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Schüttgut-Handling-System hält Sprengstofffabrik sauber

BIWABIK, MN, USA — Die Firma Minnesota Explosives Company stellt Schüttgut-Sprengstoffe her, mit denen Takonitgestein als erster Schritt zur Gewinnung von Eisenerz in kleine Stücke gesprengt wird. Zur Herstellung der explosiven Verbindungen wird Natriumnitrat, ein körniger Feststoff, in eine heiße und korrosive Ammoniumnitratlösung eingebracht.

Bisher wurde das Ammoniumnitrat in einen großen, offenen Tank, die so genannte „Slush-Box“, gepumpt, in dem die Lösung umgewälzt wurde. Ein Bediener positionierte mit einem Gabelstapler einen Big-Bag mit Natriumnitratgranulat über der Slush-Box und entleerte ihn in die Lösung.

Dieser Vorgang führte häufig dazu, dass die Pumpe und die Schläuche im Zirkulationssystem des Behälters verstopften, so dass Ammoniumnitratlösung über die Ränder trat und auf den Boden floss. Darüber hinaus waren zwei Bediener erforderlich — einer zum Bedienen des Gabelstaplers, ein anderer zum Beobachten des Tanks und zum Stoppen des Befüllvorgangs, um Überläufe zu vermeiden.

„Wir wollten ein System, das ein Verschütten der Lösung verhindert“, sagt Jon King, Betriebsleiter von Minnesota Explosives. So ersetzte das Unternehmen die offene Slush-Box durch ein geschlossenes Material-Handling-System, bestehend aus einer Big-Bag-Austrageeinheit, einem flexiblen Schneckenförderer zur Förderung des Natriumnitrats und zwei Tanks mit einer Kapazität von je 104 Tonnen zum Vermischen des Materials mit der Ammoniumnitratlösung. „Bis auf ein paar Körnchen, die gelegentlich aufgekehrt und in den Trichter geschüttet werden müssen“, bemerkt King, „ist das jetzt ein völlig sauberer Vorgang.“

Bei unserem neuen Verfahren wird flüssiges Ammoniumnitrat in zwei isolierte Mischtanks gefüllt, die gerührt und per Rohrschlangen mit Dampf erwärmt werden. Wenn die Temperatur unter den Sollwert sinkt, werden die Rührwerke aktiviert und Dampf wird durch die Wendel gepresst, um wieder die gewünschte Lösungstemperatur zu erreichen.

Ein flexibler Schneckenförderer trägt granulatförmiges Natriumnitrat von der Big-Bag-Entleereinheit in die beheizten Tanks ein, wo es sich im Ammoniumnitrat auflöst. Die entstandene Lösung wird auf einen Mischtisch übertragen, wo sie mit einer Mischung aus vier Brennstoffen kombiniert wird, von denen einer als Emulgator dient. Die Emulsion wird erst in einen Vorratsbehälter und später in einen anderen Bereich der Anlage gepumpt, wo ihr über eine Förderschnecke feste Ammoniumnitrat-Körner zugegeben werden. Das Endprodukt wird dann zur Auslieferung in einen LKW abgefüllt.


Austragen von Natriumnitrat aus Big-Bags

Jede Charge verbraucht 4535 kg Natriumnitrat, das in fünf 907-kg-Big-Bags geliefert wird, die mit einer von Flexicon hergestellten Big-Bag-Entleereinheit entleert werden. Der Entleerer hat einen abnehmbaren Big-Bag Hubrahmen, an den der Big-Bag mit seinen Schlaufen eingehängt und der dann per Gabelstapler auf seine Halterung oben auf dem Entleererrahmen gehoben wird. Während sich der Big-Bag entleert und länger wird, drücken die oben auf dem Rahmen montierten POP-TOP™-Big-Bag Verlängerungsvorrichtungen den Big-Bag in eine Kegelform hoch und fördern den vollständigen Materialaustrag aus dem Big-Bag in den Trichter.

Die Schnittstelle zwischen dem Big-Bag Stutzen und dem 0,085-m3-Trichter besteht aus einem SPOUT-LOCK™-Klemmring*, der auf einem TELE-TUBE™-Teleskoprohr sitzt. Dieser Klemmring schafft eine hochdichte Verbindung zwischen den sauberen Seiten von Big-Bag Stutzen und Ausrüstung. Das Teleskoprohr wird erst pneumatisch angehoben, so dass der Klemmring mit dem Big-Bag Stutzen verbunden werden kann, und dann abgesenkt, wodurch eine kontinuierliche Abwärtsspannung entsteht, die den Big-Bag verlängert und den Stutzen straff hält. Dadurch wird ein Krempeln des Stutzens (mit Tottaschen) sowie ein Zusammenfallen nach innen (mit Strömungsbeschränkungen) verhindert.

Ein pneumatisch betätigtes POWER-CINCHER™-Durchflussregelventil* regelt den Materialfluss aus dem Big-Bag. Diese Vorrichtung basiert auf einer Reihe gebogener, Gelenk-Edelstahlstangen, die den Big-Bag Stutzen konzentrisch umschließen, um Leckagen zu vermeiden, und sich auf einen größeren Durchmesser als den des Stutzens öffnen können, um einen uneingeschränkten Auslauf zu ermöglichen.


Materialförderung zu den Mischern

Granuliertes Natriumnitrat wird über drei ebenfalls von Flexicon hergestellte flexible Schneckenförderer vom Trichter zu den Mischbehältern gefördert. Jeder 6-m-Förderer besteht aus einer speziell entwickelten, hochbelastbaren Edelstahlspirale, die in einem flexiblen Polymerrohr mit 11 cm Außendurchmesser durch einen 5,6-kW-Getriebemotor am Auslaufende angetrieben wird.

Die Einläufe der Förderer sind jeweils mit einer U-förmigen Wanne ausgestattet, die als Beschickungsadapter dient. Der Anfang der rotierenden Schnecke reicht in die Wanne und zieht das Material in das Rohr hinein. Das Außenrohr des ersten Förderers ist mit einer Druckkupplung am Trichter befestigt, und das Einlaufende der Schnecke ragt in den Trichter hinein.

Der erste Förderer transportiert das Material aus dem Trichter mit einer Steigung von 45 Grad in den Beschickungsadapter eines zweiten, identischen, in Reihe geschalteten Förderers; gemeinsam bewegen sie das Material über eine horizontale Entfernung von ca. 8,5 m. Der zweite Förderer mündet in ein Verteilerventil (manuell mit einem Zwei-Wege-Wahlschalter am Bedienfeld bedient), das das Produkt entweder direkt in einen Mischer oder in den Einlassadapter eines dritten Förderers leitet, der es zu einem weiteren Mischer in 5 m Entfernung transportiert.

Kapazitive Näherungssensoren überwachen den Füllstand des Materials im Trichter und im gesamten System und signalisieren der Steuerung das Starten und Stoppen der Förderer. Niveausensoren in den Übergangsbereichen (wo der erste Förderer in den zweiten und der zweite in das Umlenkventil austritt) lösen die Abschaltung eines Förderers aus, wenn der nachfolgende Übergang voll ist; wenn der Hochpegelzustand abgebaut wurde, startet die Steuerung den Förderer erneut.

Das neue Verfahren hat die früheren Verschüttungen aus den Emulsionstanks beseitigt, die Anlagenhygiene verbessert und gleichzeitig die Materialverschwendung reduziert.

„Es ist viel einfacher, ab und an ein paar Körner zu kehren, als flüssige Verschüttungen zu beseitigen, die in einen Sumpf gespült und mit dem Abwasser behandelt werden mussten“, betont King, „und die Körner werfen wir einfach in den Mischer, so dass null Material verschwendet wird.“

Und die Kosten konnten gesenkt werden, da jetzt niemand mehr den Füllstand der Slush-Box überwachen muss. Ein einziger Bediener reicht jetzt für alle Aufgaben der Big-Bag Entleerung.


* Patentiert oder zum Patent angemeldet.

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Mit freundlicher Genehmigung der Dykon Blasting Corp. Minnesota Explosives produziert Schüttgut-Sprengstoffe zum Sprengen von Takonitgestein.
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Ein Big-Bag Hubrahmen mit an seinen Schlaufen eingehängtem Big-Bag wird von einem Gabelstapler in seine Halterung oben auf dem Austragerahmen gestellt.
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Der Entlader verwendet POP-TOP™-Big-Bag-verlängerungs vorrichtungen, die den Big-Bag beim Entleeren in eine Kegelform ausdehnen und so die vollständige entleerung des natrium nitrat granulats fördern.
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Ein SPOUT-LOCK™-Klemmring verbindet die saubere Seite des Big-Bag Stutzens mit der sauberen Seite eines TELE-TUBE™-Teleskoprohrs, das beim Entleeren und Verlängern des Big-Bags eine konstante Spannung nach unten aufrechterhält und so die vollständige Entleerung fördert.
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Ein Weichenventil leitet das Material vom zweiten Förderer entweder direkt in einen Mischbehälter oder in einen dritten Förderer, der in einen anderen Behälter mündet.
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Das Material durchläuft die Weiche und wird über ein Zuführrohr in den ersten Mischtank gefüllt.
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