Der
im Straßenbau
und in der Bauindustrie eingesetzte Splitt und Schotter muss ganz
bestimmten Qualitätskriterien
gehorchen. Diese Qualitätskriterien
sind in den nationalen Normen festgelegt. In Deutschland muss der
normalerweise eingesetzte Schotter und Splitt einen Anteil an kubischen
Körnern von
mindestens 50 % enthalten, dabei definiert man ein kubisches Korn
derart, dass das Verhältnis
zwischen der längsten
und kürzesten
Abmessung eines Kornes kleiner als 3 sein muss.
Schotter
und Splitt bzw. Edelsplitt werden aus primären und sekundären Rohstoffen
mittels Aufbereitungsanlagen hergestellt. Die Kornform findet in der
diese Einsatzstoffe verarbeitenden Industrie eine entsprechende
Beachtung. So stellt schon C. Mittag (Die Hartzerkleinerung, Springer-Verlag,
1953, S. 180) fest, dass die kubische Kornform die gestellten Bedingungen
der Anwender am besten erfüllen
kann. Die sich im Zerkleinerungsprozess ergebende Kornform ist sowohl
von der Art des zerkleinernden Materials wie auch von den eingesetzten
Zerkleinerungsmaschinen selbst abhängig.
Je
nach Gesteinstyp und zu erzeugenden Produkten bestehen diese Aufbereitungsanlagen
in der Regel aus unterschiedlichen Brech- und Klassierstufen. Für abrasive
Güter kommen
im allgemeinen Brecher zum Einsatz, die die Druckbeanspruchung ausnutzen,
wie z. B. Backenbrecher, Kegelbrecher und Walzenbrecher. Für weniger
stark schleißende Güter können auch
Hammer- und Prallbrecher eingesetzt werden. Bereits O. Hermann (Steinbruch-Industrie,
Verlag Gebr. Borntraeger, Berlin 1916, S. 273) betont die leistungsfähigere und
billigere Produktion beim Einsatz von Steinbrechmaschinen.
Der
Aufbereitungsprozess sieht heute in der Regel so aus, dass in den
einzelnen Brechstufen Produkte hergestellt werden, die anschließend klassiert
werden. Das Unter- bzw. Überkorn
der einzelnen Klassierstufe wird so lange weiteren Brechstufen zugeführt, bis
das jeweilige Unterkorn der entsprechenden Klassierstufen die gewünschten
zu verkaufenden Kornfraktionen darstellt. Dabei entstehen kubische
und nichtkubische Körner.
Zur Kornformcharakterisierung gebrochener Natursteine können die von
A. Peschel (Natursteine, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig
1983, S. 139) aufgeführten
Methoden zur Untersuchung von Sedimentgesteinsgefügen zur
Anwendung kommen. Bei unproblematischem Gestein, d. h. Steine mit
isotropen Brechverhalten, genügen
in der Regel zwei- bis dreistufige Brechprozesse, um die entsprechenden
Fraktionen mit einem möglichst
hohen Anteil an kubischen Korn herzustellen. Bei problematisch brechenden
Gesteinen, d. h. anisotrop brechende Gesteine sowie insbesondere
bei der Herstellung von Edelsplitt, werden einzeln erzeugte Fraktionen
in einer zusätzlichen
Prozessstufe nachgebrochen, um den Anteil an kubischem Korn zu erhöhen.
Nach
der
DE 33 41 225 A1 ist
ein Kegelbrecher bekannt, dem ein Klassierer vorgeschaltet ist und
dessen Trennkrongrenze so eingestellt ist, dass die Korngröße des Aufgabegutes
für den
Kegelbrecher kleiner ist, als die größte offene Spaltbreite in der
Brechzone des Kegelbrechers. Damit soll gewährleistet werden, dass für die Fein- und Feinstzerkleinerung
dieser Kegelbrecher nicht bei geringer Durchsatzleistung und extremer
Belastung betrieben werden muss. Ein solcher Kegelbrecher ist in
der Lage, große
Feinkornmengen bei relativ niedrigem spezifischen Energieverbrauch
zu erzeugen. Auf eine Abtrennung der kubischen Kornform zum Zwecke der
Erhöhung
des Anteils an kubischem Material im Endprodukt wird hierbei in
keiner Weise abgestellt.
In
der DD-PS 287 873 A5 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Körnungen
unterschiedlicher Qualität
aus Schmelz- und Sinterprodukten beschrieben. Hierbei erfolgt eine
selektive Gewinnung der Körnungen
unterschiedlicher Qualität
aus einer mehrstufigen Zerkleinerung und Klassierung, wodurch entsprechend
der erreichten Qualitätsmerkmale
eine spezifische Verwendung für
genormte Schleifmittel oder die Erzeugung technischer Keramik möglich wird.
Für die
gestellte Aufgabe wird bei dieser Lösung nicht die Trennung von
kubischen und nichtkubischen Körnern
mit dem Ziel der Erhöhung
der Ausbeute an kubischem Korn im Endprodukt angestrebt.
Alle
angewandten Verfahren zur Erzeugung von Splitt und Schotter haben
aber einen entscheidenden Nachteil: allen Brechstufen, auch den
Brechstufen, die insbesondere kubisches Korn herstellen sollen,
werden kubische und nichtkubische Körner zugeführt.
Die
kubischen und nichtkubischen Körner werden
dann gebrochen, sodass aus den zugeführten kubischen Körnern wiederum
kubische und nichtkubische Körner
entstehen und aus den nichtkubischen Körnern kubische und nichtkubische
Körner. Nur
wenn der Anteil der erzeugten kubischen Körner aus zugeführten kubischen
und nichtkubischen Körnern
größer ist
als der Anteil an nichtkubischen Körnern, die aus zugeführten kubischen
und nichtkubischen Körnern
entstanden sind, erfolgt eine Produktverbesserung hinsichtlich der
Kornform. Das ist insbesondere bei kritisch brechendem Material
häufig nicht
gegeben.
Ein
weiterer Nachteil der heute eingesetzten Verfahren besteht darin,
dass den Brechstufen, die der Kornformverbesserung dienen sollen,
eine Massestrom zugeführt
wird, der aus nichtkubischen aber auch schon aus kubischen Körnern besteht.
Der
Stand der Technik zeichnet sich also dadurch aus, dass kubische
Körner,
die im Grunde genommen schon ein exzellentes Produkt darstellen, noch
einmal in den Brechstufen zerkleinert werden, die der Kubizierung
dienen und damit der Gefahr unterliegen, nichtkubische Körner zu
werden. Der Wirkungsgrad dieser Brechstufen wird deutlich herabgesetzt.
Der
zweite Nachteil besteht in der Überdimensionierung
dieser Brechstufe, da Körner,
die eigentlich schon ein Produkt darstellen (kubische Körner) noch
einmal gebrochen werden. Das bedeutet, dass diese Brechstufen im
Grunde genommen überdimensioniert
werden müssen.
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Erzeugung
von Splitt und Schotter im Verlauf des Brechprozesses, unabhängig vom Brechertyp,
bereits in die kubische Form gebrochene Körner nicht weiter zu zerkleinern
und damit der weiteren Zerkleinerung nur noch nichtkubische Körner zuzuführen, damit
der Gesamtanteil an kubischen Körnern
im Endprodukt erhöht
wird. Obwohl seit langem bekannt ist, dass kubisches Korn bessere
Einsatzeigenschaften bei der Verwendung als Splitt und Schotter
aufweist und sich höhere
Verkaufspreise erzielen lassen, sind keine technischen Lösungen bekannt,
die im Aufbereitungsprozess der Spiltt- und Schottererzeugung ansetzen.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass bei der Erzeugung von Splitt und Schotter unabhängig von
der Art des Brechprozesses vor einer Brechstufe eine Kornformsortiermaschine
eingesetzt wird, die kubische von nichtkubischen Körnern trennt.
Lediglich das nichtkubische Korn wird in der folgenden Brechstufe
nachkubiziert, während
das kubische Korn schon der entsprechenden Produktfraktion zugeführt wird.
Dadurch kann auch Material, das extrem schwierig kubisch zu brechen
ist, zur Edelsplitterzeugung genutzt werden. Weiterhin werden die
Massenströme,
die den Kubizierstufen zugeführt
werden, deutlich reduziert. Dadurch können kleinere Teilanlagen zur
Nachkubizierung gebaut werden.
Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auf die Kornformsortierung innerhalb
der einzelnen Produktfraktionen. Diese Produktfraktionen bestehen
aus kubischen und nichtkubischen Körnern. Dabei können bei
sehr schwierig zu brechendem Material die Normen nicht eingehalten
werden, so dass das Material nur zu untergeordneten Zwecken mit
einem deutlichen Preisabschlag in der Bauindustrie verwandt wird.
Durch
Einsatz von Kornformsortiermaschinen kann in einer Fraktion der
Anteil an kubischem Korn angereichert werden, während im anderen Teil der Anteil
nichtkubischer Körner
angereichert wird. Das kubische Korn kann allerdings dann als hochwertiges
Baumaterial zu einem hohen Preis verkauft werden, während der
abgereicherte Anteil weiterhin für
untergeordnete Zwecke vermarktet werden kann. Dadurch steigt allerdings
die Wirtschaftlichkeit solch einer Anlage sehr deutlich.
Als
Kornformsortiermaschinen können
solche Maschinen eingesetzt werden, die auf der optischen Identifizierung
der geometrischen Abmessungen von Körnern basieren, dann einen
Entscheidungsalgorithmus ablaufen lassen und eine Einrichtung zur
Umleitung der kubischen bzw. nichtkubischen Körner in den jeweiligen Massenströmen aufweisen.
Diese Art von Maschinen basieren auf dem Erkennen und Sortieren
eines jeden einzelnen Kornes.
Eine
zweite Art von Maschinen nutzt das unterschiedliche Stabilitätsverhalten
beim Bewegen solcher Körner
aus. Kubische Körner
verharren mehr in einer stabilen Gleichgewichtslage als nicht kubische
Körner.
Deshalb sehen die Bewegungsbahnen von kubischen und nichtkubischen
Körnern
statistisch gesehen unterschiedlich aus. Durch dieses statistisch
unterschiedliche Verhalten erfolgt eine Anreicherung von kubischem
Korn in einem Massenstrom.
Der
Vorteil dieser Erfindung liegt zum einen in der Nutzung von Gesteinen,
die schwer oder gar nicht in bisherigen Anlagen zu kubischem Material verarbeitet
werden können
bzw. zum anderen in der Erzeugung von mehr kubischen Material.
Da
kubisches Material erheblich höhere
Preise als nicht kubisches Material erzielt, bedeutet der Einsatz
der Erfindung eine deutliche Steigerung der Ertragskraft eines Werkes
bzw. es können
Lagerstätten
genutzt werden, die heute aus den oben genannten Gründen nicht
abgebaut werden können.
Ein weiterer Vorteil besteht in der kleineren Dimensionierung der
Kubizierstufen, sodass die Investitionskosten sinken.
Die
Erfindung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:
In
einer Aufbereitungsanlage wird durch wiederholte Brech- und Klassierprozesse
aus Diabashartgestein Splitt und Schotter erzeugt. Das im Steinbruch
gewonnene Rohmaterial wird einem Aufgabebunker 1 zugeführt. In
einer Vorklassierung 2 kann über einen Splitter 3 erdiges
Material (Fraktion 0/40) ausgehalten werden. Wird im Steinbruch
kein oder wenig erdiges Material gewonnen, führt der Splitter 3 das
Material ebenso wie die Fraktion 40/150 direkt dem Sieb 5 zu.
Das Überkorn
(Fraktion 150/1000) wird einem Vorbrecher 4 (in diesem
Beispiel ein Backenbrecher) zugeleitet. Das hier gebrochene Material
wird ebenso dem Sieb 5 zugeführt. Durch das Sieb 5 werden Stücksteine,
z. B. Wasserbausteine, ausgehalten. Die Fraktion < 200 wird dann einem
Nachbrecher 6 (in diesem Beispiel einem Prallbrecher) aufgegeben. Hier
erfolgt dann die Zerkleinerung des Gesteins durch Prall. Das Produkt
wird zu einem Sieb 7 ausgetragen. Das Überkorn (Fraktion 56/x) wird
dem Brecher 6 zurückgeführt. Das
Mittelgut (Fraktion 22/56) wird zu einer Splittanlage transportiert.
Das Unterkorn des Siebes 7 wird einem Kornformsortierer
zugeleitet. Der Kornformsortierer reichert kubische und nichtkubischen
Körner
in den zwei Masseströmen
k (angereichert mit kubischen Körnern)
und nk (angereichert mit nichtkubischen Körnern) an. Die kubischen Körner werden
einer Edelsplittanlage und die nichtkubischen Körner der Splittanlage aufgegeben. In
der Edelsplittanlage werden durch die Siebe 9 und 10 die Fraktionen
0/2, 2/5, 5/8, 8/11, 11/16 und 16/22 hergestellt. In der Splittanlage
wird das Mittelgut des Siebes 7 dem Sieb 11 zugeführt. Hier
werden dann die Körnungen
22/32, 32/45 und 45/56 hergestellt. Die nichtkubischen Körner des
Kornformsortierers 8 werden dem Sieb 12 aufgegeben.
Hier werden dann die Körnungen
0/5, 5/11 und 11/22 hergestellt. Aus den Silos bzw. Bunkern der
Splittanlage und der Edelsplittanlage können dann durch gezielten Abzug gewünschte Mischungen
von Körnungen
der Verladung zugeführt
werden. Sollten durch den Versand verschiedene Körnungen weniger bzw. mehr nachgefragt
werden, ist es möglich, Überschusskörnungen
aus den Bunkern bzw. Silos abzuziehen und diese entweder dem Prallbrecher 6 oder
einem zusätzlichen
Brecher 13 zuzuführen.
In diesem Beispiel ist als Nachbrecher 13 ein Prallbrecher
mit vertikaler Antriebsachse vorgesehen.