Erzabbau

[Anna]

Hallo,
mein name ist Anna und ich bin Studentin der TU Dresden, Fachbereich Automatisierungstechnik.
Zur Zeit mache ich ein Praktikum bei einer ausländischen Firma und beschäftige mich mit dem Bergbau. Ziel des Projekts ist es, in Erfahrung zu bringen, in welchem Mase es möglich ist, die Prozesse im Bergbau (speziell Untertagebau, Erzabbau) zu automatisieren durch die Verwendung von Sensoren (Messen von Gewicht, Volumen, Geschwindigkeiten).
Doch bevor ich mich damit beschäftigen kann, muss ich den Prozess erst einmal vollständig verstehen. Internetrescherschen bringen mich nicht mehr weiter, denn da sind einfach zu viele unterschiedliche Informationen.
Gibt es hier jemanden, der sich auf dem Gebiet Erzabbau auskennt und bereit wäre, mir ein Paar Fragen zu beantworten?
Viele Gruesse,
Anna

[Uran]

Frage Es wird Dir sicher jemand antworten.

[Anna]

Ok, dann lege ich einfach mal los
Erstmal was ich weiss:
Nach der Sprengung wird entlueftet. Wie lange wird entlueftet? Wieviele Tonnen aufeinmal werden gesprengt? Wieviele pro Stunde? Wie hoch ist die durchschnittliche Konzentration vom Mineralerz pro gesprengtem Schutt? Nach dem Entlueften wird mit Hilfe der LHD Trucks der Schutt wegtransportiert. Laut Internetangaben kann 10t auf einmal transportiert werden, stimmt das? Dann heisst es, dann aus allen Schächten in einen geworfen wird. Der Schutt landet im Primärcrusher und wird noch vorher von einem Grizzlyscreener gefiltert. Wo anders heisst es, dass der Grizzly in den Crusher integriert wird. Wie hoch ist im allgemeinen die Kapzität von einem Primärcrusher? Was fuer einer wird verwendet, es gibt ja die Jawcrusher(Backenbrecher) und die Gyratory Crusher (Kreiselbrecher). Von was ist es abhängig, wann welcher genommen wird. Wie ist der Zerkleinerungsfaktor, von was ist dieser abhängig?
Dann heisst es, dass das ganze an die Oberfläche transportiert wird. Ist das ein kontinuirlicher Prozess, oder werden die Aufzuege nur bei Bedarf betrieben? In welcher Reigenfolge sind die weiteren prozesse an der Oberfläche. Also ich weiss, dass es im geschlossenen Prozesskrei weiter Zerkleinert wird und ausgesiebt. Laut meiner Rescherschen gibt es Kegelbrecher und Prallbrecher. verstehe ich es richtig, dass zuerst der kegelbrecher und dann der Prallbrecher zum Einsatz kommt? Wie sind da die typischen Kapazitäten, sprich Tonnen pro Stunde? Wie ist der typische Zermahlungsgrad?Stimmt es, dass der meist benutzte Sieb der Vibrationssieb ist? Wie lang sind diese und wie sind hier die Kapazitäten? Was ist der Unterschied zwischen dem Kegelbrecher und dem Kreiselbrecher ausser der Körngroesse?
Dann kommt ja der Mahlprozess. Dieser ist ein geschlossener kreis mit dem Separieren. Ich habe herausgefunden, dass der meis benutzte Separator die Hydrozyclone ist. Wieviele Tonnen pro Stunde kann diese verarbeiten? Dann heisst es, dass das mahlen ein nasser Prozess ist. An welcher Stelle wird Wasser hinzugefuegt? Vor oder nach dem crushen? Wieviel Wasser wird hinzugefuegt? Nach dem mahlen, muss ja nun irgendwie das Erz vom rest getrennt werden. Mit einem Magneten das Eisenerz udn der Rest durch Flotation? Wieviele verschiedene Flotationsanlagen sind meistens vorhanden? Wird auch schon in vorhergehenden Prozessen unnuetze Erde vom erz getrennt,oder tatsächlich erst am Ende?
ich weiss, es sind seeehr viele Fragen. Auf die meisten habe ich viele verschiedene Antworten gefunden, die mich nur noch emhr verwirrt haben, deswegen möchte ich jetzt die menschen frage, die tagtäglich damit zutun haben. Ich hoffe, dass wenigstens ein paar meiner Fragen beatwortet werden können.
Viele Gruesse

[Uran]

O.K. Das sind nicht nur viele Fragen, sondern viele Fragen zu ganz verschiedenen Themen.
Ich denke Du redest hier vom Tiefbau.
Abbau: Welche Abbaumethode angewendet wird hängt vom Lagerstättentyp ab. Ob Ganglagerstätte, Flözlagerstätte oder imprägnative Lagerstätten.
Der Transport innerhalb der Lagerstätte hängt ebenfalls vom Typ und von der Größe der Lagerstätte ab.
Schutt gibt es keinen. Es gibt Erz und taube Masse. Die taube masse verbleibt zu großen Teilen in der Lagerstätte.
Die Förderung nach Übertage kann über sogenannte Wendeln mit gleisloser Technik erfolgen, über flach einfallende Stolln mittels Förderbänder oder über senkrechte Schächte mit Gestell- oder Skipförderung.
Ob das Erz schon Untertage vorgebrochen wird, hängt von der Gewinnungs- und der Transportmethode ab.
Nach dem mahlen des Erzes über verschiedene Stufen erfolgt in vielen Fällen erst eine naßmechanische Trennung gefolgt von der Flotation. Auch hier Größe und Durchsatz abhängig von der Lagerstättengröße.
Wie fein das Erz aufgemahlen werden muß hängt vom Verwachsungsgrad der verschiedenen Erzminerale ab.
Um alles abschließend zu beantworten, könnte man viele Bücher schreiben.

[Anna]

Vielen Dank für die Antwort. Vielleicht sollte ich vor den Fragen erstmal beschreiben, wozu ich das Ganze brauche
Ich entwickle ein Masseflussmodel, was später automatisiert werden könnte. Das bedeutet, ich brauche Angaben zu üblichen Mengen, die die benutzten Maschinen (Zerkleinerer, Siebe, Mahlwerke usw.) besitzen, ich denke mal in Tonnen/Stunde??
Außerdem die Zeitspannen, die die einzelnen Schritte so brauchen.
Vielleicht könnte mir einfach jemand beschreiben, was so im Laufe einer Woche mit der Erz passiert, von der Sprengung bis zur Flotation.
Das Ganze eben wenns geht mit Zeiten und Mengen. Das würde mir unglaublich weiterhelfen

Viele Grüße

[Björn]

Laut Internetangaben kann 10t auf einmal transportiert werden, stimmt das?

Das ist recht wenig.
Ich habe jetzt ohne langes suchen einfach mal zwei große Bergwerke als Beispiel:
z. B. in Kiruna wird mit einem Abschlag ca. 8500 Tonnen Erz gelöst.
In Chuquicamata sollen laut Wikipedia bei Vollausbau im Jahr 2020 bis zu 45 Millionen Tonnen Erz pro Jahr untertage abgebaut werden

Radlader gibt es für Untertage mit 20 t Pro Schaufel, hat man mehr platz in großen Grubenbauen geht mit übertage Geräten auch mehr
SKW Schaffen Untertage 50-60 Tonnen
Im Tagebau fahren große Muldenkipper mit bis zu 360 Tonnen Nutzlast rum.

Auf der anderen Seite gibt es Abbau im kleinen Maßstab mit Gleisförderung wo dann eher 1 Tonne pro Hund gefahren wird


Wenn du den Bereich nicht eingrenzt ist die Spannbreite so groß das man mit den Zahlen nicht wirklich arbeiten kann


Björn

[AdM_Michael]

Das sind wirklich sehr viele Fragen auf einmal und ohne einen Bezug zum tatsächlichen Projekt wohl kaum zufreidenstellend zu beantworten, sondern nur mit sehr weitgestreckten von bis Angaben, da sowohl Technik als auch angewandte Verfahren und erbrachte Leistungen immer auch lagerstättenspezifisch ausgelegt werden. Jedes Bergwerk ist immer auch ein klein wenig eine individuelle Lösung. Auch die benötigte Zeit für einzelne Prozesse läßt sich ohne Kenntnisse über die Betriebsgöße und -art kaum sinnvoll angeben. Auch kann es starke jahreszeitliche Abhängigkeiten für die erreichbaren Leistungen geben.
Wenn es also einen konkreten Bezug gibt, wäre es hilfreich in dieser Richtung ein paar Hinweise zu geben (Land, Lagerstättentyp, gewonnene Bodenschätze, Betriebsgröße).

Im Laufe der Jahre habe ich sowohl auf Bergwerken mit einer Jahresproduktion im Mio. t Bereich als auch von 5 t gearbeitet. Die Aufbereitung reichte dabei von einem Handmörser über einen mobilen Brecher bis hin zu einer Kombination aus Vorzerkleinerung, Mühle, Flotation und Trocknung. Die Prozesse sind zwar immer die gleichen, aber Technik und Zeit variieren dann auf den Bergwerken doch so stark, daß sich ohne eine Eingrenzung keine vernünftigen Aussagen für die gestellten Fragen machen lassen.

Als gute Hilfe für schnelle Abschätzungen bei der Planung hat sich immer wieder das Hardrock Miner's Handbook von McIntosh Engineering erwiesen.

http://www.mne.eng.psu.ac.th/pdf/HRMH3.pdf

[Anna]

Hmm das ist genau mein Problem, es steht noch nicht fest, bei welcher Mine es prototypisch angewendet werden soll.
Bis dahin gibts logischerweise auch keine Besichtigung, dann wüsste man genau, womit man zutun hat.

Ich weiß folgendes:
Das Abbaugebiet ist Nord- oder Mittelschweden, entweder in der Gegend von Garpenberg oder Luleå.
Abgebaut wird im großindustriellen Umfang, über 1 Mio. t im Jahr. Gewonnen werden hauptsächlich Kupfer, Blei und Zink. Ein bisschen Silber und Gold entsteht auch "nebenbei". Der Erzkörper soll einen hohen Grad haben, was auch immer das in Zahlen bedeutet. Ich denke so etwa 5% Cu, 2.5% Pb.
Ich glaube es wird momentan auf maximal -1100m abgebaut. Über die Abbaumethode weiß ich nichts genaues, denke aber Room-and-pillar oder Ähnliches.
Kann man dazu etwas Genaueres sagen?

VG

[Friedolin]

Das ist immer noch zu wenig an Infos. Eigentlich weist du außer der Region, die so groß wie D ist, noch nichts. Die von dir genannten Konzentrationen würden wahrscheinlich nicht mal abgebaut, wenn sie ausstreichend vorkämen.
Hier geben sich alle viel Mühe möglichst vernünftige und richtige Antworten zu geben.
Hilf uns mit konkreteren Infos, dann können wir dir auch weiter helfen.

Folgende Fragen sind als erstes zu klären.
- Welches Bergwerk genau betrifft es?
- Welches Erz wird gefördert?
- Wie hoch sind die Konzentrationen?
- Welche Abbau und Fördermethode?

[AdM_Michael]

Hier einfach mal ein paar Informationen zur Garpenberg Mine:

http://www.outotec.com/39019.epibrw
http://news.directindustry.com/press/sa ... 43783.html
http://www.infomine.com/publications/do ... k2008q.pdf
http://www.mining-technology.com/projects/garpenberg/
http://folk.ntnu.no/charliel/Y2006_Conf_Sigapore.pdf
http://www.tunnelbuilder.com/facedrilli ... page84.pdf
http://www.mdru.ubc.ca/home/resources/s ... edenTR.pdf
http://www.infomine.com/publications/do ... y2010a.pdf
http://us-cdn.creamermedia.co.za/assets ... 112009.pdf

ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/fp7/ict/ ... cci_en.pdf
http://www.s3.kth.se/~kallej/papers/net ... case09.pdf
http://www.lirmm.fr/GT-predictive/archi ... 220109.pdf
http://www05.abb.com/global/scot/scot29 ... oliden.pdf

Wobei Grapenberg bereits schon sehr weit mit der Automatisierung fortgeschritten ist und somit als 'Prototyp' vielleicht nicht gerade in Frage kommt. Oder geht es eher darum, für einen anderen Kunden an mehr Informationen zu kommen? Ansonsten gehe ich davon aus, daß der Betreiber BOLIDEN (http://www.boliden.se) hier schon im eigenen Interesse weiterhilft auch wenn jetzt noch nicht feststeht welches Bergwerk für die Umsetzung ausgewählt wird.

[Björn]

Hallo
Du kannst dich auch einfach mal an die Universitäten richten, die sich täglich mit dieser Materien beschäftigen:
http://www.bergbau.tu-clausthal.de/fach ... nter-tage/

http://tu-freiberg.de/fakult3/bbstb/index.html


Das Institut für Bergbau der TU Clausthal ist zur Zeit z.B. bei Automatisierungs Projekten im Bereich Steinkohle beteiligt.


Björn

[markscheider]

@AdM: Es ist schon beeindruckend, was Boliden da in Richtung Automatisierung gemacht hat. Aber (und das ging ja auch z.T. aus den bisherigen Kommentaren hervor) das darf nicht darüber hinwegtäuschen, das derartige Gewinnungsmethoden nur bei sehr wenigen Lagerstättentypen einsetzbar sind. Man benötigt einen Erzkörper, der gewisse Mindestmaße hat, um Großtechnik einsetzen zu können und das Erz muß einen sehr gleichmäßigen Gehalt haben. Weiterhin muß der Erzkörper eine gleichmäßige Gestalt haben.
Unter diesen Bedingungen läßt sich gut automatisieren, auch wenn hier der Anteil der vorlaufenden und begleitenden Erkundung gegenüber "klassischem" Bergbau ansteigt, so macht man die die höheren Kosten dabei doch locker durch die bessere Prozeßsteuerung wieder wett.

Wenn man eine Lagerstätte hat, wo nicht alle diese Bedingungen gegeben sind, dann hat sich das quasi von vornherein erledigt. Entweder die Gehalte sind so hoch, daß sich ein klassischer Bergbau mit vielen Mannstunden lohnt, oder so ein Projekt stirbt bzw. wird nicht angegangen - jedenfalls in Ländern, in denen Bergleute normal verdienen.

[Anna]

So, erst mal danke fuer die Links, werde diese als erstes alles durchschauen!
Also es war so: am Anfang hiess es, Mine Garpenberg. Dann war das so, dass die angeblich doch nicht geeignet ist und deswegen eine 150km weit weg von Luleå genommen wird. Ich vermute das wird eine sein aus Boliden Area.
Wie richtig vermutet, arbeiten wir mit Boliden zusammen, jedoch ist es nicht das fuer die meisten bekannte Projekt der Zukunftsmine, sondern ein kleines Nebenprojekt.
Ich habe keinerlei Daten darueber, in welcher Konzentration abgebaut wird. Die Zahlen von oben stammen aus einem Hefter zu Mineralerzabbau, der mir vom Arbeitgeber gegeben wurde.
So wie ich es verstanden habe, soll ich einfach eine Mine annehmen, mir die Schritte, die nach einander geschehen ueberlegen und dann ein Modell daraus entwerfen. Ob die Mine der wirklichen dann entspricht, ist nebensächlich.
Deswegen habe mich an euch gewandt, in der Hoffnung, dass mit das jemand an hand eines Beispiels beschreiben kann.
Der Jahresabbau sollte halt bei ca 1Mio Tonnen liegen und die Tiefe der Mine bei 1000-1100m.
Die dabei abgebauten Mineralien (entnehme ich der Boliden Seite) sind Kupfer, Blei, Zink, Gold, Silber.
Falls das nicht möglich ist das an einem Beispiel zu beschreiben, dann muss ich mir halt selbst was aus den Fingern ziehen und es meinem Arbeitgeber mit Ueberzeugung verkaufen
VG

[AdM_Michael]

Mit den allgemeinen Vorgaben ein brauchbares Beispiel zu basteln ist dürfte sehr schwer werden. Nimm doch einfach ein existierendes Bergwerk der Firma, notfalls kannst Du ja bereits durchgeführte Automatisierungsmaßnahmen unberücksichtigt lassen. Das dürfte allemal leichter und zielführender sein, als sich ein eigenes Bergwerk zu basteln.
Es gibt gute Werksbeschreibungen im Internet. Eine gute Quelle für Werksbeschreibungen ist auch das monatliche Mining Magazine http://www.miningmagazine.com/. Vielleicht gibt es das ja bei Dir auf Arbeit irgendwo. Dort gibt es immer wieder Beschreibungen der aktuellen Bergwerke weltweit. Zur Zeit läuft auch noch die Serie Mine of the Month.

[Anna]

Es gibt gute Werksbeschreibungen im Internet.

Habe gestern lange gesucht,aber keine einzige gefunden. Ich vermute mal, dass ich die falschen Suchwoerter verwende. Kannst du mir mal die richtigen Suchwörter nennen? Wäre sehr hilfreich!
Gruss

Danke fuer den Link mit dem Buch, das war sehr informativ

[AdM_Michael]

Da gibt es z.B.

http://www.kghm.pl
http://www.mining-technology.com
http://www.boliden.se
http://www.sterlingmining.com/i/pdf/43-101_20070618.pdf
http://spanish.orosur.ca/_resources/res ... _43101.pdf
http://sutir.sut.ac.th:8080/sutir/bitst ... lltext.pdf
http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/ ... 442_ek.pdf
...

[Anna]

Dankeschön

[AdM_Michael]

Viel Glück mit dem Projekt. Vielleicht gibt es ja irgendwann mal ein Update zu den Fortschritten oder auch weitere Fragen?

[Anna]

Klar

[Haverlahwiese]

Vielleicht noch mal ein Statement zur Aufbereitungstechnik:

Auch hier ist die angewandte Technologie abhängig vom Verwachsungsgrad, der Art des zu gewinnenden Minerals, der Art der Gangart und vom Gehalt am gewünschten Rohstoff. Von daher auch nicht pauschal zu beantworten.

Für Eisenerze gilt heute durch den Druck auf dem Weltmarkt, dass sich in der Regel nur Erze ohne größeren Aufbereitungsaufwand absetzen lassen. Dafür werden die Erze bereits häufig auf der Grube zu Sinter verarbeitet.

Die Aufbereitung von Buntmetallerzen ist bereits weitesgehend automatisiert. Die Dosierung, Förderung und Zugabe von Reagenzien erfolgt durch Prozessleitsysteme und ein Personaleinsatz ist neben der Leitstandtätigkeit auf manuelle Eingriffe zur Störungsbeseitigung begrenzt. Von daher besteht nur wenig Potential zur weiteren Rationalisierung durch die Anwendung von Automatisierungstechnologien.

[Geomartin]

Für Eisenerze gilt heute durch den Druck auf dem Weltmarkt, dass sich in der Regel nur Erze ohne größeren Aufbereitungsaufwand absetzen lassen. Dafür werden die Erze bereits häufig auf der Grube zu Sinter verarbeitet.

Hi,

das stimmt schon nicht mehr. In Australien geht man schon Erze im Bereich von 20 bis 40% Eisen an, vor allem Magnetiterze. Ich arbeite derzeit selber in der Erkundungs eines Magnetite-BIFs mit zu erwartenden 30 bis 35% Fe. Da das Zeug sehr feinkoernig ist muss es sehr fein aufgemahlen werden um den Magnetit magnetisch herausholen zu koennen. Und da der Magnetit sehr hart ist (wir schaffen wenns gut laeuft mit PCD Bits 100 bis 130m RC Bohrung pro 12h Schicht) wird das einiges an Energie kosten.

In SA habe ich an einem Projekt gearbeitet gearbeitet, das geht es auch um gebaenderte Magnetite (aber nicht direkt BIF), der hat etwa 25% Fe, is aber relativ weich und der Magnetit bricht gut aus entlang Korngrenzen. Ausserdem ist die Infrastrukturanbindung sehr gut.

Letztes Jahr ging Cairn Hill in SA in Produktion, die haben wenn ich mich recht entsinne 35% Eisen, ist so eine Art Skarn oder IOCG mit sehr groben Magnetit und etwas Cu-Au als Nebenprodukt.
Ist so gar eine sehr kleine Lagerstaette, nicht mal 100 Mio Tonnen.

Martin

[markscheider]

Das sind aber alles Tagebaue, oder?

[Geomartin]

Das sind aber alles Tagebaue, oder?

Oh ja, sicher. Waer kaeme denn auf die Idee, heutzutage Eisenerze im Tiefbau zu gewinnen? (Mal abgesehen von Kiruna)

[markscheider]

Weil wir hier auch 35% Fe haben. Leider _etwas_ tiefer...

[Geomartin]

Weil wir hier auch 35% Fe haben. Leider _etwas_ tiefer...

Aber selbst wenn die deutschen Erze naeher an der Oberflaeche liegen wuerden (Du meinst die oolithischen Erze in Norddeutschland) weiss ich nicht, ob das funktionieren wuerde. Man muesste mal einen Aufbereitungstechniker fragen, aber in Australien haengt die Geschichte vor allem ab, wie fein man das Zeug aufmahlen muss um den Magnetit mittels so einer Art Magnetscheider sauber rausholen zu koennen. Der Magnetit an sich ist sehr rein und man kann daraus Konzentrate mit 65 bis 70% Eisen gewinnen. Die norddeutschen Erze sind aber so fein, nicht magnetitisch, silikatreich (ich meine Eisensilikate), und enthalten viel biogenes Material (d.h. Phosphor), ich glaube daran ist heute niemand mehr interessiert.

Martin

[Haverlahwiese]

Weil wir hier auch 35% Fe haben. Leider _etwas_ tiefer...

Aber selbst wenn die deutschen Erze naeher an der Oberflaeche liegen wuerden (Du meinst die oolithischen Erze in Norddeutschland) weiss ich nicht, ob das funktionieren wuerde. Man muesste mal einen Aufbereitungstechniker fragen, aber in Australien haengt die Geschichte vor allem ab, wie fein man das Zeug aufmahlen muss um den Magnetit mittels so einer Art Magnetscheider sauber rausholen zu koennen. Der Magnetit an sich ist sehr rein und man kann daraus Konzentrate mit 65 bis 70% Eisen gewinnen. Die norddeutschen Erze sind aber so fein, nicht magnetitisch, silikatreich (ich meine Eisensilikate), und enthalten viel biogenes Material (d.h. Phosphor), ich glaube daran ist heute niemand mehr interessiert.

Martin

Genau, das ist das Problem. Das mit den eisenarmen Magnetiten war mir auch neu, habe ich erst vor wenigen Tagen drüber gelesen. Aber offenbar erlauben die Gestehungskosten und die simple Aufbereitungstechnik einen wirtschaftlichen Abbau.

Die Aufbereitung der Salzgittererze war aufwendig und der Eisengehalt konnte höchstens nur knapp unter 50% gesteigert werden. Das mit den Phosphoriten traf hauptsächlich auf die Unterkreide-Trümmererze in Peine zu. Die hat man früher von Hand ausgeklaubt.

[Geomartin]

Genau, das ist das Problem. Das mit den eisenarmen Magnetiten war mir auch neu, habe ich erst vor wenigen Tagen drüber gelesen. Aber offenbar erlauben die Gestehungskosten und die simple Aufbereitungstechnik einen wirtschaftlichen Abbau.

Die Aufbereitung der Salzgittererze war aufwendig und der Eisengehalt konnte höchstens nur knapp unter 50% gesteigert werden. Das mit den Phosphoriten traf hauptsächlich auf die Unterkreide-Trümmererze in Peine zu. Die hat man früher von Hand ausgeklaubt.

Ich koennte mir aber eventuell vorstellen, das falls man eines schoenen Tages hinter den Sieben Bergen, bei den Sieben Zwergen in Poehla die Zinn-Zinkerze gewinnen sollte, den Magnetit aus den Skarnen als Nebenprodukt gewinnt. Das koennte funktionieren.