AMS-Online Ausgabe 01/2009 by AMS Online

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WEITERBILDUNG Einführung in die Lagerstättenerkundung Geophysikalische Verfahren der Erkundung mineralischer Rohstofflagerstätten

TECHNOLOGIETRANSFER Kutschera, J; Herkommer, M.

Verbesserung der Sicherheit in Tagebauen und Steinbrüchen: - Terrestrisches Laserscanning als Tool für Hangstabilitätsmonitoring und Sprengplanung

geo-konzept GmbH | Adelschlag | Deutschland

Biomining zur Metallextraktion aus Erzen und Abfällen

Schippers, A.

Verbesserung der dampfunterstützten Bitumengewinnung aus natürlichen Lagerstätten durch elektromagnetische Heizmethoden (Induktionswärme)

Koolmann, M.; Huber, N.; Diehl, D.; Wacker, B.

Analyse des Zusammenhangs zwischen einaxialer Druckfestigkeit und ShoreHärte am Beispiel West-Anatolischer Kohle

Ozfirat, M.K.; Deliormanli, A.H.; Simsir, F.

Ein neuer drahtloser Füllstandssensor für Kugelmühlen in der Mineralindustrie erhöht die Produktionsmenge und spart Energie

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) | Hannover | Deutschland

Siemens AG | Erlangen | Deutschland

Dokuz Eylul University, Mining Eng. Dept. | Izmir | Türkei

Kalkert, P.

KIMA Echtzeitsysteme GmbH | Jülich | Deutschland

NEUHEITEN & REPORTAGEN DMV gibt Grundsätze zum Einsatz von luftgestützten und terrestrischen Laserscannerverfahren im Bergbau heraus

Deutscher MarkscheiderVerein e.V. (DMV)

Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Aufbereitungsanlagen

Metso Minerals

10. Jahrestag der ersten installierten Rollenpresse

KHD

Neuer 800-Tonnen Mining-Bagger

Liebherr

Der neue Atlas Copco Hydraulikhammer HB 3600

Atlas Copco Construction Tools

Powercrusher PC1 und PC2 - Robuste Kraftpakete „made in Austria“

Hartl Anlagenbau GmbH

Bell baut Dumper-Baureihe aus

Bell Equipment

Weltweite Einführung des UltralokTM Zahnsystems

ESCO Corporation

GPS-Fuhrparkmanagement mit C-Track

DigiCore

VERANSTALTUNGEN

Der AMS-Veranstaltungskalender 2009

DIESES MAGAZIN WIRD UNTERSTÜTZT VON: BBM Operta GmbH Bell Equipment Continental/ContiTech KIMA Metso Minerals

Sandvik Mining & Construction VDMA Vermeer Zeppelin

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WEITERBILDUNG

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WEITERBILDUNG

Einführung in die Lagerstättenerkundung -

Geophysikalische Verfahren der Erkundung mineralischer Rohstofflagerstätten

in wesentliches Merkmal der mineralischen Rohstoffe ist, dass sie nicht überall auf der Erde, sondern nur an wenigen Stellen der Erdkruste in solchen Konzentrationen vorkommen, dass sie wirtschaftlich nutzbar sind. Natürliche Rohstoffkonzentrationen in der Erdkruste sind als Ergebnis geologischer Prozesse in geologischen Zeiträumen entstanden und lassen sich durch systematische Analyse und Bewertung von Geoinformationen lokalisieren. Die Suche und Erkundung von Lagerstätten ist zu definieren als Prozess menschlicher Tätigkeiten, die unmittelbar auf das Auffinden und die Untersuchung von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe zwecks Vorbereitung ihrer Gewinnung und industriellen Nutzung gerichtet sind. Es sind Tätigkeiten, die am Anfang des Produktionsprozesses der Grundstoffindustrie stehen und für diesen bzw. in diesem unerlässlich sind.

Ein Großteil der Lagerstättensuche wird in den Industrieländern durch private Unternehmen durchgeführt. Es handelt sich dabei um ein breites Spektrum unterschiedlicher Firmen, deren Größe von Ein-Mann-Unternehmen bis zu multinationalen Konzernen reicht. In zentralistisch organisierten Ländern wird die Suche nach mineralischen Rohstoffen oftmals durch staatliche Firmen oder Behörden durchgeführt. Die Lagerstättensuche mit dem Ziel des nachfolgenden Bergbaus steht am Anfang der immer langfristig angelegten Rohstoffprojekte. Daher muss die Planung eines solchen Projektes die nachstehenden Schlüsselfaktoren berücksichtigen:

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Struktur des Absatzmarktes und seine Entwicklung (Nachfrageseite) Struktur der Bergbauindustrie (Angebotsseite) Rohstoffpreis Politische Entwicklung

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WEITERBILDUNG Nach der Analyse der Schlüsselfaktoren kann die anschließende Lagerstättensuche in Abhängigkeit des Erkundungszieles als multi- oder monomineralische Prospektion angelegt sein. Multimineralische Erkundungsprogramme zielen dabei nicht auf einen bestimmten Rohstoff ab, sondern dienen der allgemeinen Erfassung der vorhandenen mineralischen Rohstoffe in einem bestimmten geographischen Gebiet. Diese sehr aufwendige und kostenintensive Erkundung wird i.d.R. als staatliches Programm durchgeführt. Monomineralische Prospektion dient der Aufsuchung eines bestimmten mineralischen Rohstoffes oder eines bestimmten Lagerstättentyps bzw. der Fortsetzung einer bekannten Lagerstätte. Bei der generellen Art der Vorgehensweise können dabei vier verschiedene Fälle unterschieden werden, die in der Praxis oftmals in Kombination zum Erfolg führen:

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Zufallsfund Prospektion auf der Basis von Erfahrungen (Analogieschlüsse) Prospektion auf der Basis von Hypothesen (z.B. zur Lagerstättenbildung) Voraussetzungslose Prospektion

Nach der Analyse dieser Schlüsselfaktoren, der Beschreibung des Erkundungszieles, der Zusammenstellung eines Explorationsteams und der Aufstellung eines Finanzierungsplanes erfolgt i.d.R. die Beschaffung einer rechtlichen Grundlage, da die Suche nach Lagerstätten in den meisten Fällen einer Genehmigung bedarf. Die Suche und Erkundung von Lagerstätten kann in mehrere aufeinander folgende Phasen aufgeteilt werden, die sich hinsichtlich ihres steigenden Aufwands und sinkenden Risikos unterscheiden. Die erste Phase der Erkundung wird durch die sog. Reconnaissance oder Primärerkundung dargestellt, die durch eine großräumige Untersuchung zur Auswahl eines höffigen Gebietes für weitere detaillierte Untersuchungen führen soll. Begonnen wird dabei mit Recherchen, die den eigentlichen Feldarbeiten vorlaufen. Diese Recherche, im englischsprachigen Raum desk study = Schreibtischarbeit genannt, beinhaltet die nachstehend aufgeführten Bereiche. Während dieser Phase werden alle verfügbaren Rohstoff-relevanten Unterlagen gesichtet und bewertet. Dabei werden beispielsweise geologische und hydrologische Karten sowie bei eventuell früheren Untersuchungen bereits ermittelte relevante Kennwerte herangezogen. Ebenso sind Informationen über laufende Bergwerksbetriebe und Erkundungsprogramme und deren ökonomischen Status von Interesse. Beispielsweise sind geologische Informationen für weite Teile der Welt verfügbar, variieren allerdings in Maßstab und Qualität. Diese Informationen sind häufig aus öffentlich zugängigen Quellen erhältlich, z.B. von staatlichen Einrichtungen wie der BGR (Deutschland) oder dem Geo-

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logical Surveys und können durch kommerzielle Angebote, wie beispielsweise der Metals Economics Group Canada ergänzt werden. Liegen Informationen dieser Art nicht vor, so ist eine erste ingenieurgeologische Einschätzung des Gebietes aus der Bewertung aller vorgefundenen Aufschlüsse zu entwickeln. Besonderes Augenmerk hat dabei der Topographie, der Beschaffenheit des Gesteins und der Vegetation sowie den Wasserläufen und Quellen zu gelten. Ziel der Primärerkundung ist es, soweit wie möglich und mit geringem Aufwand Informationen über die Rohstoffmenge, die Rohstoffqualität sowie geologische und hydrologische Eigenschaften des Untergrundes zu erhalten. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Projektphase ist die Erfassung von möglichen Konfliktpotentialen aufgrund konkurrierender Nutzungsansprüche. Die konkurrierenden Nutzungen sind u. a.:

• • •

Bebauungsflächen und Infrastruktur, Schutzgebiete, z.B. Natur- und Landschafts schutzgebiete sowie sonstige Nutzungen der Oberfläche.

In der zweiten Phase der Lagerstättensuche, der eigentlichen Prospektion, werden Geländebefahrungen oder Überfliegungen zur direkten Überprüfung der aus den vorliegenden Unterlagen gewonnenen Erkenntnisse durchgeführt. In Abhängigkeit des Erkundungszieles können weiterführende Verfahren der direkten Erkundung, wie beispielsweise Schürfe und Bohrungen bzw. indirekte Erkundungsverfahren mittels Geophysik durchgeführt werden. Führt die Prospektion zur Auswahl eines Gebietes, so erfolgt eine detaillierte Untersuchung und Erkundung des Gebietes, die sog. Exploration. Bei der Exploration wird durch Detailuntersuchungen geprüft, ob eine aufgefundene Lagerstätte einen nach Qualität und Menge wirtschaftlich nutzbaren Mindestvorrat enthält. Die Verfahren, die im Rahmen der Lagerstättenerkundung zum Einsatz kommen werden in sog. direkte und indirekte Erkundungsverfahren unterteilt. Direkte Verfahren ermöglichen eine Zugänglichkeit zum Untergrund und die Gewinnung von Informationen auf direktem Wege. Hierzu gehören Bohrungen und Schürfe. Indirekte Verfahren nutzen die physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften von Gesteinen und Lagerstätten und liefern somit auf indirektem Wege Informationen. Zu dieser Gruppe gehören die sog. geophysikalischen Verfahren. Im Folgenden werden einige geophysikalische Erkundungsverfahren exemplarisch vorgestellt.

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WEITERBILDUNG Geophysikalische Erkundungsverfahren Geophysik bedeutet „Physik der Erde“ und beschäftigt sich mit den stofflichen Eigenschaften und physikalischen Vorgängen in und über der Erde. Die Geophysik umfasst Erdmagnetismus, Erdanziehung, Erdwärme, Erdströme usw.. Die Geophysik ermöglicht durch physikalische Messungen einen Einblick in den Untergrund, z.T. bis in große Tiefen. Dadurch können Aussagen über den strukturellen Aufbau und den Stoffbestand getroffen werden. Die Geophysik sucht Lagerstätten bestehend aus Erdöl, Erdgas, Kohle, Erzen, Wasser, Steine und Erden usw. und hilft bei ihrer Erschließung. Diese Lagerstätten werden geophysikalisch gesucht, weil sie an bestimmte geologische Strukturen gebunden sind und sich in ihren stofflichen Eigenschaften gegenüber dem umgebenden Gestein hervorheben. Sie können als Fremd- oder Störkörper in der Erdkruste bezeichnet werden. Die Verfahren der Geophysik untersuchen zerstörungsfrei. Statt punktförmiger Aufschlüsse durch Bohrungen kann kontinuierlich beobachtet und über größere Volumina integriert werden. Viele geophysikalische Messungen

sind kostengünstig. Für die Kosten einer 100 m tiefen Kernbohrung lassen sich z.B. an ca. 100 Stellen geoelektrische Tiefensondierungen mit derselben Untersuchungstiefe durchführen. Allerdings liefern geophysikalische Messungen - insbesondere bei den sog. Potentialverfahren - ungenaue Teufenangaben. Ebenso ist das vertikale Auflösungsvermögen - wiederum insbesondere bei den Potentialverfahren verhältnismäßig gering. Ergebnisse geophysikalischer Messungen führen sehr häufig zu Mehrdeutigkeiten, die durch komplexes Vorgehen, d.h. den kombinierten Einsatz unterschiedlicher Verfahren, reduziert werden können. In der nachstehenden Tabelle 1 sind mögliche Anwendungsgebiete geophysikalischer Verfahren dargestellt, wobei zwischen der direkten Lagerstättenerkundung (direct targeting) und der strukturellen, regionalgeologischen Erkundung (geological framework) unterschieden wird.

Tab. 1: Einsatzgebiete der geophysikalischen Verfahren [6]

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WEITERBILDUNG Die Geophysik ist in den seltensten Fällen als kostengünstiger Ersatz von Bohrungen anzusehen. Die Charakteristik eines direkten Aufschlusses durch Bohrungen und indirekter Erkundung durch die Geophysik sind eminent verschieden. In einem Projekt sind meist Kombinationen aus Bohrungen / Sondierungen / Schürfen und Geophysik erforderlich und hinsichtlich Zeitablauf und -aufwand, Umfang und Kosten aufeinander abzustimmen. Es kann sinnvoll sein, geophysikalische Messungen nach niedergebrachten Aufschlüssen durchzuführen. Meist wird allerdings eine geophysikalische Kampagne vorgenommen, um die Ansatzpunkte von Bohrungen nach den Ergebnissen der Geophysik auszuwählen. Über die Bohrergebnisse kann eine Korrelation zu den Ergebnissen aus der Geophysik erzielt werden. Eine geschickte Kombination ermöglicht den Anschluss geophysikalischer Profile oder Messnetze an die Bohrungen zur nachträglichen Eichung der Auswertung. Ein Einsatz der Geophysik bedeutet in der Regel einen hohen Mess- und Auswerteaufwand. Es existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Messverfahren, die in variantenreichen Messkonstellationen eingesetzt werden. Geophysikalische Verfahren werden in passiv und aktiv messende Verfahren eingeteilt. Passiv mit einem „Empfänger“ messende Verfahren nutzen natürlich existierende geophysikalische Felder, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld, das Gravitationsfeld der Erde oder natürliche Erdströme, während bei aktiv messenden Verfahren mit einem „Sender“ Felder im Untergrund erzeugt und mit einem „Empfänger“ ausgemessen werden. Geophysikalische Messungen werden von der Erdoberfläche aus, von Luftfahrzeugen (Flugzeug, Hubschrauber -> Aerogeophysik) aus und in Bohrungen vorgenommen, wobei Kombinationen der Aufstellungen möglich und üb-

lich sind. Gängige geophysikalische Messver-fahren der Lagerstättenerkundung, insbesondere auch für den Bereich der Lagerstätten der Steine und Erden sind z.B. • • • • • •

Geomagnetik Gravimetrie Geoelektrik, z.B. Widerstandsmessungen Induzierte Polarisation Seismik Refraktionsseismik Reflexionsseismik Bodenradar (Bohrlochgeophysik)

In den folgenden Abschnitten werden ausgewählte geophysikalische Verfahren vorgestellt.

Geomagnetik, Magnetfeldmessungen Magnetfeldmessungen stellen das universellste Verfahren in der Geophysik dar; gleichzeitig gehören sie zu den kostengünstigsten Methoden. Grundlage für die Geomagnetik ist das Erdmagnetfeld. Durch die Induktion im Erdmagnetfeld werden Gesteinskörper oder andere Objekte selbst zu einer Art Magnet mit einem sie umgebenden Magnetfeld. Dieses Magnetfeld überlagert sich mit dem induzierenden, sog. normalen Erdfeld als störendes Feld; es erzeugt Anomalien im Normalfeld.

Abb. 1: Magnetische Suszeptibilität verschiedener Gesteine [3]

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WEITERBILDUNG Die stoffliche Eigenschaft der induzierten Magnetisierung wird als magnetische Suszeptibilität bezeichnet, die im Vergleich verschiedener Stoffe um viele Größenordnungen differieren kann (siehe Abbildung 1). Geomagnetische Messungen des Erdmagnetfeldes bzw. seiner Anomalien dürfen nicht verwechselt werden mit den elektromagnetischen Verfahren der Geoelektrik, bei denen ein künstliches Magnetfeld die Grundlage der Messungen bildet. Die Vermessung der magnetischen Anomalien mit geeigneten Messgeräten (Magnetometer) erlaubt das Aufsuchen, Abgrenzen und Modellieren magnetisierter Körper und Objekte nach Lage, Tiefe und Form (siehe Abbildung 2).

Magnetfeldmessungen werden mit Magnetometern durchgeführt. Die in der Vergangenheit viel benutzten mechanischen Magnetometer, sog. Feldwaagen und Torsionsmagnetometer sind von elektronisch oder atomphysikalisch arbeitenden Systemen abgelöst worden:

• • •

Fluxgatemagnetometer (Saturationskernmagne tometer, Förstersonde) Protonenmagnetometer (Kernpräzessionsmagne tometer) Absorptionszellenmagnetometer (Quantenmagne tometer, Magnetometer mit optisch gepumpten Gasen). Abb. 2: Geogen induzierte Magnetisierung eines Erzkörpers [6]

Anwendungsgebiete der Magnetik sind:

•

• •

geologische Kartierung (Tonsteine sind i.a. stärker magnetisch als Sandsteine; basische Gesteine sind i.a. stärker magnetisch als saure usw.) Lagerstättenprospektion, insbesondere bei metallischen Erzen Umweltgeophysik: Nachweis und Abgrenzen von Altlasten; Ortung eisenmetallischer Objekte (Fässer, Tanks, Munition, Blindgänger, eisenmetal lische Leitungen etc.) und unterirdischer Bauten.

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Während Protonenmagnetometer und Absorptionszellenmagnetometer die Totalintensität ermitteln, werden durch Fluxgatemagnetometer nur die Komponenten des Magnetfeldes gemessen. Bei den magnetischen Untersuchungen von Lagerstätten muss insbesondere die remanente Magnetisierung einiger Stoffe berücksichtigt werden, die z.B. durch Abkühlung von Schmelzen, chemische Veränderungsprozesse, mechanische Einwirkungen oder Blitzschlag erfolgen kann. Remanenz ist eine bleibende Magnetisierung, die bei Untersuchungen der induzierten Magnetisierung zu gravierenden Fehldeutungen führen kann. Remanente Magnetisierung können vor allem die Minerale Magnetit, Maghemit (Gamma-Fe2O3), Titanomagnetite oder Magnetkies bzw. magnetithaltige Gesteine (z.B. Basalte) aufweisen. Nachstehend wird ein praktisches Beispiel zur Geomagnetik aus dem Bereich der Steine und Erden dargestellt.

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WEITERBILDUNG Zur Erkundung potentieller Lagerstättenvorräte eines Basaltsteinbruchs wurden Magnetfeldmessungen durchgeführt. Zielsetzung dabei war die Bestimmung der vertikalen Ausdehnung des Basaltkörpers. Es konnten zwei Schlote nachgewiesen werden, die aber nur sehr geringe Durchmesser und damit kein abbauwürdiges Material beinhalten (siehe Abbildung 3). Ein weiteres Beispiel ist die Exploration des Pampa de Pongo Iron Deposit in Peru. Südlich der bereits bekannten Lagerstätte wurden durch magnetische Feldmessungen weitere Anomalien detektiert und durch Bohrungen verifiziert. Die Bohrung PPD-04 hat auf einer Länge von rund 350 m Eisengehalte bis 49 % nachgewiesen (Abbildung 4).

Abb. 3: Magnetfeldmessungen in einem Basaltsteinbruch [1]

Abb. 4: Magnetfeldmessungen Pampa de Pongo Iron Deposit, Peru [2]

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WEITERBILDUNG Gravimetrie In der Gravimetrie werden mit hochempfindlichen Messgeräten die geringfügigen Schwerkraftänderungen gemessen, die von Dichteunterschieden im Untergrund hervorgerufen werden. In der Abbildung 5 sind das Prinzip der gravimetrischen Messung sowie ein Praxisbeispiel anhand von Kimberlitschloten dargestellt. Dichteunterschiede können zur Unterscheidung bzw. Lokalisierung nachstehender Gesteine genutzt werden: • • • • • •

Lockergesteine und Festgesteine Saure und basische bzw. ultrabasische Kristallingesteine Dichte und poröse Gesteine Wasserfreie und Wasser führende Gesteine Erze Salzgesteine

Ein Beispiel für gravimetrische Erkundungen sind Lagerstätten, deren Minerale und Gesteine sich gegenüber dem sie umgebenden Gebirge stark in der spezifischen Dichte unterscheiden. Beispiele sind auf der einen Seite „leichte“ Salz- oder Braunkohlelagerstätten sowie auf der anderen Seite „schwere“ Eisenerz- oder Uranlagerstätten. In der Tabelle 2 ist die Dichte ausgewählter Rohstoffe aufgeführt.

Tab. 2: Dichte ausgewählter Gesteine

Material Luft Wasser Braunkohle Steinkohle Sedimente Sandstein Tonschiefer Kalkstein Granit Basalt Metamorphe Gesteine Spahlerit (Zinkblende) Chalkopyrit Hämatit Galenit (Bleiglanz) Uranit (Pechblende)

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Dichte [t/m³] ~0 1,0 ~ 1,25 1,3 - 1,6 1,7 - 2,3 2,0 - 2,6 2,0 - 2,7 2,5 - 2,8 2,5 - 2,8 2,7 - 3,1 2,6 - 3,0 3,5 – 4,0 4,1 – 4,3 5,1 – 5,3 7,4 – 7,6 7,5 – 10,6

Abb. 5: Veränderung des Schwerefelds - Prinzip (oben) und Praxisbeispiel (unten) [4], [6]

Schweremessungen können unbeeinflusst von Verkehr, Bebauung, Versorgungsleitungen oder versiegelten Böden praktisch überall durchgeführt werden. Zudem kann das Verfahren sowohl am Boden als auch in der Luft angewendet werden. Unerlässlich für die Gravimetrie ist die genaue Kenntnis der Ortskoordinaten jedes Messpunktes, insbesondere seiner Höhe. Heute können die Koordinaten problemlos mit hoher Präzision mittels differenziellem GPS ermittelt werden. Die verwendeten Messgeräte, sog. Gravimeter, registrieren ähnlich einer Federwaage mikroskopisch kleine Auslenkungen einer Probemasse. Moderne Gravimeter besitzen eine sehr große mechanische Stabilität und Messgenauigkeit. Dies ist notwendig, da einerseits der Einsatz im Feld eine robuste Bauart erfordert und

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WEITERBILDUNG andererseits die lokalen Veränderungen der Erdanziehung auch bei großen Dichteunterschieden sehr klein sind. Die Gravimetrie gehört zu den Kennkurvenverfahren und erlaubt daher nur eine mehrdeutige Interpretation. Das Verfahren erfordert die Korrektur der Einflüsse von Zeit, geographischer Breite, Höhenlage und regionalgeologischer Verhältnisse, um ein lokalgeologisches Modell ableiten zu können. Da für gravimetrische Messungen die Dichtunterschiede im Untergrund als Nutzsignal von Interesse sind, müssen die übrigen Einflüsse auf das Schwerefeld durch Reduktionen entfernt werden. Die Eliminierung örtlicher Schwankungen erfolgt mittels der sog. Bouguer-Reduktion sowie einer Gelände- und Breitenreduktion. Zeitliche Schwankungen werden durch wiederholte Messungen an

Basispunkten korrigiert. Durch Reduktionen und Wiederholungsmessungen ergibt sich ein lokales Modell der geologischen Verhältnisse und der Ausdehnung von Störkörpern im Untergrund. Unter Einbeziehung weiterer geologischer Informationen kann die Teufenlage des Lagerstättenkörpers näherungsweise bestimmt werden. Für manche Regionen oder Länder sind flächendeckende Informationen aus geophysikalischen Messungen vorhanden, die teilweise frei verfügbar oder gegen Entgelt erhältlich sind. Ein Beispiel stellt die Gesamtkarte der gravimetrischen Anomalien Australiens dar (siehe Abbildung 8), die durch die staatliche Behörde „Geoscience Australia“ frei zur Verfügung gestellt wird, wobei weitere Details ebenfalls unentgeltlich erhältlich sind.

Abb. 6: Gravimeter, Bodengravimetrie [11] Abb. 7: Aero-Gravimetrie und Meßsystem [4]

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WEITERBILDUNG

Abb. 8: Gesamtkarte der gravimetrischen Anomalien Australiens [5]

Geoelektrik Es existiert eine Vielzahl geoelektrischer Verfahren; eine Auswahl ist in der nachstehenden Übersicht aufgeführt.

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Eigenpotential (SP; self potential oder spontaneous potential) Widerstandsgeoelektrik Elektromagnetik (EM) Induzierte Polarisation (IP) Magnetotellurik (MT) Magnetometrische Widerstands-Methode (MMR) Radiowellen-Methode (VLF und VLF-R; Very Low Frequency) Mise-à-la-masse-Methode (Methode des geladenen Körpers) Electrical imaging MIKRO-VLF

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Bis auf die Eigenpotentialmessung, die, wie der Name sagt, die natürlichen Gleichstromfelder misst, basieren alle weiteren Verfahren der Geoelektrik auf einer künstlichen Anregung des Untergrunds mittels Elektroden oder Induktion. Unterschieden werden kann weiterhin in elektrische und elektromagnetische Verfahren. Die elektrischen Verfahren nutzen Gleich- oder Wechselströme zur Messung elektrischer Potentialdifferenzen. Bei den elektromagnetischen Verfahren erfolgen eine zeitabhängige periodische oder impulsartige Anregung und die anschließende Messung elektrischer oder elektromagnetischer Felder.

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WEITERBILDUNG Generell besitzen die geoelektrischen Verfahren ähnliche Einsatzmöglichkeiten: • • • • • •

Klärung der geologischen Verhältnisse Klärung der hydrogeologischen Verhältnisse Bestimmung der Abraummächtigkeit Bestimmung der Lagerstättenmächtigkeit Bestimmung der horizontalen Ausdehnung Bestimmung der Materialqualität

Ziel der Messungen ist es, aus den ermittelten Parameterverteilungen die Strukturen des Untergrundes und ihre stofflichen Ursachen zu rekonstruieren. Die Aussagesicherheit wird erhöht durch die kombinierte Messung mehrerer geoelektrischer Parameter und durch die Einbeziehung von Randbedingungen aus der Geologie, Bohrungen und anderen geophysikalischen Verfahren. Im Folgenden werden die Verfahren der geoelektrischen Widerstandstiefensondierung und der Elektromagnetik vorgestellt.

Geoelektrische Widerstandstiefensondierung Die Methode der geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen wird dem Bereich der konventionellen Geoelektrik zugeordnet. Das Ziel des Verfahrens ist die Ermittlung der spezifischen elektrischen Widerstandsverteilung im Untergrund. Die geoelektrische Widerstandstiefensondierung wird bevorzugt an Land eingesetzt, wenngleich auch auf dem Wasser damit gearbeitet werden kann. Tabelle 3 zeigt scheinbare spezifische Widerstände einiger ausgewählter Gesteine.

Tab. 3: Scheinbarer spez. Widerstand ausgewählter Gesteine

Material Lehme, Tone Humus feuchter Sand trockener Sand Kiese Sandstein Kalkstein Granit

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Scheinbarer spez. Widerstand [Ω∙m] 2 - 50 50 - 100 100 - 300 300 – 1.000 8.000 4.000 10.000 1.000.000

Die elektrische Eigenschaft des Bodens bzw. eines geologischen Untergrundes wird durch Anlegen eines künstlichen elektrischen Feldes an der Erdoberfläche über Messelektroden erfasst. Das Messprinzip einer geoelektrischen Widerstandstiefensondierung und die grafische Darstellung der Sondierungskurve sind in Abbildung 9 dargestellt. Mit der Vierpunktanordnung von Elektroden (Stahlspieße A, B, N und M) wird dem Boden über die Außenelektroden (Stromelektroden A und B) ein künstlicher elektrischer Strom (I) zugeführt. Die sich einstellende Potentialdifferenz über die beiden mittleren Elektroden (Potentialelektroden M und N) wird gemessen. Zur Ermittlung der Tiefenlage einzelner geologischer Schichten muss die Eindringtiefe des elektrischen Feldes variiert werden. Hierbei wird der Abstand zwischen den Stromelektroden symmetrisch um die Potentialelektroden soweit in Schritten vergrößert, bis die gewünschte Wirkungstiefe erreicht ist. Auf diese Weise wird der scheinbare spezifische elektrische Widerstand als Funktion der Elektrodenabstände (AB/2) und somit als Funktion der Tiefe für den jeweils auf dem Profil festgelegten Messpunkt ermittelt. Die computergestützte Auswertung ergibt schließlich die Anzahl der Schichten, ihre Mächtigkeiten bzw. Tiefenlagen sowie die einzelnen spezifischen elektrischen Schichtwiderstände. Mit den entsprechenden Kenntnissen über die lokale Geologie, z.B. durch Bohrungen, kann aus den Auswertungen der Einzelmessungen ein geologisches Bild modelliert werden. Wie bei allen Verfahren der Geophysik erfordert diese Auswertung einen erfahrenen Geologen, da ohne solide Vorkenntnisse als Basis für die Computerberechnungen auch völlig irreale Resultate erreicht werden können. Für die erfolgreiche Anwendung der geoelektrischen Widerstandsmethode sind folgende Voraussetzungen notwendig:

• • •

•

Die abzugrenzenden Schichten müssen sich bzgl. ihres spezifischen elektrischen Widerstandes hinreichend voneinander unterscheiden. Die einzelnen Schichtkomplexe müssen eine ausreichende Relativmächtigkeit besitzen. Bei einem hinreichend hohen Kontrast bzgl. des spezifischen elektrischen Widerstandes ist eine Schicht mit einer Mächtigkeit größer oder gleich 10% der Tiefenlage der Schicht detektierbar, d.h. in einer Tiefe von 5 m ist eine Schicht mit einer Mächtigkeit von 0,5 m auflösbar. Die Mehrdeutigkeit der quantitativen Interpretation kann nur durch die Kalibrierung der geoelektrischen Widerstandstiefensondier- ungen an Bohrungen etc. beseitigt werden. Fällt eine Schichtgrenze mit dem Grundwasser spiegel zusammen, ist eine eindeutige Interpre tation ohne zusätzliche geologische Informatio- nen durch Bohrungen etc. nicht möglich.

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WEITERBILDUNG

•

Geoelektrische Messungen ergeben nur dann auswertbare Daten, wenn der Untergrund lateral homogen, d.h. in durchgängigen Schichten aufgebaut ist. Dies muss über eine von der gewünschten Eindringtiefe abhängige Distanz gewährleistet sein. Bei einer Messtiefe von bei spielsweise 30 m sollte der Untergrund über eine Strecke von ca. 180 m lateral homogen aufgebaut sein.

Insbesondere bei der Exploration von sulfidischen metallischen Gesteinen kann die Widerstandsgeoelektrik zur Lokalisierung der Lagerstätten eingesetzt werden. Weiterhin kann sie generell zur Bestimmung der Mächtigkeit bzw. Tiefenlage einzelner geologischer Schichten unter dem Messpunkt angewendet werden. Als Beispiel soll die Kiesprospektion auf einem See vorgestellt werden. Gegenstand der Untersuchungen war eine detaillierte geophysikalische Erkundung des Untergrundes zur Abgrenzung abbaubarer Kies- bzw. Sandschichten gegenüber schluffig-sandigen Schichten. Die geforderte Informationstiefe lag bei 55 Metern.

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Abb. 9: Kiessondierung mittels geoelektrischer Widerstandsmessung [7]

Zur Beantwortung der Fragestellung wurden 95 geoelektrische Widerstandstiefensondierungen auf dem Wasser durchgeführt. Die Seetiefe wurde durch Echolotmessungen bestimmt und bei der Interpretation der Sondierungskurven der Widerstandstiefensondierungen verwendet. Die Ergebnisse der geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen sind zunächst in Form von sog. „Pseudovertikalschnitten“ (Darstellung der lateralen und vertikalen Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstandes) in Abbildung 10 grafisch dargestellt. Abb. 10: Pseudovertikalschnitt einer Kies- und Sandlagerstätte [7]

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WEITERBILDUNG Anhand der Bohrprofile der Sondierungsbohrungen wurden die geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen kalibriert. Dadurch konnten aus den Pseudovertikalschnitten geologische Vertikalschnitte modelliert werden, die die Berechnungsgrundlage für die Ermittlung der Mächtigkeiten und somit der Volumina der einzelnen Schichten waren.

Elektromagnetik Bei dem sog. elektromagnetischen 2-Spulensystem wird durch eine Sendespule ein primäres Wechselfeld im Untergrund eingebracht (Induktion). Bei Vorhandensein eines gut leitenden Köpers im Untergrund wird ein sekundäres Wechselfeld erzeugt. Eine Empfangsspule misst das resultierende Wechselfeld. Die Eindringtiefe der Messungen lässt sich durch die Anordnung bzw. den Abstand der Spulen und über die Frequenz der elektromagnetischen Wellen steuern. Mit geringer werdender Frequenz und Leitfähigkeit steigt die Eindringtiefe (Skin-Effekt); andererseits sinkt mit einer geringer werdenden Frequenz das Auflösungsvermögen von Strukturen. Anwendungen von elektromagnetischen Methoden haben meist den Vorteil, dass sie schnell und flächenhaft durchgeführt werden können, da die Geräte meist keinen direkten Kontakt zum Boden haben und somit nicht aufgebaut werden müssen. Außerdem sind die Messgeräte häufig tragbar und somit ohne große Flurschäden einsetzbar. Anwendungsgebiete sind vergleichbar mit der Magnetik und werden auch meist zusammen verwendet. Die Elektromagnetik kann auch aus der Luft vorgenommen werden und wird dann als sog. Aero-Elektromagnetik bezeichnet (Abbildung 12).

Abb. 11: Mächtigkeit der Kiesschicht, 1 m-Isolinien [7]

Abb. 12: Aero-Elektromagnetik [4]

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WEITERBILDUNG Seismik Bei dem Verfahren der Seismik werden die Laufzeiten von Schallwellen gemessen, die künstlich an der Erdoberfläche oder im Wasser erzeugt werden, im Untergrund Brechung und Reflexion an Diskontinuitäten erfahren und mit Geophonen an Land bzw. Hydrophonen auf dem Wasser registriert werden. Es finden zwei unterschiedliche Verfahren Anwendung, wobei die Refraktionsseismik und die Reflexionsseismik jeweils unterschiedliche Wellenwege im Untergrund betrachten. Die Reflexionsseismik arbeitet nach dem Echolot-Prinzip. An der Erdoberfläche erzeugte Schwingungen werden an Schichtgrenzen im Untergrund reflektiert und an der Erdoberfläche aufgezeichnet. Bei der Refraktionsseismik dagegen werden die Wellenstrahlen beobachtet, die im Untergrund gebrochen werden und sich teilweise parallel zur Erdoberfläche ausbreiten (siehe Abbildung 13). Jede Erschütterungsanregung erzeugt sowohl reflektierte, als auch refraktierte Wellen. Allein die Messgeometrie bestimmt, welche Wellen primär beobachtet werden. Die wichtigsten Typen von Erschütterungswellen für die Seismik sind P Wellen (Kompressionswellen) und S Wellen (Scherwellen). Beide unterscheiden sich hinsichtlich der Partikelbewegung und ihrer Fortpflanzungsgeschwindigkeit. Aus der gemeinsamen Ermittlung der Geschwindigkeiten beider Wellentypen können dynamische Materialparameter bestimmt werden. Vorteile gegenüber anderen Verfahren der Geophysik ergeben sich aus der Erfassung sowohl horizontaler als auch vertikaler Strukturelemente sowie der Beschreibung des stratigraphischen Aufbaus des Untergrundes und der Lagerstätte. Nachteilig sind vor allem die im Vergleich zu anderen Verfahren hohen Kosten. Diese resultieren aus den teuren Geräten für die Datenerfassung und der aufwändigen Datenaufbereitung mittels leistungsstarker Großrechner. Da an Land der Messaufwand für Reflexionsmessungen erheblich größer ist werden für oberflächennahe Untersuchungen überwiegend Refraktionsmessungen angewendet.

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Bei der Seeseismik dagegen ist es aufgrund der Messtechnik vorteilhaft, Reflexionsmessungen durchzuführen. In Gewässern bestehen einfachere Möglichkeiten als an Land, seismische Signale zu erzeugen, die der Aufgabenstellung optimal angepasst sind. Es können impulsartige oder kontinuierliche Signale abgestrahlt werden. Die Frequenzen liegen dabei zwischen 10 Hz und 10.000 Hz. Die Auswahl der Signalquellen, die gewählten Messgeometrien und die Datenbearbeitungs-Prozeduren bestimmen die Erkundungstiefe und das Auflösungsvermögen.

Abb. 13: Reflexionsseismik (oben) und Refraktionsseismik (unten)

Mit Hilfe flächendeckender seismischer Messungen lassen sich Schichtverläufe verfolgen sowie Setzungszonen und Störungen lokalisieren. Eine Kalibrierung durch Bohrungen, Drucksondierungen oder andere direkte Aufschlüsse ermöglicht es, detaillierte, komplexe und realistische digitale geologische Modelle des Untergrundes zu entwickeln. Anwendungsgebiete für die Seismik sind neben der klassischen Exploration von Kohlenwasserstofflagerstätten vor allem die geologische Erkundung von flözartigen Lagerstätten z.B. der Stein- und Braunkohlen sowie allgemein die Ermittlung von Überdeckungen und Mächtigkeiten.

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WEITERBILDUNG In Tabelle 4 werden die Schalllaufzeiten einiger ausgewählter Stoffe aufgeführt. Tab. 4: Ausgewählte Geschwindigkeiten für P- und S-Wellen in Gesteinen

Material

VP in km s-1

Luft Wasser

0,3 1,45

Sedimente Sand, Ton Kalkstein Sandstein

1,5 - 2,5 3,5 - 5,5 1,8 - 3,0

Metamorphite Granatgneis Amphibolit Peridotit Eklogit

6,6 - 7,0 6,9 - 7,0 7,9 - 8,1 7,8 - 8,1

Magmatite Granit Gabbro

Reflexionsseismik

5,6 - 6,3 6,5 - 6,8

Bei der seismischen Vermessung einer Kieslagerstätte sind verschiedene Sedimentarten wie Schlamm/Spülsand, Sand, Kies, Geschiebemergel, Tonlagen/-linsen, Fels, aber auch große Steine sehr gut zu differenzieren (Abbildung 14). Da sich interne Lagerungsstrukturen meist deutlich erkennen lassen, -1 Vs in km s ist es auch möglich, unverritztes oder bereits -gebaggertes und zurückgefallenes Material zu unterscheiden. Korngrößen sind jedoch nur -relativ zu bestimmen, d.h. es ist erkennbar, ob die Materialzusammensetzung an einer Stelle 0,1 - 0,5 vergleichsweise feiner oder gröber ist als an 1,8 - 3,8 einer anderen Stelle. Grenzen der Einsetzbarkeit bildet der sog. 1,7 - 2,5 Beckeneffekt. Liegen z.B. Faulgase als kleine Bläschen in der Schlammbedeckung des 3,4 - 4,0 Bodens vor, wirken sie wie eine akustische 3,8 - 4,6 Sperre und lassen die vom Boomer ausgesandten seismischen Wellen nicht passieren 4,2 - 4,7 (Abbildung 14, rechts). 4,5 - 5,0 Ein weiteres Beispiel für eine refexionsseismische Erkundung ist die Erkundung eines Ka2,5 - 3,8 lisalzvorkommens in Kanada. Der Lagergang wurde durch radioaktive Bohrlochmessun3,8 - 3,9 gen in ehemaligen Erdölbohrungen bestätigt (Abbildung 15).

Die Anforderungen an ein reflexionsseismisches Messsystem sind durch die notwendige Auflösung von Schichtmächtigkeiten und die angestrebte Eindringtiefe vorgegeben. Die Eindringtiefe der Wellen in den Untergrund beträgt meist zw. 100 m und einigen Kilometern. Beim Einsatz der Reflexionsseismik auf dem Wasser kommen sogenannte Boomer-Systeme zum Einsatz. Boomer bestehen aus einer Membran, die durch zyklische Schwingungen Signale ähnlich einem Echolot abgibt. Gemessen wird von Bord eines fahrenden Bootes aus. Mit den B o o m e r- S y s t e m e n werden hohe Messraten entlang eines gefahrenen Profils erreicht, da sich ca. alle 5 cm eine Messung durchführen lässt. Reflexionsseismische Messungen liefern dadurch im Vergleich mit allen anderen geophysikalischen Verfahren die mit Abstand präzisesten Ergebnisse.

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Abb. 14: Seismische Kartierung und geologische Interpretation [8]

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WEITERBILDUNG

Abb. 15: Seismische Kartierungen eines Kaliflözes und geologische Interpretation [9]

Refraktionsseismik

Literatur

In der Refraktionsseismik werden die Laufzeiten der an Schichtgrenzen im Untergrund mit höherer seismischer Geschwindigkeit geführten (refraktierten) seismischen Welle gemessen. Im Gegensatz zur Reflexionsseismik wird mit diesem Verfahren nur eine begrenzte Anzahl von Schichtgrenzen (Refraktoren) im Untergrund erfasst. Dabei reicht die Eindringtiefe ebenfalls von wenigen Metern bis zu einigen Kilometern Tiefe. Das Verfahren liefert seismische Geschwindigkeiten für die Schichten im Untergrund, an denen die seismische Welle geführt wird und erlaubt die Bestimmung der Tiefenlage dieser Schichten. Über spezielle Verfahren der Datenverarbeitung lassen sich die Ergebnisse ähnlich wie in der Reflexionsseismik in Form von Tiefenprofilen für die gemessenen Refraktoren darstellen. Über die Vernetzung von zu vermessenden Profillinien wird die Tiefenlage von Refraktoren flächenmäßig erfasst und so das strukturelle Bild des Untergrundes wiedergegeben. Die Refraktionsseismik eignet sich besonders zur Erfassung von Schichtungen nahe der Erdoberfläche und der Abgrenzung von Lockergestein zu Festgestein sowie zur Klärung hydrologischer Fragestellungen.

[1] Geophysik.de - Das Informationsportal zur angewandten Geophysik http://www.geophysik.de/index.html

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[2] SRK Consulting Inc. Cardero Resource Corp. . Pampa de Pongo Iron Project, Preliminary Economic Assessment, Technical Report 30. September 2008 [3]

Knödel, Krummel, Lange (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe) - Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Deponien und Altlasten, Band 3, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2005

[4] Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) http://www.bgr.bund.de [5] Geoscience Australia - http://www.ga.gov.au/ [6] K. Ford, P. Keating, M.D. Thomas - Overview of Geophysical Signatures associated with Canadian Ore Deposits, Geological Survey of Canada [7] Dr. Donié Geo-Consult - Firmeninformation: Kiesprospektionen auf dem Wasser, Harissenbucht/Vierwaldstättersee, Schweiz [8] Fa. Schimmele - Firmeninformation [9] Western Potash Corp. - Firmeninformation, Russell Miniota Projekt [10] Ewans, A. M. - Introduction to mineral exploration, Blackwell Science Ltd., 1995 [11] LaCoste & Romberg - Firmeninformation

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WEITERBILDUNG

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Quality leads to Quantity. Ausgabe 01 | 2009

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BBM besetzt zukunftsfähige Geschäftsfelder. Der Bereich IT/Dokumentenmanagement-Systeme (DMS) ist unser jüngstes Geschäftsfeld, mit dem wir in die Entwicklung und Vermarktung neuer Technologien eingestiegen sind. So erweitern wir unser Portfolio und treiben unsere Internationalisierung voran. arCaptis, ein Unternehmen der BBM-Gruppe ist der Spezialist für die digitale Erfassung und Verarbeitung von eingehenden Papierdokumenten. Intelligente SoftwareLösungen sorgen für optimierte Arbeitsabläufe und Geschäftsprozesse: Unsere Systeme gewährleisten eine zuverlässige Indizierung, Klassifikation und Verteilung des Posteingangs einschließlich E-Mails.

TECHNOLOGIETRANSFER Verbesserung der Sicherheit in Tagebauen und Steinbrüchen:

Terrestrisches Laserscanning als Tool für Hangstabilitätsmonitoring und Sprengplanung von J. Kutschera & M. Herkommer | geo-konzept GmbH | Adelschlag | Deutschland

aserscanning hat sich in den letzten Jahren als weitere Vermessungsmethode neben Tachymetrie, GPS-Vermessung und Photogrammetrie etabliert. Mittels flugzeuggetragener Laserscanningsysteme können präzise DEMs und DTMs von großen Gebieten in kürzester Zeit erstellt werden. Terrestrisches Laserscanning (TLS) erreicht eine weit höhere Auflösung und 3D Punktegenauigkeiten von etwa 1 cm. Diese Eigenschaften machen TLS zu einem hervorragenden „Werkzeug“ auch für Tagebaue und Steinbrüche. In diesem Aufsatz sollen zwei Anwendungen von TLS vorgestellt werden: Hangstabilitätsmonitoring und Sprengplanung.

Abb. 1: Farbcodierter Vergleich zweier multitemporaler Scans

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TECHNOLOGIETRANSFER Einführung Terrestrisches Laserscanning bietet gegenüber traditionellen Vermessungsmethoden einige deutliche Vorteile: Schnelle und reflektorlose Distanzmessungen von bis zu 10.000 Punkten/Sekunde bis zu einer Entfernung von 1,8 km ermöglichen die schnelle Erzeugung von dichten und präzisen 3D Modellen. Vor allem für die Überwachung von Hängen ist TLS oftmals die einzige Methode um genaue und verlässliche Daten zu erzeugen (Travelletti et al., 2008). Eine grundsätzliche Unterscheidung von Terrestrischen Laserscannern kann aufgrund der Meßmethode getroffen werden: Phase Shift Scanner messen die Phasenverschiebung von 3 auf einen Laserstrahl aufmodulierten Frequenzen, erreichen Meßfrequenzen von 500 kHz und erfassen Punkte bis zu einer Entfernung von 80 m (Leica Geosystems AG, 2008). Sog. Time-Of-Flight Scanner besitzen eine wesentlich geringere Meßfrequenz von bis zu 50 kHz, messen aber bis zu einer Entfernung von 1,8 km (Optech Inc. 2008). Beim Time-Of-Flight Messverfahren wird ein kurzer Lichtimpuls (normalerweise im Wellenlängenbereich des Nahen Infrarot) ausgesendet. Dieser Lichtimpuls wird am Objekt reflektiert und ein Teil der ausgesendeten Energie wird am Laserscanner von einem Empfänger detektiert. Durch eine exakte Messung der Zeit zwischen gesendetem und empfangenem Impuls ist es möglich, die Distanz zum Objekt mit Hilfe folgender Formel zu berechnen:

R = (T · c)/2

(1)

Mit R = Entfernung in Metern T = gemessene Zeit c = Lichtgeschwindigkeit in Meter/Sekunde (Iavarone & Vaigners, 2003)

Monitoring von Hängen Mehrere Projekte zeigten in der Vergangenheit, dass Daten von Terrestrischen Laserscannern effektiv dazu benutzt werden können, um ein Monitoring von instabilen Hängen durchzuführen (Conforti et al, 2005, Morche et al, 2008, Oppikofer et al, 2008). Das grundsätzliche Vorgehen dieser Arbeiten ist ähnlich: Der betroffene Bereich des Hanges wird von einer oder mehreren Positionen aus vermessen. Die einzelnen Datensätze werden zunächst in einem lokalen kartesischen Koordinatensystem koregistriert und anschließend

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Abb. 2: Vergleich zweier multitemporaler Scans in Form von Schnitten

falls nötig georeferenziert (Tamburini, 2007). Dieses erste Modell des Hanges wird als Referenzmodell zum Zeitpunkt T0 betrachtet. Jedes weitere Modell, das zum Zeitpunkt T1 erzeugt wird, kann mit dem Referenzmodell des Zeitpunktes T0 verglichen werden oder selbst zum Referenzmodell für Modelle der Zeitpunkte , T2, …, Tn werden. Die Vergleichsmöglichkeiten beinhalten einfache, farbkodierte Punkt-zu-Punkt Vergleichskarten (siehe Abbildung 1), Schnittvergleiche und Volumenberechnungen, aber auch fortgeschrittenere Vorgehensweisen wie bei Oppikofer et al (2008) vorgestellt. Die angewendeten Arbeitsschritte werden in den zitierten Arbeiten von Hand durchgeführt. Durch die feste Installation eines Terrestrischen Laserscanners können viele Arbeitsschritte automatisiert erfolgen.

Grundlegende Systembeschreibung Das System basiert auf dem Optech ILRIS 36D Laserscanner. Dieser Laserscanner bietet die nötigen APIs, die für die Automatisierung des Scanvorganges nötig sind. Der ILRIS wird an einem vor Umwelteinflüssen geschützten Ort aufgebaut. Weiterhin nötig sind Stromversorgung und eine TCP/IP Verbindung. Gesteuert wird das gesamte System von einem Webserver, auf dem die Kontrollsoftware läuft.

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Abb. 3: Beschreibung eines automatischen Monitoringsystems

Dieser Webservice benutzt die API Funktionen des ILRIS um in regelmäßigen Abständen Scans des betroffenen Areals zu initiieren. Die bei diesen Scanvorgängen gesammelten Daten werden über die TCP-IP Verbindung an den Webserverübertragen. Anschlißend fällt der ILRIS in den Schlafmodus und wartet auf eine neue Verbindung vom Webserver. Die an den Webserver übertragenen Rohdaten werden dort ebenfalls durch API Funktionen in Kartesische Koordinaten umgerechnet. Die erzeugten Daten werden nun vom Webserver an die Software PolyWorks gesendet. Auch PolyWorks bietet eine API, die es ermöglicht, PolyWorks Funktionen automatisiert aufzurufen. Der zuvor beschriebene Workflow Koregistrierung, Georeferenzierung und Vergleich von zwei Datensätzen kann damit vollautomatisiert ablaufen. Die Resultate der Vergleiche können zudem vom Webserver in Form von SMS- Benachrichtigungen oder emails verteilt werden. Der Webserver kann außerdem konfiguriert werden, dass Warnmeldungen gesendet werden, falls Unterschiede zwischen Scans auftreten, die größer als ein vom Administrator anzugebender Betrag sind.

Sprengplanung Etwa 80% aller mineralischen Rohstoffe werden weltweit durch Bohren und Sprengen gewonnen (Vogel, 2000). Diese Methode wird als kosteneffektiv angesehen, aber die Sprengungen können auch unerwünschte Nebenwir-

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kungen wie Steinflug und starke Vibrationen auslösen. Befindet sich das Sprengbohrloch oder Teile desselben zu nahe an der zu sprengenden Wand, so kann gefährlicher Steinflug die Folge sein. Jedes Jahr sterben weltweit Menschen an den Folgen von Steinflug, aber auch die Zerstörung von privatem oder öffentlichem Eigentum hat gravierende finanzielle und rechtliche Folgen. Auch starke Vibrationen infolge der Sprengungen können Schäden an Gebäuden erzeugen und führen im besten Fall nur zu Problemen mit der Bevölkerung in unmittelbarer Umgebung der Steinbrüche. Insbesondere zu starke Unterbohrung, schlechte Zünderabstimmung und Sprenggeometrie können das Problem von Vibrationen verstärken. Jede Sprengung beinhaltet mehrere Variablen: Vorgabe, Bohrlochabstand, Unterbohrung, Bohrlochdurchmesser, Zünder und Zünderverzögerungen und Besatz. Fehlendes Wissen über die exakte Vorgabe in einer gewissen Tiefe des Bohrloches kann dazu führen, dass die Sprengstoffmenge für die zu sprengende Gesteinsmenge zu hoch oder zu gering gewählt wird. In beiden Fällen können unerwünschte Folgen auftreten: Steinflug im Fall einer zu hohen Sprengstoffkonzentration und schlechte Fraktionierung im Fall einer zu geringen Sprengstoffkonzentration. Auch fehlendes Wissen über den exakten Bohrlochverlauf kann zu großen Variationen der Sprengenergieverteilung in der Gesteinsmasse führen (Goldhahn, 2005). Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Wandhöhe und des exakten Bohrlochansatzpunktes führen zu einem

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TECHNOLOGIETRANSFER unnötigen Sprengstoffeinsatz, schlechten Bohrsohlen, schlechter Fraktionierung des Gesteins, starken Vibrationen und unnötig hohen Bohrkosten (Kutschera & Herkommer, 2008). Viele Variablen entscheiden also über den wirtschaftlichen Erfolg einer Sprengung und nicht zuletzt auch über die Sicherheit bei einer Sprengung. Terrestrisches Laserscanning bietet die Möglichkeit, präzise Informationen über (fast) alle geometrischen Parameter einer Großbohrlochsprengung zu erzeugen. Abbildung 5 zeigt ein typisches Beispiel einer Sprengplanung. Basierend auf den 3D Koordinaten des aus den Laserdaten erzeugten Modells können genaue Profile und Vorgabewerte berechnet werden. Ein vor dem Bohrloch gelegtes 2D Profil zeigt lediglich einen Ausschnitt der Realität, da sich die Energie des Sprengstoffes radial ausbreitet und daher mehr oder weniger gleichmäßig auf die vor dem Bohrloch befindliche

Gesteinsmasse einwirkt. Um Informationen über die zu erwartenden minimalen Vorgaben für ein Bohrloch zu erhalten wurde die BurdenMaster Funktion in Quarry6 implementiert. Die Software berechnet in vom Nutzer vordefinierten Abständen horizontale Schnitte durch das Bruchwandmodell. Für jedes Bohrloch kann für jeden Horizontalschnitt genau der Punkt mit der minimalen Vorgabe bestimmt werden. Verbindet man bei einem Bohrloch diese Punkte über alle Horizontalschnitte hinweg, so erhalt man die BurdenMaster Linie: die Line der schwächsten Vorgabe. Mit dieser Information kann der Sprengberechtigte die nötigen Entscheidungen hinsichtlich des Ladens des Bohrloches treffen, um Steinflug zu vermeiden.

Abb. 4: 2D - Profil

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Abb. 5: Quarry6 Sprengplanungssoftware

Abb. 6: Berechnung des BurdenMasters

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Fig. 7: Profile with Burden Master

Bis zu diesem Zeitpunkt enthält das Modell lediglich die vom Laserscanner erfassten Daten der Bruchwand. Ein weiterer wichtiger Faktor, der große Auswirkungen auf Sicherheit als auch die Produktivität einer Sprengung hat, ist die Bohrgenauigkeit (Kerber, Tudeshki & Rebehn, 2007). Es können mehrere Gründe für das Verlaufen eines Bohrloches gefunden werden. Zu den wichtigsten zählen geologische/tektonische Voraussetzungen, Bohren in eine falsche Richtung aufgrund technischer Einschränkungen der Bohrgeräte (Kutschera & Mann, 2007) und zu starker Vortrieb (Kerber, Tudeshki & Rebehn, 2007). Die Vermessung der Bohrlöcher mittels eines Laserscanners ist nicht möglich, jedoch wurden einige Geräte zur präzisen Vermessung der Bohrlöcher entwickelt, wie z.B. die Pulsar Bohrlochsonde Mk3 (geokonzept GmbH, 2008). Die Integration dieser Vermessungsdaten in das Modell erlaubt nun die exakte Berechnung der wahren Vorgaben und die Bohrlochabstände nach dem Bohrvorgang.

Abb. 7: Profil mit BurdenMaster Abb. 8: Profil mit BurdenMaster und Bohrlochvermessungsdaten

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TECHNOLOGIETRANSFER Literatur Conforti, D., Deline, P., Mortara, G., Tamburini, A., 2005. Report on the Joint ISPRS Commission VI, Workshop “Terrestrial scanning lidar technology applied to study the evolution of the ice-contact Miage Lake (Mont Blanc, Italy). http://www.innovmetric.com/Surveying/english/ pdf/miage_lake.pdf (accessed 29.10.2008). geo-konzept GmbH, http://www.sprengplanung.de/, accessed: 03.11.08 Goldhahn, J.: Reduzierung der Steinfluggefahr bei Gewinnungssprengungen, Nobelhefte 12/2005, 71. Jahrgang Iavarone, A. & Vaigners, D.: Sensor Fusion: Generating 3D by Combining Airborne and Tripod–mounted LIDAR Data, FIG Working Week 2003, Paris, France, April 13-17, 2003 Kerber, R., Tudeshki, H. & Rebehn, T.: Untersuchungen zum richtungsstabilen Niederbringen von Sprengbohrlöchern im Hartgestein, aggregates International 04/2007 Kutschera, J.& Herkommer, M.: Integration von GNSS- und Laservermessungssystemen zur Planung von Großbohrlochsprenganlagen und deren Dokumentation, Sprenginfo 30/2, 2008 Kutschera, J. & Mann, U.: Bruchwand- und Bohrlochvermessung als Hilfsmittel für die Reduzierung von Erschütterungen bei der Durchführung von Großbohrlochsprengungen, 29. Informationstagung Sprengtechnik, Siegen 2007 Leica Geosystems AG, http://www.leica-geosystems.com/ch/de/ Leica_HDS6000_brochure_de.pdf, accessed: 04.11.08 Morche, D., Schmidt, K.-H., Sahling, I., Herkommer, M. and Kutschera, J. (2008): Volume changes of Alpine sediment stores in a state of postevent disequilibrium and the implications for downstream hydrology and bed load transport, Norsk Geografisk Tidsskrift - Norwegian Journal of Geography, 62:2, pp. 89 — 101 Oppikofer, T., Jaboyedoff, M., Blikra, L.H. and Derron, M.-H. (2008): Characterization and monitoring of the Åknes landslide using terrestrial laser scanning. In: Locat, J., Perret, D., Turmel, D., Demers, D. and Leroueil, S. (Editors), Proceedings of the 4th Canadian Conference on Geohazards: From Causes to Management. Presse de l‘Université Laval, Québec, Canada, 211-218.

Dipl.-Geogr. Johannes Kutschera studierte Physische Geographie an der Universität Eichstätt mit den Schwerpunkten Geomorphologie, Geoinformatik und Fernerkundung. Herr Kutschera ist bei der Firma geo-konzept GmbH seit 2002 beschäftigt. Sein Aufgabenfeld als Abteilungsleiter umfasst die Betreuung der Geschäftsfelder Terrestrisches Laserscanning, GPS-Technologie und Sprengplanung.. jkutschera@geo-konzept.de Dipl.-Geogr. Martin Herkommer studierte Geographie an der Universität Eichstätt mit den Schwerpunkten Geomorphologie, GIS und Fernerkundung. Er arbeitete bis 2002 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Physische Geographie an der Universität Eichstätt und befasste sich während dieser Zeit vor allem mit dem Themenkomplex der rezenten Geomorphodynamik. Für die Firma geo-konzept GmbH ist er bereits seit 1998 tätig und sein Arbeitsgebiet umfasst das gesamte Feld der terrestrischen Laservermessung, GPS-Vermessung, Fernerkundung und Sprengplanung. Als Produktmanager, Luftbildpilot und Anwendungsexperte ist er zuständig für die Weiterentwicklung und den Vertrieb der geo-konzept Lösungen im Bereich Bergbau und Fernerkundung. mherkommer@geo-konzept.de

Optech Inc.,http://www.optech.ca/pdf/Brochures/ilris_36d.pdf, accessed: 04.11.08 Reshetyuk, Y.: Investigation and calibration of pulsed time-of-flight terrestrial laser scanners, Licentiate thesis, Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, 2006 Tamburini, A.: The use of terrestrial laser scanner for characterization and monitoring of unstable slopes and glaciers. Selected case histories from Alps and Himalaya, 3rd International ILRIS-3D User Meeting - Rome, June 6th, 2007 Travelletti, J., Oppikofer, T., Delacourt, C., Malet, J., Jaboyedoff, M.: Monitoring landslide displacements during a controlled rain experiment using a long-range terrestrial laser scanning (TLS), The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B5. Beijing 2008, 2008

CONTACT: geo-konzept GmbH Gut Wittenfeld 85111 Adelschlag | Deutschland Tel.: +49 (0)8424 89890 Fax: +49 (0)8424 898980 Internet: www.geo-konzept.de | www.sprengplanung.de

Vogel, G.: Zünden von Sprengladungen, Verlag Leopold Hartmann, Sondheim v.d. Rhön, 2000

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Biomining zur Metallextraktion aus Erzen und Abfällen von A. Schippers | Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) | Hannover | Deutschland

iomining ist angewandte Biolaugung (bioleaching) und Biooxidation (biooxidation) zur Metallextraktion aus Erzen im Gegensatz zu sauren Grubenwässern (acid mine drainage), die unkontrolliert und unbeabsichtigt sind. Biolaugung ist die Umwandlung eines unlöslichen Wertmetalls (Metallsulfid) in eine lösliche Form (Metallsulfat). Die Gewinnung von Kupfer aus Kupferarmerzen ist die wichtigste Anwendung der Biolaugung heutzutage und ungefähr 10–15% der Weltkupferproduktion stammen aus der Haldenbiolaugung. Biooxidation ist ein Prozess in dem die Gewinnung des Metalls durch die mikrobielle Auflösung des Minerals begünstigt wird, aber dabei geht das gewonnene Metall nicht in Lösung. Die wichtigste Anwendung ist die Goldgewinnung aus Refraktärerzen in großen Tank-Biooxidationsanlagen. Biomining mit Erzen ist heutzutage eine etablierte Biotechnologie. Fortschritte in der Konstruktion von Anlagen und Halden, sowie im Prozessdesign und der Anwendung und dem Monitoring der Metallsulfide oxidierenden Mikroorganismen ermöglichen es dem Biomining erfolgreich mit anderen metallurgischen Technologien zu konkurrieren. Neuere F & D Aktivitäten haben die Tür für eine Metallextraktion aus Abfällen wie Aufbereitungsrückständen des Bergbaus (mine tailings) geöffnet. Im Falle der Aufbereitungsrückstände könnte Biomining eine Option sein für eine biologische Sanierung (bioremediation) von Bergbauabfällen, die saure Grubenwässer produzieren.

Biomining Kupfer, Zink und Nickel sind einige Metalle die in der Natur überwiegend in Form von Metallsulfiden vorkommen. Metallsulfide sind unlöslich, und um das interessante Metall zu konzentrieren, wird das Erz dem als „smelting” bekannten Prozess unterzogen. „Smelting” beinhaltet die Erhitzung des Erzes, welches die chemische Reduktion des Metallsulfids beschleunigt. „Smelting” sulfidischer Erze führt zur Emission von Schwefeldioxidgas welches chemisch in der Atmosphäre zu Schwefelsäure-Nebel reagiert. Da dieser saure Regen auf die Erde fällt, verstärkt er die Versauerung von Boden und Wasser, und schädigt die Vegetation und die Wildtiere. Schwefeldioxid ist auch ein ernstzunehmendes Gesundheitsproblem für Menschen, die in der Nähe einer „Smelting”-Anlage leben oder arbeiten und das korrosive Gas einatmen. Beispielhaft ist eine „Smelting”-Anlage in Abbildung 1 gezeigt. Eine umweltfreundliche Alternative zu „Smelting” ist die Extraktion von interessierenden Metallen aus sulfidischen Erzen mit-

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tels Mikroorganismen. Diese Methode wird als Biomining bezeichnet. Der Begriff Biomining bezieht sich auf die Anwendung von Mikroorganismen im Bergbau und beinhaltet zwei nützliche Prozesse - Biolaugung und Biooxidation. Letztere Fortschritte in Biolaugung, Biooxidation und Biomining sind in drei Büchern veröffentlicht worden (Donati & Sand, 2007; Rawlings & Johnson, 2007; Schippers Abb. 1: „Smelting”-Anlage in Selebi-Phikwe, Botswana. Das Bild wurde von einer Halde aus Aufbereitungsrückständen aufgenommen (Quelle: BGR).

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TECHNOLOGIETRANSFER et al., 2007) sowie einer Sonderausgabe einer Zeitschrift (Schippers et al., 2008). Einige Reviews zu diesem Thema sind zuvor veröffentlicht worden, teilweise mit dem Fokus auf Biolaugungsmechanismen, Mikroorganismen und Anwendung (Rossi, 1990; Johnson, 1998; Hallberg & Johnson, 2001; Rawlings, 2002; Rohwerder et al., 2003; Olson et al., 2003). Biooxidation beinhaltet die Oxidation reduzierter Schwefelverbindungen die das interessante Metall begleiten wie bei der Biooxidation von refraktären Golderzen. Der Biooxidationsprozess setzt das Gold frei, welches daraufhin mit der traditionellen Cyanidmethode gelaugt wird. Biolaugung auf der anderen Seite ist die Anwendung von Mikroorganismen um Metalle aus dem Erz zu extrahieren aufgrund der Oxidation unlöslicher Metallsulfide zu Metallsulfaten durch Säure liebende Fe(II)- und Schwefel-oxidierende Bakterien und Archaeen. Laugung ist die Auflösung eines oder mehrerer Komponenten einer komplexen Festphase im Kontakt mit einer Flüssigphase. Gold wird oft in Erzen mit assoziierten unlöslichen Sulfidmineralen gefunden, welche als Refraktärerze bekannt sind. Diese Erze erfordern eine zusätzliche Behandlung, wie Biooxidation, zur traditionellen Cyanidlaugung, da das Cyanid vorzugsweise das Sulfidmineral und nicht das Gold laugt, und dabei zu Thiocyanat reagiert. Der Prozess der Biooxidation findet in einer Reihe von großen Reaktoren statt, in denen mehrere Faktoren wie Temperatur, pH, O2 - und CO2 - Versorgung kontrolliert werden. Einige der Bakterien die an dem Biooxidations-Prozess beteiligt sind heißen Acidithiobacillus thiooxidans, Acidithiobacillus ferrooxidans und Leptospirillus ferrooxidans. Ein Beispiel für eine Tank-Biooxidationsanlage zur Behandlung refraktärer Golderze ist in Abbildung 2 gezeigt. Biolaugung wird effektiv zur Gewinnung von Kupfer, Zink, Blei, Nickel und Molybdän aus sulfidischen Erzen eingesetzt. Die meistgebräuchlichen Methoden bei der Biolaugung sind Haufenlaugung (dump bioleaching) und

Abb. 3: Beispiel einer Halden- und einer Haufenbiolaugungsoperation (Quelle: BGR).

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Haldenlaugung (heap bioleaching). Haufenlaugung ist die am meisten verbreitete Methode bei der große Ablagerungen von Abraumhalden mit Säure berieselt werden um die indigenen Säure liebenden Bakterien zu vermehren. Dieser Prozess ist langsam und ineffektiv. Haldenlaugung auf der anderen Seite ist eine effizientere Methode da kontinuierlich optimale Bedingungen für die Biolaugungsbakterien bereitgestellt werden. Bei der

Abb. 2: Tank-Biooxidationsanlage zur Behandlung refraktärer Golderze. Die Wiluna BIOX® plant liegt in der nordöstlichen Goldfeldregion von Westaustralien (Quelle: Gold Fields Ltd. © BIOX®).

Haldenlaugung wird fein gebrochenes Erz auf einen vorbereiteten Belag abgeladen und mit verdünnter Schwefelsäure besprüht. Belüftung der Halde ist erforderlich, da der mikrobielle Laugungsprozess ein aerober Prozess ist. Die Flüssigkeit, die am Fuße der Halde austritt, enthält die interessanten Metalle in Lösung (pregnant liquid solution, PLS) und wird zu einer Anlage transportiert in der die Metalle konzentriert und gereinigt werden. Die Fe(II)-reiche Lösung wird in ein Oxidations-

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TECHNOLOGIETRANSFER becken überführt um Fe(III) zu bilden und wird danach zur Haldenoberfläche gepumpt womit der Zyklus sich wiederholt (Abbildung 3). Im Norden von Chile in der Mine La Escondida wird derzeit eine große Haldenbiolaugungsoperation für “runof-mine” sulfidische Kupferarmerze aufgebaut. Die kommerzielle Halde wird gegenwärtig auf einem vorbereiteten Belag mit Rohren zur Sammlung der Lösung und verstärkter Luftverteilung in Reihen konstruiert. Die PLS wird in einem Teich mit Bodenbelag gesammelt und dann zur Kupferextraktion zu zwei 4.500 m3/h Solventextraktionsanlagen geleitet werden. Die übrig gebliebene Lösung wird in einen anderen Teich mit Bodenbelag überführt und dann weiter mittels Pumpen auf der Halde verteilt. Wenn die Biolaugungshalde in 2010 fertig gestellt sein wird, ist sie 5 km lang und 3 km breit und bis zu 126 m hoch – ein Gesamtvolumen von etwa 1.5 Milliarden Kubikmeter Kupfererz. Die komplette kommerzielle Anlage wird 180.000 t Katho-

denkupfer pro Jahr produzieren (Clark et al, 2006; Holmes et al., 2008). Haldenbiolaugung wird hauptsächlich zur Gewinnung von Kupfer aus Armerzen eingesetzt. Ein Vergleich von Kupferextraktionsverfahren im Hinblick auf ihre wirtschaftliche Anwendbarkeit ist in Abbildung 4 gegeben. Biolaugung von Armerzen hat sich zu einer akzeptierten Technologie zur Kupfergewinung in der Kupferindustrie entwickelt. In Ergänzung zum Biomining von Erzen können Wertmetalle aus Aufbereitungsrückständen des Bergbau (mine tailings) extrahiert werden durch eine Anwendung verschiedener Aufbereitungstechnologien einschließlich Biolaugung oder Biooxidation und dadurch eine Option für die Sanierung saure Grubenwässer freisetzender Bergbauabfälle bereitstellen (Olson et al., 2006; Sagdieva et al., 2007; Coto et al., 2007; Schippers et al., 2008).

Abb. 4: Technologien zur Extraktion von Kupfer aus Erzen (Quelle: Clark et al. 2006). Tab. 1: Eine Zusammenfassung verbreiteter Sulfidminerale und chemischer Gesamtreaktionen die zu ihrer Auflösung führen (Quelle: McIntosh et al., 1997).

Mineral

Reaktion

Chalkopyrit Covellin Chalkosin Bornit Sphalerit Galena Arsenopyrit Stibnit Millerit Molybdänit

4 CuFeS2 + 17 O2 + 2 H2SO4 -> 4 CuSO4 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O CuS + 2 O2 -> CuSO4 5 Cu2S + 0.5 O2 + H2SO4 -> CuSO4 + Cu9S5 + H2O 4 Cu5FeS4 + 37 O2 + 10 H2SO4 -> 20 CuSO4 + 2 Fe2(SO4)3 + 10 H2O ZnS + 2 O2 -> ZnSO4 PbS + 2 O2 -> PbSO4 4 FeAsS + 13 O2 + 6 H2O -> 4 FeSO4 + 4 H3AsO4 2 Sb2S3 + 13 O2 + 4 H2O -> (SbO)2SO4 + (SbO2)2SO4 + 4 H2SO4 NiS + 2O2 -> NiSO4 2 MoS2 + 9 O2 + 6 H2O -> 2 H2MoO4 + 4 H2SO4

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TECHNOLOGIETRANSFER Chemie der Biolaugung Biolaugung ist die biologische Umwandlung einer unlöslichen Metallverbindung in eine wasserlösliche Form. Im Falle der Biolaugung von Metallsulfiden werden diese zu Metallionen und Sulfat oxidiert von aeroben, Säure liebenden Fe(II)- und/oder Schwefelverbindungen oxidierenden Bakterien oder Archaeen. Biolaugung beinhaltet chemische und biologische Reaktionen. Eine Liste verbreiteter Sulfidminerale und die chemischen Gesamtreaktionen die zu ihrer Auflösung führen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Obwohl Sauerstoff der terminale Elektronenakzeptor für den gesamten Metallbiolaugungsprozess ist, sind Fe(III)Ionen das relevante Agens zur Oxidation der Metallsulfide. Die Metallsulfidoxidation selber ist ein chemischer Prozess bei dem Fe(III)-Ionen zu Fe(II)-Ionen reduziert werden und der Schwefelanteil des Metallsulfids zu Sulfat und verschiedenen intermediären Schwefelverbindungen oxidiert werden wie z. B. Elementarschwefel, Polysulfide, Thiosulfat und Polythionate. Die Oxidation von Sphalerit (ZnS) zu Elementarschwefel z. B. ist in der folgenden Gleichung beschrieben:

ZnS + 2 Fe3+ --> Zn2+ + 0.125 S8 + 2 Fe2+ Da zwei verschiedene Gruppen von Metallsulfiden existieren wurden zwei verschiedene Oxidationswege vorgeschlagen, namentlich der Thiosulfat-Mechanismus (für Säure-unlösliche Metallsulfide wie Pyrit) und der Polysulfid-Mechanismus (für Säure-lösliche Metallsulfide wie Sphalerit oder Chalkopyrit, CuFeS2). Diese Mechanismen erklären das Auftreten aller anorganischen Schwefelverbindungen die im Verlaufe der Metallsulfidoxidation detektiert worden sind (Reviews: Sand et al., 2001; Rohwerder et al., 2003; Schippers, 2004). Die Bedeutung der Mikroorganismen im Biolaugungsprozess liegt in der Oxidation der Produkte der chemischen Metallsulfidoxidation (Fe(II)-Ionen und Schwefelverbindungen), um Fe(III)-Ionen und Protonen bereitzustellen, die Metallsulfide angreifenden Agenzien. Darüber hinaus bleibt der pH-Wert aufgrund der Protonenproduktion niedrig und dadurch die Fe-Ionen in Lösung. Aerobe, Säure liebende, Fe(II)-oxidierende Bakterien oder Archaeen liefern Fe(III) nach der folgenden Gleichung:

0.125 S8 + 1.5 O2 + H2O --> SO42- + 2 H+ Die Schwefelverbindungen oxidierenden Bakterien oder Archaeen produzieren Protonen, die Metallsulfide auflösen, bis auf Pyrit welches Säure-unlöslich ist. Pyrit wird ausschließlich durch Fe(III)-Ionen angegriffen (nicht durch Protonen) und kann daher nur von Fe(II)-oxidierenden Bakterien oder Archaeen aufgelöst werden.

Für Biomining relevante Mikroorganismen Für Biomining relevante Mikroorganismen sind Säure liebende Metallsulfide oxidierende Mikroorganismen. Sie alle oxidieren Fe(II) und/oder Schwefelverbindungen und die meisten von Ihnen fixieren CO2 und wachsen chemolithoautotroph. Die meisten beschriebenen acidophilen Metallsulfide oxidierenden Mikroorganismen gehören zu den mesophilen und moderat thermophilen Bakterien. Die häufigsten Bakterien die an der Biolaugung beteiligt sind, gehören zu den Gattungen Acidimicrobium, Acidithiobacillus, Leptospirillum und Sulfobacillus. Die Fe(II) und/oder Schwefelverbindungen oxidierenden Archaeen sind gewöhnlich extrem thermophil (bis auf die Gattung Ferroplasma). Die meisten industriellen Halden- und Tanklaugungsanlagen laufen bei 40°C aber Operationen bei höheren Temperaturen versprechen höhere Reaktionsraten (Olson et al., 2003; Batty & Rorke, 2006). Einige physiologische Eigenschaften der Säure liebenden Metallsulfide oxidierenden Mikroorganismen sowie ihre pH- und Temperatur-Wachstumsbereiche und -optima sind in den Tabellen 2 und 3 dargestellt. Die Organismen können in drei Gruppen eingeteilt werden anhand ihrer Temperatur-Wachstumsoptima: Mesophile bis zu ~ 40°C, moderat Thermophile zwischen ~ 40 - ~ 55°C, und extrem Thermophile zwischen ~ 55 - ~ 80°C.

2 Fe2+ + 0.5 O2 + 2 H+ --> 2 Fe3+ + H2O Aerobe, Säure liebende, Schwefelverbindungen oxidierende Bakterien oder Archaeen oxidieren intermediäre Schwefelverbindungen zu Sulfat und Protonen (Schwefelsäure). Am wichtigsten ist die Oxidation von Elementarschwefel zu Schwefelsäure, da Elementarschwefel nur biologisch unter den Bedingungen der Biolaugung oxidiert werden kann:

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TECHNOLOGIETRANSFER Tab. 2: Einige physiologische Eigenschaften der Säure liebenden Metallsulfide oxidierenden Mikroorganismen relevant für Biomining (Quelle: Schippers 2007).

Oxidation von Art# Mesophile und moderat thermophile Bakterien Acidimicrobium ferrooxidans Acidithiobacillus albertensis Acidithiobacillus caldus Acidithiobacillus ferrooxidans Acidithiobacillus thiooxidans Alicyclobacillus disulfidooxidans Alicyclobacillus tolerans "Caldibacillus ferrivorus" "Ferrimicrobium acidiphilum" Leptospirillum ferriphilum "Leptospirillum ferrodiazotrophum" Leptospirillum ferrooxidans Sulfobacillus acidophilus "Sulfobacillus montserratensis" Sulfobacillus sibiricus Sulfobacillus thermosulfidooxidans Sulfobacillus thermotolerans "Thiobacillus plumbophilus" "Thiobacillus prosperus" Thiomonas cuprina Mesophile und moderat thermophile Archaeen "Ferroplasma acidarmanus" Ferroplasma acidiphilum "Ferroplasma cupricumulans" Extrem thermophile Archaeen Acidianus brierleyi Acidianus infernus Metallosphaera hakonensis Metallosphaera prunae Metallosphaera sedula Sulfolobus metallicus Sulfolobus yangmingensis Sulfurococcus mirabilis Sulfurococcus yellowstonensis

Pyrit

andere *MS

Fe(II) Ionen

Schwefel

Wachstum

+ + + + + + + na + + + + + + + -

na + + + + na + na na + na + + na + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + -

+ + + + + + + na + + + + + + + +

F A F A A F F F H A A A F F F F F A A F

+ + na

na na +

+ + +

F F F

+ + na + + + na + +

+ + + + + + + + +

+ + na + + + na + +

+ + + + + + + + +

F A F F F A F F F

# In alphabetischer Reihenfolge; *MS = Metallsulfid außer Pyrit; A = autotroph; F = facultativ autotroph und/oder mixotroph; H = heterotroph; na = nicht analysiert; Arten, die nicht in der Nomenklatur (http://www.bacterio.cict.fr/) stehen, sind mit Anführungszeichen angegeben

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TECHNOLOGIETRANSFER Tab. 3: Optimum und Bereich des Wachstums für pH und Temperatur der Säure liebenden Metallsulfide oxidierenden Mikroorganismen relevant für Biomining (Quelle: Schippers 2007).

Art Mesophile und moderat thermophile Bakterien Acidimicrobium ferrooxidans Acidithiobacillus albertensis Acidithiobacillus caldus Acidithiobacillus ferrooxidans Acidithiobacillus thiooxidans Alicyclobacillus disulfidooxidans Alicyclobacillus tolerans "Caldibacillus ferrivorus" "Ferrimicrobium acidiphilum" Leptospirillum ferriphilum "Leptospirillum ferrodiazotrophum" Leptospirillum ferrooxidans Sulfobacillus acidophilus "Sulfobacillus montserratensis" Sulfobacillus sibiricus Sulfobacillus thermosulfidooxidans Sulfobacillus thermotolerans "Thiobacillus plumbophilus" "Thiobacillus prosperus" Thiomonas cuprina Mesophile und moderat thermophile Archaeen "Ferroplasma acidarmanus" Ferroplasma acidiphilum "Ferroplasma cupricumulans" Extrem thermophile Archaeen Acidianus brierleyi Acidianus infernus Metallosphaera hakonensis Metallosphaera prunae Metallosphaera sedula Sulfolobus metallicus Sulfolobus yangmingensis Sulfurococcus mirabilis Sulfurococcus yellowstonensis

pH Optimum

pH Minimum Maximum

Temperaturoptimum (°C)

Temperatur Minimum Maximum (°C)

~2 3.5-4.0 2.0-2.5 2.5 2.0-3.0 1.5-2.5 2.5-2.7 1.8 2-2.5 1.3-1.8 na 1.5-3.0 ~2 1.6 2.2-2.5 ~2 2-2.5 na ~2 3.5-4

na 2.0-4.5 1.0-3.5 1.3-4.5 0.5-5.5 0.5-6.0 1.5-5 na 1.3-4.8 na <1.2< 1.3-4.0 na 0.7->2 1.1-3.5 1.5-5.5 1.2-5 4.0-6.5 1.0-4.5 1.5-7.2

45-50 25-30 45 30-35 28-30 35 37-42 45 37 30-37 na 28-30 45-50 37 55 45-48 40 27 33-37 30-36

<30-55 Na 32-52 10-37 10-37 4-40 <20-55 <35->55 <10-45 na-45 <37< Na <30-55 <30-43 17-60 20-60 20-60 9-41 23-41 20-45

1.2 1.7 1-1.2

<0-1.5 1.3-2.2 0.4-1.8

42 35 54

23-46 15-45 22-63

1.5-2.0 ~2 3 2-3 2-3 2-3 4 2-2.6 2-2.6

1-6 1-5.5 1-4 1-4.5 1-4.5 1-4.5 2-6 1-5.8 1-5.5

~ 70 ~ 90 70 ~ 75 75 65 80 70-75 60

45-75 65-96 50-80 55-80 50-80 50-75 65-95 50-86 40-80

# In alphabetischer Reihenfolge; na = nicht analysiert; Arten, die nicht in der Nomenklatur (http://www.bacterio.cict.fr/) stehen, sind mit Anführungszeichen angegeben

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PD Dr. Axel Schippers studierte Biologie an der Universität Hamburg und promovierte dort 1998 über den Chemismus bei der Metall-Biolaugung. Nach einem zweijährigen Post-Doc-Aufenthalt am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen wechselte er 2001 zur Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover, wo er seit 2007 die Geomikrobiologie leitet. Im Jahre 2006 habilitierte er an der Leibniz Universität Hannover. Schwerpunkte seiner Tätigkeit sind die Entwicklung biotechnologischer Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus Roh- und Reststoffen, sowie die Erforschung der Geomikrobiologie in Bergbauhalden und der Tiefen Biosphäre. axel.schippers@bgr.de KONTAKT: PD Dr. Axel Schippers Leiter des Arbeitsbereiches Geomikrobiologie Fachbereich Geochemie der Rohstoffe (B1.3) Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) Stilleweg 2 30655 Hannover | Deutschland Tel.: +49 (0)511 643 3103 Fax: +49 (0)511 643 2304 Internet: www.bgr.bund.de

Sand W, Gehrke T, Jozsa P-G, Schippers A. 2001. (Bio)chemistry of bacterial leaching - direct vs. indirect bioleaching. Hydrometallurgy 59: 159175. Schippers A. 2004. Biogeochmistry of metal sulfide oxidation in mining environments, sediments and soils. In: Amend JP, Edwards KJ, Lyons TW, eds. Sulfur biogeochemistry - Past and present. Special Paper 379. Geological Society of America, Boulder, Colorado, 49-62. Schippers A. 2007. Chapter 1: Microorganisms involved in bioleaching and nucleic acid-based molecular methods for their identification and quantification. In: Donati ER and Sand W (eds.). Microbial Processing of Metal Sulfides. Springer, 3-33.

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Verbesserung der dampfunterstützten Bitumengewinnung aus natürlichen Lagerstätten durch elektromagnetische Heizmethoden (Induktionswärme) vom M. Koolmann, N. Huber, D. Diehl & B. Wacker | Siemens AG | Erlangen | Germany

ie Öl-Sand Lagerstätten in Kanada (Alberta) enthalten schätzungsweise ca. 178 Milliarden Fässer nachgewiesene abbaubare Bitumenreserven, von denen seit 1960 bis heute nur ca 3% abgebaut worden sind. Die Zugänglichkeit der Lagerstätten wird gemäss derzeitigem Technologiestand zu 20% durch die Tagebautechnik, und zu 80% durch in-Situ Technologie angegeben, wobei Tendenzen zu mehr in-Situ Gewinnung zu verzeichnen sind. Die Entwicklung einer Technologie zur Effizienzsteigerung bei der in-Situ Ausbeute dieser Lagerstätten stellt eine aktuelle Herausforderung dar.

Der vorliegende Beitrag stellt eine Zusammenfassung einer Veröffentlichung der Autoren dar, die anlässlich des SPE International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium 2008 in Calgary, Alberta, Kanada (20.–23. Oktober 2008) unter der Kennung SPE 117481 präsentiert wurde. Der Originaltext in englischer Sprache ist in der englischen AMS Online-Ausgabe 03/2009 verfügbar.

Derzeit wird der in situ Produktionsprozess (Steam Assisted Gravity Drainage - SAGD), relativ erfolgreich in bestimmten Reservoirs eingesetzt. Die technischen Randbedingungen und Einschränkungen des in-Situ Verfahrens sind von der Form und Ausdehnung der Lagerstätte abhängig. Eine generelle Umsetzung des Verfahrens mit der Zielsetzung der Rohstoffsicherung und des Umweltschutzes kann nicht realisiert werden. So ergeben sich beispielsweise bezogen auf unterschiedliche Lagerstättentypen folgende Einschränkungen: Die Umsetzung der aktuellen in-Situ Verfahren auf alle Lagerstätten führt zu einem überproportionalen Anstieg der Energiekosten bei der Produktion. Für ein Fass produziertes Bitumen werden 2-3 Fässer Wasser gebraucht, die in Dampf umgewandelt werden müssen. Der Dampf-Öl Quotient (DOQ) beträgt 2-3. Hinzu kommen die Kosten für die Aufbereitung des Wassers und die damit einhergehenden ökologischen Probleme. Die Nutzung des derzeitigen in-Situ Verfahrens führt bei mächtigen Lagerstätten zu einer Ausbeute von nur ca. 5060% des Bitumengehaltes. Die Anwendung des Verfahrens auf dünne Lagerstätten mit einer Mächtigkeit von weniger als 30 m führt zu einer weiter eingeschränkten Gewinnungsrate von Bitumen in der Grössenordnung von maximal 30-40%. Die Wirtschaftlichkeit der derzeitigen in-Situ Verfahren, bezogen auf flache Lagerstätten, ist am geringsten, da sowohl der Dampfdruck, als auch die Menge der effektiv genutzten Energie eingeschränkt ist. Gegenstand dieses Beitrages ist die Darstellung der Möglichkeit der Optimierung des Prozesses der weitläufig angewendeten Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) für die in-Situ Produktion von Bitumen aus Ölsandvorkommen. Das beschriebene Verfahren basiert auf elektromagnetische Heizmethoden (EM-SAGD), die den Drainageprozess unterstützen. In einem ersten Schritt wurden zur Untersuchung der Machbarkeit des Verfahrens, vor allem zur Beurteilung der Aspekte der Energieeffizienz und des Umweltschutzes, Laboruntersuchungen durchgeführt.

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Die Untersuchung verschiedener elektromagnetischer Methoden ergab, dass für in-Situ Verhältnisse mit einer Abraummächtigkeit von über 30 m die induktive Methode im Hinblick auf technische und wirtschaftliche Machbarkeit die sinnvollste Variante darstellt. Zur Beurteilung der langfristigen Leistung des Systems, wurde ein Reservoirsimulator in Kombination mit einem Finite Elemente Programm eingesetzt. Um die Standards SAGD und EM-SAGD zu vergleichen, wurden verschiedene Lagerstätten hinsichtlich ihrer Form und räumlichen Ausdehnung simuliert. Die ersten Machbarkeitsuntersuchungen zeigen, dass trotz des höheren Aufwandes für die Erzeugung der elektrischen Wärme, das Verfahren gegenüber der herkömmlichen Methode über ein wirtschaftliches Potential verfügt und sich umweltfreundlicher realisieren lässt. Die Vorteile sind u.a. in geringeren Kosten der Dampferzeugung, Wasseraufbereitung, vor allem jedoch in einer hörere Ausbeute an Bitumen begründet. In den meisten Fällen kann eine früherer Produktionstart und eine höhere Ausbeute erreicht werden.

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TECHNOLOGIETRANSFER Hintergrund des SAGD-Verfahrens Bei der Neuentwicklung des Verfahrens zur Ölgewinnung aus Ölsandlagerstätten handelt es sich um eine Weiterentwicklung des bereits bekannten Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) Verfahrens (zu Deutsch: Dampf unterstützte Schwerkraft Drainage). Im Folgenden werden das herkömmliche Verfahren und das daraus neuentwickelte Verfahren vorgestellt.

SAGD – Steam Assisted Gravity Drainage Das Steam Assisted Gravity Drainage Verfahren, kurz SAGD-Verfahren wurde mit dem Ziel entwickelt, eine kontinuierliche In-situ Gewinnung von Öl aus Ölsandlagerstätten zu ermöglichen. Charakteristikum dieses Verfahrens ist die Einbringung von zwei parallelen Rohren, die vertikal in den Untergrund eingebracht werden. Im Untergrund eingebracht biegen sie ab, um horizontal in einer bitumenhaltigen Sandschicht zu verlaufen. Bei den Rohren, die mittels eines Horizontalbohrverfahrens in den Untergrund eingebracht werden, handelt es sich um ein Injektionsrohr (Steam Injector) und einem Produktionsrohr (Oil Producer).

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Dabei verläuft das Injektionsrohr oberhalb des Produktionsrohrs in einen Abstand von ca. 5 m. Mit dem Injektionsrohr wird heißer Wasserdampf in die bitumenhaltige Abbauschicht eingebracht. Durch das Einbringen des Wasserdampfes bildet sich um das Injektionsrohr eine Dampfkammer (Steam Chamber) aus, in der sich das natürliche Bitumen vom umgebenden Sand löst und aufgrund des höheren spezifischen Gewichts vertikal nach unten in Richtung des dort verlaufenden Produktionsrohres fließt. Von diesen aufgefangen wird das gewonnene Bitumen über den Verlauf des Produktionsrohres zur Weiterverarbeitung an die Erdoberfläche befördert. Das Funktionsprinzip sowie das Aufbauschema sind in der folgenden Abbildung 1 veranschaulicht. Vorteil dieses Verfahrens ist zum Einen, dass im Vergleich zu herkömmlichen Gewinnungsverfahren auch weniger tiefe Untergrundvorkommen erschlossen werden können. Denn bedingt durch die Tatsache, dass das Einbringen von Wasserdampf unter geringem Druck erfolgt, ist die Gefahr des Entweichens von Dampf durch

Abb. 1: Allgemeines Funktionsschema des SAGD-Verfahrens.

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TECHNOLOGIETRANSFER eventuelles Zerbrechen überdeckender Gesteinsformationen bzw. Abraummaterial erheblich geringer. Zum Anderen ist die Inanspruchnahme der Landschaft weniger intensiv als im Falle eines bergbaulichen Ölsandabbaus. Der einzige Nachteil dieser Methode ist der bislang noch niedrigere Entölungsgrad von rd. 40 - 60 % im Vergleich zur Ölsandgewinnung im Tagebau. Aufgrund des Wasserdampfbedarfes sind für die Produktion von einem Barrel Öl mehr als zwei Barrel Wasser notwendig. Demzufolge ist bei diesem Verfahren das sogenannte Dampf-Öl-Verhältnis der Hauptfaktor zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit der Methode. Bei Abbautiefen von weniger als 30 m fällt die Ölgewinnung aufgrund bestehender physikalischer und technischer Beschränktheit kleiner aus. An dieser Stelle setzt die angesprochene Weiterentwicklung des Verfahrens der Siemens AG an. Sie wird im folgenden Kapitel näher erläutert.

EM-SAGD – Electro Magnetic Steam Assisted Gravity Drainage Das Verfahren der Electro Magnetic Steam Assisted Drainage, kurz EM-SAGD basiert grundlegend auf dem Funktionsprinzip des zu vor erläuterten SAGD-Verfahrens. Wie der Zusatz in der Nomenklatur schon verrät, wird hierbei die Ölsandlagerstätte nicht nach dem herkömmlichen Prinzip erwärmt, sondern erfolgt zusätzlich elektromagnetisch durch Induktion. Der Grundaufbau dieses Verfahrens bleibt im Vergleich zum herkömmlichen SAGD-Verfahren bestehen, wird jedoch zur Induktion der bitumenhaltigen Sandschichten durch zwei Induktionsschleifen (Inductor cable) und einem dazugehörigen Transformator ergänzt. Wie in der Abbildung 2 veranschaulicht ist, werden zwei Rohrleitungen, das Injektionsrohr (Steam inducer) sowie das Produktionsrohr (Producer) anhand eines Horizontalbohrverfahrens in die Abbauschicht (Reservoir) so eingebracht, dass sie übereinander in einem Abstand von ca. 5 m horizontal in der bitumenhaltigen Sandschicht verlaufen. Desweiteren wird ebenfalls in die bitumenhaltige Abbauschicht

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parallel zu den Rohrleitungen eine Induktionsschleife (Inductor cable) installiert.

Hintergrund des EM-SAGD-Verfahrens Bei dem EM-SAGD-Verfahren wird sich die Technik eines Induktionsherdes zu Nutzen gemacht, um im Vergleich zum SAGD-In-Situ-Verfahren die Effektivität weiter zu steigern. Die in der Erde parallel zur Wasserdampfleitung verlaufende Induktionsschleife lässt durch elektrische Energie, um sich herum ein wechselndes Magnetfeld entstehen, welches im leitfähigen bitumenhaltigen Sand Wirbelströme entstehen lässt. Die Wirbelströme führen zu einer langsamen Erwärmung des Bitumens/Öls bzw. des Wassers an den Ölsandkörnern. Durch die Erwärmung löst sich das Öl in Form kleiner Bitumentröpfchen von den Sandkörnern ab und kann in das Drainagerohr abfließen. In Kombination mit der herkömmlichen Dampfeinleitung lässt sich so in derselben Zeit je nach Reservoirbedingungen anteilmäßig mehr Öl aus Ölsand fördern, als mit der Dampfinjektion alleine. Gleichzeitig bedeutet die Kombination von Dampfeinleitung und Induktion eine Reduktion des spezifischen Wasser-

Abb. 2: Allgemeines Funktionsschema des EM-SAGD-Verfahrens.

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TECHNOLOGIETRANSFER verbrauchs, da zur Produktion des benötigten Wasserdampfes große Wassermengen notwendig sind. Je nach der vorherrschenden Beschaffenheit der Lagerstätte kann in Einzelfällen auf die Wasserdampfinjektion ganz verzichtet werden und das Öl in Form von Bitumen allein durch den Induktionsstrom gefördert werden. Besonders für geringe Abbautiefen (geringer 30 m) eignet sich die weiterentwickelte EMSAGD- Methode, weil hierbei kein Wasserdampf die Abraumschicht aufgrund zu hohen Drucks durchbrechen kann und somit keine entzündlichen Gase ans Tageslicht gelangen können. Ein weiterer Vorteil des neuentwickelten EM-SAGD-Verfahrens ist die größere Reichweite und schneller ausbreitende Erwärmung der Gewinnungshorizonte. Trotz der schnelleren Erwärmung findet keine Druckerhöhung in der die Lagerstätte überlagernden Deckschichten (Abraum) statt, da weniger Wasserdampf zur Erwärmung benötigt wird. Ergebnisse von Laborversuchen habe gezeigt, dass durch die induktive Erwärmung die Ölgewinnungsrate höher ausfällt als bei der herkömmlichen Dampfmethode. Die von Siemens AG durchgeführten Laborversuche zeigen, dass das Verfahren zu keinerlei Beeinträchtigung der Umwelt führt. Eine Induktion erfolgt nur dort, wo eine ausreichende Feuchte vorhanden ist. Mit zunehmender Trocknung reduzieren sich die Induktion und folglich auch die Erwärmung in diesem Bereich. Diese Eigenschaft kann als eine Art Schutzmechanismus angesehen werden, der davor schützt, dass sowohl das Bitumen aber auch die Induktionsschleife selbst nicht einer Überhitzung ausgesetzt werden kann.

Lesen Sie den ausführlichen Originaltext in der englischen AMS Online-Ausgabe.

Dipl.-Ing. Michael Koolman ist innerhalb Siemens’ Energy Sector and the Oil & Gas Division verantwortlich für die Geschäftsentwicklung der Onshore-Aktivitäten in verschiedenen Ländern. Er leitet die Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Bereich Ölsand und Schweröl. Zuvor war er für downstream-orientierte Öl- und Gas-Projekte verantwortlich. Seine Karriere bei Siemens begann 1972 als Betriebsingenieur für Kraftwerke und industrielle Prozessanlagen. Seinen Abschluss als Diplomingenieur erhielt er an der Universität Stuttgart in Fachbereich Steuerund Regeltechnik. Er ist Autor zahlreicher Veröffentlichungen zum Thema Prozessautomatisierung, Funktionssicherheit und Instandhaltung.. michael.koolmann@siemens.com Dipl.-Ing. Bernd Wacker studierte Elektrotechnik an der TH Zittau. Danach trat er 1992 in die Siemens AG ein, wo er sich zunächst 8 Jahre mit dem Power Engineering in der Kraftwerkssparte beschäftigte. In 2000 wechselte er in den Zentralbereich Technik der Siemens AG, wo er Forschung und Entwicklung für Elektrische Komponenten und Systeme betrieb. Er leitete u. a. das erfolgreiche FuE Projekt zum weltweit ersten Hoch-Temperatursupraleitenden Generator (Test 2005). Seit 2004 befasst er sich mit Innovationen in der Öl- und Gasindustrie. In 2006 startete unter seiner Leitung das FuE Projekt zur Bitumenproduktion aus Ölsand. bernd.wacker@siemens.com Dr. Dirk Diehl received the Ph.D. in physics in 1996 at the University of Cologne, Cologne, Germany. The topic of his dissertation was development of superconducting submillimetre quantum mixers for heterodyne receivers. Since 1996, he has been at Radiometer Physics GmbH, Meckenheim, Germany. Since 2001, he works as a Research Scientist at Corporate Technology, Siemens AG, Erlangen, Germany, in the field of electromagnetic simulation form DC up to RF in particular for MRI-Systems. dirk.diehl@siemens.com Dr.-Ing. Norbert Huber, Geboren. 1966 in Nürnberg. Nach Abschluss des Diplomstudienganges ‚ChemieIngenieurwesen‘ an der Universität Erlangen von 1985-1991 erfolgte wissenschaftliche Tätigkeit am Lehrstuhl für Strömungsmechanik der Universität Erlangen mit Abschluss der Promotion bei Prof. Dr. Sommerfeld, Prof. Dr. Dr. Durst auf dem Gebiet der Zweiphasenströmungen. Von 1996 bis 2000 tätig als Versuchsingenieur bei der Fa. Siemens AG im Bereich Kraftwerke. Seit 2000 Senior-Engineer bei der Fa. Siemens AG im Zentralbereich ‚Corporate Technology‘ mit Schwerpunkt auf der Simulation von technischen Strömungsanwendungen, Kühlung von Leistungsmaschinen sowie ProzessSimulationen. norbert.huber@siemens.com

Siemens AG Energy Sector Oil & Gas Division | Oil & Gas Solutions Karl-Zucker-Str.18 | 91052 Erlangen, Germany Tel.: +49 (0) 9131 - 18 21 25 (M. Koolmann) www.siemens.com

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Spuren des Sandes: In jedem Sandkorn steckt ein Stück Erdgeschichte. Seine Vielfältigkeit zeigt sich zum Beispiel in den unzähligen bautechnischen Anwendungsmöglichkeiten. Heute ist Sand einer der wichtigsten Baurohstoffe überhaupt.

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Analyse des Zusammenhangs zwischen einaxialer Druckfestigkeit und Shore-Härte am Beispiel West-Anatolischer Kohle von M. K. Ozfirat, A.H. Deliormanli & F. Simsir | Dokuz Eylul University, Mining Eng. Dept. | Izmir | Türkei

ie exakte Bestimmung geomechanischer Paramter einer Gesteinsprobe stellt eine wichtige Voraussetzung bei der Lösung felsmechanischer Probleme dar. Die einaxiale Druckfestigkeit (eng. uniaxial compressive strength - UCS) ist dabei der wichtigste und am häufigsten verwendete Materialkennwert. Oftmals ist es jedoch schwierig, repräsentative Proben aus weichen oder brüchigen Gesteinsformationen zu gewinnen, um sie für UCS-Experimente verwenden zu können. Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen befassen sich mit der Aufgabe, den Zusammenhang zwischen der einaxialen Druckfestigkeit und der Gesteinshärte oder der punktuellen Materialbelastbarkeit zu finden. In der vorliegenden Studie wurde die sog. Shore-Härte (SH) sowie die UCS-Werte von Kohleproben ermittelt. Daraus wurde ein Vorschlag entwickelt, wie sich die beiden Materialkennwerte in Beziehung setzen lassen, um letztlich Aussagen über die Gesteinshärte treffen zu können. Anhand von West-Anatolischer Kohle wurde als Ergebnis festgestellt, dass das Verhältnis der UCS-Werte zu den Werten aus der SH-Analyse mit einer 95%igen Wahrscheinlichkeit zwischen 0,24 und 0,30 liegt. Die durchgeführten Versuche zeigten, dass die ermittelten UCS-Werte der West-Andalusischen Kohle (in MPA) dem 0,27-fachen SH-Wert entsprechen..

Einführung Um gebirgsmechanische Problemstellungen lösen zu können, ist es von entscheidender Wichtigkeit, die gesteinsspezifischen Parameter der jeweiligen Formation zu kennen. Kennwerte wie beispielsweise der Grad der Gesteinskristallisation, die Wasserabsorptionskapazität, der Porenwasserdruck, Diskontinuitätsflächen und der Grad der Verwitterung nehmen einen bedeutenden Einfluss auf die mechanischen Gesteinseigenschaften von Probenkörpern, die in Labortests Verwendung finden. Die wichtigsten mechanischen Kennwerte sind dabei die einaxiale Druckfestigkeit, die Zug- und Scherfestigkeit sowie die Punktlastfestigkeit, woraus die Gebirgsklassifikation durch gewichtete Summierung der Einzelgrößen abgeleitet wird (Kose und Kahraman, 1999). Die UCS ist die am weitesten verbreitete Kenngröße in der einschlägigen Fachliteratur. Sie ist definiert als der Widerstand eines Gesteinskörpers gegen eine auf ihn einwirkende Normalkraft. Die Methode, mit der die UCS gemessen wird wurde sowohl gemäß des ASTM als auch des ISRM standardisiert. Insbesondere ist darin festgelegt, dass Probenkörper mit einer Diamantbohrkrone mit 54 mm Durchmesser (NX) hergestellt werden sollen. Oftmals ist es nicht möglich, aus bestimmten zu untersuchenden Gesteinsformationen brauchbare Probenkörper zu gewinnen. Hinzu kommt, dass die Probenvorbereitung für die vorgesehenen Experimente oftmals mit einem hohen Zeitaufwand verbunden ist. In solchen Fällen,

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d.h. wenn UCS-Versuche zu viel Zeit in Anspruch nehmen und/oder zu kostenintensiv sind, greifen Forscher auf Referenzexperimente zurück, da sich die Probenpräparation und die Versuchsdurchführung vergleichsweise einfacher gestalten. Eines dieser besagten Experimente ist der sog. Fallhärtetest (engl. shore scleroscope hardness experiment). Es existiert eine Vielzahl von Fachliteratur, in der UCS-Werte von Gesteinen über die Korrelation zwischen Shore-Härte und UCS ermittelt werden. Einige Forscher haben den Versuch unternommen, die SH mit anderen mechanischen Gesteinseigenschaften zu korrelieren. Judd und Huber (1961) erhielten im Rahmen von Versuchen eine lineare Abhängigkeit der SH von der UCS und ermittelten einen Korrelationskoeffizienten von 0,71. Deere und Miller (1966) fanden eine sehr gute Beziehung zwischen SH und UCS. Sie generierten aus ihren Ergebnissen eine Gesteinsfestigkeitskurve. Die Kurve ist auf ein Maximum von 35 MPA limitiert, wobei die spezifische Gesteinswichte zwischen 16 kN/m3 und 31.5 kN/m3 liegt. Rabia und Brook (1979) untersuchten die Effekte der Probenkörperabmessungen im Hinblick auf die SH-Ergebnisse und fanden heraus, dass die SH vom Volumen des Probenkörpers abhängt und nicht ausschließlich von der Probenlänge oder -oberfläche. Die SH-Versuche sind somit ein leistungsfähiges Laborwerkzeug, um die Gesteinshärte zuverlässig bestimmen zu können, mit hinreichend guter Korrelation zu UCS-Werten (Atkinson et. al, 1986). Cargill and Shakoor (1990) entwickelten empirische Methoden

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TECHNOLOGIETRANSFER zur Vorausberechnung von UCS-Werten. Sie fanden heraus, dass empirische Formeln unter Zugrundelegung geringer bis mittlerer Gesteinsfestigkeitswerte (bis ca. 150 MPa) generell bessere Ergebnisse liefern, als bei hochfesten Gesteinen. Holmgeirsdottir und Thomas (1998) nahmen Versuche an zwei SH-Modellen (D762, C2) vor, um geomechanische Gesteinskenngrößen zu ermitteln. Die dabei erzielten variierenden Messresultate konnten auf den Einfluss der UCS-Determinante zurückgeführt werden. Koncagul und Santi (1999) entwickelten ein Modell, um die UCS-Werte auf Basis der Zerfallshärte von Prüfkörpern zu ermitteln. Der darin verwendete SH-Wert wurde mit einem Korrelationskoeffizienten von 0,68 angenommen. Deliormanli und Onargan (2000) zeigten an mikritischen Gesteinsproben, dass die Schlagfestigkeit von Marmor von der SH beeinflusst wird. Die Forschungsarbeiten haben bewiesen, dass es möglich ist, einen belastbaren Zusammenhang zwischen UCS und SH herzustellen. Su et al. (2004) fand eine Korrelation zwischen dem SH-Wert und der Mahlbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit, wobei ein Korrelationskoeffizient von 0,91 ermittelt wurde. Des Weiteren, führten Altindag und Guney (2006) Studien durch, um den Bedarf nach einer Methode zur Determinierung standardisierter SH-Werte zu identifizieren und zu diskutieren. dabei stand vor allem der Einfluss der Prüfkörpergröße im Vordergrund der Betrachtungen, so dass die SH als eine grundlegende, zerstörungsfrei durchführbare Materialhärteprüfung, als eine belastbare und aussagekräftige Kenngröße zur Ableitung anderer mechanischer Gesteinsparameter, speziell der UCS, herangezogen werden kann. Die Autoren entwickelten eine neue empirische Gleichung, um Probengrößen-bezogene SH-Werte zu ermitteln. Das zugrundegelegte kritische Prüfkörpervolumen betrug hierbei 80 cm³. Arioglu und Tokgoz (1991), Li et al (2000), Kahraman (2001), Bilgin et al (2002), Goktan und Gunes (2005) sowie Ozkan und Bilim (2008) integrierten die sog. Schmidt-Härte in ihre Studien, um daraus die UCS-Werte, die geomechanischen Gesteinsparameter und letztlich die Leistung von bergbaulichen Betriebsgeräten ableiten zu können. Da Kohle ein gebräches bzw. sprödes Gestein ist, ist es nicht möglich, Kernproben zum Zwecke der UCS-Ermittlung zu gewinnen. Aus diesem Grund werden in der vorliegenden Studie SH-Werte ermittelt, indem die Oberfläche von Prüfkörpern, die für UCS-Experimente nicht verwendet werden können, glattgeschnitten werden. Zunächst werden Kohleblöcke in Abmessungen von 7×7×7 cm aus Gesteinsproben herausgesägt und UCS-Versuche durchgeführt. Dabei wurde ein durchschnittlicher UCS-Wert von 12,15 MPa ermittelt. Der Vergleich der Ergebnisse aus den UCS-Versuchen mit den ermittelten SH-Werten West-Andalusischer Kohle ergab mit 95%iger Wahrscheinlichkeit ein Verhältnis zwischen 0,24 und 0,30 (UCS : SH). Der gemittelte Koeffizient, mit dem sich der UCS-Wert aus dem SH-Wert ableiten lässt, wurde zu 0,27 bestimmt.

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Abb. 1: Stratigraphie des Kohleflözes und des umgebenden Gebirges.

Eigenschaften des Kohleflözes und des umgebenden Gesteins Die gesamten Braunkohlereserven der Türkei belaufen sich auf rund 8 Gigatonnen, was einem Anteil von 1,52% der Weltreserven entspricht. Im Jahr 2003 wurden rund 60 Mio. t Braunkohle in der Türkei gefördert, wovon ca. 29 Mio. t aus staatlichen Betrieben, der Rest aus privaten Tab. 1: Geomechanische und geophysikalische Kohleeigenschaften. (Kose et al., 1994).

Wichte (kN/m3) Korndichte (kN/m3) Porosität (%) UCS (MPa) Innerer Reibungswinkel (ø) Elastizitätsmodul (MPa) Poisson-Zahl

13.00 14.40 9.72 10.00 (1) 15-25 (2) 1700 (2) 0.25

(1) Ermittlung aus Bohrkerndaten (2) Ermittlung auf Basis der RMR Klassifikation

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TECHNOLOGIETRANSFER Unternehmen gefördert wurde (Mine Exploration Institute, MTA, 2001; Turkish Coal Enterprises, TKI, 2003). Etwa die Hälfte der türkischen Braunkohlereserven besteht aus mächtigen Flözlagerstätten (Kose et. al., 1989). Das Hauptkohleflöz des Omerler Kohlenbergwerks beinhaltet eine mittelharte, schwarz und hell gefärbte Braunkohle, die im Tiefbau von der staatlichen Gesellschaft TKI-GLI Western Anatolian Coal Enterprise gefördert wird. Der Betrieb befindet sich nahe der Stadt Kutahya im Westen der Türkei. Das West-Anatolische Kohlebecken wird von paläozoischen Schiefern und kristallinen Kalksteinen an der Basis gebildet, die diskordant von mesozoischen, sepentinhaltigen und ultrabasischen Gesteinschichten überlagert werden. Das Hangende und Liegende des Flözes weist eine höhere Reinheit auf als der mittlere Flözbereich, der tonige Zwischenlagen beinhaltet (siehe Abbildung 1). Die Mergelformationen oberhalb der weichen Tonlagen besitzen eine höhere Festigkeit und führen wenig Wasser. Diese Schichten werden insgesamt als “überlagernder Tonstein” bezeichnet,, sie sind in Abbildung 1 in dunkelgrauer Farbe dargestellt. Die Tonsteinschicht im Liegenden des Kohleflözes ist fester als diejenigen Tonsteinschichten oberhalb des Flözes und sind in Abbildung 1 hellgrau gefärbt. Das Hauptkohleflöz ist in Abbildung 1 mit der Nummer 4 bezeichnet. Kose et al. (1994) ermittelten in ihrer Studie eine Druckfestigkeit des Kohleflözes von ca. 10 MPa (siehe Tabelle 1).

tieren zwei verschiedene Testapparaturen um den SH-Test durchzuführen, die als Model C und Model D bezeichnet werden. Model C-2 wird hauptsächlich bei der Analyse von Gesteinen eingesetzt (Abbildung 2). Der Hammerdurchmesser, die -masse, die -länge und Fallhöhe betragen entsprechend der Versuchsvorgaben 5,94 mm, 2.300 ± 0,500 g, 20,7 - 21,3 mm, 251,2 + 0,13 – 0,38 mm.

Bestimmung der SH von West-Anatolischer Kohle Die Oberflächen der Kohle-Prüfkörper werden in Quadrate mit einer Kantenlänge von 0,5 cm eingeteilt (siehe Abbildung 3). Im Mittel ergibt sich auf Basis von 200 SH-Tests eine Wert von 45,67 (Abbildung 4).

Abb. 2: Model C-2 Shore Scleroscope Versuchsgerät.

Die Shore Härte als gesteinsmechanischer Parameter Die Härte ist eine der physikalischen Gesteinsparameter und die Shore Härte (SH) ist eine geeignete und weit verbreitete Kennzahl zur Bestimmung der Gesteinshärte. In Anlehnung an eine frühere Veröffentlichung der International Society for Rock Mechanics mit dem Titel “Suggested Methods for Determining Hardness and Abrasiveness of Rocks” (ISRM, 1978) wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung belastbarer SH-Werte die Probenkörper eine minimale Oberfläche von 10 cm² und eine minimale Dicke von 1 cm aufweisen sollten. Das artimetische Mittel von mindestens 20 Tests, die an einer vollständigen Prüfkörperoberfläche durchgeführt werden, kann als repräsentativ für die Shore Härte des Gesteins angenommen werden (ISRM, 1978). Die SH wird anhand einer kalibrierten Skala ermittelt, wobei die Skalenwerte spezifische SH-Werte von 0 bis 140 darstellen. Ein Hauptvorteil des SH-Wertes ist, dass er im Gegensatz zu anderen geomechanischen Testverfahren an relativ kleinen prismatischen Probenkörpern ermittelt werden kann. Nachteilig ist, dass eine große Anzahl von Einzelversuchen erforderlich ist, um verlässliche und belastbare Aussagen über die durchschnittliche Festigkeit zu erhalten. Darüber hinaus hängt die Messgenauigkeit entscheidend von der Oberflächenrauhigkeit des Prüfkörpers ab (Altindag and Guney, 2005). Es exis-

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Abb. 3: Kohle-Prüfkörper für die SH-Experimente.

Abb. 4: Histogramm der SH-Tests.

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TECHNOLOGIETRANSFER Bestimmung des UCS-Wertes von West-Anatolischer Kohle Der aus der Lagerstätte entnommene Kohleblock wurde gemäß ASTM D 2938- und TSE 2028-Standard in 7×7×7 cm große Würfel zersägt. Auf diese Weise wurden zehn Prüfkörper hergestellt (Abbildung 5). Die Durckversuche an den Kohleproben ergaben eine durchschnittliche einaxiale Druckfestigkeit von 12,15 MPa (siehe Tabelle 2, Abbildung 6). Die Vorbereitung der Prüfkörper nahm viel Zeit und Mühe in Anspruch, insbesondere bzgl. der Forderung, den natürlichen Wassergehalt zu erhalten. Abb. 6: Histogramm der ermittelten UCS-Werte.

Abb. 5: 7 × 7 × 7 cm große Kohle-Prüfkörper. Links vor dem Druckversuch, rechts nach dem Druckversuch.

Tab. 2: Ermittelte UCS- und SH-Werte der Kohleproben. (Ozfirat, 2007).

Block dimensions (cm)

Surface area (cm2)

Failure load (kg)

UCS (MPa)

SH value

7.04 - 7.04 - 7.06 || 7.03 - 7.04 - 7.04

49.56 49.14 49.84 49.98 49.42 49.28 49.28 49.42 49.28 49.42

5.500 7.150 6.100 7.210 4.530 6.020 5.400 6.300 6.050 5.850 Average

11.098 14.550 12.239 14.426 9.166 12.216 10.958 12.748 12.277 11.837 12.152 ± 1.59

45.10 46.70 44.79 46.55 44.20 43.85 46.85 48.35 46.00 44.35 45.67 ± 3.32

Sample No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

7.01 - 7.01 - 7.01 || 6.99 - 7.01 - 7.04 7.1 - 7.1 - 7.1 || 7.05 - 7.01 - 7.00 7.01 - 7.07 - 7.01 || 7.1 - 7.1 - 7.12 7.07 - 7.03 - 7.02 || 7.02 - 7.03 - 7.02 7.01 - 7.01 - 7.01 || 7.04 - 7.03 - 7.01 7.04 - 7.03 - 7.02 || 7.01 - 7.02 - 7.01 7.01 - 7.01 - 7.1 || 7.05 - 7.01 - 7.00 7.03 - 7.03 - 7.01 || 7.01 - 7.02 - 7.01 7.07 - 7.03 - 7.02 || 7.02 - 7.03 - 7.02

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TECHNOLOGIETRANSFER Ergebnisse und Diskussion Der durchschnittliche UCS-Wert der Kohle wird jeweils durch die entsprechenden, aus den SH-Experimenten ermittelten Werte dividiert. Auf diese Weise können die Koeffizienten, d.h. das relative Verhältnis von UCS- und SH-Wert berechnet werden. Die resultierenden Koeffizienten werden in einem anschließenden Schritt bzgl. der Häufigkeit ihres Auftretens grafisch abgebildet (Abbildung 7). Es ist daraus ersichtlich, dass die Proportionalitätskoeffizienten, und folglich auch die ermittelten SH-Werte, eine Normalverteilung aufweisen.

SH-Test durchgeführt und die UCS-Werte mittels der ermittelten Konfidenzintervalle berechnet werden können. Bei der Planung von bergbaulichen Abbauvorhaben ist die schnelle Ermittlung von Insitu-Gesteinsparametern von besonderer Wichtigkeit. Hudson et al. (2003) schlug eine vierstufige Methode zur Bestimmung der Gesteinsfestigkeit vor, wobei die Festigkeit einer großen Gesteinsformation durch Hochrechnung aus an kleinen Proben ermittelten Kennwerten berechnet wird. In ähnlicher Weise können weitere spezifische, u.U. schwer zu bestimmende Parameter der Kohle aus anderen Kennwerten abgeleitet werden. Deere and Miller (1966) fanden eine sehr gute Korrelation zwischen den SH- und UCS-Kennwerten. Sie ermittelten eine in Abbildung 8 dargestellte Festigkeitskurve. Das Diagramm gilt ab einer unteren Festigkeitsgrenze von 35 MPa und für Gesteinswichten zwischen 16 kN/m3 und 31.5 kN/m3. Das gezeigte Diagramm besitzt nur innerhalb dieser Grenzen (UCS = > 35 MPa, Wichte = zwischen 16 und 31,5 kN/m³) Gültigkeit. In der vorliegenden Studie wurde ein mittlerer UCS-Wert von 12,15 MPa und eine Gesteinswichte von rund 13,00 kN/m³ ermittelt. Folglich kann das von Deere und Miller ermittelte Diagramm für den vorliegenden Fall nicht verwendet werden. Vielmehr kann die einaxiale Druckfestigkeit der West-Anatolischen Kohle nur mittels des errechneten Korrelationskoeffizienten zwischen UCS und SH von 0,27 bestimmt werden.

Abb. 7: Häufigkeitsverteilung der Proportionalitätskoeffizienten zwischen UCS- und SH-Werten.

Die mittlere und die Standardabweichung der grafischen Daten wurden rechnerisch ermittelt. Die mittlere und die Standardabweichung ergaben sich zu µ=0.27 bzw. σ=0.019. Unter Zugrundelegung der Normalverteilungstabelle mit einem Konfidenzintervall von 95%, gilt folgende Gleichung.

Fig. 8: Korrelationsdiagramm der Shore Härte in Abhängigkeit der Gesteinswichte, einaxialen Druckfestigkeit und des Härtegrades. (Deere and Miller, 1966).

LB, UB = µ - Zσ , µ + Zσ Darin sind: LB: Untere Grenzbedingung des Konfidenzintervalls UB: Obere Grenzbedingung des Konfidenzintervalls Z: Normalverteilungswert Z= 1,65 für eine Sicherheitswahrscheinlichkeit von 95% Daraus folgt für ein Konfidenzintervall von 95%: 0.27 - 1.65 × 0.019 , 0.27 + 1.65 × 0.019 = 0.24 , 0.30 Dies beweist, dass das rechnerische Verhältnis von UCS-Wert zu SH-Wert der West-Anatolischen Kohle mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% im Bereich zwischen 0.24 und 0.30 liegt. Daraus folgt, dass anstatt der kosten- und zeitintensiven UCS Experimente lediglich die einfacheren

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TECHNOLOGIETRANSFER Aus Abbildung 9 geht das prognostizierte Intervall sowie das Konfidenzintervall auf Basis des Verhältnisses von SH- und UCS-Wert hervor. Anhand der Grafik kann gezeigt werden, dass der Großteil der Datenpunkte innerhalb des 95%igen Konfidenzintervalls liegt. Obwohl einige Datenpunkte außerhalb des Konfidenzintervalls liegen, befinden sich diese innerhalb der prognostizierten Grenzen, was beweist, dass die oben genannte prognostische Funktion für die vorliegende Aufgabenstellung Gültigkeit besitzt.

Abb. 9: Verhältnis von UCS- und SH-Werten.

Zusammenfassung Die einaxiale Druckfestigkeit (UCS) ist der wichtigste und am meisten angewendete gesteinsmechanische Parameter in der bergbaurelevanten Literatur. Zumeist ist der Prozess der Probenvorbereitung für UCS-Experimente aufwendig und schwer zu bewerkstelligen. Das von Deere und Miller aufgestellte Diagramm kann nicht für Druckfestigkeiten < 35 MPa und Gesteinswichten außerhalb des Bereichs zwischen 16 kN/m3 und 31.5 kN/m3 verwendet werden. Das GLI Omerler Kohlebergwerk ist eine der bedeutendsten Braunkohlegruben in der westlichen Türkei. In der vorliegenden Studie wurde der Korrelationskoeffizient, mit dem sich die einaxiale Druckfestigkeit aus der Shore Härte bestimmen lässt, zu 0,27 ermittelt. Die nachstehende Gleichung kann für zukünftige Feldstudien zur Bestimmung des UCS-Wertes von Kohle verwendet werden.

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UCS = 0.27 × SH (in MPa) Zusammenfassend ist festzuhalten, dass diese Gleichung zur Ermittlung der einaxialen Druckfestigkeit von Kohle einen wertvollen Beitrag leistet, insbesondere da auf die kostenintensiven und mitunter schwierigen UCSExperimente entfallen können.

Danksagung Die Autoren bedanken sich bei der Leitung und dem Personal der TKI-GLI Omerler coal mine sowie bei der Torbali Technical High School für die Unterstützung bei der Herstellung der Kohle-Prüfkörper.

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DIE AUTOREN:

Holmgeirsdottir, TH & Thomas, PR. (1998). Use of the D-762 Shore Hardness Scleroscope Small Rock Volumes, In. J. Rock Mech. Min. Vol. 35, No. 1, pp. 85-92.

Dr. Muharrem Kemal Ozfırat Dokuz Eylul University, Mining Eng. Dept., Izmir / Türkei Tel.: +902324127539 eMail: kemal.ozfirat@deu.edu.tr

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Ass. Prof. Dr. Ahmet Hamdi Deliormanli Dokuz Eylul University, Mining Eng. Dept., Izmir / Türkei Tel.: +902324127520 eMail: ahmet.hamdi@deu.edu.tr Assoc. Prof. Dr. Ferhan Simsir Dokuz Eylul University, Mining Eng. Dept., Izmir / Türkei Tel.: +902324127515 eMail: f.simsir@deu.edu.tr Internet: www.deu.edu.tr

Karpuz, C. & Hindistan, MA (2006). Rock Mechanics Principles, Applications, TMMOB Mining Eng Chamber, p:346, Umit Inc, ISBN:9944-89166-5 (in Turkish). Kose, H. & Kahraman, B. (1999). Rock Mechanics, DEU Engineering Faculty Publish No:177, Third edition, Izmir (in Turkish). Kose, H., Tatar, Ç., Konak, G., Onargan, T., Kızıl, M.S., (1994). TKI GLI Omerler Lignite Mine Strata Control, Stress and Convergence Measurements, DEU Engineering Faculty, Mining Eng. Dept., Project Report (in Turkish).

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TECHNOLOGIETRANSFER KIMA Gesellschaft für Echtzeitsysteme und Prozessautomation mbH

Ein neuer drahtloser Füllstandssensor für Kugelmühlen in der Mineralindustrie erhöht die Produktionsmenge und spart Energie

ugelmühlen sind auch im 21. Jahrhundert weithin noch die „Arbeitspferde“ in der Mineral- und Zementindustrie für die Zerkleinerung großer Materialmengen. Das Prinzip dieser Mühlen ist schon alt und sehr einfach: in einer großen rotierenden Trommel befinden sich Stahlkugeln als Mahlkörper. Die Trommel hebt bei ihrer Rotation die Mahlkörper an. Diese fallen wieder herunter und zerschlagen oder zermürben dabei das Mahlgut. Das feingemahlene Gut wird ausgetragen und von einem Sichter in Grob- und Feingut geteilt. Am Grundprinzip der Mühle hat sich seit mehr als einem Jahrhundert nichts geändert. Ein großer Nachteil besteht darin, dass ihr Wirkungsrad mit ca. 3 % sehr gering ist. Der allergrößte Teil der Antriebsleistung von mehreren MW geht in die Hubarbeit der Mahlkugeln und die wird benötigt, unabhängig davon, ob die Mühle voll oder leer ist. Andererseits mahlt eine überfüllte Mühle sehr schlecht, weil die Mahlkugeln in ein „weiches“ Bett aus Mahlgut fallen und es nicht richtig zerschlagen können. Zwischen „zu leer“ und „zu voll“ gilt es also den optimalen Füllgrad zu finden um die immer teurer werdende Antriebsenergie möglichst effektiv zu nutzen. Der Füllgrad von Kugelmühlen wird bisher üblicherweise mit Hilfe von speziellen Mikrofonen gemessen. Eine leere Mühle klingt laut und hell, da die Stahlkugeln direkt aufeinander oder auf die Wandpanzerung treffen, eine volle Mühle ist etwas leiser und dumpf, weil das Mahlgut die Schläge der Kugeln stärker dämpft. Diese Meßmethode ist leider ziemlich ungenau und sehr anfällig gegen Fremdgeräusche z.B. durch weitere Mühlen die in derselben Halle stehen. Hier wurden in der Vergangenheit aufwendige Kompensations-

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schaltungen gebaut, die letztlich aber äußerst schwierig einzustellen waren. Auch ist es nicht möglich, bei Mühlen mit mehreren Kammern diese getrennt zu messen, da die Mikrofone immer den Schall aller Kammern aufnehmen. Dies gilt in der Regelselbst dann, wenn ausgesprochene Richtmikrofone verwendet werden. Einen völlig anderen Weg ist die Firma KIMA Echtzeitsysteme aus Jülich mit ihrem System SmartFill gegangen. Körperschallsensoren werden direkt auf die rotierende Mühle aufgesetzt und nehmen direkt die Geräusche in der Metallwandung auf. Die Geräusche anderer Aggregate werden von diesem Sensor gar nicht erst gemessen. Das Signal ist also völlig störungsfrei. Die Messwerte werden von der drehenden Mühle dann per Funkstrecke zu einem Empfänger und von hier weiter zu einem robusten Industrie-PC gesendet. Damit die Elektronik auf der Mühle arbeiten kann, wurde hier noch ein kleiner Generator mit eingebaut, der über ein Pendel durch die Rotation der Mühle selbst angetrieben wird. Ein Batteriewechsel wird dadurch überflüssig.

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TECHNOLOGIETRANSFER Ein völlig neu entwickelter nichtlinearer Algorithmus wertet dann die Signale aus und liefert den Füllungsgrad der Mühle mit bisher nicht gekannter Präzision. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass die Körperschallanalyse eine sehr hohe räumliche Auflösung hat, wodurch es problemlos möglich ist, mehrere Kammern einer Mühle getrennt zu messen. Je nach Bedarf ist es auch möglich, weitere wichtige Kenngrößen auf der rotierenden Mühle zu messen, so wird häufig an Zementmühlen, die mit heißem Klinker beschickt werden die Temperatur des Mahlguts zwischen erster und zweiter Kammer gemessen und ebenfalls über die Funkstrecke übertragen. Insgesamt kann ein System bis zu drei unabhängige Signale von einer Mühle herunter senden Aufgrund der hohen Präzision der Füllstandsmessung ist es jetzt möglich, mit Hilfe geschlossener Regelschleifen den Füllgrad der Mühle immer auf dem Optimum zu halten. Bei geeigneter Auslegung ist dies auch für erste und zweite Kammer getrennt möglich. Dadurch wird erheblich Energie gespart, die Produktionsmenge und die Qualität des Mahlgutes deutlich erhöht. Seit der Einführung des Systems im Spätsommer 2004 konnten in der Zement- Mineral- und Kraftwerksindustrie 230 Systeme verkauft werden. Die Anwender berichten von so deutlichen Verbesserungen, dass sich die Systeme innerhalb weniger Monate bereits bezahlt machen.

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SmartFill auf einer Zementmühle

SmartFill auf einer Mittenaustragsmühle

SmartFill auf einer Erzmühle (Manganerz)

SmartFill auf einer Kohlemühle (explosionssichere ATEX-Version)

KIMA Gesellschaft für Echtzeitsysteme und Prozessautomation mbH Karl-Heinz-Beckurts-Straße 13 52428 Jülich | Deutschland Tel.: +49 (0)2461 - 690380 Fax: +49 (0)2461 - 690387 eMail: kontakt@kimae.de Internet: www.kimae.de

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NEUHEITEN & REPORTAGEN DMV - Deutscher Markscheider-Verein e.V.

DMV gibt Grundsätze zum Einsatz von luftgestützten und terrestrischen Laserscannerverfahren im Bergbau heraus

n den letzten Jahren wurde die Technologie des Laserscannings deutlich weiterentwickelt und hat mit luftgestützten (Flugzeug, Helikopter) und terrestrischen Verfahren zunehmend Eingang in die Vermessung, auch für Aufgabenstellungen in Bergbau und Rohstoffgewinnung gefunden. Zur Verdeutlichung der Potentiale der Technologie für Bergbau und Rohstoffwirtschaft sowie zur Vereinbarkeit mit den Bestimmungen der Markscheider-Bergverordnung (MarkschBergV), hat der DMV die „Grundsätze zum Einsatz von luftgestützten und terrestrischen Laserscannerverfahren im Bergbau“ erarbeitet. Diese Grundsätze geben den Anwendern und verantwortlichen Personen in der betrieblichen und behördlichen Praxis des Bergbaus und der unter Bergaufsicht stehenden Rohstoffgewinnungsbetrieben grundlegende Informationen zu den Laserscannerverfahren und ihren möglichen Einsatzgebieten. Dabei wird auf die Anwendung von Laserscannermessungen für gesetzlich und behördlich vorgeschriebene markscheiderische Aufgaben, z.B. Übernahme von Messergebnissen in das gem. § 63 BBergG zu führende Risswerk oder Beobachtung der Oberfläche nach § 125 BBergG, und auf besondere betriebliche Nutzungen eingegangen. Der Deutsche Markscheider-Verein e.V. hatte im Herbst 2006 eine ad-hoc - Arbeitsgruppe eingesetzt, bestehend aus Anwendern und Anbietern von Laserscannerverfahren im Bergbau sowie einem Vertreter der Bergbehörden. Innerhalb eines Jahres wurden diese Grundsätze dann erarbeitet und anschließend mit dem Arbeitskreis Markscheidewesen des Länderausschusses Bergbau, dem Koordinierungsgremium auf Ebene der Bergbehörden, abgestimmt. Der DMV hat die Grundsätze nun herausgegeben und auf seiner Homepage veröffentlicht:

www.dmv-ev.de/upload/pdf/Laserscanner_Grundsaetze_Endversion_2008_06_26.pdf Damit steht für die betriebliche und behördliche Praxis ein Dokument zur Verfügung, dass den derzeitigen Stand der Technik verdeutlicht und die Anwendung von Laserscannerverfahren in Bergbau und Rohstoffwirtschaft unterstützt. Durch die Beachtung der Grundsätze kann der Markscheider bzw. eine anerkannte Person sicherstellen, dass er/sie die Anforderungen der MarkschBergV, insbesondere hinsichtlich der Nachvollziehbarkeit von Messungen, einhält. DMV Deutscher Markscheider-Verein e.V. Shamrockring 1 | 44623 Herne | Deutschland Tel.: +49 (0)2323 - 15 4660 | Fax: +49 (0)2323 - 15 4611 eMail: geschaeftsstelle@dmv-ev.de Internet: www.dmv-ev.de

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Metso Minerals

Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Aufbereitungsanlagen Durch die Anwendung moderner Analysemethoden zur Bewertung von mineralischen Rohstoffaufbereitungsanlagen, kombiniert mit Erfahrungen aus der betrieblichen Praxis kann ein signifikanter Nutzen im Hinblick auf die Reduzierung von Verscheißteilkosten sowie zur Steigerung der Produktionsleistung erreicht werden. Die Optimierung des Gesamtprozesses und der entsprechenden Anlagen dient ferner der Nachhaltigkeit und dem umweltgerechten Handeln für zukünftige Aufgaben. In dem vorliegenden Beitrag beschreiben Jarmo Eloranta, Forschungsingenieur, und Tero Onnela, Entwicklungsingenieur, den aktuellen Stand der Technik bei der Dimensionierung und Konzipierung von Brecheranlagen von Metso Minerals. Die Ergebnisse einer Fallstudie zeigen, dass die Wirtschaftlichkeit beim Betrieb einer Aufbereitungsanlage für Zuschlagstoffe deutlich erhöht werden kann. Die Bedeutung der Verschleißteilkosten In einem typischen Steinbruchbetrieb, wie in Abbildung 1 gezeigt, verursachen der Brech- und Siebprozess, dargestellt innerhalb der gelben Ellipse, rund 40% der Gesamtkosten. Eine Aufschlüsselung der Gesamtkosten ist in Abbildung 2 dargestellt. Eine der Hauptkomponenten im Brech- und Siebprozess ist ein Kegelbrecher; eine typische Kostenverteilung für dieses Kernelement ist Abbildung 3 zu entnehmen. Die

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hier vorgenommene Berechnung stellt einen typischen Durchschnittsfall dar, dem ein Verschleißindex von 0,5 g/t zugrunde gelegt wurde, was einem viermaligen Wechselintervall der Verschleißteile pro Jahr entspricht. Während Abbildung 2 und 3 die Relevanz der Verschleißteilkosten aufzeigen, muss angemerkt werden, dass die Kosten allein nicht Ausschlag gebend sind, sondern ebenfalls die Anlagenleistung berücksichtigt werden muss. Höhe Kosten können gerechtfertig sein, wenn die resultierende Leistung der Anlage mit einem größeren Erlös aus der Produktion einhergeht.

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Abb. 2: Beispiel für die Kostenverteilung eines Steinbruchbetriebs.

Abb. 3: Beispiel der Kostenverteilung eines Kegelbrechers über einen Zeitraum von 10 Jahren.

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Abb. 1: Typische Betriebsprozesse in einem Steinbruch.

Weniger Ausschuss, höherer Profit Ein entscheidender Vorteil, der aus einer besseren Produktsleistung resultiert, ist der reduzierte Anfall von Produktionsausschuss, der in der Regel aus unbrauchbarem Feinmaterial besteht; damit wird gleichzeitig die Staubentwicklung verringert. Ein höherer Ertrag bedeutet ferner auch, dass spezifisch gesehen weniger Energie pro Tonne Endprodukt benötigt wird, da die Nutzung der eingebrachten Energie zur Produktion der Ausschussanteile entfällt. Eine gängige Faustregel besagt, dass die Steigerung der Leistungsrate um 1 % mit einer Erhöhung des Betriebsertrags um 4 % einhergeht. Eine Staubreduzierung trägt zudem zur Erhöhung der Arbeitssicherheit und des Gesundheitsschutzes bei. Grundsätzlich sind Verschleißteile die einzigen Komponenten in einem Brecher, die vollständig ausge-

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NEUHEITEN & REPORTAGEN tauscht werden müssen, da alle anderen Anlagenelemente die Verschleißteile entweder aufnehmen oder sie beim Brechprozess bewegen. Die Anpassung und Integration neuer Verschleißteile an den Betriebsprozess ist besonders wichtig, um die Produktion über die gesamte Anlagenlebensdauer möglichst auf konstantem Niveau zu halten. In gleicher Weise wie Verschleißteile in Brecheranlagen einen starken Einfluss auf das Produktionsergebnis und die Leistung nehmen, stehen sie in direktem Zusammenhang zu den Betriebskosten, dem Niveau des Produktionsertrags sowie umweltschutztechnischen Aspekten. Umfangreiche Forschungen und der Einsatz moderner Berechnungsverfahren erlauben heute die Optimierung der Brecherleistung unter Berücksichtigung einer exakten Verschleißteilform und -kinematik.

Neueste Modelle verwenden Auswahlund Bruchfunktionen Die ersten Modelle zur Leistungsberechnung von Backen- und Kegelbrechern wurden in den 1950er Jahren veröffentlicht. Darin wurde die Brechleistung über den Materialdurchfluss in der Brechkammer ermittelt. Darauffolgende Studien verwendeten Bewegungsgleichungen und berücksichtigten Auswahl- und Bruchfunktionen, deren Eingangswerte aus Labortests ermittelt und in Praxistests verifiziert wurden.

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Das von Metso Minerals entwickelte Modell basiert auf mechanischen Prinzipien und errechnet die Größenreduzierung aus der Anwendung von Auswahlund Bruchfunktionen. Diese mathematischen Funktionen wurden aus zahlreichen, und aktuell noch anhaltenden, empirischen Laborversuchen abgeleitet. Die Versuche beinhalteten sowohl Kompressionsversuche an Einzelkörnern als auch an Kornkonglomeraten von verschiedenen Gesteinen. Die Simulationstechniken wurden aus den Ergebnissen von hunderten Brechversuchen, die im eigenen Haus durchgeführt wurden, weiter präzisiert und abgestimmt.

Zwei Kategorien von Eingangsparametern Die Eingangsparameter für das Simulationsprogramm wurden in zwei Kategorien eingeteilt: Brecher und Aufgabematerial. Die Brecherparameter stellen die Größen Brechraumgeometrie, Brechermodell, Brechereinstellung, Schlagzahl des Brechers und Exzentrizitätsgeschwindigkeit dar. Die Material charakteristischen Kennwerte in Form von Korngrößenverteilung des Aufgabematerials, Brechbarkeit des Materials, spezifische Einzugsgeschwindigkeit wurden gemeinsam mit einem Durchflussmodell in das Größenreduzierungsmodell integriert.

Abb. 4: Beispiele für die Berechnungsergebnisse .

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Die Ergebnisse der Modellsimulation liefern Werte für die Kornabstufung des Endproduktes, die Durchsatzleistung, die Leistungsaufnahme, die Materialdichte im Brechraum, eine Abschätzung des Verschleißprofils innerhalb der Brecheröffnung, den Brechdruck bzw. die Brechkraft sowie Schlüsselkennwerte für die Beurteilung der Endproduktqualität. Abbildung 4 zeigt einige der erzielten Ergebnisse. Obgleich praktische Erfahrungen bei der Interpretation erforderlich sind, können die Ergebnisse der schnellen überschlägigen Abschätzung der Brecherleistung dienen, um daraus letztlich Optimierungsansätze für die Anlage zu entwickeln.

Abschätzung der Brecherleistung - eine Fallstudie Die Leistung von Brechern ist eine Funktion der erreichbaren Korngrößenreduzierung, der Durchsatzkapazität, des Energiebedarfs und der Endproduktqualität (z.B. Korngrößenkasse und Kornform). Die Parameter zur Abschätzung der Leistung beinhalten insbesondere die charakteristischen Eigenschaften des Gesteinsmaterials, die Korngrößenverteilung des Aufgabematerials wie beispielsweise den Feuchtigkeitsgehalt etc. In die zu ermittelten Brecherkennwerte gehen die Brecherkinematik und die Brechkammergeometrie ein.

Abb. 5: Leistung des Kegelbrechers - Original und nach Modifikation.

Durch die Anwendung des Simulationsmodells von Metso Minerals konnte in einem skandinavischen Steinbruch eine signifikante Leistungssteigerung der Aufbereitungsanlage erreicht werden. Die Produktion des Steinbruchs besteht aus mehreren Gesteinsfraktionen. Zwei der Fraktionen wurden für die simulatorische Leistungsermittlung ausgewählt. Die Kornfraktion 0/2 mm stellt Ausschuss dar, für die Körnung 5/11.2 mm besteht eine große Marktnachfrage. Die Anlage sollte im Hinblick auf diese Zielgröße optimiert werden. Vor der Untersuchung produzierte der eingesetzte GP500-Brecher 15,3 % des Gesamtdurchsatzes in der geforderten Korngrößenfraktion von 5/11.2 mm. Für die Simulation und Analyse dieses Einsatzfalles wurde das Brechleistungsprogramm eingesetzt. Die Ergebnisse der Simulation zeigten, dass eine Feinabstimmung des Brechers ein beachtliches Potenzial biete, um den Anteil des verwertbaren Endproduktes 5/11.2 mm zu erhöhen und gleichzeitig den Ausschussanteil zu reduzieren.

Wirtschaftliche Verbesserung der Gesamtanlage Die aus der Simulation abgeleiteten und vorgeschlagenen Modifikationen wurden vorgenommen. Die Daten, die vor und nach der Einstellung der Anlage auf-

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NEUHEITEN & REPORTAGEN genommen wurden, sind in Abbildung 5 dargestellt. Darin wird der durchschnittliche Durchsatz der einzelnen betrachteten Kornfraktionen während der Lebensdauer eines sog. Liners veranschaulicht. Unter Nichtberücksichtigung des Einflusses des Aufgabematerials konnte der Anteil an absetzbarem Material der Fraktion 5/11,2 mm um durchschnittlich 16 % gesteigert werden. Der Anteil des Ausschussmaterials der Körnung 0/2 mm ging um 18 % zurück. Die Ergebnisse zeigen, dass sich eine 16 %ige Steigerung der Produktion bei nahezu unveränderten Brechkosten ebenso vorteilig auf die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage auswirkt. Schätzungen zufolge hat sich der Betriebsertrag um ca. 64 % erhöht. Dies entspricht den Erfahrungen aus anderen Studien von Metso Minerals die belegen, dass eine Steigerung des Anlagen-Outputs nur relativ gesehen zu höheren Kosten führt, was, bedingt durch einen besseren Ausnutzungsgrad der Anlage und geringere variable Kosten ausgeglichen wird. Die Reduzierung von Ausschussmaterial führt zu einem höheren Ertrag, was sich positiv auf das Geschäft und die Umwelt auswirkt. Ebenso fallen die Kosten für Verschleißteile pro verwertbare Tonne Endprodukt geringer aus.

Ein wahres “Win-Win” Konzept Das hier gezeigte Beispiel zeigt, dass signifikante Vorteile im Hinblick auf Verschleißteilkosten und Produktionserträge durch die Anwendung moderner Simulationsverfahren in Kombination mit praktischen Betriebserfahrungen erreicht werden können. Unabdingbare Voraussetzungen hierfür sind die Analyse der aktuellen Anlagenleistung und ein grundlegendes Verständnis über die Vorgänge der einzelnen Betriebsprozesse und wie diese aufeinander abgestimmt werden können. Neben der Tatsache, dass Berechnungsverfahren eine große Bedeutung für die Prozess- und Anlagenoptimierung darstellen, zeigt sich ein weiterer Vorteil: Eine Optimierung der Anlagenleistung trägt effektiv zu einer umweltgerechten und nachhaltigen Zukunftsgestaltung bei. Eine gesteigerte Profitabilität durch umweltfreundlichere Lösungen stellt eine echte Win-Win-Situation dar, die bereits heute realisiert werden kann.

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10. Jahrestag der ersten installierten Rollenpresse als Ersatz einer tertären Brechstufe von A. Gründken1, J. Portocarrero2, F. van der Meer1 & E. Matthies1 1 Humboldt Wedag Coal & Minerals Technology GmbH | Köln | Deutschlan || 2Humboldt Wedag Inc. | Norcross | GA | USA

ie Anzahl der als dritte Brechstufe eingesetzten Gutbettwalzenmühlen (HPGRs, High Pressure Grinding Rolls, auch Rollenpresse genannt) steigt schnell an. Die Technologie ist im Allgemeinen in der Industrie akzeptiert und Vorteile, wie u.a. bessere Energieeffizienz und insgesamt niedrigere Betriebskosten im Vergleich mit alternativen Technologien, wurden bereits in vielen Anwendungen weltweit bewiesen. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Anwendungen der Rollenpresse zur Zerkleinerung von grobem und hartem Erz. Er beschreibt die erfolgreiche Anwendung der ersten Rollenpresse eingesetzt in der dritten Brechstufe der Aufbereitungsanlage Los Colorados von CMH (Chile) in 1998. Der Artikel gibt eine Übersicht über die Erfahrungen der letzten zehn Jahre Betriebszeit, von der Inbetriebnahme bis zum täglichen Betrieb. Beispiele einiger Weiterentwicklungen in der Konstruktion, die die Wartungsfreundlichkeit und Verfügbarkeit der Rollenpresse erhöhen, werden dargestellt. Ein zweiter Fokus liegt auf der Darstellung von Verfahren aus Versuchen im Pilotmaßstab. Materialeigenschaften wie Verschleißzeit der Oberfläche, sowie Bildung und Festigkeit von Schülpen festzustellen und diese Ergebnisse auf den industriellen Betrieb zuverlässig zu übertragen, besonders dann wenn Rollenpressen im geschlossenen Kreislauf mit einer Siebstufe eingesetzt werden. This paper was presented on the occasion of the 41st Annual Canadian Mineral Processors Conference, held January 20 to 22, 2009 in Ottawa, Ontario, Canada.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Einleitung Die Gutbettwalzenmühle (auch Rollenpresse genannt) ist heute der Stand der Technik bei der Mahlung von Eisenerz zu Pelletiergut. Auch in der Zerkleinerung von grobem Erz gewinnen Rollenpressen immer mehr an Bedeutung. Eine der ersten Anlagen, in der eine Rollenpresse als Ersatz für konventionelle Brecher in der dritten und vierten Brechstufe eingesetzt wurde, ist die Aufbereitungsanlage Los Colorados von CMH in Chile. 1998 wurde die Rollenpressentechnologie noch als neu für den geplanten Einsatz angesehen, ausführliche Studien und Versuchsarbeiten im Pilotmaßstab wurden durchgeführt. Mit diesen Ergebnissen wurde das Verfahrensfließbild der Anlage Los Colorados entwickelt. Das Fließbild sieht einen Kegelbrecher als erste Brechstufe, weitere Kegelbrecher als zweite Brechstufe und eine Rollenpresse als dritte und vierte Brechstufe vor. Die Rollenpresse wurde eingeplant im geschlossenen Kreislauf mit Desagglomeratoren und einer anschließenden Absiebung bei 7 mm. Der Siebüberlauf größer 7 mm wird der Rollenpressenaufgabe wieder zugeführt. Der Siebunterlauf kleiner 7 mm wird einer trockenen Magnetscheidung zugeführt. Die Aufbereitungsanlage Los Colorados liegt nahe dem Abbaubereich. Nach Zugtransport zur Pelletieranlage wird das magnetische Vorkonzentrat in Kugelmühlen weiter aufgemahlen, bis es die endgültige Pelletierfeinheit hat und auf nassen Magnetscheidern weiter angereichert wird.

Abbildung 1 zeigt ein schematisches Verfahrensfließbild der Anlage Los Colorados. Pilotversuche wurden sowohl im Technikum der Humboldt Wedag als auch mit einer mobilen Pilotpresse Humboldt Wedag RP 90/25 mit einem Rollendurchmesser von 900 mm und einer Rollenbreite von 250 mm durchgeführt. Der Effekt den die Zerkleinerung mit der Rollenpresse auf die Produktkorngrößenverteilung, die Entstehung von Feingut, die Magnetscheidung und Mahlung der Kugelmühle hat, wurde untersucht. Leistungsparameter und Voraussagen über den zu erwartenden Verschleiß wurden durch Auswertung der Versuchsergebnisse gewonnen. Es wurde deutlich, dass durch die Zerkleinerung in der Rollenpresse im Vergleich zur konventionellen Zerkleinerung ungefähr doppelt soviel Material in der erwünschten Korngröße zwischen 45 µm und 3 mm erzeugt wurde. Gleichzeitig lag der spezifische Energieverbrauch nur zwischen 0,76 kWh/t und 1,46 kWh/t. In der nachfolgenden Magnetscheidung wurde ein höher angereichertes Konzentrat bei gleichzeitg erhöhtem Massenausbringen erreicht. Dieser Vorteil wird der anderen Aufgabekorngrößenverteilung und dem besseren Aufschluss durch den erhöhten Anteil der Faktion 0,045-3mm zugeschrieben. Es wurde beobachtet, dass die Kugelmühle einen um 27% gesteigerten Durchsatz bei 21% verringertem Energieverbrauch aufweist bei der Vermahlung von Rollenpressenprodukten. Dieses Ergebnis wird dem höheren Feingutanteil und den Mikrorissen im Rollenpressenprodukt zugeschrieben.

Abb. 1: Vereinfachtes Fließbild des Rollenpressenbasierten Kreislaufs in der Anlage Los Colorados/ CMH, Chile.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Betriebserfahrungen in Los Colorados Die positiven Versuchsergebnisse und Vorteile im weiteren Aufbereitungsprozess machten die Installation einer Rollenpresse überzeugend – sowohl aus technischen, als auch aus kommerziellen Gesichtspunkten. Es gab große Zuversicht, dass die Rollenpresse die Erwartungen auch im industriellen Maßstab erreichen würde. Tabelle 1 gibt eine Übersicht über die Betriebsdaten der Rollenpresse in Los Colorados.

Verschleißzeit der Rollenoberflächen

Basierend auf den Versuchsergebnissen konnten 12 000 h Standzeit (Verschleißzeit) für die Rollenoberflächen gegeben werden. Diese Garantie wurde von Beginn an erreicht. Die lange Standzeit wurde ermöglicht durch die gute Einbettung des Aufgabematerials zwischen den Hartmetallstiften der Rasterpanzerung. Der Quarzgehalt, der in den Versuchen verarbeiteten Probe, lag bei 15%. HeuTab. 1: Betriebsdaten der RP in te variiert der Quarzgehalt je nach Erztyp zwischen 15% Los Colorados/CMH, Chile. und 30 %. Der Bondindex für Kugelmühlen liegt zwischen 9 kWh/t und 14 kWh/t. Abbildung 2 zeigt eine Skizze des Aufbaus von Welle und Aufbereitungsanlage/Ort CMH, Los Colorados, Chile Bandage mit Rasterpanzerung und autoRollenpressenmodell: RP 16-170/180 gener Verschleißschutzschicht. Rollenbreite: 1800 mm Hauptsächlich drei Faktoren beeinRollendurchmesser: 1700 mm flussen maßgeblich den Verscheiß der Aufgabematerial: Coarse iron ore Rollenoberfläche: Quarzgehalt des AufKugelmühlen Bond Wi vor RP: 9-14 kWh/t gabematerials, Betriebsdruck bzw. spezifischer Druck an der Rollenoberfläche Aufgabematerialfeuchte: 0-1% und die Qualität der Einbettung des MaAufgabekorngröße: 0-45 mm terial zwischen den Hartmetallstiften, der Produktkorngröße: 55-70% < 6.3 mm Rasterpanzerung (Qualität der autogenen Durchsatzleistung: 2000 t/h Verschleißschutzschicht). Aus diesen Faktoren kann besonders die Qualität der Spezifischer Energieverbrauch: 0.8-1.2 kWh/t autogenen Verschleißschutzschicht einen Installierte Leistung: 2 x 1850 kW erheblichen Einfluss auf die Standzeit der Rollenoberfläche haben. Beispielsweise konnte in der Aufbereitungsanlage der Empire Mine von Cleveland Cliffs eine Standzeit von 17 000 Ein Kunde der Anlage Los Colorados, die Pelletanlage Stunden bei einer Rollenpresse erreicht werden, obwohl in Huasco, berichtete, dass der Energiebedarf bei der Verder Betriebsdruck sehr hoch war und der Quarzgehalt des mahlung des Eisenerz-Vorkonzentrates aus der Anlage Los Aufgabematerial bei ca. 37 % lag. Diese Anlage ist im EinColorados geringer ist und die umlaufende Last der Kugelsatz für die Zerkleinerung von Taconit (Zerkleinerung von mühlen reduziert wurde. Somit konnte bei gleichem EnerPebbles aus einer Autogenmühle. giebedarf der Durchsatz der bestehenden Kugelmühlen um 30 %, von 210 t/h auf 280 t/h, gesteigert werden. Abb. 2: Aufbau von Welle und Bandage mit Humboldt Wedag STUD-PLUS® Oberfläche.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Die Vermeidung von unnötigem Verschleiß durch die Begrenzung des Betriebsdruckes auf das notwendige Maß ist entscheidend. In Pilotversuchen wird bestimmt, inwieweit die Produktion von Feingut bei der Zerkleinerung in der Rollenpresse vom Betriebsdruck abhängt. In den meisten Fällen herrscht ein Gleichgewicht zwischen Wahl des Betriebsdrucks, Produktion von Feingut und spezifischem Energieverbrauch. Es gibt einen Umkehrpunkt, ab dem die Erhöhung des Betriebsdrucks nur noch in einer Erhöhung des spezifischen Energieverbrauchs resultiert, aber nicht mehr erheblich zu einer weiteren Produktion von Feingut führt. Energie geht in diesem Fall in der Erwärmung des Mahlgutes verloren. Diese Beobachtung wird der höheren Reibung und Bewegung der Körner gegeneinander im Gutbett zugeschrieben. In Los Colorados wurde festgestellt, dass eine Verringerung des Betriebsdruckes nur in einer geringfügigen Erhöhung der umlaufenden Last resultierte. Insgesamt wurde festgestellt, dass der Betrieb der Rollenpresse bei geringem Betriebsdruck als ursprünglich bei der Inbetriebnahme festgelegt, vorteilhafter und näher am optimalen Betriebspunkt lag. Dies war insbesondere im Hinblick auf den Gesamtenergieverbrauch des Rollenpressenkreislaufes der Fall. Im Betrieb werden in periodischen Abständen von ca. zwei Monaten oder länger Verschleißmessungen durchgeführt. Abbildung 3 zeigt ein typisches Verschleißprofil einer Rollenpresse im Einsatz in der dritten Brechstufe. Abbildung 3 zeigt Verschleißmessungen über die komplette Breite der Rolle, gemessen werden mm Verschleiß an den einzelnen Punkten. In diesem Beispiel wurde an 58 Positionen verteilt über die Breite gemessen. Diese Messungen werden an vier Stellen über den Umfang der Rolle wiederholt (bei 0°, 90°, 180° und 270°). In der Abbildung sind acht Serien von Verschleißmessungen gezeigt; eine Grundlinie bei Neuinstallation und jeweils weitere Messungen nach 2,4,6,8,9 und 10 Monaten Betriebszeit. Die Abbildung zeigt einen moderaten Verschleiß über die 10 Monate im Betrieb. Das Ende der Standzeit dieser Oberfläche wäre erst bei 28-30 mm Verschleiß erreicht. Wie deutlich erkennbar ist der Verschleiß an den Rän-

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dern der Rolle höher. Dies ist schon nach 2 Monaten im Betrieb erkennbar. Der Verschleiß an den Rändern schreitet über die weiteren 8 Monate Betriebszeit zunehmend schneller fort. Dieser höhere Verschleiß an den Rändern führt zu einem nicht parallelen Arbeitsspalt und geringerem Betriebsdruck an den Walzenrändern, wo das Material somit weniger effizient zerkleinert wird oder sogar an den Walzen vorbeifließen kann. Durch das Vorbeifließen des Materials an den Rändern der Rolle wird ein weiterhin stärkerer Verschließ durch die Schleifwirkung des abrasiven Materials erreicht. Um dieses Problem effektiv zu beseitigen hat Humboldt Wedag Seitenstuds entwickelt. Diese Seitenstuds sind aus demselben Material gefertigt, wie die Bolzen (Studs) der restlichen Rasterpanzerung. Die Form der Seitenstuds vereinfacht eine Einbettung einer autogenen Verschleißschutzschicht bis zum Rand der Rolle. Eine andere Möglichkeit die Verschleißzeit der Rollenoberfläche zu erhöhen, ist das Einsetzen von Bolzen (Studs) unterschiedlicher Härte über die Breite der Rolle. Zum Beispiel können härtere Bolzen (Studs) in Zonen mit höherem Verschleiß eingesetzt werden. Maßnahmen wie oben beschrieben haben zu einer Verlängerung der Standzeit der Rollenoberfläche in Los Colorados geführt. Die Standzeit der Rollenoberfläche in Los Colorados beträgt heute ca. 14 600 h.

Verfügbarkeit Bei der Auslegung eines Rollenpressen-basierten Zerkleinerungskreislaufes ist es von entscheidender Bedeutung die Kapazität der Rollenpresse an vorhergehenden und nachgeschalteten Brechern und Mühlen anzupassen. Die Verfügbarkeit der einzelnen Maschinen muss hierbei berücksichtigt werden. Die Durchsatzleistung einer Rollenpresse kann relativ einfach über eine Änderung der Rollenumfanggeschwindigkeit angepasst werden, da diese im Allgemeinen direkt proportional zum Durchsatz ist. Abb. 3: Typisches Verschleißbild einer Rollenpresse zur Zerkleinerung von grobem Erz

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Die Verbesserungen, Modifikationen und Erfahrung seitens des Wartungsteams in Los Colorados haben zu einer Verfügbarkeit von 94% geführt. Diese Verfügbarkeit stimmt gut mit der in der Aufbereitungsanlage von Argyle Diamonds in Australien installierten Humboldt Wedag Rollenpresse überein. Hier wird eine Verfügbarkeit von ca. 96% berichtet. Besonders bei dem Einsatz der Rollenpresse in einer groben Zerkleinerungsstufe muss darauf geachtet werden, dass nicht durch Fördertechnik und Bunker im Rollenpressenkreislauf Engpässe erzeugt werden, die einen negativen Effekt auf die Leistung der RP hätten. Eine großzügige Bunkerdimensionierung, Installation von Überbandmagnet und Metalldetektor, sowie ein ausreichender Bunker, der eine ausreichende Schüttsäule über der Rollenpresse sicherstellt, sind Voraussetzungen für eine problemlose Funktion der Rollenpresse. Einige Richtlinien zur Gestaltung von Rollenpressenkreisläufen werden in einem späteren Abschnitt diskutiert.

Ersatzteilhaltung – kritische Ersatzteile Es steht immer die Frage im Raum welche Ersatzteile (Betriebsteile und kritische Ersatzteile) direkt zu Beginn mit der Maschine gekauft werden sollten. Eine Standardliste von Ersatzteilen für die Inbetriebnahme und ersten zwei Jahre im vollen Betrieb werden üblicherweise von den Lieferanten erstellt und diese Teile von den Kunden direkt mit der Maschine bestellt. Für kritische und kapitalintensive Ersatzteile ist eine Investitionsentscheidung je nach individueller Situation abzuwägen. Teile mit langer Lieferzeit sind hauptsächlich die Lager, Wellen und Bandagen. Um die Stillstandszeit während des Rollenwechsels zu minimieren, sollte das Ersatzteilpacket je zwei komplette Wellen mit Bandagen und Lagerungen enthalten. Auf diese Weise muss bei einem Rollenwechsel nur der Rahmen geöffnet werden, die Wellen mit den abgenutzten Bandagen herausgezogen und neue eingesetzt werden. Die Welle mit Bandagen und Lagerung müssen für diesen Vorgang als eine Einheit betrachtet werden, da zum

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Austausch diese gesamte Gruppe als eine Einheit entfernt werden muss. Ein solcher Austausch der Alten gegen eine neue Einheit ist je nach örtlichen Bedingungen zwischen 24 Stunden und 36 Stunden möglich. Die Einheit mit abgenutzter Bandagenoberfläche wird überholt, d.h. die Bandage wird ausgetauscht und steht dann als Ersatzteil für den Notfall zur Verfügung. Es sollte noch erwähnt werden, dass noch nie ein vorzeitiger Lagerschaden bei einer Humboldt Wedag Rollenpresse aufgetreten ist. Dies ist zurückzuführen auf die geschlossene Ölumlaufschmierung und die patentierte Anpressvorrichtung mit Gummidrucklager, welches die auftretenden Kräfte gleichmäßig über die gesamte Lagerfläche verteilt (siehe Abbildung 8). Für die Anlage Los Colorados wurde ein komplettes Set von Wellen, Bandagen und Lagerung mit der Maschine geliefert. Es sind also zwei Sets von Lagerungen erfolgreich ohne Schaden wechselweise im Einsatz seit 1998.

Einfluss der Rollenpressenzerkleinerung auf den nachfolgenden Prozess Der positive Effekt der Rollenpressenzerkleinerung auf die nachfolgende Magnetscheidung und Kugelmahlung, wie in Pilotversuchen beobachtet, bestätigte sich auch in der industriellen Anwendung. Zum Beispiel konnte der Durchsatz der Kugelmühlen um 30 % von 210 t/h auf 280 t/h gesteigert werden. Bei der Magnetscheidung wurde ein höherer Gehalt bei konstantem Massenausbringen im Produkt erreicht. Beide Beobachtungen werden denselben zwei Faktoren zugeschrieben: die höhere Produktion von Feingut und die Entstehung von Mikrorissen. Es wurde in der Rollenpressenzerkleinerung der doppelte Anteil < 150 µm im Vergleich mit einer Zerkleinerung im Kegelbrecher erzeugt. Abb. 4: Beispiel sehr starker Schülpen

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Der Unterschied in der Produktkörnung nach Rollenpressenzerkleinerung führt auch zu Nebeneffekten in anderen Bereichen der Anlage. Aufgrund des höheren Feingutgehalts ist der Böschungswinkel um 6° reduziert. Daraus ergibt sich, dass auch die Kapazität von Halden und Fördersystemen reduziert wird. Die Kornform nach Rollenpressenzerkleinerung ist unregelmäßiger, als die eines Kegelbrecherproduktes. Dieser Faktor muss bei der Auslegung von Sieben um den Rollepressenkreislauf in Betracht gezogen werden, um eine ausreichende Siebeffizienz sicher zu stellen und zu verhindern, dass übermäßige Feuchte mit dem Siebüberlauf zurück in den Kreislauf getragen wird. Der Einfluss der Aufgabefeuchte auf den Rollenpressenbetrieb wird in einem späteren Abschnitt im Detail diskutiert.

Überlegungen für die Anlagenplanung eines Rollenpressenkreislaufs im Groberz Desagglomeration

Rollenpressen, welche in der dritten Brechstufe eingesetzt werden, übernehmen die Funktion eine geeignete Kugelmühlenaufgabe herzustellen. Hierzu gibt es mehrere Optionen: die Rollenpresse kann entweder im offenen Kreislauf, im Kreislauf mit Randzonenrezirkulation oder im Kreislauf mit nasser oder trockener Siebstufe eingesetzt werden. Jede dieser Optionen hat ihre Vor – und Nachteile. Ausführliche Betrachtungen hierüber wurden auf der Konferenz „Comminution ´08“ (veranstaltet von Minerals Engineering Online) und einem zugehörigen Artikel dargestellt. Ist der Einsatz einer Rollenpresse im geschlossenen Kreislauf mit einer Absiebung geplant, so muss die Menge und Stabilität der Schülpen im Pilottest geprüft werden. Durch die hohe Presskraft während der Kompaktion und Zerkleinerung in der Rollenpresse wird das Produkt als sogenannte Schülpen (Agglomerate) ausgetragen. Diese Schülpen können sehr unterschiedlich stark und stabil sein, sie können je nach Anwendung einfach zerfallen oder es kann im Extremfall eine separate Desagglomerationsstufe erforderlich sein. Abbildung 4 zeigt ein Beispiel von sehr stabilen Schülpen. Für die meisten Erztypen werden wesentlich weniger feste Schülpen erzeugt. Die Stabilität der Schülpen muss getestet werden, da ihre Entstehung und ihre Eigenschaften sehr spezifisch von der Anwendung abhängen und sich keine Voraussagen treffen lassen. Einige Parameter, die die Schülpenbildung bzw. deren Festigkeit beeinflussen, sind offensichtlich. Dies wären z.B. Aufgabefeuchte des zu zerkleinernden Gutes, Tongehalt und zu einem gewissen Teil auch der Betriebsdruck der Rollenpresse. Während der Versuchsserien im Technikum der Humboldt Wedag wird immer auch ein spezieller Schülpentest mit den stabilsten Schülpen der jeweiligen

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Erzsorte durchgeführt. Der Schülpentest wurde gleichzeitig mit dem Projekt Los Colorados entwickelt. Die Schülpen werden für eine bestimmte Zeit und mit festgelegter Umdrehungsgeschwindigkeit in einer speziellen Trommel t einer taumelnden Bewegung ausgesetzt. Die vollständig oder teilweise desagglomerierte Menge wird aus der Trommel entfernt und abgesiebt. Die Siebeffizienz dieser ersten Siebung wird dann mit einer nassen Analysesiebung festgestellt. Die Ergebnisse der beiden Absiebungen und Massenverhältnisse werden genutzt und einen sogenannten Schülpenfaktor auszurechnen. Eine Auswertung dieses Faktors zusammen bzw. im Vergleich mit Daten aus laufenden Anwendungen, sowie anderen Versuchsreihen. Dieses Verfahren bietet eine solide Basis zur Abschätzung, ob eine separate Desagglomerationsstufe notwendig ist um eine ausreichende Siebeffizienz zu erreichen. Für die Anlage Los Colorados wurde entschieden eine Desagglomerationsstufe zur Sicherstellung einer hohen Siebeffizienz bei der geplanten trockenen Absiebung einzusetzen, da während der Pilotversuche sehr stabile Schülpen festgestellt wurden. Während der Betriebszeit stellte sich heraus, dass mit einer Änderung des Erztypes und immer trockenerem Aufgabematerial die Schülpen immer brüchiger wurden und leichter auf dem Sieb und bei den Materialübergabepunkten zerfielen. Die Desagglomerationsstufe wurde daraufhin außer Betrieb gesetzt. Mit den Betriebserfahrungen aus Los Colorados wurde der Standardschülpentest und seine Anlehnung an praktische Daten deutlich verbessert. Als die CMP eine weitere Rollenpresse in ihrer Aufbereitungsanlage in El Romeral für einen sehr ähnlichen Kreislauf wie in Los Colorados eingesetzt hat, wurde ebenfalls ein Schülpentest durchgeführt und die Ergebnisse zeigten, dass eine einfache Disagglomerationsstufe notwendig sein würde. In Zusammenarbeit mit Humboldt Wedag hat der Kunde einen Bandübergabepunkt konstruiert, der aus einem Fallturm mit eingebauten Prallplatten besteht. Durch den Aufprall und die höhere Fallstrecke werden die Schülpen zerstört und mit dieser einfachen Methode wird eine ausreichende Siebeffizienz sichergestellt.

Planung eines Siebkreislaufs: Das Betriebsverhalten der Rollenpresse bei unterschiedlichen Betriebsparametern Wird eine Rollenpresse im geschlossenen Kreislauf mit nasser Absiebung eingesetzt, kann das Thema Schülpenfestigkeit von größerer Bedeutung sein. In diesem Fall kann es sein, dass Schülpen oder Schülpenbruchstücke die mit Wasser angereichert sind, den Transport und auch die Absiebung als Ganzes überstehen und somit die Siebeffizienz deutlich verringert und damit die umlaufende Last erhöht wird.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Darüber hinaus kann es sein, dass der zur Rollenpresse rückgeführte Siebüberlauf und die dadurch höhere Aufgabefeuchte zu Schwierigkeiten im Materialfluss im Rollenpressenaufgabenbunker, zu Extrusion während der Kompression im Walzenspalt und generell zu einem verschlechterten Rollenpressenbetriebsverhalten führt. Es ist daher notwendig, die Schülpenfestigkeit ebenso wie Effekte durch eine erhöhte Aufgabefeuchte zu testen, die Ergebnisse auszuwerten und für die Planung des (nassen) Siebkreislaufs zu nutzen. Darüber hinaus ist es entscheidend zu wissen, wie die Rollenpressenleistung beeinflusst wird, sollte ein Übertrag von Feuchte ins Aufgabegut passieren – zum Beispiel durch partielle Verstopfung der Siebfläche. Aus diesem Grund sollte der Standardumfang eines Rollenpressenversuchsprogramms immer auch einen Test beinhalten, der mit der für das jeweilige Material maximal möglichen Aufgabefeuchte durchgeführt wird. Ob Erztypen einen unterschiedlichen spezifischen Durchsatz bei höheren Walzenumfangsgeschwindigkeiten aufweisen muss durch Versuche im Pilotmaßstab geklärt werden. Generell hat die Aufgabefeuchte auch einen signifikanten Effekt auf den (spezifischen) Durchsatz. Hierbei kann beides, sowohl eine zu geringe Aufgabefeuchte (extrem trockenes Material), als auch ein zu hoher Feuchtegehalt, wo der Wassergehalt so hoch ist, dass nahezu die gesamte Kornoberfläche benetzt und Hohlräume gefüllt sind, zu einem schlechteren Einzugsverhalten führen. Durch den hohen oder extrem niedrigen Wassergehalt wird der Reibungskoeffizient der Walzenoberfläche, so wie auch die Kohärenz der Schüttschicht verschlechtert, was dann insgesamt zu einem verschlechterten Einzugsverhalten und höherem Schlupf des Material gegenüber der Walzenoberfläche führt. Im Ergebnis ist der (spezifische) Durchsatz verringert, während der spezifische Energiebedarf üblicherweise unter diesen Bedingungen steigt. Ein Beispiel ist in Abbildung 5 dargestellt. Generell ist für grobe Eisenerze, die dem von CMH ähnlich sind, der Einfluss der Aufgabefeuchte auf das Betriebsverhalten der Rollenpresse nicht sehr groß. Für andere Erztypen jedoch, insbesondere Erze die tonhaltig sind oder einen hohen Anteil an Feingut aufweisen, kann der Einfluss sehr dramatisch sein. Bei feiner Aufgabekorngröße oder Eisenerz Pelletiergut zeigt sich häufig eine extreme Abhängigkeit des spezifischen Durchsatzes und des spezifischem Energiebedarf von der Aufgabefeuchte, wenn auch erst bei höheren Level der Aufgabefeuchte, wie in Abbildung 6 gezeigt. Ein weiterer Faktor ist die Walzengeschwindigkeit. Die meisten Anwendungen heutzutage haben frequenzgeregelte Hauptantriebe zur Änderung der Walzengeschwindigkeit. Dies erlaubt eine Anpassung während des Betriebes auf unterschiedliche Erz Charakteristika. Der spezifische

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Abb. 5: Typischer Zusammenhang von Aufgabefeuchte und spezifischem Durchsatz bzw. spezifischem Energiebedarf beim Zerkleinern von grobem Erz in der RP.

Durchsatz und der spezifische Energiebedarf können stark abhängig sein von geänderter Walzengeschwindigkeit. Werden Auslegungsberechnungen durchgeführt, unter zu Grunde Legung von Werten für den spezifischen Durchsatz, die bei durchschnittlichen Betriebsbedingungen und langsamen Geschwindigkeiten gemessen wurden, so kann im industriellen Betrieb ein deutliches Defizit bei höheren Walzengeschwindigkeiten auftreten. Die Kapazität - der Durchsatz einer Rollenpresse - wird über die M-dot Formel berechnet (M-dot steht für den spezifischen Durchsatz):

Q = m-dot × Walzenumfangsgeschwindigkeit × Walzendurchmesser × Walzenbreite

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Abb. 6: Typischer Zusammenhang von Aufgabefeuchte und spezifischem Durchsatz bzw. spezifischem Energiebedarf bei der Mahlung von Feinerz in der RP.

In dieser Formel muss der spezifische Durchsatz (m-dot) mit der Walzengeschwindigkeit korrelieren. Wird die Walzengeschwindigkeit erhöht, erwartet man zunächst einen proportionalen Anstieg der Kapazität, wie gezeigt in Abbildung 7 in der rechten Kurve mit dem Titel „Q-linear“. Da aber der spezifische Durchsatz gleichwertig mit der Walzengeschwindigkeit in die Berechnung der Kapazität mit einfließt, bedeutet ein geringerer spezifischer Durchsatz gleichzeitig auch eine geringere Kapazität der Rollenpresse. Abbildung 7 unten links zeigt im Diagramm einen beispielhaften Trend von geringer werdendem spezifischen Durchsatz bei steigender Walzengeschwindigkeit. Im rechten Diagramm zeigt der Graph mit dem Titel „Q Tatsächlich“ die Kapazität einer industriellen Rollenpresse bei steigender Rollengeschwindigkeit. Zur Berechnung wurde hier der geringer werdende spezifische Durchsatz bei höheren Rollengeschwindigkeiten berücksichtigt, wie er im linken Diagramm dargestellt ist,.. Der Graph mit dem Titel „Q Linear“ hingegen zeigt die Kapazität einer Rollen-

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Abb. 7: Typischer Zusammenhang zwischen Walzengeschwindigkeit, spezifischem Durchsatz und Durchsatz der industriellen RP (z.B. Eisenerz Pelletiergut)..

presse, wenn für die Berechnung bei höheren Walzengeschwindigkeiten immer der gleiche spezifische Durchsatz, der bei einer langsamen Walzengeschwindigkeit gemessen wurde, herangezogen wird. Eine Rollenpresse ausgelegt auf maximaler Geschwindigkeit und den dazugehörigen maximalen Durchsatz basierend auf dem spezifischen Durchsatz, der allerdings bei geringen Walzenumfangsgeschwindigkeiten gemessen wurde, wird daher nie die berechnete maximale Kapazität erreichen. Die Lücke, die zwischen den Graphen „Q Tatsächlich“ und „Q Linear“ gezeigt ist, würde entstehen. Ob sich spezifischer Durchsatz und/oder spezifischer Energieverbrauch bei steigender Walzengeschwindigkeit für ein bestimmtes Erz ändern, kann nur durch Versuche im Pilotmaßstab bestimmt werden. Die Humboldt Wedag Rasterpanzerung (STUD-PLUS®) wurde konstruiert, um ein besseres Einzugsverhalten und eine robuste Oberfläche auch für die Zerkleinerung von grobem Aufgabegut sicherzustellen.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Aufgabesituation: Walzenschiefstellung effektiv verhindern Schon während der Planungsphase eines Projektes muss der Aufstellungsplan bedacht werden, damit Walzenschiefstellung verhindert werden kann. Walzenschiefstellung bezeichnet den Zustand, wenn der Arbeitsspalt nicht parallel verläuft. Dies wird häufig hervorgerufen durch ungünstige Materialverteilung über die Breite der Rolle gesehen. Wird nur grobes Material an der einen Seite und nur feines Material an der anderen Seite der Walze aufgegeben, so führt dies sehr häufig zu einer Schiefstellung der Walzen. Dauert dieser Zustand zu lange an oder überschreitet die Schiefstellung, also der Abstand der Walzen zueinander auf der rechten Seite, im Vergleich der Abstand der Walzen zueinander auf der linken Seite, ein festgelegtes Maß, so wird die Maschine abgeschaltet. Abbildung 8 zeigt die patentierte Humboldt Wedag Anpressvorrichtung, die konstruiert wurde, um Walzenschiefstellung zu erlauben und die auftretenden Kräfte gleichmäßig über die gesamte Fläche der Zylinderrollen-

lager zu verteilen. Ein weiteres Bauteil, welches mechanisch die Materialzuführung regelt und in die richtigen Bahnen lenkt, ist die Aufgabevorrichtung und der Aufgabebunker. Alle Lieferanten von Gutbettwalzenmühlen haben ihre eigene Aufgabevorrichtung, die die Materialzuführung reguliert. Eine weitere Funktion dieser Aufgabevorrichtung ist es, eine Böschung, die gegen die Festrolle drückt zu erzeugen, um so das Einzugsverhalten zu verbessern. Die Luft kann so aus dem Materialbett entweichen, während dieses fortlaufend komprimiert wird. Betriebsleiter haben berichtet, dass Walzenschiefstellung sehr viel häufiger auftritt, wenn die Aufgabevorrichtung entfernt wurde. Wie bereits erwähnt kann Walzenschiefstellung zu einer Abschaltung der Maschine führen, wenn die maximale Spaltweite auf einer Seite überschritten wird.

Abb. 8: Rollenlagerung und Anpressvorrichtung bei Walzenschiefstellung.

Zylinderrollenlager mit geschlossener Ölumlaufschmierung

Axiales Pendelrollenlager

Gummidrucklager für optimale Kraftverteilung

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Hydraulikzylinder mit Kugelgelenk

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Walzenschiefstellung tritt besonders häufig bei der Zerkleinerung von grobem und hartem Erz in der Gutbettwalzenmühle auf. Neben den mechanischen Bauteilen der Rollenpresse selbst kann ein großer Einfluss zur Vermeidung von Walzenschiefstellung durch die Aufstellungsplanung der Aggregate des Rollenpressenkreislaufs genommen werden. Die Art der Materialzuführung muss sicherstellen, dass keine Entmischung von grobem und feinem Material stattfindet. In jedem Fall muss sichergestellt werden, dass die Materialzuführung zur Rollenpresse, bzw. zum Aufgabebunker der RP, parallel zum Betriebsspalt der Rollenpresse geschieht. Zusätzlich können Prallbleche in den Aufgabebunker eingebaut werden, um eine gute Durchmischung des Aufgabematerials sicherzustellen. Eine Ausrichtung des Bandübergabepunktes parallel mit dem Arbeitsspalt kann dazu führen, dass mehr feines Material an einer Walze geführt wird und mehr grobes Material zur gegenüberliegenden Walze zugeführt wird. Dies kann sehr gut toleriert werden, wohingegen eine Zuführung von grobem bzw. feinem Material zu je einer Seite des Walzenpaares zu einer Walzenschiefstellung führen würde, wie in Abbildung 8 dargestellt. Letztlich ist es eine der Hauptaufgaben des Kontrollsystems einen parallelen Arbeitsspalt beizubehalten. Mit ihrer langjährigen Erfahrung hat die Humboldt Wedag ein eigenes Kontrollsystem entwickelt, welches einen parallelen Arbeitsspalt sicherstellt, besonders für den Anwendungsfall wenn hartes und grobes Erz mit der RP zerkleinert wird.

Schutz der Walzenoberfläche und Vorhersage von Verschleißzeiten Die Walzenoberfläche ist in Bezug auf die Leistung der RP und das Investment das wichtigste Bauteil. Im Hinblick darauf ergibt sich, dass zwei wichtige Fragen bei der Planung einer neuen Anlage aufkommen: Schutz der Oberfläche gegen Fremdkörperdurchgang (insbesondere Metall) und die Notwendigkeit einer zuverlässigen Vorhersage der Verschleißzeit. Um einen zuverlässigen Schutz gegen Metall im Aufgabematerial zu erreichen, wird sowohl ein selbstreinigender Überbandmagnetabscheider als auch zusätzlich ein Metalldetektor eingesetzt. Dieses System muss sehr schnell reagieren können. Der Überbandmagnetabscheider sollte über dem Band, welches den Rollenpressenaufgabebunker bedient, installiert werden. Als zweiter Schritt muss ein Metalldetektor installiert werden. Hierfür sind verschiedene Systeme erhältlich, auch einige, die zuverlässig für den Einsatz im Eisenerz funktionieren. Die beste Lösung ist es, den Metalldetektor direkt vor dem Rollenpressenaufgabebunker zu installieren. Der Metalldetektor sollte möglichst eine Bypassklappe aktivieren, so dass die metallhaltige Menge des Auf-

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Abb. 9: Humboldt Wedag Verschleiß-Testgerät.

gabestroms in einen separaten Behälter umgeleitet wird. Wohin die so ausgeschleuste Materialmenge weiterhin gefördert wird, ist vom jeweiligen Mahlkreislauf abhängig. Eine zuverlässige und genaue Vorhersage der Verschleißzeit der Walzenoberfläche ist von großer Bedeutung, da die Oberfläche der größte Einzelposten ist, der die Betriebskosten bestimmt. Die Verschleißzeit kann entscheidend sein in der Beurteilung, ob ein Projekt bzw. der Einsatz einer Rollenpresse wirtschaftlich ist oder nicht. Jeder Lieferant von Gutbettwalzenmühlen hat seinen eigenen Test entwickelt, um für die jeweils eigene Oberfläche zuverlässig die Verschleißzeit im Vorhinein bestimmen zu können.. Der Humboldt Wedag Verschleißtest wurde gleichzeitig mit dem Projekt Los Colorados weiterentwickelt. Der Test nutzt eine bestimmte Menge eng klassierten Materials, das in einer Einzelkornschicht dem Verschleißtestgerät zugeführt wird. Das Veschleißtestgerät wird in Abbildung 9 gezeigt.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Ein Gummirad transportiert die Partikel über eine Stahloberfläche, um den Verschleiß an der Rollenoberfläche darzustellen. Das Ergebnis dieses Tests ist ein Abnutzungsindex, der verglichen wird mit den Daten aus anderen Versuchsreihen und vor allem jedoch mit Verschleißwerten aus der Betriebspraxis. Die Präzision dieses Tests basiert auf der von Humboldt Wedag in den letzten 10 Jahren entwickelten Datenbank und hat sich in allen von Humboldt Wedag in der Mineralindustrie eingesetzten Rollenpressen bis heute bewährt.

Ausblick: Neuentwicklungen in der Rollenpressenkonstruktion Rollenpressen sind mittlerweile Stand der Technik für die Anwendung in Mineralaufbereitungsanlagen. Wie bereits in diesem Artikel beschrieben, wurden im Bereich der Zerkleinerung von hartem Erz erfolgreich Brecher der dritten Brechstufe durch Rollenpressen ersetzt. Die Weiterentwicklung der Rollenpresse ist ein fortlaufender Prozess in dem neue Entwicklungen kontinuierlich gemacht werden mit Humboldt Wedag in einer Spitzenposition. Einige Beispiele folgen.

Rahmenbauart In erster Linie muss der Rahmen den hohem Kräften im Betrieb Stand halten, die durch die Anpressvorrich-

tung und Lagerungen übertragen werden. Daraus folgt, dass das wichtigste Kriterium für die Rahmenkonstruktion ist, dass dieser robust ist, um potentielle Verformungen zu verhindern. Zweitens muss der Walzenwechsel genauso sicher wie einfach durchführbar sein. Wie Einheit aus Wellen, Bandagen und Lagerung muss mit minimaler Vorbereitungszeit aus dem Rahmen ausgebaut werden können. Alle Teile, die für Wartungsarbeiten ausgebaut werden müssen, müssen einfach erreichbar sein. Dieses Konzept ist von besonderer Bedeutung je größer die Rollenpresse wird. Wie die Abbildung unten zeigt, wurden diese Konzepte bei der Konstruktion des Humboldt Wedag RP S Rahmens berücksichtigt. Der Schlüssel bei dieser Konstruktion liegt in den vier „Schwingen“, die nach außen und oben öffnen können. Diese „Schwingen“ sind gleichzeitig die Rahmenendstücke. Alle Gelenke sind so orientiert, dass sie die Presskräfte nur in Richtung ihrer Achse wirken. Querkräfte werden durch doppelte Scherbolzen umgeleitet. Sicherheitsschrauben verhindern ein willkürliches Öffnen der „Schwingen“ während des Betriebs. Durch diese Weiterentwicklung der Rahmenkonstruktion ist es nicht mehr notwendig Einbauten oberhalb der Rollenpresse anzuheben oder auszubauen. Es ist nicht notwendig den oberen Rahmenteil mit einem Kran anzuheben. Der Querrahmen stellt sicher, dass die Endstücke immer in der korrekten Toleranz offen gehalten werden und allen im Betrieb der Rollenpresse auftretenden Kräften ausreichend Stand gehalten wird.

Abb. 10: Der Humboldt Wedag RP S Rahmen

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Rollensprüheinrichtung Um Aufbereitungsanlagen für mineralische Rohstoffe unterstützen zu können und die Rollenpressentechnologie zu deren Nutzen weiter entwickeln zu können, muss man im Detail die neuen Herausforderungen dieser Industrie betrachten. Eine dieser Herausforderungen ist es in Gegenden mit sehr geringem Wasservorkommen erfolgreich zu arbeiten. Wie beschrieben führt eine sehr geringe Feuchte im Rollenpressenaufgabematerial generell zu einer weniger guten Einlagerung des Aufgabematerials zwischen den Studs und damit zu einer weniger stabilen autogenen Verschleißschutzschicht. Die Ausbildung einer stabilen Verschleißschutzschicht ist jedoch wie vorher beschrieben ein wichtiger Faktor, um die längst mögliche Standzeit für die Rollenoberfläche zu erreichen. Humboldt Wedag hat eine Rollensprüheinrichtung entwickelt und patentiert, die in die Rollenpresse eingebaut werden kann. Diese Einrichtung benötigt nur sehr wenig Wasser und stellt eine Befeuchtung des Teils des Materials sicher, welches die autogene Verschleißschutzschicht aufbaut.. Heute sind mehr als 290 Humboldt Wedag Rollenpressen im Einsatz. Von diesen sind 33 in Erzaufbereitungsanlagen und davon 17 in der Funktion einer dritten Brechstufe im Einsatz. Vergleicht man diese Zahlen mit denen aus 1998 wird die permanente Weiterentwicklung und das Vertrauen der Industrie in diese Technik deutlich. Heute gilt die Rollenpresse als Stand der Technik für den Einsatz, auch in der Zerkleinerung von hartem Erz.

Danksagung Wir möchten unseren Dank an das gesamte Team bei CMH und im Besonderen an Carlos Pineda und Hugo Gallardo für die Unterstützung beim Schreiben dieses Artikels und die fortdauernde Kooperation richten. Ebenso bedanken wir uns bei unserem Vertreter in Chile, Pierre Negroni, für seine Bereitschaft Informationen für das Schreiben dieses Artikels zur Verfügung zu stellen und für seine unermüdliche Arbeit und Hilfe bei der Unterstützung unserer Kunden vor Ort.

Alexandra Gründken graduated from RWTH Aachen University with a degree in Mining Engineering (Mineral Processing). She currently is project manager for high pressure grinding rolls (HPGR, Roller Press) projects at Humboldt Wedag Coal & Minerals Technology GmbH in Cologne, Germany. She mainly works on projects in North America, Australia and South Africa. alexandra.gruendken@hw-cmt.de Frank van der Meer is Senior Manager, Minerals Processing, HPGR Technology , R&D, at Humboldt Wedag Coal & Minerals, Cologne, Germany and before that was working for SHELL Oil Company and Billiton. He graduated from the Universities of Rijswijk , Netherlands (Physics) and also from the University of Twente, Netherlands (Process Technology). Currently he is Working in HPGR Process Design and Specification, and in Associated Minerals Processing Research and Development. Dr.-Ing. Ekkhart Matthies studied Mining Engineering with the focus on Mineral Processing at the RWTH Aachen, Germany, and received his diploma degree in 1996. Since 1997 he worked as product specialist for crushing for the companies Svedala and Metso Minerals. From 2004 to the end of 2006 the was employed as scientific staff at the department for surface mining and international mining at the TU Clausthal, where he got his doctor‘s degree. In 2007 he joined the Humbold Wedag GmbH, based in Cologne, Germany. Currently, he is Vice President Comminution Technologies and responsible for international project handling. ekkhart.matthies@hw-cmt.de Jorge Portocarrero graduated from the University of Maryland (USA) with a degree in Mechanical Engineering. Over the years he has worked and attained expertise in various technical fields such as Industrial Environmental Control, Pyroprocessing and Comminution for the Cement and Mining Industries. He has developed and managed multi million dollar projects involving complete industrial plants. He currently holds the position of Director of Projects for KHD Humboldt Wedag Inc. in Atlanta, Georgia.

HUMBOLDT WEDAG Coal & Minerals Technology GmbH Dr.-Ing. Ekkhart Matthies Vice President Comminution Technologies Gottfried-Hagen Str. 20 51105 Köln | Deutschland Tel.: +49 (0)221 - 6504 1730 Fax: +49 (0)221 - 6504 1709 eMail: matthies.e@khd.de Internet: www.humboldt-wedag.com Humboldt Wedag, Inc. Jorge Portocarrero 400 Technology Parkway Norcross GA 30092 | USA Tel.: +1 770 - 810 7345 eMail: jportocarrero@humboldt-wedag.com Internet: www.humboldt-wedag.com

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NEUHEITEN & REPORTAGEN References Westermeyer, C.P., et al, 2000. Operating Experience with a roller press at the Los Colorados Iron Ore Dressing Plant in Chile. AufbereitungsTechnik / Mineral Processing, Volume 11, pp. 497-505. Van der Meer, F.P., Gruendken ,A., Matthies, E., 2008. Flowsheet Configurations for Optimal use of High Pressure Grinding Rolls. Comminution ´08 Conference of Minerals Engineering International, Falmouth, UK, June 2008. Dowling, E.C., et al., 2001. Applications of High Pressure Grinding Rolls in an Autogenous-Pebble Milling Circuit. SAG Conference 2001, Vancouver / Canada, pp. 194-201. Maxton, D., Morley, C., Bearman, R., 2002. Recrush HPRC Project – The Benefits of High Pressure Rolls Crushing. Proceedings from the Crushing and Grinding Conference, Kalgoorlie / Australia, October 2002. Maxton, D., Van Der Meer, F.P., 2005. KHD Humboldt Wedag High Pressure Grinding Rolls – Developments for Minerals Applications. Proceedings from the Randol Gold Forum, Perth, Australia, August 2005 Maxton, D., Van Der Meer, F.P., Gruendken, A., 2006. “KHD Humboldt Wedag. 150 Years of Innovation. New developments for the KHD roller press. Proceedings SAG 2006, Vancouver, Canada, September 2006.

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Fengnian Shi, Sandy Lambert, Mike Daniel, 2006. A study of the Effects of Roller Press Treating Platinum Ores. Proceedings SAG 2006, Vancouver, Canada, September 2006, Volume IV, pp 154-171. Gerrard, M., Costello, B. and Morley, C., 2004. Operating Experiences and Performance Assessment of Roller Press Technology at Argyle Diamond Mine. Proceedings from Rio Tinto Comminution Workshop 2004, Perth / Australia. Dunne, R., Maxton, D., Morrell, S and Lane, G., 2004. High Pressure Grinding Rolls - The Australian Experience. SME Annual Conference, Denver, February 2004. Maxton, D., Morley, C. and Bearman, R., 2003. A Quantification of the Benefits of High Pressure Rolls Crushing in an Operating Environment. Minerals Engineering, (2003), Volume 16, Issue 9. Rose, D.J. , Korpi, P.A. , Dowling, E.C., 2002. High Pressure Grinding Roll Utilization at the Empire Mine. Mineral Processing Plant Design Conference, Vancouver 2002 Van der Meer, F.P., 1997. Roller press grinding of pellet feed. Experiences of KHD in the iron ore industry. AusIMM Conference on Iron Ore Resources and Reserves Estimation. 25-26 September 1997, Perth, WA, Australia

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Liebherr

Neuer 800-Tonnen Mining-Bagger

uf der MINExpo 2008 in Las Vegas kündigte Liebherr den R 9800 Mining-Bagger an. Mit rund 800 Tonnen Einsatzgewicht bietet der R 9800 eine nominale Schaufelkapazität von 38 bis 42 m³ bei einer Materialdichte von 1,8 t/m³. Dieses neue Flaggschiff des Sortiments an Mining-Baggern von Liebherr erzielt Schaufelladungen von 75 Tonnen in beiden Ausführungen, sowohl in der Tieflöffel- als auch in der Hochlöffel-Schaufelausführung.

Liebherr stellt zwei Motorenoptionen für die Maschine bereit, zwei Cummins QSK 60 mit einer installierten Leistung von jeweils 1492 kW / 2000 PS oder zwei MTU 12V4000 mit einer installierten Leistung von 1425 kW / 1910 PS. Während die Grabkurve und die Löffelweite des Tieflöffelbaggers dem früheren Flaggschiff von Liebherr, dem R 996 gleichen, bietet der R 9800 in Tieflöffelausführung eine Ausbruchkraft von 1840 kN mit einer Grabkraft von 1750 kN. In der Schaufelausführung erreicht die Maschine ebenerdig eine Vorschubkraft von 2980 kN und eine Ausbruchkraft von 2350 kN. Diese Werte garantieren hervorragende Grabfähigkeiten sogar unter den härtesten Bergbaubedingungen.

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Die ersten Einheiten des neuen Flaggschiffs befinden sich derzeit in den letzten Testphasen im Werk und die erste Maschine wird bald in Australien in Betrieb genommen.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Atlas Copco Construction Tools

Der neue Atlas Copco Hydraulikhammer HB 3600

Perfekt passendes Anbaugerät für Trägergeräte und mehr Leistung pro Kilo

Weniger Gewicht - Mehr Leistung. Der neue HB 3600 von Atlas Copco passt perfekt zu Trägergeräten der Gewichtsklasse 35 - 63 t. Der Hammer bringt 46 % mehr Leistung pro Kilogramm Dienstgewicht, verglichen mit dem Durchschnitt anderer Hydraulikhämmer dieser Klasse. Im Vergleich zu Konkurrenzprodukten mit einem ähnlichen Gewicht bietet der HB 3600 eine um 30% höhere Effizienz.

Nachdem die Gewichtsklassen der Trägergeräte immer präziser und in Unterklassen aufgeteilt werden, sehen sich die Lieferanten dazu veranlasst, diesem Trend nachzukommen. Mit dem neuen hydraulischen Hochleistungshammer HB 3600 hält Atlas Copco Schritt und präsentiert ein Werkzeug, das wie angegossen zum Trägergerät passt. Bei den Trägergeräten der Gewichtsklasse 35 - 63 t gehören Kompromisse der Art “zu klein” oder “zu groß” der Vergangenheit an. Dadurch, dass falsche Abstimmungen von Träger- und Anbaugeräten vermieden werden, ist es nicht verwunderlich, dass der HB 3600 über das beste Verhältnis von Gewicht zur Leistung seiner Klasse verfügt. Das heißt, dass

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ähnliche Ergebnisse mit einem geringeren Hammergewicht erzielt werden können. Und ein geringeres Hammergewicht heißt, dass ein kleinerer Bagger gewählt werden kann. Das senkt die Investitions- und Betriebskosten. Sogar in Zeiten hoher Energiekosten trägt der HB 3600 zum Umweltschutz und zur Kostensenkung für den Besitzer bei. Der HB 3600 verfügt über weitere einzigartige Atlas Copco Eigenschaften. Dank der Energierückgewinnung kann in Spitzenzeiten eine 100%ige Leistung ohne Erhöhung der Hydraulikleistung noch übertroffen werden. Mit einer konstanten Schlagenergie ist der HB 3600 in der Lage, die Schlagfrequenz und somit die Schlagleistung zu steigern. Natürlich enthält der HB 3600 auch alle anderen bewährten Merkmale, die von Fachleuten auf der ganzen Welt geschätzt werden: PowerAdapt, StartSelect und AutoControl, ContiLube II, DustProtector II und VibroSilenced. Der Wartungsvertrag ProCare komplettiert ein Leistungspaket, das einfach genau passt – hundertprozentig, für jeden Bedarfsfall.

Atlas Copco Construction Tools GmbH Helenenstr. 149 45143 Essen | Deutschland Tel.: +49 (0)201 6330 Fax: +49 (0)201 633 2281 eMail: deq.info@de.atlascopco.com Internet: www.atlascopco.com/cto www.breakingthelimit.com

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Hartl Anlagenbau GmbH

Powercrusher PC1 und PC2 - Robuste Kraftpakete „made in Austria“

ie Hartl Anlagenbau GmbH ist bereits seit mehr als 35 Jahren in der Produktion von mobilen Gesteinsbrechanlagen und Siebanlagen tätig. Die PowercrusherAnlagen sind weltweit bekannt für ihre kompakte und robuste Bauweise, innovative Technik und überragende Leistungen auch unter härtesten Bedingungen. Ob im Recycling oder im Naturstein, die Powercrusher meistern jede Herausforderung.

Die breit gefächerte Produktpalette der Hartl Powercrusher ist den unterschiedlichsten Einsätzen angepasst und umfasst raupenmobile Backenbrecher, Prallmühlen, Kegelbrecher, Vertikalmühlen, Siebanlagen und optische Bandwaagen. Um der weltweit steigenden Nachfrage gerecht zu werden, hat sich die Geschäftsleitung der Hartl Anlagenbau – die Brüder Dominik, Alexander und Stefan Hartl – dazu entschieden in St. Valentin (nahe des Stammsitzes in Mauthausen) ein modernes Produktions- und Assemblywerk zu errichten. Auf einer Fläche von 12.000 m2 können in Zukunft bis zu 400 Powercrusher pro Jahr nach modernsten Richtlinien gefertigt und assembliert werden. Das neue errichtete Werk entspricht einem der höchsten Standards für Produktionswerke mobiler Gesteinsbrechanlagen in Europa. So wurde auch für die Oberflächenbehandlung der Hartl Powercrusher eine Pulverbeschichtungsanlage installiert, die jeden Powercrusher in der gewünschten Farbe glänzen lässt. Nach dem Beschichtungsprozess werden die einzelnen Komponenten der Anlage in einer getakteten Fließbandmontage vorassembliert. Auch in diesem Bereich wird auf Basis langjähriger Erfahrung und ausgearbeiteter Prüfmethoden die hohe Qualitätsanforderung sichergestellt.

Der Endzusammenbau erfolgt ebenfalls in Form einer Fließbandmontage, indem die einzelnen Baugruppen systematisch auf den Maschinenrahmen aufgebaut werden. Der besondere Vorteil des von Hartl entwickelten Produktionsablaufes liegt darin, dass die Anlagen tatsächlich auf Kundenauftrag assembliert werden und somit die Produktion der Absatzsituation optimal angepasst werden kann. In einer eigens konstruierten Testlaufbox werden die Anlagen einem Testlauf unterzogen und die Inbetriebnahme sowie die Qualitätsprüfung durchgeführt, um die Anlagen in einwandfreiem, betriebsbereitem Zustand auszuliefern. Die beiden neuesten Entwicklungen der Hartl Anlagenbau GmbH – die Powercrusher PC1 und PC2 – wurden bereits im neuen Werk gefertigt und sind schon weltweit in verschiedenen Bereichen im Einsatz. Beide Anlagen sind mit neuesten Technologien und Top-Quality Komponenten ausgestattet und verfügen über ein optionales Siebdeck HS1, zur Produktion von zwei Körnungen in einem Durchgang. Die beiden Anlagen im Detail: Powercrusher PC1: Ausgestattet mit einer Prallmühle mit einer Einlauföffnung von 1070 x 750 mm erreicht das kompakte Kraftpaket Dursatzleistungen von bis zu 250 t pro Stunde. Die Innenwände des Brechraumes und die Schwenkbalken sind mit schraubbaren Verschleißplatten ausgekleidet, welche die Standzeit des Brechers verlängern

Das neue Produktions- und Montagewerk der Hartl Anlagenbau im österreichischen St. Valentin/Linz.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN und bei Bedarf jederzeit einfach und schnell ausgewechselt werden können. Der Powercrusher PC1 wurde weiters mit einem „All-inone“ Vibrationsaufgeber ausgestattet. Dieser wurde extra für die PC1 konzipiert und ist mit einer ferngesteuerten variablen Steuerung der Geschwindigkeit ausgestattet, die eine effektive Beschickung des Brechers ermöglicht, auch wenn die Hydraulik auf niedrige Durchlaufmengen eingestellt ist. Powercrusher PC2: Der Backenbrecher PC2 überzeugt durch die bewährte „quattro“-Brechbewegung, welche es ermöglicht ca. 25 % größere Aufgabestücke als bei herkömmlichen Einschwingen Backenbrechern zu verwenden und Blockaden im Einlaufbereich zu vermeiden. Durch die quattro Bewegung kommt es in der unteren Brechkammer bei der Schließbewegung gleichzeitig zu einer Aufwärtsbewegung der Brechbacke und so zu einem Nachbrechen des Materials. Dadurch erreicht man ein kubisches und konstantes Endkorn. Die Einlauföffnung des PC2 beträgt 1000 x 700 mm womit Durchsatzleistungen von bis zu 250 t pro Stunde erreicht werden können. Der Powercrusher PC2 verfügt über einen großvolumigen Aufgabetrichter, dessen Bordwände für den Transport hydraulisch eingeklappt werden können. Die Vibrorinne ist mit einem integrierten Stangenrost ausgestattet, über den die Feinteile direkt über das Seitenband ausgeworfen oder mit dem gebrochenen Material über das Hauptaustrageband transportiert werden können. Sämtliche Verhausungen und Covers beider Anlagen sind aus GFK (glasfaser¬verstärktem Kunststoff) gefertigt – einem Werkstoff, der bereits seit Jahrzehnten im Bootsund Flugzeugbau in Verwendung ist und sich durch sein ausgezeichnetes Korrosionsverhalten auch in aggressiver Umgebung auszeichnet. Die Verwendung von GFK erlaubt auch die Gestaltung neuer Formen und Flächen wodurch sich auch das charakteristische und einzigartige Design der neuen Powercrusher Generation ergibt. Durch die großvolumigen Covers sind die wichtigsten Wartungs- und Servicebereich jederzeit einfach und schnell zugänglich und gleichzeitig wird auch die nötige Stabilität und Widerstandsfähigkeit gewährleistet. Optional können der PC1 und PC2 mit der neu entwickelten 1-Deck-Siebbox HS1 ausgestattet werden, die es ermöglicht zwei Körnungen in einem Durchgang zu produzieren. Die Siebbox HS1 kann einfach und schnell am Brecher montiert werden. Auch wenn die Anlage auf der Baustelle versetzt wird, kann die Siebbox am Austrageband belassen werden. Beide Anlagen verfügen über optimale Transportabmessungen, die einen einfachen und kostengünstigen Transport von einer Baustelle zur nächsten gewährleisten.

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Transportabmessungen: PC1: Länge 12 m, Breite 2,42 m, Höhe 3,15 m. Gewicht: 32 Tonnen PC2: Länge 12 m, Breite 2,42 m, Höhe 3,15 m. Gewicht: 36 Tonnen Auch die Siebbox kann mit nur 4 Tonnen Gewicht schnell und mühelos montiert werden. Powercrusher PC1 mit Siebbox HS1 im Einsatz in den USA.

Der erste Powercrusher PC2 wurde vor 2 Monaten fertiggestellt und ist nun im Einsatz bei einem Kunden in Österreich.

Hartl Anlagenbau GmbH PEM-Straße 2 4310 Mauthausen | Österreich Tel.: +43 (0)7238 - 29350 Fax: +43 (0)7238 - 2935040 eMail: office@powercrusher.com Internet: www.powercrusher.com

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Bell Equipment

Bell baut Dumper-Baureihe aus

er Baumaschinenhersteller Bell Equipment präsentiert auf der Intermat 2009 zwei neue Modelle knickgelenkter Muldenkipper: Neben dem Bell B25DN – einer Version des B25D in schmaler Baubreite – vor allem auch den Bell B45D, als neue Leistungsklasse zwischen den erfolgreichen Modellen Bell B40D und B50D. „Bei ersten Präsentationen vor einigen unserer führenden Kunden in Südafrika stieß der neue Bell B45D bereits auf großes Interesse,“ erklärt Stephen Jones, der zuständige Produktmarketing-Manager bei Bell Equipment. Der Bell B45D soll eine Angebotslücke im Dumpermarkt schließen, die für Knicklenker mit höherer Nutzlast als herkömmliche Vierzigtonner und größeren Einsatzmöglichkeiten in der Kundenpraxis besteht. “Einige unserer Mitbewerber antworten auf diesen Bedarf mit einer geringfügigen Nutzlaststeigerung ihrer bestehenden 40-Tonner. Wir hingegen entschieden uns für die Einführung einer komplett neuen Maschine, gerade auch weil sich unser Bell B40D im Kundenurteil nach wie vor als effiziente und zuverlässige Lösung in Produktionsbetrieben sehr gut behauptet. In der Praxis lädt der Bell B45D eine Baggerschaufel mehr, das unterscheidet ihn grundsätzlich von anderen Lösungen mit lediglich höheren Herstellerfreigaben im Nutzlastbereich.“

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Auch in der Design-Philosophie geht der B45D einen anderen Weg: „Zugunsten echter Produktionsvorteile, unübertroffener Dauerhaftigkeit und größerer Sicherheit entschieden sich unsere Entwickler für eine besonders robuste Auslegung. Im Ergebnis basiert der Bell B45D auf dem B50D und besitzt die gleichen Komponenten, die sich seit 2002 in unserem 50-Tonner bewähren. Ein Beispiel ist der starke 16-l-Motor Mercedes Benz OM502LA – allerdings mit 350 kW gegenüber den 390 kW Spitzenleistung unseres Flaggschiffs.“ Die Übersetzungen von Differenzial und Endantrieb sind identisch zum B50D, ebenso Kolben und Hubstangen der Kippzylinder, die allerdings zugunsten der Kippgeometrie etwas kürzer ausgeführt wurden. Die große Muldenbreite und der niedrige Schwerpunkt sorgen für außerordentliche Stabilität. Dabei ist der B45D auch bei Höchstgeschwindigkeiten unter Last für 29,5R25-Reifen zugelassen.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Weitere Hauptmerkmale sind Ölbad-Bremsen an allen Achsen und die serienmäßige aktive Frontaufhängung mit „Comfort-ride“-Hinterachsschwingen als Zusatzausstattung. Wichtig für den Ladebetrieb ist die gegenüber dem Bell B40D um 17 % breitere Mulde des B45D. Sie erleichtert das exakte Beladen und gewährleistet tatsächlich die volle Ausnutzung des 25-m³-Ladevolumens. In Praxistests unter Produktionsbedingungen lud der Bell B45D durchschnittlich sieben Schaufeln pro Charge, während das Vergleichsgerät trotz Muldenerhöhungen lediglich sechs Schaufeln aufnehmen konnte. Tatsächlich bringt die Extra-Nutzlast modifizierter Vierzigtonner also keine zusätzliche Schaufelfüllung und damit keinen nennenswerten Vorteil. Zudem erreichen schmale Fahrzeuge aufgrund unterschiedlicher Füllwinkel des Ladematerials und häufiger Materialverluste über die seitlichen Bordwände oft nicht die angegebenen SAE-Ladewerte. Der Bell B45D eignet sich sehr gut für harte Einsätze im Tagebau, der Gewinnung oder im schweren Erdbau. Prototypen bewährten sich an vier Standorten in Südafrika und in schwierigen, sehr nassen Geländeeinsätzen in Großbritannien, wo das neue Modell alle Erwartungen übertraf. Der Produktionsstart der ersten Serienmodelle ist für das erste Quartal 2009 geplant.

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Wenn es eng wird …

Der Bell B25DN zielt auf verschiedene europäische Märkte mit einer verstärkten Nachfrage nach schmaleren Dumpern unter anderem aufgrund höherer Sicherheitsanforderungen.

Trotz seiner schmaleren Baubreite bietet der Bell B25DN denselben Muldeninhalt und die identische Nutzlast zur Standardversion B25D. (Alle Fotos: Bell Equipment)

Der Bell B25DN ist eine Version in schmaler Baubreite des erfolgreichen B25D und wurde speziell für gewisse europäische Marktsegmente konzipiert. Stephen Jones erklärt: „Speziell in Frankreich erleben wir eine steigende Nachfrage nach schmaleren Dumpern für Gewinnungsbetriebe. Diese Betreiber setzten bislang vor allem Baustellenkipper ein, entsprechend sind die Aufgeber und Silodurchfahrten auf die Breite von Straßenfahrzeugen ausgelegt. Allerdings erfordern neue Sicherheitsbestimmungen heute die Rops/Fops-Zertifizierung von Muldenfahrzeugen im Betrieb. Folglich steigen viele Betreiber heute auf Knicklenker um, die allerdings meist zu breit für die bestehenden Installationen sind. Dabei schätzen die Gewinnungsbetriebe auch die Vielseitigkeit und Witterungsunabhängigkeit der KnicklenkerTechnologie.“ Darüber hinaus zielt der Bell B25DN laut Jones auch auf europäische Staaten mit Straßenzulassung für knickgelenkte Muldenkipper unter bestimmten BaubreitenBeschränkungen. „Der B25DN mit Standardbereifung 23.5R25 erreicht 2600 mm Breite. Mit der Sonderbereifung 20.5R25 lassen sich allerdings auch 2550 mm realisieren.“ Die großen Ladekapazitäten des Bell B25DN – identisch zur

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Grundversion B25D – machen das Fahrzeug allerdings auch zu einer kostengünstigen Alternative zu stationären Haldenbändern, insbesondere wenn man die AllroundQualitäten des Knicklenkers im Abraum- und Rohstofftransport mit in Betracht zieht. Der B25DN ist mit dem Mercedes-Benz OM906LA und dem ZF Ecomat 2 Automatikgetriebe ausgerüstet. Diese Kombination steht für eine hohe Treibstoffeffizienz mit dokumentierten Einsparpotenzialen von über 20 % gegenüber den meisten Wettbewerbsmaschinen. Wie der Bell B25D besitzt auch der B25DN zahlreiche Komponenten des leistungsstärkeren B30D, was eine hohe Zuverlässigund Standfestigkeit gewährleistet.

Stephen Jones stellt abschließend fest: “Beide neuen Ergänzungen unseres Dumper-Programms tragen alle Merkmale unserer neuen Mark-VI-Generation. Diese Neuerungen tragen erheblich zur Sicherheit, Zuverlässigkeit und zum Fahrkomfort bei. Mit dem B45D und dem B25DN unterstreicht Bell Equipment einmal mehr seine Position als führender Entwickler und Lieferant in der Technologie knickgelenkter Muldenkipper. Die eingehende Beschäftigung mit Kundenanforderungen und das größte Modellangebot am Markt erlauben es Bell Equipment optimierte Lösungspakete im exakten Kundenzuschnitt zu liefern.“

Bell Equipment Deutschland GmbH Willy-Brandt-Str. 4 - 6 36304 Alsfeld | Deutschland Tel.: +49 (0)6631 - 91130 Fax: +49 (0)66 31 - 911313 eMail: center@de.bellequipment.com Internet: www.bellequipment.de

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Esco Corporation

Weltweite Einführung des UltralokTM Zahnsystems Zur Intermat vom 20. - 25. April 2009 in Paris wird das innovative hammerlose Zahnsystem von ESCO für den Einsatz im Bau- und Aggregatbereich offiziell weltweit auf den Markt gebracht.

ESCO

, ein führendes Unternehmen in der Innovation und Leistung von Verschleißteilen in Erdbewegungsanwendungen, stellt das Ultralok-Zahnsystem vor - das neueste Konzept bei Bauzahnsystemen. Ultralok wurde zur CONEXPO im März 2008 bereits in Nordamerika eingeführt, der weltweite Marktstart ist für die Intermat International in Paris im April 2009 vorgesehen.

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Im Gegensatz zu anderen Zahnkonzepten zeichnet sich das Ultralok-System durch einen zahnintegrierten hammerlosen Keil aus. Diese hammerlose Ausführung erhöht nicht nur die Sicherheit, sondern macht separate Sicherungsstifte und Keile überflüssig.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN

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Die Konstruktion des Ultralok wurde auf Basis von Kundenwünschen in der weltweiten „Voice of the Customer“-Umfrage unter Bau- und Aggregatfachleuten entwickelt.

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Das Ultralok-System wird in acht Größen für die Bauindustrie angeboten. Das Produkt deckt Bagger von 6 - 75 Tonnen und Radlader mit 1,4 - 9,1 Kubikmeter ab.

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ESCO hat eine neue Reihe von Zahnformen speziell für das Ultralok-System herausgebracht, um die Maschinenleistung in allen Anwendungen zu optimieren.

Vorteile des ESCO Ultralok-Zahnsystems:

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Das hammerlose Sicherungssystem ist in den Zahn integriert und bietet damit mehr Sicherheit, weniger Bedarf für Zubehörteile an der Baustelle und einen leichteren Aus- und Einbau vor Ort.

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Das flache Profil verbessert das Eindringungsver mögen für mehr Produktivität und geringeren Kraftstoffverbrauch.

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Der Ersatz von Zähnen am Bauort ist schnell und einfach. Dies verkürzt die Stillstandszeit und bietet mehr Wert für den Endbenutzer.

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Das Ultralok-System besitzt mehr Verschleißmetall und reduziert damit den Wartungsaufwand und die Stillstandszeit.

ESCO Corporation ist ein führender Hersteller von technisch anspruchsvollen Verschleißteilen aus Stahl und Stahlkomponenten für die Bergbau- und Baubranche, Stromerzeuger sowie Luft- und Raumfahrtunternehmen. Dank unserer engagierten Mitarbeiter ist ESCO weltweit für Qualität, Leistung und Schnelligkeit bekannt. Seit fast einem Jahrhundert bietet ESCO fortschrittlichste Produkte, einen schnellen, hochwertigen Service und einsatzerprobte Lösungen für die schwierigsten Herausforderungen unserer Kunden.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN DigiCore Deutschland GmbH

GPS-Fuhrparkmanagement mit C-Track

Staatliche Förderung für effizientes Fuhrparkmanagement und Diebstahlschutz

ie neue Förderrichtlinie des Verkehrsministeriums für schwere Nutzfahrzeuge bezuschusst DigiCore´s Telematiksystem C-Track für effizienteres Fuhrparkmanagement. So können Bauunternehmer Nutzfahrzeuge und Baumaschinen wirkungsvoll vor Diebstahl schützen, ohne vorher tief in die Tasche greifen zu müssen. Zudem hilft die unsichtbar verbaute Box bei baulogistischen Prozessen. Arbeitszeiten und Fahrtrouten werden endlich transparent. Mit DigiCore Deutschland GmbH vertreibt ein Tochterunternehmen der börsennotierten DigiCore Holdings Ltd. das Fuhrpark-Management-System C-Track. Seit der Gründung 1985 beschäftigen sich weltweit über 850 Mitarbeiter im Mutterkonzern mit satellitengestützter Ortung. Damit greift DigiCore bald auf ein Vierteljahrhundert Erfahrung zurück – länger als das Globale Positionsbestimmungs-System (GPS) für zivile Zwecke freigeschaltet ist. Der Dinosaurier einer technologischen Newcomer Branche liefert mit der vierten Hardware-Generation ein ausgereiftes, zuverlässiges und auf die Bedürfnisse des Anwenders zugeschnittenes System für intelligentes Fuhrpark-Management. In Deutschland vertreiben über zwanzig Mitarbeiter C-Track seit 1999. Aus den Büros in Osnabrück, Aschaffenburg und Berlin schwärmen sie aus, um Kunden maßgeschneiderte Lösungen für ihre Probleme anzubieten, Systeme einzubauen, Anwender zu schulen und sie bei der Nutzung bestmöglich zu unterstützen. C-Track übermittelt übersichtlich und in Echtzeit die aktuellen Positionsdaten der mit GPS-Empfängern bestückten Fahrzeugflotte. Kunden aus der Baubranche senken durch den Einsatz von C-Track dauerhaft ihre großen Variablen Personal- und Fuhrparkkosten. Um mindestens acht Prozent steigern C-Track-Kunden die Effizienz und Produktivität ihres Außendienstes. Gefahrene Kilometer, Ankunftszeit an der Baustelle und Betriebsstunden von Maschinen – all diese Daten fließen unverfälscht und papierlos in die hauseigene Finanzbuchhaltung. Darüberhinaus schützt C-Track die Anwender aus der Baubranche zuverlässig vor Fahrzeugverlust durch Diebstahl von Baustellen und Betriebshöfen. Weltweit vertrauen über 4.000 Unternehmen auf CTrack, darunter Großkunden wie Royal Mail in England und Debisfleet mit 41.000 bzw. 23.000 bestückten Fahrzeugen im Einsatz. In Deutschland profitieren über 500 Kunden aus Hoch- und Tiefbau, Innenausbau, Handel, Gebäudereinigung und weiteren logistischen Dienstleistungsfeldern von Kostenersparnissen und Planungssicherheit durch C-Track.

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Ab sofort fördert das Verkehrsministerium Anschaffung, Wartungskosten und Servicegebühren des GPS-Fuhrparkmanagementsystems C-Track in schweren Nutzfahrzeugen. Zuwendungsberechtigt sind Unternehmen, die Güterkraftverkehr entweder gewerblich oder als Werkverkehr durchführen. Jährlich kann ein Unternehmen maximal 33.000 Euro aus dem Topf der „Richtlinie über die Förderung der Sicherheit und der Umwelt in Unternehmen des Güterkraftverkehrs mit schweren Nutzfahrzeugen“ beantragen. Gefördert werden Maßnahmen für Kraftfahrzeu-

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NEUHEITEN & REPORTAGEN ge, die ausschließlich für den Güterkraftverkehr bestimmt sind und deren zulässiges Gesamtgewicht mindestens 12 t beträgt. Die Förderhöchstsumme ergibt sich aus der Anzahl der zum 31. Oktober des vorigen Jahres zugelassenen schweren Nutzfahrzeuge multipliziert mit 600 Euro. Ein Unternehmen mit zehn schweren Fahrzeugen bekommt beispielsweise maximal 6.000 Euro. Die Nutzung eines Telematiksystems ist in der Richtlinie als effizienzsteigernde Maßnahme aufgelistet. Für eine solche dürfen dann von diesen 6.000 Euro jeweils bis zu 1.400 Euro aufgewendet werden. Bei der Antragsstellung beraten die Mitarbeiter von DigiCore Deutschland gern und helfen dabei, die Fördermittel bestmöglich auszuschöpfen. Amtliche Vordrucke für die Anträge stehen unter www.bag.bund.de zum Herunterladen bereit oder können beim Bundesamt für Güterverkehr (BAG), Postfach 190180, 50498 Köln, angefordert werden. Für 2009 müssen diese bis zum 15. Mai dort eingehen. Wichtig: Die Förderanträge müssen gestellt werden, bevor Kauf- oder Leasingverträge von Telematiksystemen unterzeichnet sind. Durch die Bezuschussung von C-Track können Bauunternehmer ihre Kosten bei den großen Variablen Fuhrpark und Personal dauerhaft senken, ohne vorher investieren zu müssen. Kunden von DigiCore steigern mit dem herstellerunabhängigen Fuhrparkmanagementsystem die Produktivität und Effizienz des Außendienstes um mindestens acht Prozent. Übersichtlich und in Echtzeit erscheinen die aktuellen Positionsdaten der mit C-Track ausgerüsteten Fahrzeuge auf dem Monitor. Alle gesammelten Daten werden im Berichtswesen der Software grafisch aufbereitet. Diese wertvollen Informationen machen Arbeits- wie Maschinenleerlaufzeiten transparent, verbessern die Disposition, verringern den Kommunikationsaufwand und verkürzen Reaktionszeiten. Handgeschriebene Berichte werden überflüssig, unerlaubte Privatnutzung von Fahrzeugen offensichtlich, Kundenabrechnungen genauer und nachweisbar. Das Überschreiten vertraglich vereinbarter Laufleistungen bei Leasingfahrzeugen fällt ebenso rechtzeitig auf wie der nächste fällige Wartungstermin. Bei Fahrzeugdiebstahl meldet C-Track „Batterie abgeklemmt“ oder „Fahrzeug bewegt“ per SMS auf bis zu drei Mobiltelefonen. Dank des Akkus in der unsichtbar verbauten Black Box sendet das Gerät seine Position weiter und weist so der Polizei rechtzeitig den Weg zu den Tätern. Mit der offenen Datenbank können gefahrene Kilometer, Ankunftszeiten und Betriebsstunden unverfälscht und papierlos in hauseigene Back-Office-Programme weiterfließen.

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Digicore Techniker beim Einbau von C-Track

C-Track verschwindet in der Mittelkonsole DigiCore Deutschland GmbH Christine Hillenkötter Gewerbepark 18 49143 Bissendorf | Deutschland Tel.: +49 (0)5402 - 7028 25 | Fax:+49 (0)5402 - 7028 28 eMail: info@digicore-deutschland.de Internet: www.digicore-deutschland.de | www.c-track.de

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ENERGIE und ROHSTOFFE 2009

Sicherung der Energieund Rohstoffversorgung

DMV

Deutscher Markscheider-Verein e.V.

IGMC

Institut f端r Geotechnik und Markscheidewesen, TU Clausthal

9. - 12. September 2009, Goslar Ausgabe 01 | 2009

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VERANSTALTUNGEN Weiterbildungsstudiengang

Rohstoffversorgungstechnik Anmeldeschluss: Juli 2009 Master of Science. Berufsbegleitend. Bundesweit. Hoher Praxisbezug. Intensive Betreuung. Modularer Aufbau. Flexibel durch eLearning.

Qualifizieren Sie sich f端r neue Herausforderungen in Management und Technik im Bereich Mineralische Rohstoffe

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VERANSTALTUNGEN

2009

DER AMS-VERANSTALTUNGSKALENDER 14 - 17 Apr 2009

Building Ukraine

Kiew, Ukraine

http://primus-exhibitions.com

15 – 17 Apr 2009

MiningWorld Russia

Moscow, Russia

www.primexpo.ru/mining

20 – 25 Apr 2009

Intermat

Paris, France

www.intermat.fr

11 - 15 May 2009

ACHEMA

Frankfurt, Germany

www.achema.de

Braunkohlentag 2009

Hannover, Germany

www.debriv.de

20 - 23 May 2009

Stone+Tec

Nuremberg, Germany

www.stone-tec.com

25 - 30 May 2009

ALTA 2009 - Nickel-Cobalt, Copper & Uranium Conference

Perth, Australia

www.altamet.com.au

02 - 04 Jun 2009

World Mining Investment Congress 2009

London, UK

www.worldminingcongress.com

02 - 06 Jun 2009

CTT Moscow 2009 – 10th International Exhibition of Construction Equipment and Technolog

Moscow, Russia

www.ctt-moscow.com

03 - 04 Jun 2009

AIMS 2009 - 5. Internationales Kolloquium „High Performance Mining“

Aachen, Germany

www.aims.rwth-aachen.de

03 - 06 Jun 2009

UGOL ROSSII & MINING 2009

Novokuznetsk, Russia

www.ugol-mining.com

15 - 19 Jun 2009

Exponor 2009

Antofagasta, Chile

www.exponor.cl

18 - 19 Jun 2009

Mining 2009 - Clausthaler Kongress für Bergbau & Rohstoffe

Clausthal, Germany

www.bergbau.tu-clausthal.de

(23 – 25 Jun 2009)

Hillhead 2009 (VERSCHOBEN!!!)

Buxton, Derbyshire, UK

www.hillhead.com

28 Jun - 01 Jul 2009

EMC 2009 - 5th European Metallurgical Conference

Innsbruck, Austria

www.emc.gdmb.de

09 - 12 Sept 2009

ENERGIE und ROHSTOFFE 2009

Goslar, Germany

www.energie-und-rohstoffe.org

14 - 18 Sept 2009

Extemin - Convention Minera 2009

Arequipa, Peru

www.convencionminera.com

16 – 18 Sept 2009

MiningWorld Asia

Almaty, Kazakhstan

www.miningworld.kz

06 – 08 Oct 2009

MiningWorld Uzbekistan

Tashkent, Uzbekistan

www.miningworld-uzbekistan.com

12 - 15 Oct 2009

ConMex 2009 Middle East

Sharijah, UAE

www.conmex.ae

14 - 17 Oct 2009

Mining Indonesia

Jakarta, Indonesia

www.pamerindo.com/2009/mining

27 – 30 Oct 2009

Entsorga-Enteco 2009

Cologne, Germany

www.entsorga-enteco.com

27 - 30 Oct 2009

China Coal and Mining Expo 2009

Beijing, China

www.chinaminingcoal.com

28 - 31 Oct 2009

SAIE

Bologna, Italy

www.saie.bolognafiere.it

14 May 2009

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IMPRESSUM VERLAG

AMS Online GmbH An den Wurmquellen 13 a 52066 Aachen | Deutschland eMail: info@advanced-mining.com Internet: www.advanced-mining.com St.-Nr.: 201/5943/4085VST | USt.-ID: DE 262 490 739

GESCHÄFTSFÜHRUNG Minka Ruile

HERAUSGEBER

Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki Universitätsprofessor für Tagebau und internationalen Bergbau eMail: tudeshki@advanced-mining.com

REDAKTIONSTEAM

Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki Dr. Monire Bassir Dr.-Ing. Stefan Roßbach eMail: redaktion@advanced-mining.com

AUFBAU & LAYOUT

Dr.-Ing. Stefan Roßbach eMail: rossbach@advanced-mining.com

BANKVERBINDUNG

Bank: Sparkasse Aachen, BLZ 390 500 00 Konto-Nr.: 1070125826 SWIFT: AACSDE33 IBAN: DE 27390500001070125826

GRAFISCHES DESIGN

Graumann Design Aachen Dipl.-Des. Kerstin Graumann Augustastr. 40 - 42 52070 Aachen | Deutschland Tel.: +49 (0) 241 - 54 28 58 Fax: +49 (0) 241 - 401 78 28 eMail: kontakt@graumann-design.de Internet: www.graumann-design.de

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79pixel Steffen Ottow, B.Sc. Scharenbergstr. 24 38667 Bad Harzburg | Deutschland Tel.: +49 (0) 53 22 - 8 19 38 eMail: steffen@79pixel.de Internet: www.79pixel.de

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