnen Rüttler neu zu kalibrieren, wenn keine Ersatzgeräte zur Verfügung stehen. In diesem Fall wird die Produktion zwar erheblich reduziert, dennoch durchläuft das Material den Prozess langsam, wobei erheblich weniger Wasser freigesetzt wird und das Rüttelsieb und der einzelne Vibrator stark belastet werden, was ihre Lebensdauer verkürzt.

Auch die Wartung des Geräts ist eine Belastung und möglicherweise ein Sicherheitsrisiko. Wenn ein Rüttler kaputt geht, muss er zur Reparatur in eine örtliche Motorwerkstatt gebracht werden, was Wochen dauern kann. Da der Vibrator mehr als eine halbe Tonne wiegt, wird ein Kran eingesetzt, um ihn abzubauen und für den Transport zu verladen. Für den Ausbau sind mehrere Mitarbeiter erforderlich, und die Arbeit in der Nähe von nicht abgestützten schweren Geräten kann gefährlich sein. 

„Als sich der Kunde an uns wandte, war es eine dieser unmöglichen Situationen: Ein Sieb war außer Betrieb, es gab keine Backups mehr, der OEM war nicht in der Lage, auf seine Bedürfnisse einzugehen, und von der Reparaturwerkstatt kam wochenlang nichts zurück“, sagte Grant Burton, Vibration Account Manager bei Martin Engineering.

Gegenläufige Kräfte

Die Techniker von Martin Engineering passten den Typ des elektrischen Rüttlers mit der richtigen Leistung an den des vorherigen Herstellers an. „OEMs verbreiten oft den Mythos, dass nur ihre Geräte ihre Maschine effektiv betreiben können, während in Wirklichkeit ein anderer Vibrator nur eine ähnliche Leistung, Geschwindigkeit und ein ähnliches Drehmoment benötigt“, erklärt Burton. „Wenn man die Rüttler richtig verdrahtet, damit sie sich gegenläufig drehen, und die Kraftabgabe durch Einstellen der Exzentergewichte anpasst, synchronisieren sich die beiden Einheiten von selbst. Auf diese Weise haben wir festgestellt, dass unsere Rüttler der MM-Serie gut zu den bestehenden Parametern des Kunden passen.“

Mit zwei Gewichtssätzen, die an jedem Ende der Motorwelle angebracht sind, wird bei der Drehung der Vibratorwelle die Unwucht der exzentrischen Gewichte zur Erzeugung der Zentrifugalkraft genutzt (Abb. 4). Um die richtige Kraft in einem einzelnen Vibrator zu erzeugen, können die beiden Gewichtssätze spiegelbildlich eingestellt werden. Bei der Synchronisierung von zwei Vibratoren muss sichergestellt werden, dass sich die Vibratoren gegenläufig drehen und die Gewichte richtig auf den gleichen Wert eingestellt sind. Nach der Montage an einem Gerät muss jede Einstellung, die an einer Einheit vorgenommen wird, auch an der anderen vorgenommen werden.

Obwohl die Funktion und das allgemeine Design den Geräten der Mitbewerber ähneln, unterscheiden sich die Konstruktionen von Martin Engineering durch ihre Langlebigkeit und die Tatsache, dass Martin der einzige Hersteller in den USA ist, der eine 3-Jahres-Garantie auf seine Industrievibratoren mit hoher Leistung und niedriger Frequenz gewährt. Die Martin^® MM-Serie der Elektro-Siebvibratoren ist so konstruiert, dass sie auch unter härtesten Bedingungen über lange Zeiträume läuft. Deshalb werden nur Komponenten höchster Qualität verwendet, z. B. SKF- oder FAG-Lager mit einem C4-Spiel und Schmierfett von Klüber. Ein 7,5 bis 8,2 kW starker Motor erzeugt eine Zentrifugalkraft von 14 061 kg. Die Einheit verfügt über O-Ring-Dichtungen und bearbeitete Oberflächen für ein staub- und wasserdichtes Gehäuse. Die verlängerte Lebensdauer des Geräts und der geringere Wartungsaufwand sorgen für eine schnelle Amortisierung der Investition aufgrund der geringeren Ausfallzeiten.

Ergebnisse

Der Vibrator wurde mehr als eine Woche schneller als erwartet geliefert und montiert, so dass der Betrieb die volle Produktion aufnehmen konnte. Der Kunde ersetzte die alten Geräte, die ausfielen, durch Vibratoren der MM-Serie von Martin Engineering in zwei seiner Anlagen. Seit der Erstbestellung wurden bereits 10 weitere Geräte installiert, und die Betreiber waren von der Qualität, dem Service und der langen Lebensdauer der Geräte beeindruckt. „Es geht über die anfängliche Unterstützung bei der Wiederaufnahme der Produktion hinaus“, sagte ein mit dem Projekt vertrauter Manager. „Der Rüttler hält länger, und Martin kann besser auf unsere Bedürfnisse eingehen, da die Vorlaufzeit für unseren Betrieb so wichtig ist. Das ist die Art von Service und Beziehung, die wir unseren Kunden bieten, und es ist schön, Partner zu haben, die dieselben Werte vertreten.“