BIWABIK, MN — Die Minnesota Explosives Company stellt Sprengstoffe in Großmengen her, die dazu dienen, Takonitgestein in kleine Stücke zu sprengen – der erste Schritt bei der Gewinnung von Eisenerz. Zur Herstellung der Sprengstoffmischungen wird Natriumnitrat, ein körniges Feststoffmaterial, einer hochgradig korrosiven, heißer Ammoniumnitratlösung zugesetzt.
Bisher wurde das Ammoniumnitrat in einen großen, offenen Behälter, einen sogenannten „Slush-Box“, gepumpt, in dem die Lösung zirkulierte. Ein Bediener positionierte mit einem Gabelstapler einen Schüttgut-Sack mit Natriumnitrat-Granulat über der Slush-Box und entleerte diesen in die Lösung.
Dieser Vorgang führte häufig zu Verstopfungen der Pumpe und der Schläuche im Kreislauf des Behälters, wodurch die Ammoniumnitratlösung über den Slush-Box hinauslief und auf den Boden schwappte. Zudem waren zwei Mitarbeiter erforderlich – einer zum Bedienen des Gabelstaplers, ein weiterer zur Überwachung des Slush-Box und zum Stoppen des Befüllvorgangs, um ein Überlaufen zu verhindern.
„Wir wollten ein System, das das Verschütten der Lösung verhindert“, sagt Jon King, Betriebsleiter bei Minnesota Explosives. Daher ersetzte das Unternehmen den offenen Schlammbehälter durch ein geschlossenes Materialfördersystem, bestehend aus einem Big-Bag-Entleerer, einem flexiblen Schneckenförderer für das Natriumnitrat und zwei Tanks mit einem Fassungsvermögen von jeweils 230.000 lb (104.000 kg), in denen das Material mit der Ammoniumnitratlösung gemischt wird. „Abgesehen von einigen Granulatkörnern, die gelegentlich zusammengekehrt und in den Trichter gegeben werden müssen“, bemerkt King, „ist der Betrieb nun vollkommen sauber.“
Bei dem neuen Verfahren wird flüssiges Ammoniumnitrat in zwei isolierte Mischbehälter eingefüllt, die durch Dampfspiralen gerührt und beheizt werden. Sinkt die Temperatur unter einen Sollwert, werden die Rührwerke aktiviert und Dampf zu den Spiralen geleitet, um die gewünschte Lösungstemperatur aufrechtzuerhalten.
Ein flexibler Schneckenförderer transportiert granuliertes Natriumnitrat vom Big-Bag-Entleerer zu den beheizten Behältern, wo es sich im Ammoniumnitrat auflöst. Die so entstandene Lösung wird zu einem Mischtisch befördert, wo sie mit einer Mischung aus vier Brennstoffen vermischt wird, von denen einer als Emulgator dient. Die Emulsion wird in einen Vorratsbehälter gepumpt und später in einen anderen Bereich der Anlage befördert, wo feste Ammoniumnitrat-Prills über eine Förderschnecke zugegeben werden. Das Endprodukt wird anschließend zur Auslieferung in einen Lkw abgefüllt.
Entleeren von Natriumnitrat aus Schüttgutsäcken
Pro Charge werden 10.000 lb (4.535 kg) Natriumnitrat verbraucht, das in fünf 2.000 lb (907 kg) schweren Schüttgutsäcken angeliefert wird, die mit einem Schüttgutsack-Entlader der Firma Flexicon Corporation aus Bethlehem, PA, entleert werden. Der Entleerer verfügt über einen abnehmbaren Sackheberahmen, der an den Gurten des Schüttgutsacks befestigt wird und mit einem Gabelstapler in eine Halterung am oberen Ende des Entleererrahmens gehoben wird. Während sich der Sack entleert und ausdehnt, spannen die oben am Rahmen montierten POP-TOP™-Sackdehnvorrichtungen den Sack zu einer Kegelform, wodurch die vollständige Entleerung des Materials aus dem Sack in den Trichter gefördert wird.
Die Schnittstelle zwischen dem Sackauslauf und dem 3 cu ft (0,085 cu m) großen Trichter besteht aus einemSPOUT-LOCK®-Klemmring, der auf einemTELE-TUBE®-Teleskoprohr positioniert ist. Der Klemmring schafft eine hochsichere, staubdichte Verbindung zwischen der Reinseite des Sackauslaufs und der Reinseite der Anlage. Das Teleskoprohr wird pneumatisch angehoben, sodass der Klemmring mit dem Sackauslauf verbunden werden kann, und anschließend abgesenkt, wodurch eine kontinuierliche Zugkraft nach unten ausgeübt wird, um den Sack zu dehnen und den Auslauf straff zu halten. Dadurch wird verhindert, dass Material im Auslauf nach außen wölbt (was zu Toträumen führt) oder nach innen fällt (was zu Durchflussbehinderungen führt).
Ein pneumatisch betätigtesPOWER-CINCHER®-Durchflussregelventil reguliert den Materialfluss aus dem Sack. Die Vorrichtung enthält eine Reihe gebogener, gelenkiger Edelstahlstangen, die den Sackauslauf konzentrisch zusammenziehen, um Leckagen zu verhindern, und sich auf einen Durchmesser öffnen, der größer ist als der des Auslaufs, um einen ungehinderten Austrag zu ermöglichen.
Förderung des Materials zu den Mischern
Das granulierte Natriumnitrat wird über drei Flexible Spiralförderer, die ebenfalls von Flexicon hergestellt wurden, vom Trichter zu den Mischbehältern befördert. Jeder 20 ft (6 m) lange Förderer besteht aus einer speziell entwickelten, hochbelastbaren Edelstahlspirale, die innerhalb eines flexiblen Polymer-Außenrohrs mit einem Außendurchmesser von 4,5 in. (11 cm) von einem 7,5 hp (5,6 kW) starken Elektromotor mit Getriebe angetrieben wird, der sich am Auslassende jeder Einheit befindet.
Das Einlaufende jedes Förderers ist mit einer U-förmigen Mulde ausgestattet, die als Beschickungsadapter dient. Ein Abschnitt der rotierenden Schnecke verläuft durch die Mulde, und die Schnecke befördert das Material durch das Rohr. Das Außenrohr des ersten Förderers ist über eine Klemmkupplung am Trichter befestigt, und das Einlaufende der Schnecke ragt in den Trichter hinein.
Der erste Förderer transportiert das Material aus dem Trichter in einer Neigung von 45 Grad und gibt es in den Einfülladapter eines zweiten, identischen Förderers ab, der in Reihe mit ihm geschaltet ist; gemeinsam befördern sie das Material über eine horizontale Strecke von etwa 28 ft (8,5 m). Das zweite Förderband mündet in ein Umschaltventil (das manuell über einen Zweiwege-Wahlschalter am Bedienfeld betätigt wird), das das Produkt entweder direkt in einen Mischer oder in den Einlaufadapter eines dritten Förderbands leitet, um es zu einem anderen, 16 ft (5 m) entfernten Mischer zu befördern.
Kapazitive Näherungssensoren überwachen die Materialfüllstände im Trichter und im gesamten System und geben einer Steuerung das Signal zum Starten und Stoppen der Förderbänder. Füllstandssensoren in den Übergangsbereichen (dort, wo das erste Förderband in das zweite mündet und wo das zweite in das Umschaltventil mündet) lösen die Abschaltung eines Förderbands aus, wenn der nachfolgende Übergangsbereich voll ist; sobald der hohe Füllstand behoben ist, startet die Steuerung das Förderband wieder.
Durch das neue Verfahren wurden Verschüttungen im Zusammenhang mit der Slushbox vermieden, was die Hygiene in der Anlage verbesserte und gleichzeitig den Materialverlust reduzierte.
„Es ist viel einfacher, eine kleine Menge körnigen Materials zu kehren, als verschüttete Flüssigkeiten zu beseitigen, die in eine Auffangwanne gespült und mit dem Abwasser behandelt werden mussten“, betont King, „und wir geben alle gesammelten Körner in den Mischer, sodass kein Material verschwendet wird.“
Die Kosten konnten gesenkt werden, da kein Mitarbeiter mehr benötigt wird, der den Füllstand des Schlammbehälters überwacht. Ein Bediener übernimmt nun alle Aufgaben rund um das Entladen der Säcke.