Bewertung der Gesteinszerkleinerung vor, nach und während der Mineralaufbereitung

Die Notwendigkeit der Energieeffizienzbewertung beim Sprengen

Im heutigen Bergbau und in Steinbrüchen zählt Energieeffizienz nach wie vor zu den drängendsten Herausforderungen. Sprengungen, der erste Schritt im Zerkleinerungsprozess, verbrauchen einen erheblichen Teil der Gesamtenergie in der Mineralienproduktion. Die wahre Effizienz von Sprengungen bemisst sich jedoch nicht allein daran, wie das Gestein zerkleinert wird, sondern auch daran, wie gut die resultierenden Fragmente nachfolgende Prozesse wie Brechen und Mahlen unterstützen.

Daher ist ein Werkzeug erforderlich, um die Energieausnutzung beim Sprengen, insbesondere durch Fragmentierungsanalyse, zu bewerten und zu quantifizieren. Durch die Analyse der Korngrößenverteilung des Gesteinsfragments können Ingenieure beurteilen, wie effektiv eine bestimmte Sprengplanung die Sprengenergie in Gesteinszerstörung umgewandelt hat. Da steuerbare Parameter wie Überdeckung, Abstand, Ladungsverteilung und Zündzeitpunkt die Verteilung der Sprengenergie im Gestein bestimmen, hilft das Verständnis der Fragmentierung dabei, die Wechselwirkungen dieser Parameter mit unkontrollierbaren Faktoren wie Gesteinsstruktur und -diskontinuitäten zu ermitteln.

WipWare: Das globale Messinstrument zur Bestimmung der Gesteinsgröße

WipWare Inc. ist weltweit führend in der Gesteinsgrößenmessung und Fragmentierungsanalyse. das Lineal zur Bestimmung der Gesteinsgröße, WipWare bietet innovative Werkzeuge die die Partikelgrößenverteilung (PSD) von der Zeit vor der Sprengung über die Zeit nach der Sprengung bis hin zu den Mineralaufbereitungsstufen quantifizieren und so eine kontinuierliche Rückkopplungsschleife zur Prozessoptimierung schaffen.

Vorsprengungsanalyse mit WipJoint

Das Verständnis der geologischen Gegebenheiten vor Sprengungen ist entscheidend für die Vorhersage der Fragmentierungsergebnisse. Um die Lücke zwischen Gesteinsmassendiskontinuität und Fragmentierungspotenzial zu schließen, hat WipWare WipJoint wieder eingeführt, eine Technologie, die 1990 von Dr. Norbert Maerz, Dr. John Franklin und Dr. Tom Palangio entwickelt wurde.

WipJoint ermöglicht es Anwendern, anhand digitaler Bilder von Felswänden den scheinbaren Abstand, die scheinbare Orientierung, den relativen Quotienten (RQD) und die scheinbare Blockgröße im Gestein zu bestimmen. Diese Informationen vor der Sprengung sind von unschätzbarem Wert, um die strukturellen Gegebenheiten mit den Ergebnissen der Fragmentierung nach der Sprengung zu korrelieren. Durch die Analyse der Klufteigenschaften können Bergbauingenieure ihre Sprengplanung optimieren, um eine optimale Energieverteilung im Gestein zu gewährleisten und so die Fragmentierung zu verbessern und Energieverluste in den nachfolgenden Zerkleinerungsphasen zu reduzieren.

Post-Explosion-Fragmentierungsanalyse mit WipFrag

Sobald die Sprengarbeiten abgeschlossen sind, WipFrag WipFrag bietet die zuverlässigste und effizienteste Methode zur Auswertung von Fragmentierungsergebnissen. Mithilfe fortschrittlicher Bildanalyse berechnet WipFrag die Korngrößenverteilung (PSD) von fragmentierten Gesteinshaufen und vergleicht die Ergebnisse mit Zielgrößen, wie beispielsweise der Brecheröffnung des Primärbrechers.

Diese Funktion ermöglicht den quantitativen Vergleich verschiedener Sprengkonzepte und hilft dabei, die Parameter zu identifizieren, die die beste Fragmentierung für Energieeffizienz und Brecherkompatibilität gewährleisten. Mit Werkzeugen wie Spezifikationsbereichen und der Erkennung von Felsblöcken ermöglicht WipFrag die Beurteilung, ob die Sprengung die gewünschte Materialgröße und -form für nachfolgende Prozesse erzeugt hat.

Materialbewertung während des Transports mit Reflex 6

Die Fragmentierungskontrolle endet nicht am Schutthaufen. Während des Transports... Reflex Die Analyse erstreckt sich auf jede einzelne LKW-Ladung Material. Ausgestattet mit hochauflösenden Kameras und einem Bordcomputer erfasst Reflex Echtzeitbilder des transportierten Materials, entweder beim Verladen auf den LKW oder beim Abladen im Brechertrichter oder auf der Halde.

Diese Technologie ermöglicht die kontinuierliche Überwachung der Materialqualität an jeder Sprengbank und liefert den Bedienern wertvolle Daten zu Fragmentgröße, -form, -homogenität und Erzartenunterschieden. Das Reflex-System dient somit als Plattform zur Fahrzeugbeladungsanalyse und stellt sicher, dass keine Ladung unanalysiert bleibt.

Förderbandüberwachung und Prozessoptimierung mit Solo 6

In der Phase der Mineralaufbereitung kommt WipWare zum Einsatz. Solo Solo revolutioniert die Zerkleinerungsüberwachung. Das System wird über Förderbändern installiert und analysiert kontinuierlich die Korngrößenverteilung des dem Brecher zugeführten oder als Produkt austretenden Materials. Solo liefert den Bedienern Echtzeit-Feedback und ermöglicht ihnen so, in Echtzeit Entscheidungen zur Prozessoptimierung zu treffen.

Solo lässt sich nahtlos in bestehende Prozessleitsysteme wie Modbus TCP und OPC UA integrieren und ermöglicht so die direkte Kommunikation mit den Anlagenleitsystemen. Dies ermöglicht die automatische Brecherspaltanpassung, die Steuerung der SAG-Mühlenbeschickung und den Lastausgleich und gewährleistet so einen optimalen Anlagenbetrieb.

Durch die Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Aufgabegröße und die entsprechende Anpassung der Betriebsparameter trägt Solo dazu bei, den Lagerdruck zu minimieren, den Verschleiß der Auskleidung zu reduzieren, den Durchsatz zu verbessern und die Gesamtenergieeffizienz im gesamten Zerkleinerungskreislauf zu steigern.

Die WipWare-Technologie bietet eine vollständig integrierte Lösungssuite, die alle Phasen der Zerkleinerungskette abdeckt – von der geologischen Voruntersuchung (WipJoint) über die Fragmentierungsanalyse nach der Sprengung (WipFrag) und die Transportplanung (Reflex) bis hin zur Prozesssteuerung (Solo). Durch die Quantifizierung und Vernetzung jedes einzelnen Schrittes ermöglicht WipWare Bergwerken, den Energieverbrauch im gesamten Betrieb zu messen, zu überwachen und zu optimieren. Das Ergebnis sind intelligentere Sprengungen, eine höhere Brechereffizienz und ein nachhaltigerer Ansatz in der Mineralaufbereitung – mit dem Ziel einer energieeffizienten Zerkleinerung.

Anwendung von WipWare Solutions vom Bergwerk bis zum Brecher: Fallstudie im Steinbruch der dstgroup

Diese Studie stellt die dritte Phase einer dreiteiligen Forschungsreihe dar, die sich auf die Optimierung der Schnittstelle zwischen Spreng- und Primärbrechvorgängen konzentriert. dstgroup-Zuschlagstoffsteinbruch in Portugal, Mithilfe von WipWare-Lösungen. Das zentrale Ziel ist die Verbesserung der Zerkleinerungsergebnisse, um die Partikelgrößenverteilung (PSD) besser an die Anforderungen des Brechers anzupassen und dadurch den Energieverbrauch zu senken und die Betriebseffizienz zu steigern.

Aufbauend auf der in Teil 1 entwickelten Basismethodik, die 3D-Bänkemodellierung und Bohrlochuntersuchungen zur Beurteilung der Kompatibilität der Sprengung mit den Brecherspezifikationen umfasste, identifizierte die Studie Diskrepanzen zwischen prognostizierten und tatsächlichen Fragmentierungsergebnissen. In Teil 2 wurden gezielte Anpassungen vorgenommen, wie die Reduzierung der Unterbohrtiefe und die Änderung des Verfüllmaterials, wodurch messbare Verbesserungen hinsichtlich D80, maximaler Fragmentgröße und der Gesamtsprengeffizienz erzielt wurden. Die Bildung von Felsblöcken blieb jedoch in einigen Sprengreihen bestehen, was weitere Optimierungen erforderlich machte.

In dieser Phase setzte das Team die verbleibenden Empfehlungen um, darunter optimierte Bohr- und Sprengmuster, einen größeren Verrohrungsdurchmesser (von D80 12 mm auf 21 mm) und eine größere Verrohrungslänge (von 1,8 m auf 2 m), eine höhere Bohrgenauigkeit und angepasste Bohrlochabstände. Hochauflösende Drohnenbilder und punktgenaue Sprengvermessungen wurden in O-PitSurface-Simulationen integriert, um die Sprengleistung zu bewerten. WipFrag Zur detaillierten Partikelgrößenanalyse wurde eine Software eingesetzt, die einen Vergleich der Fragmentierungsergebnisse vor und nach den Designänderungen ermöglichte.

Die Ergebnisse zeigten signifikante Verbesserungen: Der D50-Wert sank um 191 TP3T, der D80-Wert und der D95-Wert um 201 TP3T bzw. 231 TP3T, und die maximale Partikelgröße reduzierte sich um 31 TP3T, was auf eine bessere Kontrolle über zu großes Material hindeutet. Die Fragmentierungseffizienz verbesserte sich um mehr als 211 TP3T, und der Gleichförmigkeitsindex stieg um 161 TP3T, was eine konsistentere und besser vorhersagbare Partikelgrößenverteilung widerspiegelt. Anpassungen des Dichtungsmaterials und der Länge verbesserten den Energieeinschluss, minimierten vorzeitige Explosionen und förderten eine gleichmäßige Energieverteilung in der gesamten Sprengsäule.

Die kontinuierliche Überwachung des Rohmaterials mithilfe des Reflex-Systems oberhalb des Primärbrechers ermöglichte eine Echtzeit-Korngrößenverteilungsanalyse und bestätigte die stetige Verbesserung der Fragmentierung und der Konsistenz des Brecherguts. Über einen Zeitraum von sechs Monaten sanken die wichtigsten Kennzahlen der Korngrößenverteilung kontinuierlich, was die Wirksamkeit der iterativen Anpassungen der Sprengparameter bestätigte und den Wert datengestützter, integrierter Strategien vom Tagebau bis zum Brecher demonstrierte.

Zusammenfassend zeigt die Studie, wie die Lösungen von WipWare, darunter WipFrag, Reflex und O-PitSurface, Steinbruchbetriebe in die Lage versetzen, die Fragmentierung zu optimieren, Überkorn und Feinanteile zu reduzieren, die Kompatibilität mit Brechern zu verbessern und die Gesamteffizienz des Betriebs zu steigern. Das Gesamtkonzept „Mine-to-Crusher“ dient als replizierbares Modell für eine energieeffiziente, planbare und leistungsstarke Integration von Sprengung und Brecher.

Den vollständigen Artikel finden Sie hier: Mine-to-Crusher-Framework für Steinbrüche