www.steine-und-erden.net > 2003 > Ausgabe 1/03 > Waschen, Sortieren, Entwässern von Gestein, Kies und Sand

[Die Industrie der Steine + Erden]






Waschen, Sortieren, Entwässern von Gestein, Kies und Sand

Waschen, Sortieren und Entwässern sind klassische Schritte in der Aufbereitungstechnik zur Veredelung von Naturstein, Kies und Sand. Vor dem Hintergrund der schwierigen Situation in der Bau-Industrie und dem damit verbundenen sehr zurückhaltenden Investitionsklima bieten die Hersteller von Baustoff-Aufbereitungsmaschinen im zunehmendem Maße Anlagenbausteine an, die die verfahrenstechnischen Prozesse weiter optimieren und die Produktqualität deutlich verbessern.



Neue Siebmaschinen von Bräuer

Erfahrungen aus der Praxis, konsequente Weiterentwicklung und maschinentechnische Untersuchungen auf dem unternehmenseigenen Versuchsstand führten zur Entwicklung eines neuen Typs von Siebmaschinen. Bei der Neuentwicklung wurde ein besonderer Schwerpunkt auf die Lagerung, sowie auf die Verarbeitung und Optimierung der Einzelteile gelegt.


Siebanlage von Bräuer
Siebanlage von Bräuer



Neuer Unwuchterreger
Bisher wurde der Unwuchterreger aus einer Kombination von Unwuchtwelle und seitlichen Scheiben eingesetzt. Der neue eingesetzte Erreger besteht aus einer Vollwelle und den an den Seiten angebrachten Unwuchtscheiben. Die Unwucht wird somit nur noch von den Scheiben erzeugt. Durch den weit außen liegenden Schwerpunkt der Unwuchtscheiben konnte das Gesamtgewicht des Erregers stark vermindert werden. Die Gewichtsreduzierung bewirkt eine geringere Belastung der Lagerung und somit eine Verlängerung der Lebensdauer.

Doppellagerung
Die bisherigen Lagergrößen Ø 75, Ø 100, Ø 120, Ø 150, Ø 180, Ø 200 mm, wurden reduziert auf Ø 75, Ø 100, Ø 120, Ø 150 mm. Größere Maschinen, die somit auch große Lager und Unwuchten erfordern würden, werden jetzt mit zwei kleinen Erregern und einer doppelten Lagerung ausgeführt. Beide Erregerwellen werden synchronisiert. Die Vorteile der Doppellagerung sind:
  • Kleinere Erreger benötigen kleine Lager und dadurch eine geringere Bauhöhe der Maschine.
  • Mit kleineren können höhere Drehzahlen gefahren und dadurch die Siebleistung im Feinbereich verbessert werden.
  • Zwei Erreger führen zu einer wesentlich besseren Krafteinleitung in die Seitenwände der Siebmaschine. Die Maschine arbeitet dadurch ruhiger, die Belastung der Seitenwände ist geringer, womit die Lebensdauer verlängert wird.
  • Kleinere Lager verkürzen durch geringeres Gewicht auch die Wartungs- und Reparaturarbeiten.


Zwei Erreger führen zu besserer Krafteinleitung
Zwei Erreger führen zu
besserer Krafteinleitung



Schmierung
Die Schmierung der Lager wurde ebenfalls neu konzipiert. Bisher wurden bei kleinen Lagern Ölstandsschmierungen und bei größeren Ölumlaufschmierungen eingesetzt. Die neue Lagerschmierung ist eine Ölspritz- und Nebelschmierung. Das Öl wird von den Unwuchtscheiben hochgeschleudert und versorgt die Sieblager so mit Öl. Die Lager können nicht überschmiert werden, sie bekommen immer die optimale Ölmenge. Die gesamte Lagerung befindet sich mit der Unwucht in einem geschlossenen Behälter. Durch die perfekte Abdichtung des gesamten Erregers ist eine hohe Lebensdauer zu erwarten, da keine Verschmutzungen in die Lagerung eindringen kann.

Siebkasten
Seitenwände und sonstige Bauteile werden auf einer neuen computergesteuerten Laserschneidanlage noch präziser zugeschnitten. Die Längsträgerbefestigungen werden an die Querträger durch Blindnieten angehuckt. Dadurch kann auf Schweißnähte in diesem Bereich, die eine Schwächung des Querträgers verursachen können, verzichtet werden. Obwohl über die gesamte Maschinenlänge durchlaufende Längsträger kostengünstiger sind, ist man bei Breuer von der versetzt angeordneten Variante nicht abgewichen. Nur so ist gewährleistet, dass keine Blindzonen entstehen, auf denen das Siebgut ungesiebt bis zum Ablauf gelangen kann und Fehlkornanteil vermieden wird.

Der Siebkasten
Der Siebkasten: 1=Querträger, 2=Auflagewinkel,
3=Huckbolzen, 4=Längsträger, 5=Nockinleiste,
6=Siebbelag, 7=Seitenschutzleiste




Stichweh: Verbesserung der Sandqualität

Die Firma Fritz Stichweh GmbH hat ihr Lieferprogramm um eine Neuentwicklung erweitert: Dabei handelt es sich um ein Schöpfrad mit automatischer Dosiereinrichtung zur Verbesserung der Sandqualität.
Besonders am Oberrhein wird aus immer größeren Tiefen gebaggert, wobei die Sandqualität in Folge des hohen Feinsandanteiles und einem hohen Anteil an abschlämmbaren Bestandteilen nicht mehr den heutigen Anforderungen entspricht. Die abschlämmbaren Bestandteile im Rohsand betragen zum Teil bis 20 Prozent und müssen auf unter ein Prozent reduziert werden. Je nach Verwendungszweck muss eine Dosierung des Sandes mit einer Genauigkeit von +/- 3 Prozent erfolgen, die durch die patentierte Schichthöhenmessung auf den Entwässerungssieben und die damit verbundene, automatische Klappeneinstellung erfolgt. Somit können gleichzeitig drei verschiedene Sande hergestellt werden.
Mit Hilfe eines Rechners (speicherprogrammierbare Steuerung) können weitere Rezepte für diverse Anforderungen mit mehr oder weniger Feinsandanteil gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden.
Da in neue Sand- und Kiesaufbereitungsanlagen zur Zeit verhältnismäßig wenig investiert wird, aber besonders die Anforderungen an die Sandqualität steigt, hat sich Stichweh darauf spezialisiert, vorhandene Kieswerke mit einer neuen Sandaufbereitung nachzurüsten. Vielfach wird dafür auch eine größere Wassermenge benötigt, die in den meisten Fällen aber nicht zur Verfügung steht. Dann kommt das patentierte "Brauchwasser-Recycling" zum Einsatz, wobei bis zu 60 Prozent Frischwasser eingespart wird.
An einer bestimmten Stelle wird der Schöpfradwanne das Brauchwasser entnommen und in den Vorwaschkanal geleitet. Es erfolgt eine intensive Voreinweichung und Durchmischung des Materials mit Recyclingwasser. Die besondere Form des Vorwaschkanals ergibt einen besonders guten Auflösungs- und Vorwascheffekt, da das Aufgabegut nicht direkt, sondern über mehrere Materialumlenkungen auf die nachfolgende Siebmaschine gegeben wird.

Gesamtasnsicht der neuen Sandaufbereitungsanlage. Im Hintergrund die vorhandene Aufbereitungsanlage für die Körnung 2 - 32 mm
Gesamtasnsicht der neuen Sandaufbereitungsanlage.
Im Hintergrund die vorhandene Aufbereitungsanlage
für die Körnung 2 - 32 mm




Neue Ellipsen-Schwingsiebe mit Winkelsynchronisation

Ellipsen-Schwingsiebe boten im Vergleich mit Kreis-Schwingsieben bisher den Vorteil der kleiner ausführbaren Bauhöhe und der um etwa 25 Prozent höheren Durchsatzrate. Mit der neuen Antriebsart der elektronisch gekoppelten Erregerwellen eröffnet die Metso Minerals GmbH, Düsseldorf, jetzt zusätzlich weitreichende Möglichkeiten, die Wurfcharakteristik bei laufender Maschine stufenlos zu verstellen.
Ellipsen-Schwingsiebe haben meistens zwei Wellen mit darauf befestigten Exzentergewichten unterschiedlicher Größe, wodurch die ellipsenförmige Schwingungslinie entsteht. Voraussetzung für stabilen Betrieb ist, dass die Exzenter winkelsynchron laufen, wozu die beiden Wellen in herkömmlicher Weise über ein mechanisches Getriebe verbunden werden. In der neuen Version ist die starre mechanische Kopplung durch eine elektronische Synchronisation ersetzt.
Der dazu entwickelte Antrieb über einen Regler auf Frequenzumrichter-Basis gleicht die Winkellage der Nebenwelle schon beim Hochlaufen der Motore an die Lage der Hauptwelle an und hält sie dann konstant. Die Motore sind handelsübliche Asynchronmotore mit angebauten Inkremental-Drehgebern, über deren Encoder die Winkellagen erfasst werden. Der Regler vergleicht die Winkellagen beider Exzenterwellen im Millisekundentakt und stellt bei Abweichungen die Nebenwelle durch Verändern ihrer Drehzahl wieder auf die Winkellage der Hauptwelle ein. Die Regelgenauigkeit liegt dicht bei null Winkelgrad und übertrifft damit den entsprechenden Wert mechanischer Synchronisationslösungen erheblich.
Während des Laufes mit konstanter Drehzahl kann der Winkel zwischen den beiden Antrieben und damit die Neigung der Ellipsen stufenlos verstellt werden. Die dadurch mögliche Veränderung der Wurfcharakteristik erlaubt in einem bislang unbekannten Ausmaß die Anpassung der Siebmaschine an die Eigenschaften des Siebgutes. Wird das Siebergebnis - z. B. hinsichtlich der Trennschärfe - automatisch erfasst, so ist auch die selbsttätige Regelung der Ellipsenneigung denkbar, was die permanente feinfühlige Anpassung des Prozesses an schwankende Siebguteigenschaften ermöglicht. In dieser Hinsicht bestehen weitere Möglichkeiten dadurch, dass auch der Hauptmotor über einen Frequenzumrichter drehzahlverstellbar wird, womit das Betriebsverhalten der Siebmaschine in noch größerem Umfang auf das Siebgut abgestimmt werden kann.

Elektronisch frequenzgeregeltes Ellipsen-Waschsieb, 6600 x 2300 mm, Antriebsleistung 22 + 7,5 kW
Elektronisch frequenzgeregeltes Ellipsen-Waschsieb,
6600 x 2300 mm, Antriebsleistung 22 + 7,5 kW




Schöpfrad Type E 6518 H in den USA

Von der seit Jahren schlechten Baukonjunktur ist auch die Firma Fritz Stichweh betroffen.
Um trotzdem den hiesigen Standort mit 90 Arbeitsplätzen zu sichern, werden verstärkte Bemühungen unternommen, den Export nach Übersee weiter auszubauen. In die USA wurden schon vor mehreren Jahren kleinere Schöpfräder geliefert. Jetzt wurde dort eines der größten Saugbagger-Schöpfräder, die in Europa hergestellt werden, in Betrieb genommen. Es handelt sich hierbei um die Type E 6518 H mit folgender Aufgabenstellung:

Gemischleistung: 2.000 - 3.000 m³/h
Feststoffleistung: ca. 800 t/h
Die technischen Daten des Schöpfrades sind:
Raddurchmesser: 6.500 mm
Radbreite: 1.800 mm
Antriebsleistung: 30,0 kW
Leergewicht: ca. 50.000 kg
Betriebsgewicht: ca. 160.000 kg

Das Problem bei Lieferungen nach Übersee sind die hohen Frachtkosten. In diesem Fall hätten die Kosten bis zum Einsatzort bei der Firma Shamrock Materials Inc., USA-Trenton/Ohio ca. 35.000 Dollar betragen. Deshalb wurden die einfachen, sperrigen Teile nach den Zeichnungen der Firma Stichweh in den USA gefertigt. Von hier geliefert wurde das Becherrad mit Lagerung und Antrieb. Die Montage erfolgte dann durch eine amerikanische Firma entsprechend einer Montageanleitung.
Die Inbetriebnahme erfolgte durch einen Monteur der Firma Stichweh, nachdem zuvor eine genaue Überprüfung stattfand.
Das Schöpfrad läuft seit einigen Wochen zur vollen Zufriedenheit des Kunden und ersetzt einen Radlader und zwei Arbeitskräfte. Außerdem wird durch den Waschvorgang die Qualität des gebaggerten Materials wesentlich verbessert. Laut Angaben des Betreibers soll sich die Investition in 2 - 3 Jahren bezahlt machen.

Einsatz des Schöpfrades in USA
Einsatz des
Schöpfrades in USA




Siebmaschine optimiert die Rohkiesqualität

Im Kies- und Baustoffwerk Barleben GmbH & Co. KG der Firma Hülskens wird seit drei Jahren auf einem Eimerkettenbagger eine der größten Siebmaschinen der Ammann Aufbereitung GmbH betrieben. Vor dem Hintergrund der Leistungsdaten des Eimerkettenbagger wurden vom Betreiber zur Optimierung der Rohkiesqualität folgende verfahrenstechnische Vorgaben gemacht:

Aufgabemenge vom Eimerkettenschwimmbagger: mA >= 900 t/h 
 Aufgabekörnung:  Delta dA = 150 mm
 Absieben Grobkies:  dTau = 32 mm
 Ausspülen von Sand 0/2 mm:  Delta m0/2 = 210 t/h
 Entwässern des sandverarmten Rohkieses:  mE <= 800 t/h
 Restfeuchte Rohkies nach der Siebmaschine:  WRKr <= 15 %
 Zulässiger Verlust an Feinsand <0,25 mm:  Delta m<0,25 <= 18,9 t/h


Zur Erfüllung dieser Vorgaben wurde eine Klassier- und Entwässerungssiebmaschine gebaut, die sich an die klassischen Schwimmgreifermaschinen mit geneigtem Oberdeck als Klassierdeck und einem horizontalen (oder steigenden) Unterdeck als Entwässerungsdeck anlehnte. Angesichts der verfahrenstechnischen Vorgaben musste das Entwässerungsdeck völlig neu gestaltet werden.
Als Baugröße wurde im vorliegenden Einsatzfall eine Siebmaschine des Typs EuroClass ECLS 2790-2-S gewählt. Diese Typenbezeichnung steht für eine Nennbreite von 2.700 mm und einer Länge von 9.000 mm im Oberdeck. Das Unterdeck weist eine Gesamtlänge von 8.500 mm auf. Für die zu erwartende große Belastung insbesondere im Unterdeck wurde eine dichte Anordnung der Querträger gewählt. Das für EuroClass-Siebmaschinen typische Konstruktionsmerkmal der durchgängigen Längsträger ermöglicht diese wirksame Dichte von Querträgern. Die Maschinenmasse erreichte 26 t und erhielt daher zwei EuroClass-Erreger mit einem Lagerinnendruchmesser von 200 mm. Dabei ist das Unterdeck bananenförmig ausgebildet. Im ersten Abschnitt, dessen Neigung 20° beträgt, wird durch die hohe Wanderungsgeschwindigkeit einer ausreichend niedrige Schichtdicke erzielt.
Diese macht es trotz der hohen Siebdurchgangsmenge des Oberdecks möglich, die Rohkiesschicht mit dem Wasser der dort installierten Bebrausung zu durchspülen und so die geforderte Sandmenge von 200 t/h in den Siebdurchgang zu zwingen. Die Siebdurchgangsmenge ist mit der Aufgabemenge auf die Siebmaschine nahezu identisch. Während der Inbetriebnahmephase wurde sehr schnell festgestellt, dass zum Erreichen der geforderten Restfeuchte des Rohkieses die Zufuhr der Bebrausungswassermenge bei hohem Druck minimiert und auf beiden Decks auf den einlaufseitigen Bereich der Maschine beschränkt werden muss. Die Optimierung des Wasserregimes ging mit der Optimierung der Loch- und Spaltweiten beider Decks durch den Belaglieferant einher. Dadurch konnte der zweite Teil des Unterdecks mit 10° Neigung bereits als Entwässerungsabschnitt genutzt werden.
Der Nachweis hinsichtlich Einhaltung der verfahrenstechnischen Vorgaben erfolgte durch aufwändige Bilanzierungsversuche seitens des Betreibers und des Siebmaschinenherstellers. Die dabei erzielten Ergebnisse zeigten, dass es durch die Siebmaschinengestaltung und des darauf abgestimmten Betreibungsregimes gelungen war, die anspruchsvolle Aufgabenstellung zu erfüllen.
Gleichzeitig wurde eine Vorgehensweise für die ständige Überwachung der verfahrenstechnischen Parameter abgeleitet. Das gestattet dem Betreiber, auf der Basis von wenigen Proben, rechnerisch die prozessrelevanten Ergebnisgrößen zu ermitteln.

Die Schwimmbaggersiebmaschine der Firma Hülskens. <BR>
Fotos: Ammann Aufbereitungstechnik
Die Schwimmbaggersiebmaschine der
Firma Hülskens


Das Prinzip der Siebmaschine
Das Prinzip der Siebmaschine




Waschwasser-Aufbereitung in Gleisbehandlungsanlage

Eine Planungsverbesserungsmaschine mit Schotteraufbereitungs- und Schotterwaschanlage wurde jetzt erstmals mit einer Waschwasser-Aufbereitungsanlage ausgerüstet.
Mit diesen Geräten wird der Schotter kontinuierlich ausgebaut, aufbereitet und gewaschen und dam Ende des Zuges wieder in die Trasse eingebaut.
Bei dieser Schotter-Aufbereitung mittels Wachssieb wird das Waschwasser mit feinen Schmutzpartikeln wie Schotterabrieb, Staub, Erde usw. verschmutzt. Die Waschwasser-Aufbereitungsanlage trennt diese Verschmutzungen wieder aus dem Wasser ab, um eine Kreislaufführung des Mediums zu gewährleisten.
Bei der von der Firma Leiblein, Hardheim, projektierten Anlage wird das Schmutzwasser zunächst zur Aufbereitungsanlage gepumpt. Zur besseren Abtrennung von Feinstpartikeln wird vor dem Schrägklärer Flockungshilfsmittel (FHM) zudosiert.
Im Schrägklärer wird das Medium nach unten umgelenkt und verteilt sich unterhalb der Lamellen über die gesamt Lamellenfläche. Das Medium strömt durch die Lamellen nach oben, die Schmutzpartikel lagern sich auf den Lamellen ab und rutschen nach unten in den Schlammraum. Das gereinigte Waschwasser strömt nach oben über die Lamellen hinaus in die Auslaufrinnen. Der abgesetzte Schlamm wird durch einen Kratzer ausgetragen.
Der Schlamm wird in eine Schlammvorlage und danach durch eine Pumpe zur Entsorgung gefördert.
Das Klarwasser wird in einer Klarwasser-Vorlage gesammelt und durch die Spülpumpe zu der Schotterwaschanlage gepumpt.
Durch die Vorgabe des Einbaus der Aufbereitungsanlage in einen gleisfahrbaren Teil der Gesamtmaschine musste bei der Konstruktion diese spezielle bauliche Gegebenheit natürlich beachtet werden. Durch ihre großen Erfahrungen im Bereich des Spezial-Anlagenbaus konnte die Firma Leiblein dies verwirklichen.

Technische Daten
Waschwasser-Volumenstrom: 150 m3/h
Eingebrachte Schutzmenge: ca. 0,75 t/h (0,5 Prozent TS)
Schlamm-Menge: 1,9 - 2,5 m3/h (ca. 30 - 40 Prozent TS)
Klärfläche: 90 m²

Gleisbehandlungszug der Firma Eurailpool mit Waschwasseraufbereitungsanlage
Gleisbehandlungszug der Firma Eurailpool
mit Waschwasseraufbereitungsanlage




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