Von der Sprengung zur Mühle: Nutzung von Fragmentierungsdaten zur Verbesserung der Bergbauleistung

Die Gesteinsfragmentierung beeinflusst nahezu jede Phase des Bergbaus und der Mineralverarbeitung. Die Größe und Verteilung des durch Sprengungen erzeugten Materials wirken sich darauf aus, wie effizient es abgebaut, transportiert, zerkleinert und gemahlen werden kann. Veränderungen der Fragmentierung können die Leistung von Anlagen, die Verarbeitungskosten und die Konsistenz des Materials im Produktionsprozess beeinflussen.

Diese einzelnen Phasen werden jedoch häufig unabhängig voneinander bewertet. Sprengteams beurteilen ihre Ergebnisse, Brecherbediener überwachen die Anlagenleistung, und das Aufbereitungspersonal reagiert auf Veränderungen der Aufgabebedingungen. Ohne verlässliche Messungen, die diese Aktivitäten miteinander verbinden, ist es schwierig festzustellen, woher die Variabilität stammt oder welche Anpassungen den größten Nutzen bringen.

Die Messung der Fragmentierung hilft, diese Phasen miteinander zu verbinden, indem sie die Materialgröße und andere Eigenschaften in Daten umwandelt, die verglichen, überwacht und zur Steuerung von betrieblichen Entscheidungen genutzt werden können.

Von der Gesteinscharakterisierung vor der Sprengung bis zur kontinuierlichen Überwachung des Förderbandes hilft die Überwachung der Fragmentierung von der Grube bis zur Aufbereitungsanlage den Betrieben, das Materialverhalten zu verstehen, die Prozessleistung zu bewerten und Verbesserungsmöglichkeiten während der gesamten Lebensdauer einer Mine zu identifizieren.

1. Beginnen Sie mit dem Prozess, nicht mit der Messung.

Bevor man entscheidet, wo die Fragmentierung gemessen werden soll, ist es wichtig zu verstehen, was mit der Operation erreicht werden soll.

Eine für einen Prozess akzeptable Partikelgrößenverteilung (PSD) kann für einen anderen Prozess ungeeignet sein. Material, das von einem großen Primärbrecher problemlos verarbeitet werden kann, kann in einem kleineren nachgeschalteten Brecher Schwierigkeiten bereiten. Ebenso können Aufgabematerialeigenschaften, die in einem Prozess eine stabile Mahlleistung gewährleisten, in einem anderen Prozess unerwünscht sein.

Der erste Schritt besteht daher darin, die Materialeigenschaften zu ermitteln, die für jeden Prozess von Bedeutung sind.

Dies könnten beispielsweise folgende Punkte sein:

• Maximale Partikelgröße beim Eintritt in einen Brecher oder ein Materialfördersystem.
• Partikelgrößenverteilung bei der Zufuhr zu einem Brecher oder einer Mahlmühle.
• Der prozentuale Anteil des Materials innerhalb eines akzeptablen Größenbereichs.
• Veränderungen der Partikelgröße oder -form zwischen den Verarbeitungsstufen.
• Unterschiede in den Materialeigenschaften zwischen verschiedenen Abbaugebieten oder Rohstoffquellen.
• Einhaltung der Anforderungen an die Korngrößenverteilung oder anderer Produktspezifikationen.

Sobald diese Anforderungen verstanden sind, kann der Betrieb die zur Bewertung dieser Anforderungen notwendigen Messungen ermitteln.

Verständnis der Partikelgrößenverteilung

Die Partikelgrößenverteilung beschreibt die relativen Anteile verschiedener Partikelgrößen innerhalb einer Materialprobe.

Üblicherweise wird sie als kumulative Durchgangskurve dargestellt, die den Prozentsatz des Materials zeigt, das kleiner als eine bestimmte Partikelgröße ist.

Eine häufig verwendete Messgröße ist P80, Die Partikelgröße, bei der 80% des Materials durchgelassen werden. Andere Messwerte, wie z. B. P50 und P95, beschreiben andere Bereiche der Verteilung.

P80 eignet sich zum Vergleich von Aufgabe- und Produktgrößen, zur Verfolgung von Prozessänderungen und zur Bewertung der Brech- und Mahlleistung. Es sollte jedoch nicht als vollständige Materialbeschreibung betrachtet werden.

Zwei Proben können den gleichen P80-Wert aufweisen, obwohl sie sehr unterschiedliche Anteile an Überkorn, Zwischenkorn oder Feinkorn enthalten.

Beispielsweise muss ein Betrieb, der sich mit Verstopfungen in Brechanlagen befasst, möglicherweise die größten Partikel und den prozentualen Anteil der Partikel, die eine bestimmte Größengrenze überschreiten, überwachen. In diesem Fall liefert der P80-Wert allein unter Umständen nicht die notwendigen Informationen für eine Entscheidungsfindung.

Eine detailliertere Erklärung finden Sie unter P80 verstehen bei der Zerkleinerung und Materialverarbeitung.

Verwendung von Spezifikationsumschlägen

Ein Spezifikationsbereich definiert zulässige Grenzwerte für eine Partikelgrößenverteilung.

Anstatt eine PSD-Kurve ohne Kontext auszuwerten, können die Bediener die gemessenen Ergebnisse mit einem festgelegten Bereich akzeptabler Materialgrößen vergleichen.

Diese Grenzwerte können auf Geräteanforderungen, Produktspezifikationen, Betriebszielen oder anderen Leistungskriterien basieren.

Ein Brecher kann beispielsweise eine maximal zulässige Aufgabegröße haben, während ein Zuschlagstoffproduzent die Korngrößenverteilung seines Produkts innerhalb bestimmter Grenzen einhalten muss.

Die Messtechnologien von WipWare unterstützen Anwender bei der Materialbewertung anhand definierter Partikelgrößenkriterien. In WipFrag dienen Spezifikationsbereiche als visuelle Referenz zum Vergleich gemessener Partikelgrößenverteilungskurven mit der gewünschten Verteilung.

Durch die Festlegung, was als akzeptables Material gilt, bevor Messungen durchgeführt werden, können Betriebe aussagekräftige Abweichungen leichter erkennen und feststellen, wann weitere Untersuchungen oder Korrekturmaßnahmen erforderlich sind.

2. Vor der Sprengung: Die Beschaffenheit des Gesteins verstehen

Die Fragmentierung beginnt mit den Eigenschaften des Gesteins selbst.

Gesteinsfestigkeit, Dichte, Kluftabstand, Schichtung, Verwerfungen und andere geologische Merkmale beeinflussen, wie die Explosionsenergie mit dem Material interagiert und wie sich Fragmente entwickeln.

Selbst wenn Bohrmuster und Sprengstoffmenge gleich bleiben, können Veränderungen der geologischen Bedingungen zu unterschiedlichen Fragmentierungsergebnissen führen.

Das Verständnis dieser Bedingungen vor der Sprengung liefert einen wertvollen Kontext für die anschließende Bewertung der Ergebnisse.

Charakterisierung der Gesteinsstruktur mit WipJoint

WipFrag beinhaltet WipJoint, ein Werkzeug zur Charakterisierung der Gesteinsstruktur anhand von Fotografien freiliegender Felswände.

WipJoint misst die scheinbare Fugenorientierung, den Fugenabstand und die Fugenpersistenz sowie die geschätzte Gesteinsqualitätsbezeichnung (RQD) und die scheinbare Blockgröße im Gestein.

Mithilfe dieser Messungen lassen sich strukturelle Variationen innerhalb einer Gesteinsmasse beschreiben, die Einfluss darauf haben können, wie das Material auf Sprengungen reagiert.

Beispielsweise kann eine stark zerklüftete Zone anders brechen als ein angrenzendes Gebiet mit größeren, festeren Gesteinsblöcken.

Der Vergleich der Strukturmerkmale vor der Sprengung mit den anschließend entstandenen Fragmenten kann Ingenieuren helfen, diese Unterschiede besser zu verstehen und den Einfluss geologischer Bedingungen auf die Sprengleistung zu bewerten.

Festlegung von Fragmentierungszielen

Vor einer Sprengung können im Rahmen der Operation auch Fragmentierungsziele auf Basis der Anforderungen nachgelagerter Anlagen festgelegt werden.

Zu diesen Zielen könnten beispielsweise die Begrenzung von zu großem Material, das eine Nachzerkleinerung erfordert, die Herstellung einer geeigneten Aufgabegröße für den Primärbrecher oder die Aufrechterhaltung einer bestimmten Partikelgrößenverteilung für die nachfolgende Verarbeitung gehören.

Wo angebracht, WipFrag's BlastCast Das Tool kann verwendet werden, um die modellierte Fragmentierung mit den Messergebnissen früherer Sprengungen zu vergleichen.

BlastCast verwendet das Kuz-Ram-Cunningham-Ouchterlony (KCO)-Modell, um die Fragmentierung auf der Grundlage von Sprengdesignparametern, Sprengstoffeigenschaften und Gesteinsbedingungen vorherzusagen.

Durch die Kalibrierung des Gesteinsfaktors des Modells anhand tatsächlicher Fragmentierungsmessungen können Ingenieure eine Basislinie schaffen, um zu vergleichen, wie sich Änderungen ausgewählter Sprengplanungsparameter auf die vorhergesagte Partikelgrößenverteilung unter ähnlichen Gesteinsbedingungen auswirken können.

Diese Einschätzungen bilden die Grundlage für die Bewertung möglicher Änderungen, allerdings müssen die tatsächlichen Sprengergebnisse noch gemessen werden, um das Ergebnis zu bestätigen.

Weitere Informationen zu den physikalischen Mechanismen und Gestaltungsfaktoren, die die Fragmentierung beeinflussen, finden Sie unter Grundlagen der Gesteinssprengung und -fragmentierung.

3. Nach der Sprengung: Messung des erzeugten Materials

Nach Abschluss einer Sprengung bietet die Fragmentierungsanalyse die erste Möglichkeit, das entstandene Material mit den ursprünglichen Zielen abzugleichen.

Visuelle Beurteilungen können zwar offensichtliche Übergrößen oder ungleichmäßige Fragmentierung aufzeigen, aber sie können die Partikelgrößenverteilung nicht zuverlässig quantifizieren.

WipFrag Wandelt Fotografien von freigelegtem, fragmentiertem Material in Partikelgrößenverteilungsmessungen um, sodass die Bediener die Sprengergebnisse quantitativ vergleichen können.

Bilder können von Abraumhalden, Abbauflächen, unterirdischen Abbaustrecken, Halden und anderem zugänglichen Material aufgenommen werden. Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) können zudem Bilder von größeren freigelegten Flächen liefern.

Vergleich von Explosionen und Identifizierung von Variabilität

Quantitative Messungen ermöglichen den Vergleich der Fragmentierung zwischen verschiedenen Sprengungen, Abbaugebieten, geologischen Bedingungen und Konstruktionskonfigurationen.

Beispielsweise kann ein Betrieb den Prozentsatz des durch aufeinanderfolgende Sprengungen erzeugten Überkornmaterials vergleichen oder beurteilen, ob Änderungen im Bohrmuster mit einer Verschiebung der Korngrößenverteilung einhergehen.

Mehrere Bilder können kombiniert werden, um ein größeres Untersuchungsgebiet abzubilden, während geeignete UAV-Bilder dazu beitragen können, räumliche Unterschiede innerhalb eines Abraumhaufens aufzuzeigen.

Eine Fragmentierungskarte kann zeigen, dass ein Gebiet durchgehend größere Fragmente enthält als ein anderes. Im Vergleich mit geologischen Beobachtungen und Bohrdaten können diese Informationen dazu beitragen, Bereiche zu identifizieren, die weiterer Untersuchungen bedürfen.

Fragmentierungsmessungen allein liefern jedoch keine eindeutige Erklärung für ein bestimmtes Ergebnis. Ähnliche Muster können durch Unterschiede in der Gesteinsstruktur, der Gesteinslast, dem Abstand, der Sprengstoffverteilung oder anderen Faktoren entstehen.

Den größten Nutzen ergibt sich aus der Auswertung der Messwerte zusammen mit den entsprechenden Sprengprotokollen.

Messrepräsentatives Material

Wie bei jeder Probenahmemethode hängt die Aussagekraft von Fragmentierungsdaten davon ab, ob die Messungen das zu untersuchende Material repräsentieren.

Die Bilder sollten an geeigneten Orten und unter geeigneten Bedingungen aufgenommen werden, wobei genügend Probenmaterial vorhanden sein sollte, um die Materialvariabilität zu berücksichtigen.

Die fotografische Analyse misst an der Oberfläche sichtbare Partikel. Vergrabenes Material und Partikel, die von größeren Fragmenten verdeckt werden, können nicht direkt gemessen werden.

Praktische Hinweise finden Sie unter WipFrag Bildaufnahme- und Sampling-Leitfaden.

Professionelle Fragmentierungsanalyse mit MailFrag

Nicht jeder Betrieb verfügt über das Personal, die Zeit oder die Ressourcen, um intern eine Fragmentierungsanalyse durchzuführen.

Für diese Anwendungen bietet WipWare an MailFrag, ein professioneller Analyseservice, der über WipFrag verfügbar ist.

Die Nutzer bereiten ihre Bilder mit den entsprechenden Skalierungsinformationen auf und reichen sie ein. Die Analysespezialisten von WipWare führen anschließend die Partikelabgrenzung, Überprüfung und Analyse durch. Die Ergebnisse werden über WipFrag übermittelt.

Dies bietet eine Alternative für Operationen, die quantitative Fragmentierungsmessungen erfordern, ohne dass die Analyse selbst durchgeführt werden muss.

MailFrag eignet sich besonders für gelegentliche Fragmentierungsanalysen, spezielle Projekte oder Organisationen, die Unterstützung bei ihrem Analyse-Workflow suchen.

Ob die Messung intern oder über MailFrag durchgeführt wird, das Ziel bleibt dasselbe: zuverlässige und repräsentative Fragmentierungsmessungen zu erhalten, die aussagekräftige operative Entscheidungen ermöglichen.

4. Von der Grube zur Anlage: Materialmessung während des Transports

Die aus einem Abraumhaufen gewonnenen Fragmentierungsmessungen beschreiben das Material in einem bestimmten Stadium des Abbauprozesses. Die Materialeigenschaften können jedoch erheblich variieren, da unterschiedliche Bereiche ausgehoben, vermischt, transportiert und zur Weiterverarbeitung angeliefert werden.

Dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit zur Messung.

Fahrzeuglastanalyse mit Reflex

Reflex ist ein automatisiertes Partikelmesssystem, das für Materialien entwickelt wurde, die in Muldenkippern, Ladern, Eisenbahnwaggons und anderen Fahrzeugen transportiert werden.

Je nach Installationsart kann das System Material während der Fahrzeugladung oder beim Entladen an einem Empfangsort auffangen.

Reflex Basic bietet eine fokussierte Überwachung der maximalen Partikelgröße oder der Farbe, während Reflex Complete Messungen der Partikelgrößenverteilung, der Partikelform und der Farbe ermöglicht.

Mithilfe dieser Messungen können die Bediener das Material von einer Fahrzeugladung zur anderen vergleichen und Veränderungen erkennen, bevor das Material die nachgelagerten Anlagen erreicht.

Verknüpfung von Verladung und Transport mit der Verarbeitung

Messungen von Ladung zu Ladung sind besonders nützlich, wenn das Material aus verschiedenen Sprengbereichen angeliefert wird oder wenn der Brecherauflauf erheblichen Schwankungen unterliegt.

Die Überwachung der Korngrößenverteilung des in einen Primärbrecher eintreffenden Materials kann den Bedienern beispielsweise helfen festzustellen, ob es sich um vereinzelte oder wiederkehrende Grobaufgabebedingungen handelt.

Sofern Informationen zur Ladungsidentität, zum Standort und zur Versandabwicklung vorliegen, können die Ergebnisse der Fragmentierung auch bestimmten Abbaugebieten oder Materialbewegungen zugeordnet werden.

Dies ermöglicht es, die vorgelagerten Fragmentierungsbedingungen mit dem Material zu verknüpfen, das der Weiterverarbeitung zugeführt wird.

Die Informationen können operative Entscheidungen in Bezug auf Materialflussplanung, Zuführungsmanagement, Übergrößenhandling oder weitere Untersuchungen einer bestimmten Quelle unterstützen.

Verfolgung von Veränderungen zwischen Grube und Brecher

Messungen, die in verschiedenen Phasen durchgeführt werden, können auch dazu beitragen, zwischen der durch die Sprengung ursprünglich erzeugten Fragmentierung und dem anschließend der Weiterverarbeitung zugeführten Material zu unterscheiden.

Das in einem Haufwerk sichtbare Material weist nicht zwangsläufig die gleiche Verteilung auf wie das Material, das in einer Brechanlage ankommt. Verladepraktiken, Materialtrennung, Vermischung und Handhabung können die Zusammensetzung einzelner Ladungen beeinflussen.

Der Vergleich von Messungen an verschiedenen Standorten liefert zusätzlichen Kontext zu diesen Veränderungen.

Dies ist besonders wertvoll, wenn ein Betrieb herausfinden möchte, ob eine ungleichmäßige Brecherzufuhr auf Sprengungen, Materialtransport oder die Kombination mehrerer Zufuhrquellen zurückzuführen ist.

Ziel ist es nicht unbedingt, jedes einzelne Fragment zu vermessen, sondern nützliche und konsistente Informationen über das Material zu sammeln, das sich zwischen den einzelnen Phasen bewegt.

5. Durchlaufverarbeitung: Kontinuierliche Förderbandüberwachung

Sobald das Material in den Brech- und Aufbereitungsprozess gelangt, verändert sich seine Partikelgrößenverteilung kontinuierlich.

Brecher reduzieren größere Partikel, Siebe trennen das Material in verschiedene Größenbereiche, und Mahlkreisläufe bereiten das Aufgabematerial für die nachfolgende Verarbeitung vor.

Gleichzeitig können Unterschiede in den Gesteinseigenschaften, dem Zustand der Ausrüstung, den Betriebseinstellungen und dem Eingangsmaterial zu Schwankungen in der Korngrößenverteilung führen.

Förderbänder bieten nützliche Standorte, um diese Veränderungen zu überwachen, während das Material den Produktionsprozess durchläuft.

Partikelmessung auf Förderbändern mit Solo

Solo ist ein automatisiertes Förderbandmesssystem, das Material während seines Durchlaufs durch einen Verarbeitungskreislauf wiederholt erfasst und analysiert.

Je nach Konfiguration kann Solo maximale Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung, Partikelform, geschätztes Volumen und Farbmessungen liefern.

Solo Basic bietet eine fokussierte Überwachung der maximalen Größe oder Farbe, während Solo Complete eine vollständige PSD-Analyse und zusätzliche Materialmessungen ermöglicht.

Diese Funktionen ermöglichen es den operativen Abteilungen, einen Messansatz auszuwählen, der für die zu unterstützende Entscheidung geeignet ist.

Beispielsweise kann die Erkennung von Material, das eine bestimmte Größengrenze überschreitet, lediglich die Überwachung der maximalen Partikelgröße erfordern. Um zu verstehen, wie sich die gesamte Partikelgrößenverteilung durch Zerkleinern oder Mischen verändert, sind in der Regel Partikelgrößenverteilungsmessungen (PSD) notwendig.

Überwachung der Brecherleistung

Durch die Installation eines Messsystems nach einem Brecher können die Bediener das produzierte Material beurteilen.

Veränderungen der Produktgröße können auf Abweichungen bei den Eigenschaften des Aufgabematerials, den Betriebsbedingungen, den Brechereinstellungen oder dem Verschleiß der Ausrüstung hinweisen.

Eine sich abzeichnende Tendenz zu Überkorn kann den Anlagenbediener veranlassen, zu untersuchen, ob der Brecher Material außerhalb des gewünschten Bereichs produziert.

Sofern dies durch die Ausrüstung und die Steuerungsstrategie zulässig ist, können Messdaten auch in Prozessleitsysteme integriert werden, um Alarme oder automatisierte Anpassungen zu unterstützen.

Die Messungen allein reichen jedoch nicht aus, um die Ursache einer Veränderung zu ermitteln. Betriebsdaten des Brechers und weitere Prozessinformationen sind erforderlich, um die geeignete Maßnahme festzulegen.

Screening und Erkennung von Übergrößen

Screening-Verfahren stellen einen weiteren nützlichen Messpunkt dar.

Wenn ein Bildschirm verschleißt, beschädigt wird oder schlecht funktioniert, können unerwartete Materialgrößen in seinem Ausgabebild auftreten.

Die Überwachung des Materials stromabwärts eines Siebs kann dazu beitragen, Partikel zu identifizieren, die die vorgesehene Größenbegrenzung überschreiten.

Eine Warnmeldung kann es den Bedienern ermöglichen, ein sich anbahnendes Problem zu untersuchen, bevor größere Mengen an Material, das nicht den Spezifikationen entspricht, in einen Lagerhaufen, einen Verarbeitungskreislauf oder einen Fertigproduktstrom gelangen.

Die Nützlichkeit dieser Anwendung hängt von den Partikelgrößen ab und davon, ob diese vom Messsystem zuverlässig aufgelöst werden können.

Überwachung der Mahlkreislaufzufuhr

Die Korngröße des Materials, das in einen autogenen (AG) oder semi-autogenen (SAG) Mahlkreislauf eintritt, kann die Funktionsweise der Mühle stark beeinflussen.

Abweichungen in der Korngrößenverteilung des Aufgabematerials können das Mahlverhalten, die Umlaufbelastung und die Stabilität der Mühle beeinflussen.

Die Messung des Materials auf einem Förderband, das die Mühle speist, kann Informationen über diese Veränderungen liefern und den Bedienern helfen, den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften des Aufgabematerials und der Prozessleistung zu beurteilen.

Je nach Art des Betriebs können diese Messungen Entscheidungen über Zufuhrraten, Haldenmischung oder fortgeschrittene Prozesssteuerung unterstützen.

Ziel ist es nicht unbedingt, die kleinstmögliche Aufgabegröße beizubehalten, sondern Material bereitzustellen, das für den Mahlkreislauf und seine Betriebsbedingungen geeignet ist.

Veränderungen in den verschiedenen Verarbeitungsphasen verstehen

Messungen werden besonders aussagekräftig, wenn Ergebnisse von verschiedenen Verarbeitungsorten verglichen werden können.

Beispielsweise können Messungen, die vor und nach einem Brechvorgang durchgeführt werden, den Bedienern helfen, den Zusammenhang zwischen dem Eingangsmaterial und dem Endprodukt zu verstehen.

Messungen an mehreren Stellen in einem Brechkreislauf können Aufschluss darüber geben, wie sich Veränderungen in einer Stufe auf das Material auswirken, das in die nächste Stufe transportiert wird.

Gegebenenfalls können Partikelgrößendaten auch zusammen mit Durchsatz, Brechereinstellungen, Energieverbrauch der Geräte und anderen Betriebsinformationen ausgewertet werden.

Dieser breitere Kontext hilft dabei, Veränderungen der Materialeigenschaften von Veränderungen der Geräteleistung zu unterscheiden.

6. Auswahl des Messortes

Es gibt keinen einzigen idealen Messort für jeden Anwendungsfall.

Der sinnvollste Messort hängt vom Material, der Ausrüstung, den betrieblichen Herausforderungen und den Entscheidungen ab, die durch die Messungen unterstützt werden sollen.

Ein praktischer Ansatz ist es, mit der Prozessfrage zu beginnen und dann zu ermitteln, wo das relevante Material gemessen werden kann.

Messort	Wozu die Messung beitragen kann
Felswand vor der Sprengung	Geologische Struktur und Bedingungen, die die Fragmentierung beeinflussen
Gesprengter Misthaufen	Sprengleistung, Übergröße, Partikelgrößenverteilung und räumliche Variabilität
Fahrzeugbeladung oder Entladestellen	Schwankungen zwischen den einzelnen Ladungen und Materiallieferungen aus verschiedenen Quellen
Vorbrecher	Eigenschaften des Zulaufmaterials und Materialvariabilität
Nachprimärbrecher	Produktgröße von Brechern, Trends bei Übergrößen und Leistungsänderungen
Sekundärer oder tertiärer Brecher	Produktkonsistenz und die Auswirkungen von Anpassungen beim Zerkleinern
Förderband nach dem Sieb	Unerwartete Übergröße, Bildschirmleistung und Produktkonformität
Zuführung im Mahlkreislauf	Variabilität der Zufuhrgröße, Entscheidungen über die Mischung und Prozessstabilität

Diese Standorte sind nicht austauschbar. Jeder Standort beantwortet eine andere operative Frage.

Vor oder nach einem Brecher?

Eine Messung vor dem Brecher beschreibt das in die Maschine eintretende Material. Sie kann helfen festzustellen, ob Schwankungen in der Aufgabegröße zu Leistungsveränderungen beitragen.

Eine Messung nach dem Brecher beschreibt das erzeugte Material. Sie kann helfen zu beurteilen, ob die Ausbeute den gewünschten Anforderungen entspricht und ob sich die Verteilung im Laufe der Zeit verändert.

Beide Messgrößen sind zusammen nützlich, da sie Aufschluss über das Verhältnis zwischen dem Ausgangsmaterial und dem resultierenden Produkt geben.

Die zusätzlichen Informationen sind jedoch nur dann von Nutzen, wenn der Betrieb einen Grund hat, sie zu verwenden.

Das richtige Messsystem auswählen

Die Auswahl eines Messsystems umfasst mehr als nur die Bestimmung des Installationsortes. Die Technologie muss auch die Informationen liefern, die zur Unterstützung der beabsichtigten betrieblichen Entscheidung erforderlich sind.

WipWare bietet verschiedene Messansätze an, je nachdem, wie das Material präsentiert wird und welche Eigenschaften bewertet werden sollen.

• WipFrag Unterstützt die bedarfsgerechte Fragmentierung und Partikelanalyse von Fotografien, die im Gelände, im Labor, unter Tage oder mit UAVs aufgenommen wurden.
• Reflex ermöglicht die automatisierte Messung des Materialverbrauchs in Fahrzeugladungen oder während der Entladung und unterstützt so den Betrieb bei der Überwachung der Variabilität von Ladung zu Ladung.
• Solo ermöglicht wiederholte Messungen von Material auf Förderbändern und Prozesslinien und unterstützt so die kontinuierliche Überwachung und Prozesssteuerung.

Bei automatisierten Systemen hängt die Wahl zwischen Basis- und Komplettkonfiguration von den benötigten Informationen ab.

Grundlagen – Fokussierte Überwachung

Solo Basic und Reflex Basic sind für Anwendungen konzipiert, bei denen das Hauptziel die Überwachung der maximalen Partikelgröße oder der Materialfarbe ist.

Beispielsweise muss ein Betrieb möglicherweise zu große Materialstücke identifizieren, die sich einem Brecher nähern, unerwartete Partikel nach dem Sieben erkennen oder Farbveränderungen überwachen, die auf Unterschiede in den Materialeigenschaften hinweisen könnten.

Wenn eine einzelne Messung das erforderliche Betriebssignal liefern kann, bietet Basic möglicherweise eine geeignetere Lösung als eine vollständige PSD-Analyse.

Vollständige – umfassende Materialanalyse

Solo Complete und Reflex Complete liefern vollständige Partikelgrößenverteilungsmessungen sowie Informationen zu Partikelform und -farbe. Solo Complete gibt zusätzlich das geschätzte Materialvolumen an.

Diese Konfigurationen sind nützlich, wenn es darum geht, Veränderungen über mehrere Partikelgrößenklassen hinweg zu verstehen, vollständige Verteilungen zu vergleichen oder Materialeigenschaften im Laufe der Zeit zu bewerten.

Zu den Anwendungsgebieten gehören die Überwachung der Brecherleistung, die Bewertung der Mahlkreislaufaufgabe, der Vergleich von Material aus verschiedenen Quellen und die Beurteilung der Einhaltung von Partikelgrößenvorgaben.

Abstimmung der Messung auf die Anwendung

Ein umfassenderes Messsystem ist nicht unbedingt für jede Anwendung nützlicher.

Beispielsweise kann die Erkennung von Partikeln oberhalb einer definierten Größengrenze lediglich die Überwachung der maximalen Größe erfordern. Im Gegensatz dazu sind für das Verständnis, wie ein Brecher die gesamte Partikelgrößenverteilung verändert, in der Regel detailliertere Partikelgrößenmessungen notwendig.

Das geeignete System hängt auch davon ab, ob das Material unter den vorgeschlagenen Installationsbedingungen zuverlässig gemessen werden kann.

Faktoren wie Partikelgröße, Sichtbarkeit, Sichtfeld, Montageabstand, Materialbewegung und Umgebungsbedingungen beeinflussen die Systemauswahl.

Ziel ist es, die Messfähigkeit auszuwählen, die nützliche Informationen für den Prozess liefert, ohne unnötige Komplexität einzuführen.

Verständnis der detektierbaren Partikelgrößenbereiche

Ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl eines Messortes ist, ob das System die für den Betrieb relevanten Partikelgrößen zuverlässig unterscheiden kann.

Bei der optischen Förderbandüberwachung hängt der erfassbare Größenbereich von der Kameraauflösung, der Objektivwahl, dem Montageabstand und dem Sichtfeld ab. Ein größeres Sichtfeld ermöglicht die Beobachtung eines größeren Materialbereichs, reduziert jedoch die Bilddetails zur Identifizierung kleinerer Partikel. Ein kleineres Sichtfeld verbessert die Auflösung für kleinere Partikel, kann aber die Erfassung größerer Materialpartikel oder des gesamten Materialstroms einschränken.

Die Überwachung des Ausstoßes eines Grobbrechers auf einem breiten Förderband stellt beispielsweise andere Anforderungen als die Messung von feinerem Material, das einer Mahlanlage zugeführt wird. Die geeignete Kamerakonfiguration muss sowohl die Korngrößenverteilung des Materials als auch die physikalischen Bedingungen am Messort berücksichtigen.

Diese Überlegungen sind besonders wichtig bei der Wahl zwischen der Detektion der maximalen Partikelgröße und der vollständigen Partikelgrößenverteilungsanalyse.

Eine detailliertere Erklärung, einschließlich praktischer Installationsbeispiele, finden Sie unter Größenbereiche in der Förderbandanalyse verstehen.

7. Periodische Probenahme und kontinuierliche Überwachung

Die traditionelle Siebanalyse ist nach wie vor eine wichtige Methode zur Partikelgrößenmessung.

Bei sachgemäßer Durchführung ermöglicht das Verfahren eine physikalische Beurteilung des Probenmaterials und kann auch Fraktionen einbeziehen, die mit optischen Messungen nur schwer zu erfassen sind.

Eine periodisch entnommene Probe stellt jedoch das Material dar, das zu diesem bestimmten Zeitpunkt und an diesem bestimmten Ort entnommen wurde.

Wenn sich die Materialeigenschaften zwischen den Proben deutlich unterscheiden, werden diese Unterschiede möglicherweise nicht erfasst.

Der Wert häufigerer Messungen

Automatisierte Überwachungssysteme erfassen fortlaufend Messwerte, während das Material den Prozess durchläuft.

Anstatt sich ausschließlich auf Messungen in gelegentlichen Abständen zu verlassen, können die Betreiber sich entwickelnde Trends beobachten, Betriebsperioden vergleichen und unerwartete Veränderungen erkennen.

Beispielsweise kann ein Brecher während eines geplanten Probenahmezeitraums Material innerhalb des gewünschten Größenbereichs produzieren, aber unter anderen Betriebsbedingungen zeitweise Überkornereignisse aufweisen.

Ein Überwachungssystem kann zusätzliche Informationen über diese Abweichungen liefern.

Kontinuierliche Überwachung bedeutet nicht, dass jedes Partikel gemessen wird. Optische Systeme erfassen sichtbares Material in regelmäßigen Abständen, und ihre Ergebnisse werden von der Messfrequenz, der Geometrie der Installation und den Eigenschaften des Materials beeinflusst.

Dennoch können wiederholte Messungen Muster aufzeigen, die bei einer rein periodischen Stichprobenanalyse möglicherweise übersehen werden.

Warum beide Methoden wichtig sind

Automatisierte optische Messungen und physikalische Siebanalysen liefern komplementäre Informationen.

Die Siebanalyse kann zur Charakterisierung von Schüttgut und zur Bereitstellung von Referenzmessungen beitragen, während automatisierte Systeme häufigere Beobachtungen des Prozessverhaltens ermöglichen.

Wo angebracht, können vergleichende Probenahmen und Kalibrierungen dazu beitragen, Zusammenhänge zwischen optischen Messungen und Laborergebnissen herzustellen.

Anstatt die eine Methode als Ersatz für die andere zu betrachten, können Betriebe sie kombinieren, um ein umfassenderes Verständnis der Materialgröße und der Prozessvariabilität zu ermöglichen.

Ziel ist es, Messwerte zu erheben, die sowohl aussagekräftig als auch hinreichend repräsentativ für die Entscheidungen sind, auf denen sie basieren.

8. Messungen in Prozessentscheidungen umwandeln

Das Sammeln von mehr Daten führt nicht automatisch zu einer Verbesserung des Betriebs.

Der praktische Nutzen von Messungen ergibt sich aus der Festlegung, wie die Informationen ausgewertet werden und welche Maßnahmen ergriffen werden können, wenn sich die Bedingungen ändern.

Eine sinnvolle Überwachungsstrategie verknüpft drei Elemente:

1. Messung: Welche Materialeigenschaft wird überwacht?
2. Ziel: Welcher Bereich oder Zustand gilt als akzeptabel?
3. Antwort: Was sollte geschehen, wenn die Messung eine signifikante Abweichung anzeigt?

Verwendung von Größenbeschränkungen und Spezifikationsrahmen

Eine maximale Partikelgrößenbegrenzung kann ausreichend sein, wenn es darum geht, zu große Partikel zu erkennen, die nachfolgende Anlagen beeinträchtigen könnten.

Andere Anwendungen erfordern die Überwachung der gesamten PSD im Vergleich zu einem Spezifikationsbereich.

Ein Prozess kann beispielsweise erfordern, dass ein bestimmter Prozentsatz des Materials innerhalb eines akzeptablen Größenbereichs bleibt, anstatt lediglich unterhalb einer maximalen Größe zu bleiben.

Durch den Vergleich der Messwerte mit diesen Grenzwerten können die Bediener feststellen, ob das Material den Spezifikationen entspricht und wie sich seine Verteilung verändert.

Die geeigneten Grenzwerte müssen aus den Anforderungen der Ausrüstung oder des Prozesses und nicht aus allgemeinen Partikelgrößenvorgaben abgeleitet werden.

Von Warnmeldungen zur Automatisierung

Die Messergebnisse können den Bedienern zur Überprüfung präsentiert, mit Alarmen verknüpft oder, sofern unterstützt, in ein Anlagensteuerungssystem integriert werden.

Die automatisierten Systeme von WipWare können Messdaten über industrielle Protokolle wie Modbus TCP und OPC UA kommunizieren.

Dadurch wird es möglich, Partikelmessungen mit anderen Betriebsinformationen zu integrieren, die von einer SPS, einem SCADA-System oder einer Steuerungsstrategie verwendet werden.

Beispielsweise könnte die Erkennung einer sich entwickelnden Überkorngröße nach einem Brechvorgang den Bediener veranlassen, die Brechereinstellungen oder den Zustand der Anlage zu überprüfen.

Mit geeigneten technischen Maßnahmen und Sicherheitsvorkehrungen könnte die Messung auch zu einer automatisierten Steuerungsstrategie beitragen.

Ein historisches Beispiel für die Anwendung von WipWare in einem Bergwerk im Norden von Quebec veranschaulicht diesen Ansatz. Dort musste Material mit einer Korngröße von über 150 mm (6 Zoll) nach der Primärbrechung kontrolliert werden. In Zusammenarbeit mit Xstrata Process Support (XPS) und einem Lieferanten von Hydraulik-Kipphebeln implementierte WipWare ein System, das Überkorn erkannte und mit einer SPS kommunizierte, um automatische Brechereinstellungen anzupassen.

Die Anwendung demonstriert, wie Partikelmessungen zu praktischen Steuerungseingaben werden können, wenn sie mit geeigneten Anlagen und Prozesssicherheitsvorkehrungen kombiniert werden.

Die Entscheidung zur Automatisierung sollte davon abhängen, wie zuverlässig die Messung den Prozess abbildet, wie schnell eine Reaktion erforderlich ist und welche betrieblichen Konsequenzen die vorgeschlagene Anpassung hat.

Ziel ist es, Messungen als verlässliche Grundlage für angemessene operative Entscheidungen zu nutzen und nicht einfach nur deshalb zu automatisieren, weil Daten verfügbar sind.

9. Fallstudie: Zusammenhang zwischen Sprengfragmentierung und Brecheranforderungen

Ein Forschungsprogramm im Kieswerk der dstgroup in Portugal zeigt, wie Fragmentierungsmessungen die Sprengbewertung mit den Anforderungen der nachgelagerten Verarbeitung verknüpfen können.

Die Forschungsarbeiten wurden von WipWare, O-Pitblast und dstgroup durchgeführt und hatten zum Ziel, die Beziehung zwischen Sprengleistung und Kompatibilität mit dem Primärbrecher zu verbessern.

Festlegung einer messbaren Ausgangsbasis

Die erste Phase umfasste detaillierte Topographie des Gebirgsplateaus, Bohrlochuntersuchungen, Sprengdesignsimulationen und Fragmentierungsmessungen.

Mithilfe von WipFrag werteten die Forscher die Korngrößenverteilungen des gesprengten Materials aus und verglichen die Ergebnisse mit den Anforderungen an den Primärbrecher des Steinbruchs.

Mithilfe eines Kompatibilitätsdiagramms für Brecher konnte Material innerhalb des gewünschten Größenbereichs sowie übergroßes Material identifiziert werden, das eine zusätzliche Handhabung oder ein Brechen erforderte.

Die ersten Auswertungen ergaben Unterschiede zwischen der vorhergesagten und der gemessenen Fragmentierung sowie Abweichungen, die mit der Sprenggeometrie und der Bohrgenauigkeit zusammenhängen.

Diese Ergebnisse bildeten eine Grundlage für die Bewertung nachfolgender Anpassungen.

Bewertung von Sprengkonstruktionsänderungen

In späteren Phasen der Forschung wurden Änderungen an den Sprengplanungsparametern untersucht, darunter die Eigenschaften der Abdichtung, das Unterbohren, die Bohrgenauigkeit und der Zündzeitpunkt.

Mithilfe von Fragmentierungsmessungen wurden die Ergebnisse verglichen und beurteilt, ob die Veränderungen das Material der gewünschten Aufgabegrößenverteilung des Brechers angenähert haben.

Die Forschung zeigte schließlich messbare Verbesserungen nach gezielten Anpassungen der Sprengplanung, darunter eine Reduzierung des D80-Wertes um 111 TP3T, eine Reduzierung der maximalen Fragmentgröße um 191 TP3T und eine Verbesserung der Fragmentierungseffizienz um 211 TP3T. Diese Änderungen führten dazu, dass die Korngrößenverteilung des Rohmaterials (PSD) um 151 TP3T näher an den Kompatibilitätsbereich des Brechers herangeführt wurde.

Diese Ergebnisse beschreiben die spezifischen Bedingungen und Vergleiche, die in der Studie verwendet wurden, und lassen keine Rückschlüsse auf Leistungsverbesserungen zu, die bei anderen Betriebsabläufen angenommen werden können.

Erweiterung der Messung auf das Brecheraufgabegut

Die Forschung umfasste auch automatisierte Messungen mit Reflex in der Nähe des Primärbrechers.

Diese Beobachtungen halfen bei der Bewertung des zur Weiterverarbeitung angelieferten Materials und boten eine zusätzliche Möglichkeit, die Auswirkungen von Sprengplanänderungen im Zeitverlauf zu vergleichen. Wie bereits erwähnt, näherte sich die Korngrößenverteilung des Rohmaterials 15% nach den anfänglichen Anpassungen des Sprengplans dem während der Basisphase ermittelten Kompatibilitätsbereich des Brechers an.

Die Bedeutung der Arbeit besteht nicht einfach darin, dass eine einzige Explosion kleinere Fragmente erzeugte.

Es veranschaulicht einen messorientierten Prozess, bei dem die Anforderungen an den Brecher zur Definition der Fragmentierungsziele beitrugen, die Ergebnisse der Sprengungen gemessen, Anpassungen bewertet und die nachfolgenden Materialeigenschaften überwacht wurden.

Dieser Ansatz verknüpft die Sprengarbeiten mit den Anforderungen nachgelagerter Anlagen, anstatt die Fragmentierung als isoliertes Sprengergebnis zu betrachten.

Weiterführende Informationen finden Sie in den veröffentlichten Zeitschriftenartikeln. Ein Rahmenkonzept für die Gewinnung von Zuschlagstoffen – von der Mine bis zur Brechanlage: Teil 1, Teil 2 und Teil 3.

10. Langfristige Transparenz über die gesamte Lebensdauer einer Mine hinweg schaffen

Einzelmessungen liefern Informationen über den Zustand des Materials zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort.

Ihr Wert kann steigen, wenn Ergebnisse regelmäßig erfasst, mit den Betriebsbedingungen in Verbindung gebracht und über längere Zeiträume verglichen werden.

Im Verlauf des Bergbaus stoßen die Betriebe auf unterschiedliche geologische Zonen, Materialeigenschaften, Ausrüstungsbedingungen und Verarbeitungsanforderungen.

Über einen längeren Zeitraum hinweg erhobene Messwerte können dazu beitragen, diese Veränderungen zu dokumentieren und als Referenz für die Bewertung der späteren Leistung zu dienen.

Verknüpfung von Messungen über verschiedene Phasen hinweg

Die Technologien von WipWare bieten komplementäre Möglichkeiten zur Charakterisierung von Material während des gesamten Abbau- und Verarbeitungszyklus:

• WipJoint charakterisiert die freiliegende Gesteinsstruktur vor der Sprengung.
• WipFrag Bewertet die durch die Explosion entstandenen Fragmentierungsspuren und andere zugängliche Materialproben.
• BlastCast Hilft dabei, die gemessene Fragmentierung mit den modellierten Ergebnissen zu vergleichen und mögliche Designänderungen zu untersuchen.
• Reflex ermöglicht die automatisierte Messung der Fahrzeugladung zwischen Beladung, Transport und Weiterverarbeitung.
• Solo ermöglicht wiederholte Materialmessungen an Förderbändern und Prozesslinien.
• MailFrag bietet WipFrag-Analysen mit Unterstützung von Spezialisten an, wenn die internen Analyseressourcen begrenzt sind.

Diese Technologien messen Materialien nicht alle auf die gleiche Weise, und sie müssen auch nicht gemeinsam eingesetzt werden, um einen Nutzen zu erzielen.

Jede Methode erfüllt eine andere Messanforderung, und die Nützlichkeit der Kombination der Ergebnisse hängt von einer geeigneten Probenahme, Kalibrierung, konsistenten Berichterstattung und den verfügbaren Betriebsinformationen ab.

Beispielsweise kann ein Bergwerk WipFrag-Messungen einer Sprengung mit nachfolgenden Reflex-Messungen von Lkw-Ladungen vergleichen, die das Abbaugebiet verlassen. Solo-Messungen können dann Informationen über Material liefern, das in eine Verarbeitungsstufe eintritt oder diese verlässt.

Wenn diese Ergebnisse mit ihren Orten, Zeitpunkten, Quellen und Betriebsbedingungen in Verbindung gebracht werden, können sie dazu beitragen, zu erklären, wie sich die Materialeigenschaften im Laufe der Produktion verändern.

Bewertung von Trends und betrieblichen Veränderungen

Langfristige Messreihen können auch Vergleiche zwischen Betriebsperioden ermöglichen.

Ein Bergwerk könnte beispielsweise die Fragmentierung vor und nach einer Änderung der Sprengpraktiken bewerten, die Korngröße des Brecherprodukts im Zusammenhang mit dem Verschleiß der Anlagen untersuchen oder die Aufgabeeigenschaften des Mahlkreislaufs aus verschiedenen Abbaugebieten vergleichen.

Die Messwerte können zusammen mit Betriebsindikatoren wie Durchsatz, Stromverbrauch, Geräteeinstellungen, Wartungsaufzeichnungen und Materialfluss ausgewertet werden.

Dies hilft Ingenieuren bei der Untersuchung, ob Veränderungen der Materialeigenschaften mit Veränderungen der Prozessleistung einhergehen.

Wichtig ist, dass Fragmentierungsmessungen keine direkte Aussage über Energieeffizienz, Geräteverschleiß oder Kosteneinsparungen zulassen. Für diese Ergebnisse sind entsprechende Betriebsdaten erforderlich.

Der Wert der Fragmentierungsmessung besteht darin, dass sie den Auswertungen Informationen zur Materialcharakterisierung hinzufügt und den Anwendern hilft, die leistungsbeeinflussenden Bedingungen besser zu verstehen.

Aufbau eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses

Ein messorientiertes Verbesserungsprogramm beginnt mit der Definition der Betriebsanforderungen und der Festlegung sinnvoller Ziele.

Anschließend werden an ausgewählten Stellen Messungen durchgeführt, um festzustellen, wie die tatsächlichen Materialeigenschaften mit den Anforderungen übereinstimmen.

Wenn die Bedingungen von den Erwartungen abweichen, können die Ergebnisse zusammen mit den entsprechenden geologischen, ausrüstungstechnischen und betrieblichen Informationen ausgewertet werden.

Änderungen bei Spreng-, Brech-, Sieb- oder anderen Prozesseinstellungen können dann mithilfe nachfolgender Messungen beurteilt werden.

Im Laufe der Zeit entsteht dadurch ein Rückkopplungsprozess, bei dem operative Entscheidungen auf dem beobachteten materiellen Verhalten und nicht allein auf Annahmen beruhen.

Nicht jeder Betriebsablauf erfordert Messsysteme in jeder Phase. Ein einzelnes, gut platziertes System kann jedoch einen erheblichen Mehrwert bieten, wenn es ein wichtiges betriebliches Problem löst.

Andere Prozesse könnten von der Kombination von Messungen an mehreren Stellen profitieren, um zu verstehen, wie sich das Material während des Produktionsprozesses verändert.

Ziel ist es, die richtigen Messungen an den richtigen Stellen durchzuführen und einen klaren Zweck für die Verwendung der Ergebnisse festzulegen.

Veröffentlichte Forschungsergebnisse liefern praktische Beispiele für die Anwendung dieser Messansätze in verschiedenen Betriebsabläufen. Studien zur Steuerung von SAG-Mühlen, zur Brecherleistung, zur Förderbandüberwachung und zur Sprengoptimierung zeigen, wie Fragmentierungsdaten zu umfassenderen Bewertungen der Prozessleistung beitragen können. Entdecken Sie diese Anwendungen in WipWare-Fallstudien: Fragmentierung und Prozessüberwachung.

Abschluss

Die Fragmentierung hat weitreichendere Auswirkungen als die unmittelbaren Folgen einer Explosion.

Die Materialeigenschaften beeinflussen das Beladen, den Transport, das Brechen, Sieben, Mahlen und die Konsistenz der nachfolgenden Verarbeitungsschritte. Um diese Zusammenhänge zu verstehen, sind Messungen erforderlich, die mit den in jeder Phase getroffenen Betriebsentscheidungen verknüpft werden können.

Von der Gesteinscharakterisierung vor der Sprengung und der Beurteilung der Fragmentierung bis hin zur automatisierten Fahrzeugbeladung und Förderbandüberwachung bietet WipWare komplementäre Technologien zum Verständnis der Materialveränderungen während eines gesamten Betriebs.

Zusammen mit geeigneten Stichproben, Betriebsaufzeichnungen und Prozesszielen können diese Messungen dazu beitragen, dass Betriebsabläufe Schwankungen erkennen, Veränderungen bewerten und konsistentere Ansätze zur Prozessverbesserung entwickeln.

Im Laufe der Lebensdauer eines Bergwerks kann die so gewonnene Messhistorie einen wertvollen Kontext für das Verständnis sich ändernder Materialbedingungen, den Vergleich von Betriebsstrategien und die Unterstützung zukünftiger Entscheidungen liefern.

Der Wert liegt nicht einfach im Sammeln von mehr Informationen. Er liegt darin, zu verstehen, was die Messwerte bedeuten und sie zu nutzen, um fundiertere Entscheidungen zu treffen.

Denn was man nicht messen kann, kann man nicht managen.!