Aussortiert • Rejected - Redwave

Aussortiert • Rejected
(Volume 53) AT MINERAL PROCESSING 07-08/2012
T E C H N I C A L S O L U T I O N S
Dr.-Ing. Holger Drescher studierte von 1982 bis 1987 Allgemeinen Maschinenbau
an der TU Braunschweig. 1990 bis 1994 arbeitete er an seiner Promotion in Ingenierwissenschaften
an der Unversität Erlangen-Nürnberg. Von 1995 bis 2003 war
er in der technischen Geschäftsführung in einem Unternehmen des Anlagenbaus
für die Glasindustrie tätig. Seit 2004 hat er die technische Leitung bei Schaefer
Kalk inne.
SCHAEFER KALK GmbH & Co. KG, Diez/Deutschland
www.schaeferkalk.de
Dipl.-Ing. (FH) Markus Geißler studierte Maschinenbau an der Hochschule Rhein-
Main University of Applied Sciences. Seit 2008 ist er bei SCHAEFER KALK GmbH
& Co. KG als Projektingenieur tätig. Seine Aufgabe ist die Projektabwicklung von
der Anlagenplanung bis zur Inbetriebnahme.
SCHAEFER KALK GmbH & Co. KG, Diez/Deutschland
www.schaeferkalk.de
Steuerung der Kalksteinqualität durch optische Sortierung
Zusammenfassung: Im Werk Steeden verarbeitet SCHAEFER KALK GmbH & Co. KG
in den Öfen Kalkstein aus mehreren Steinbrüchen. Um die Steinbrüche nachhaltig zu
betreiben und für eine gleichbleibend hohe Qualität der brennfähigen Körnungen zu
sorgen, wurden Ende 2011 in der Kalksteinaufbereitung im Werk Steeden zwei optische
Sortiermaschinen offiziell in Betrieb genommen.
Optical sorting for control of limestone quality
Summary: SCHAEFER KALK GmbH & Co. KG processes limestone from a number of
different quarries in the kilns of its Steeden plant. Two optical sorting machines were
officially commissioned at this plant in late 2011 to permit sustainable continued operation
of the quarries and to ensure constant high quality in the particle fractions for burning.
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1 REDWAVE Sortiermaschine • REDWAVE sorting machine
Warum optische Sortierung?
Kalkstein ist bekanntermaßen ein Naturprodukt und unterliegt
somit auch gewissen Schwankungen in Qualität und
Farbe. Hinzu kommen Verunreinigungen durch andere Gesteine
und Lehm in den oberen Abbausohlen sowie in den
Kluften eines Steinbruches.
Die Umsetzung
Der eigentliche Umbau der Kalksteinaufbereitung erfolgte
während einem nur sechswöchigen Stillstand. Dieser war
notwendig, um die Maschinen überhaupt in den vorhandenen
Prozess einbinden zu können. Während dieser Zeit
wurden zum Entkernen der Anlage sechs große Schrottcontainer
gefüllt, ein Schwertwäscher versetzt, drei bestehende
Bänder geändert, sieben neue Stetigförderer und zwei
Sortiereinheiten auf neuen Zwischenbühnen aus verzinkter
Stahlkonstruktion in dem bestehenden Gebäude untergebracht.
Zusätzlich wurde für die beiden Sortiermaschinen
ein eigenes Druckluftnetz mit frequenzgeregeltem Kompressor
und großem Puffertank verbaut, mit dessen Abwärme das
Gebäude zusätzlich geheizt wird.
Die Sortiermaschinen
Die beiden REDWAVE Sortiermaschinen der Firma BT-
Wolfgang Binder GmbH können mit einem Durchsatz von
120-150 Tonnen Kalkstein in der Stunde betrieben werden
und dabei bis zu 30 % aussortieren. Sortiermaschinen
wie diese, mit einer Sortierbreite von 2 m gibt es weltweit
Why optical sorting?
Limestone is, as is well known, a natural product, and is
thus subject to certain fluctuations in its quality and colour.
Contamination with other minerals and loam at the higher
quarrying levels, and also in fissures of the quarries, must also
be taken into account.
Implementation
Actual conversion of limestone preparation was performed
during a scheduled shutdown of only six weeks’ duration.
This was necessary in order to be able at all to integrate the
machines into the existing process. To “core” the old system,
six large scrap containers were filled during this period, a
log washer was relocated, three existing belts were modified,
while seven new continuous conveyors and two sorting units
were integrated on new zinc-plated structural-steel service
platforms in the existing building. A separate compressed-air
system incorporating a frequency-controlled compressor and
a large buffer tank, the waste-heat from which is used to supply
additional heating for the building, were also installed for
the two sorting machines.
The sorting machines
The two BT-Wolfgang Binder GmbH REDWAVE sorting
machines can handle a throughput of 120-150 t/h of
limestone, diverting out up to 30 % in the process. Sorting
machines such as these, with a sorting width of 2 m,
are extremely rare around the world, and are used only in
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nur sehr vereinzelt, z.B. in der
Altpapiersortierung. In der Kalkbranche
gab es das bis dato noch
nicht. Mit der innovativen Entscheidung
der Anschaffung zwei
solcher REDWAVE Pilotanlagen
hat sich SCHAEFER KALK ganz
klar einen Wettbewerbsvorteil verschafft.
Bild 1 zeigt die blau lackierte Sortiermaschine
für Ofensteine mit
den dahinter angeordneten Förderrinnen
zur Trocknung und Vereinzelung.
Die beiden schweren
Kettenvorhänge verhindern ein
Rollen und Springen der Steine.
Das zu sortierende Material wird
auf 2 m Breite im freien Fall von
zwei Seiten mit je einer Farbkamera
betrachtet. Diese bewerten
innerhalb weniger Millisekunden
ob der betrachtete Stein als
gut im sogenannten „Durchlauf“
verbleibt, oder als schlechter Stein aus dem Materialstrom
in den „Auswurf“ geschleust wird. Das sogenannte „Ausschleusen“
wird durch einen Druckluftimpuls mit bis zu
10 bar von einem oder mehreren der 250 verbauten Magnetventile
realisiert. Für die richtige Ausleuchtung und
damit eine optimale Farbwiedergabe der Steine sorgen
dabei vier Lampenkästen, die mit neuester LED-Technik
ausgerüstet sind. Bild 2 stellt die Funktion der Sortieranlage
vereinfacht dar.
Die Randbedingungen der Bewertung
Damit ein Stein richtig bewertet werden kann, muss er
optimal vorbehandelt werden. Er muss sauber sein, denn
ein Stein, der eigentlich nur eine dünne Lehmschicht hat,
ist farblich nicht von einem Lehmknollen zu unterscheiden.
Der Stein muss feucht sein, um die Farben und Kontraste
besser wiedergeben zu können. Ist der Stein jedoch
zu nass, wird er als weiß erkannt. Grund hierfür ist das zu
stark reflektierende Licht des Wassers, welches sich auf der
Steinoberfläche befindet.
Die Bewertung
Nun kommen wir zu der Frage, was ein guter Stein ist,
und zu der einleitenden Bemerkung bezüglich Schwan-
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2 Funktion der REDWAVE Sortiermaschine • Function of REDWAVE
sorting machines
individual applications, such as sorting of used paper. They
had not, up to this time, been used in the lime industry.
SCHAEFER KALK obtained a clear competitive advantage
for itself with its innovative decision in favour of purchasing
two such REDWAVE pilot systems.
Fig. 1 shows the sorting machine for feed limestone in its
blue paint finish, and the trough conveyors for drying and
singling located behind it. The two heavy chain curtains prevent
the limestone from rolling and bouncing.
The material for sorting is scanned from two sides simultaneously
during free fall across a 2 m width, with one colour
camera mounted on each side. The cameras determine
within a few milliseconds whether the limestone particle
observed is to remain as “good” in the so-called “passes” or
is to be diverted as a “bad particle” out of the material flow
and into the “rejects”. So-called “ejection” is accomplished
by means of a pulse of compressed air of up to 10 bar emitted
by one or more of the 250 solenoid valves installed. Four
lighting arrays equipped with the latest LED technology assure
correct illumination and thus true colour reproduction
of the particles. Fig. 2 shows a simplified view of the function
of the sorting system.
3 In der Auswertesoftware hinterlegtes Farbspektrum für Kalkstein • Colour spectrum for limestone stored in the evaluation software
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4 Bunte Steinmischung, die es zu trennen gilt • A selection of multicoloured particles to be separate
kungen im Kalkstein. Bild 3 zeigt die aktuell in der Auswertesoftware
hinterlegten Farben für Kalkstein, der bei
SCHAEFER KALK verarbeitet wird.
Aber auch die nicht gewünschten Materialien schwanken.
Dadurch kann es zu farblichen Überschneidungen der zu
trennenden Stoffe kommen. Die Farben der zu trennenden
Steine müssen daher klar definierbar sein. Eine kleine Auswahl
an Steinen, die es zu trennen gilt, zeigt Bild 4.
Zusammenfassend lässt sich festhalten: SCHAEFER KALK
betreibt nun zwei weitere hochmoderne Maschinen und
wagt damit als erstes Unternehmen den Spagat zwischen
sensibler Sortiertechnik und den rauen Einsatzbedingungen
einer Kalksteinaufbereitung.
REDWAVE – Sortiermaschinen/sorting machines:
www.redwave.at
SCHAEFER KALK GmbH & Co. KG:
www.schaeferkalk.de
Boundary conditions for evaluation
The particles must be optimally pre-treated to permit their
correct evaluation. They must be clean, since differentiation
on colour criteria of a particle with even only a thin coating
of loam from a clump of solid loam is not possible. The
particles must also be moist, to permit better reproduction
of colours and contrasts. Limestone particles are detected as
white if they are too wet, however, due to the excessive reflection
of light by the water on the surface of the particle.
Evaluation
We must now examine the question of what is a “good”
particle, and our initial note concerning fluctuations in limestone.
Fig. 3 shows the limestone colours currently stored
in the evaluation software for the limestone processed at
SCHAEFER KALK.
The undesirable materials also fluctuate, however, and colour
overlaps in the materials to be separated can thus occur. The
colours of the particles to be separated must therefore be
clearly defined. Fig. 4 shows a small selection of particles to
be separated.
To summarise: SCHAEFER KALK now operates two further
ultra-modern machines and is thus the first company to
approach the challenge of highly sensitive sorting technology
in the tough service conditions encountered in a limestone
preparation plant.
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