AMS-Online Ausgabe 02/2008

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Das Fachjournal für die Bergbauindustrie

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TECHNOLOGIETRANSFER

NEUHEITEN & REPORTAGEN

VERANSTALTUNGEN

Systematische Lagerstättenerkundung - ein Schlüssel zur Risikominderung bei Investitionen dargestellt am Beispiel eines Diabas-Vorkommens in Bosnien

Tagebauprojektierung - Systematische Planung und Realisierung eines Steinbruch-Neuaufschlusses in Russland

Untersuchungen zur Erfassung von Staubemissionen beim Umschlag von Steinkohle - Ein Vergleich zwischen Emissionsfaktoren aus VDI Richtlinie und Messungen

Arbeitsschutz - ein wesentlicher Erfolgsgarant im deutschen Steinkohlenbergbau

Tudeshki, H.1 | Aumüller, Ch.2 | Kaufmann, L.31MTC, Clausthal, Deutschland | 2BAG, Linz a. Rhein, Deutsch-land | 3Sandvik Mining & Construction Deutschland GmbH, Essen, Deutschland

Beeindruckende Leistung im Basalt-Steinbruch mit Flächenfelsfräse

Das revolutionäre Staubunterdrückungssystem von Sandvik erhält das amtliche Gütezeichen der StBG

Lösungspaket für die Grundstoffbranche - Bestens versorgt mit dem zugeschnittenen Paket an messtechnischen Lösungen ...

Neues Antriebssystem für schwere Trucks steigert die Produktivität im Bergbau

Tiefergelegte Hochleistung - Bell B25D mit niedrigem Fahrerhaus

Die Zukunft beginnt: Volvo CE stellt Radlader mit Hybridantrieb vor

allmineral-Maschinen für indischen Stahlkonzern Jindal

steinexpo 2008 - Ein Resümee aus Sicht ausgewählter Aussteller

Vermeer Deutschland GmbH

Sandvik Mining & Construction

Endress + Hauser

Siemens

Bell Equipment

Volvo Construction Equipment

allmineral

Der AMS-Veranstaltungskalender 2009

Tudeshki, H.1 | Xu, T.1 | Feldbach, W.-M.2 1MTC, Clausthal, Deutschland2Öko-Control GmbH, Schönebeck, Deutschland

Einführung in die Lagerstätten mineralischer Rohstoffe

Berichte zur Rohstoffgeologie - Uran-Lagerstätten Lehmann, B.Institut für Mineralogie und Mineralische Rohstoffe, TU Clausthal, Deutschland

Schumachers, R. RAG Aktiengesellschaft, Herne, Deutschland

Tudeshki, H. MTC, Clausthal, Deutschland

Continental/ContiTechEndress & HauserFB Filter BauGerwin Silotechnik

Metso MineralsSandvik Mining & ConstructionVDMAVermeer

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Einführung in die Lagerstätten mineralischer Rohstoffe

Als Lagerstätte werden die natürlichen Anhäufungen nutzbarer Minerale und Gesteine bezeichnet, die nach Größe und Inhalt für eine wirtschaftliche Gewinnung in Betracht kommen. Eine Lagerstätte ist

demnach ein Teil eines höffigen Gebietes der Erdkruste, in dessen Bereich im Ergebnis geologischer Pro-zesse eine Konzentration von Nutzkomponenten stattgefunden hat, die in ihrer Qualität bestimmten vor-gegebenen Konditionen entsprechen, in ihrer Quantität die Tätigkeit eines Bergbaubetriebes für einen längeren Zeitraum sichert und in Bezug auf die Kosten die Aufwendungen für den Bau aller notwendigen Betriebsanlagen rechtfertigt.

Grundsätzlich bestehen mehrere Möglichkeiten zur Unterteilung von mineralischen Rohstofflagerstätten. Abb. 1 zeigt eine mögliche Einteilung nach der geologi-schen Entstehung, dem Lagerstätteninhalt sowie der Ge-steinsfestigkeit.

Hinsichtlich ihrer Verwendung können mehrere Grup-pen von mineralischen Rohstoffen unterschieden werden. Hierzu zählen die Energierohstoffe, die metallischen Roh-stoffe, die Baurohstoffe sowie die Salze und Industriemi-nerale.

Die Einteilung der Lagerstätten erfolgt weiterhin in Ab-hängigkeit der Gesteinsfestigkeit. Es werden zwischen Festgesteinslagerstätten und Lockergesteinslagerstätten unterschieden. In Abhängigkeit der Gesteinsfestigkeit un-

terscheiden sich die Gewinnungsverfahren beträchtlich. Betrachtet man die Entstehung mineralischer Rohstoffe,

so werden diese in Abhängigkeit der geologischen Entste-hung untergliedert. Gesteine bzw. Lagerstätten werden im Wesentlichen in drei Bereiche eingeteilt, die unmittel-bar mit ihrer Entstehung zusammenhängen. Dies sind die Magmatite, die Metamorphite sowie die Sedimente.

Die wesentlichen Kriterien zur Einteilung von Lagerstät-ten werden im Folgenden vorgestellt.

Lagerstätten

GeologischeEntstehung Gesteinsfestigkeit Lagerstätteninhalt

Abb. 1: Einteilung der mineralischen Rohstofflagerstätten

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Einteilung von Lagerstätten in Abhängigkeit ihrer geologischen Entstehung

Magmatite entstehen durch das Erkalten flüssiger Mag-men. Die Abkühlung der Erde erfolgt von außen her. Un-ter der dünnen, festen Erdkruste befinden sich Magmen, also Schmelzmassen von hoher Temperatur in flüssigem Zustand. Zeitweise kommen sie durch Vulkanismus bis an die Oberfläche und ergießen sich als Lava, deren gewöhn-liche Temperatur bei 1.100°C bis 1.250°C liegt. Feste Olivin- und Leuzitkristalle, die erst bei über 1.300°C schmelzen, deuten darauf hin, dass die Temperaturen der Magmen in den Tiefen noch weit höher liegen müssen. Tritt Mag-ma granitischer Zusammensetzung an der Erdoberfläche aus, bilden sich Ergussgesteine oder Vulkanite, die unter dem Einfluss der Atmosphäre schnell abkühlen. Aufgrund dieses schnellen Abkühlens können sich keine größeren Kristalle bilden und die so entstandenen Gesteine zeich-nen sich durch eine sehr feinkörnige Struktur aus. Beispie-le sind Quarzporphyr, Melaphyre und Basalte, die so fein-körnig sind, dass ihre Bestandteile makroskopisch nicht erkennbar sind.

Erstarren die Magmen durch Abkühlung auf ihrem Weg zur Erdoberfläche, also noch in den Tiefen der Erdkruste, bilden sich die sog. Tiefengesteine oder Plutonite. Sie kris-tallisieren noch bei 1.500°C und bei Drücken von einigen tausend bar aus. Der Abkühlungsprozess in diesen Tiefen erfolgt sehr langsam, so dass die auskristallisierenden Be-standteile zu großen Einzelkristallen verwachsen können. Tiefengesteine sind deshalb im Allgemeinen grobkörnig. Granit besteht z.B. aus hellen Feldspatkristallen, glänzen-den Quarzkörnern und stark reflektierenden Glimmerblätt-chen. In sog. vulkanischen Durchschlagsröhren können unter sehr hohem Druck Diamanten entstehen. Als Mutter-gestein dient hierbei Kimberlit, das aus den Bestandteilen Olivin, Pyrop und Ilmenit besteht.

Die Entstehung magmatischer Gesteine läuft in mehre-ren Phasen ab. In der intramagmatischen Phase kristalli-sieren zunächst die hochschmelzenden Mineralien aus. Es entstehen die Tiefengesteine Granit, Diorit und Gabbro. Die schmelzflüssigen Teile entmischen sich durch Schwe-rewirkung, so dass liquidmagmatische Lagerstätten von Chromit und Nickelmagnetkies entstehen.

Im Zusammenhang mit der Frühkristallisation ultraba-sischer und basischer Gesteine entstehen Lagerstätten von Kupferkies, Titanomagnetit, Titaneisen, Platinmetall und platinhaltige Kiese sowie Edelsteine, wie Diamant, Minerale der Granatgruppe, Peridot (Olivin) und Feldspat (Labradorit). Bei diesem Kristallisationsvorgang nimmt die Schmelze an Menge immer mehr ab. Die Restschmel-ze beginnt sich mit leichtflüchtigen Stoffen, wie Wasser, Kohlensäure, Schwefelwasserstoff, Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff, Bor und Beryllium sowie Schwer- und

Edelmetallen anzureichern, was eine Erhöhung des Gas-druckes zur Folge hat.

Bei der Abkühlung einer Schmelze bilden sich durch Schrumpfungsprozesse immer wieder Hohlräume, in de-nen sich flüchtige Bestandteile unter günstigen Bedingun-gen anreichern können. Die Hohlraumbildung ist beson-ders dann günstig, wenn die Schmelze auf wenige hundert Grad abgekühlt ist. Dann werden die Gesteine nicht mehr plastisch verformt, sondern zerbrechen unter Druckeinwir-kung, was Kluftbildungen und Verwerfungen begünstigt. Durch den steigenden Gasdruck werden die Flüssigkeiten und Gase in die entstandenen Gänge und Spalten hinein-gepresst, in denen Bestandteile auskristallisieren können. Diese fortlaufende Abscheidung von Mineralien führt zu den liquidmagmatisch-pneumatolytischen Bildungen.

Anschließend folgt die zweite Phase der Magmener-starrung, die pegmatitisch-pneumatolytische Phase. Aus Restschmelzen entstehen bei weiterer Abkühlung die Ganggesteine oder Pegmatite (griech. „pégma“ = Festge-wordenes). Dies sind sehr grobkörnige Gesteine, die be-sonders durch die Größe ihrer Mineralbestandteile auffal-len. Bei deren Entstehung ist der Druck noch immer sehr hoch, wobei die Temperaturen mit 700°C bis 500°C jedoch wesentlich tiefer liegen und nur sehr langsam abfallen. Die Restlösungen, die in Spalten und Klüfte eingedrungen sind, wirken auf die benachbarten Nebengesteine der Erdkruste ein und führen zu den später beschriebenen Prozessen der Metamorphose.

Die pegmatitische Phase wird begleitet von einer pneu-matolytischen Phase (griech: „pneuma“ = Gas und „lyein“ = lösen). Es kommt im Nebengestein zu ausgedehnten Lö-sungsvorgängen. Da die neu eingedrungenen Restlösun-gen heißer sind als das umgebende Gestein, wird dieses wieder angeätzt und aufgelöst. Das erneut eingeschmol-zene Material reagiert mit dem Restmagma und bei der nachfolgenden Neukristallisation bilden sich so genann-te Kontaktgesteine und Kontaktminerale. Dieser Vorgang wird als Kontaktmetamorphose (Umwandlung durch Neu-kontakte) bezeichnet. Da bei dem Kontaktvorgang die chemisch sehr aktiven, leichtflüchtigen und gasförmigen Bestandteile eine besonders große Rolle spielen, wird der Begriff Pneumatolyse benutzt. Pegmatitbildung und Pneu-matolyse laufen parallel ab oder gehen ineinander über. Während der Kontaktmetamorphose entstehen durch Siede- und Destillationsvorgänge im Zusammenhang mit Druckänderungen Lagerstätten von Zinn, Wolfram und Molybdän. Kontaktmetamorphe Gesteine besitzen meist ein richtungsloses körniges Gefüge.

Nach der Bildung der Tiefengesteine, Ganggesteine und Kontaktgesteine bleibt bei der Erstarrung des Mag-mas nur Wasser im überkritischen Zustand übrig, das bei hohem Druck und Temperaturen von 350°C viele Stoffe in gelöster Form enthält. Bei weiterer Abkühlung während des Durchfließens von Spalten und Rissen in der Erdkruste kommt es zur letzten Phase der Gesteinsbildung, der

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hydrothermalen Phase. Es bilden sich Schwerspat- und Flussspatgänge, Kalkspat sowie Erzlagerstätten von Gold, Silber, Kupferkies, Bleiglanz, Zinkblende, Pyrit und Erze des Antimons und Arsens.

Nicht nur durch Kontaktmetamorphose können bereits bestehende Gesteine verändert werden, auch Bewegungs-vorgänge innerhalb der Erdkruste können Neubildungen durch die sog. kinetische Metamorphose bewirken. Durch Faltungen von Gebirgen können Gesteine wieder in große Tiefen gelangen, in denen sie viel höheren Temperaturen und Drücken ausgesetzt sind. Bei großräumiger Wirkung hoher Drücke und Temperaturen, insbesondere in Berei-chen der Gebirgsbildung und tektonischen Deformationen, ereignet sich die sog. Regionalmetamorphose. Es entste-hen regionalmetamorphe Gesteine wie beispielsweise kristalline Schiefer.

Metamorphe Gesteine (gr. „metamorphóo“ = umgestal-ten) bilden sich demnach durch die Veränderung des Mi-neralbestandes und des Gefüges aus allen Gesteinen. Bei einer Bildung aus magmatischen Gesteinen werden sie als Orthogesteine, bei einer Entwicklung aus Sedimentgestei-nen als Paragesteine bezeichnet.

An der Erdoberfläche unterliegen alle Gesteine der Ver-witterung, sind also im Zustand des mechanischen und chemischen Zerfalls. Die Verfestigung der Verwitterungs-produkte, der Kiese, Tone, Sande usw. wird Diagenese

genannt. Es bilden sich sog. Sediment-gesteine, wie beispielsweise Sandstein, Schieferton, Marmor, Kalkstein, Dolomit usw.

Meist liegen die wirtschaftlich verwertbaren minerali-schen Rohstoffe am Ort ihrer Entstehung als primäre La-gerstätte vor. Durch Verwitterung kann eine primäre La-gerstätte zerstört und die Zerfallsprodukte durch Erosion von Wind und Wasser abgeführt werden. Beim Nachlassen der Transportkraft sedimentieren die spezifisch schweren Produkte, d.h. sie werden nach Größe der Körner und nach ihrem spezifischen Gewicht sortiert. Dies findet häufig an den Innenseiten der Kurven von Flussläufen (Mäander) oder im Bereich eines Flussdeltas beim Eintritt des Flusses ins Meer statt. Auf diese Weise bilden sich die sekundären Lagerstätten in Form alluvialer Seifen, aus denen ein Groß-teil der weltweiten Förderung von Edelsteinen, Edelmetal-len und Schwermineralen kommt.

An anderen Stellen verfestigen sich in geologischen Zeiträumen die sekundären Ablagerungen durch Auskris-tallisieren von Bindemitteln und Umlagerung der Substanz zu festen Gesteinen. Nach dieser Diagenese der Sediment-gesteine kann der Zyklus der Verwitterung, des Abtragens und der Sedimentation erneut stattfinden und in der Bil-dung tertiärer Lagerstätten enden. Entlang der Westküste Afrikas befinden sich im Meer ausgedehnte tertiäre Dia-mantlagerstätten.

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Gesteine sind in der Regel vielkörnige Mineralaggrega-te, die in selbständigen, zusammenhängenden, geologisch kartierbaren und profilierbaren Körpern auftreten. Der Be-griff „selbständig“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein Gestein das Ergebnis eines definierbaren geo-logischen Vorgangs ist. Im Unterschied zum Mineral sind Gesteine heterogene Naturkörper.

Der Mineralbestand und das Gefüge bestimmen ein Gestein, seine Eigenschaften und technischen Kennwer-

te. Das Gefüge bezeichnet die Ausbildung und Anordnung der Mineralien im Gestein, wie z.B. Mosaikgefüge bei Tie-fengesteinen, porphyrisches Gefüge bei Ergussgesteinen, Anlagerungsgefüge bei Sedimentgesteinen oder Parallel-gefüge bei metamorphen Gesteinen.

Die nachstehenden Tabellen geben einen Überblick über einige Gesteinsarten und die Zuordnung nach ihrer Entstehung (Genetisches System).

MAGMATISCHE GESTEINE (Magmatite)

Plutonite (Tiefengesteine) Vulkanite (Ergussgesteine) GanggesteineGranit, Charnockit Rhyolith MikrogranitGranodiorit Rhyodacit Mikrodiorit (Kuselit)Diorit Andesit Mikrogabbro (Lamprophyr)Quarzdiorit Dacit AplitGabbro (Anorthosit) Tholeiitbasalt, Dolerit, Diabas, Melaphyr PegmatitPeridotit PikritSyenit TrachytAlkalisyenit AlkalitrachytMonzonit LatitFoyait PhonolithEssexit Alkalibasalt (Tephrit / Basanit)Foidolith Nephelinit / Leucitit

PyroklastikaTuffstein

METAMPROHE GESTEINE (Metamorphite)Amphibolit Dolomitmarmor EklogitGlimmerschiefer Gneis (Ortho- / Paragneis) GranulitMarmor Migmatit PhyllitQuarzglimmerschiefer Quarzphyllit QuarzitSerpentinit Silikatmarmor Talkschiefer (Speckstein)

SEDIMENTGESTEINE (Sedimentite)

Klastite Chemische Sedimente Biogene SedimenteKonglomerat Kalkstein LumachelleBrekzie Dolomitstein KreideSandstein, Grauwacke Gips / Anhydrit ÖlschieferSchluffstein Steinsalz KohleTonstein Kali- und Magnesia-Salze Lydit (Radiolarit)Tonschiefer Phosphorit

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Einteilung der Lagerstätten nach der Verwendung des RohstoffesEnergierohstoffe

Unter Energierohstoffen werden alle natürlichen Rohstoffe verstanden, die für die Erzeugung von Wärme oder Strom eingesetzt werden. Grundsätzlich muss un-terschieden werden zwischen erneuerbaren Energien und Energien aus mineralischen Rohstoffen (sog. fossile Brennstoffe). Zu den erneuerbaren Energien gehören bei-spielsweise die Wasserkraft, die Windkraft, die Solar-energie, die Geothermie und die Biomassen wie z.B. Holz. Zu den mineralischen Energieträgern zählen Stein- und Braunkohle, Erdöl, Erdgas, Uran sowie Ölsande und Öl-schiefer.

Diese so genannten Primärenergien werden zumeist durch Umwandlungsprozesse in Sekundärenergien wie beispielsweise Strom, Fernwärme, Benzin oder Heizöl umgewandelt und so der Gesellschaft für die Nutzung zu-gänglich gemacht. Nachstehend werden die wichtigsten primären Energieträger kurz vorgestellt.

Für eine Umrechnung der einzelnen Energien, wurde die so genannte Steinkohleneinheit (SKE) definiert. Die Stein-kohleneinheit ist die Bezugseinheit für die energetische Bewertung verschiedener Energieträger. Ein kg Steinkoh-leneinheit (kg SKE) entspricht einem mit 7.000 Kilokalorien (7.000 kcal = 29,3 MJ = 8,141 kWh) festgelegten Wert und damit in etwa dem Heizwert der Steinkohle, der je nach Sorte bei etwa 29,3 MJ/kg (Gasflammkohle) bis 33,5 MJ/kg (Anthrazit) liegt.

BRAUN- UND STEINKOHLE Kohle entsteht durch einen als Inkohlung bezeichneten

Umwandlungsprozess. In Sumpfmooren und Seen versun-kenes organisches Material in Form von beispielsweise Holz und Blättern wurde bei geeigneten Bedingungen vom Luftsauerstoff abgeschlossen. Damit konnte keine herkömmliche Verwesung einsetzen. Stattdessen bildete sich im Laufe der Zeit aus diesem organischen Material Torf. Über geologische Zeiträume hinweg lagerten sich über diese Torfschichten Sande, Tone und Steine ab. Auf-grund des mit zunehmender Überdeckung größer werden-den Druckes und der steigenden Temperatur beginnt der Inkohlungsprozess, in dessen Verlauf über 65 Millionen Jahre aus Torf Braunkohle und daraus schließlich Stein-kohle (355 Millionen Jahre) wird. Mit zunehmender Dauer der Inkohlung nimmt der Kohlenstoffgehalt im Wertmineral zu und der Brennwert steigt an. Beim Anthrazit, einer ext-rem harten Steinkohle, beträgt der Anteil von Kohlenstoff 98 %.

Die wichtigsten Kohlelagerstätten befinden sich in den gemäßigten Breiten mit einem Schwerpunkt in den USA, Mittel- und Osteuropa sowie China. Hinzu kommen drei wichtige Förderregionen in Südafrika, Indien und Austra-lien.

Abb. 2/3: Braun- und Steinkohle werden zu den Primärenergie-trägern gezählt und bilden in der Regel flözartige Lagerstätten.

Braunkohle

Steinkohle

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ERDÖLFür die Entstehung von Erdöl ist das Absinken tierischer

und pflanzlicher Organismen auf den Grund von Gewäs-sern, wie Binnenseen oder Meeresbecken notwendig. Die abgesunkenen organischen Reste werden von Bakterien in einen Faulschlamm (Sapropel) umgewandelt. Unter Sau-erstoffabschluss wird dieser Schlamm allmählich zersetzt und von weiteren Meeresablagerungen überdeckt. Durch die mit der Überdeckung durch Sedimentschichten verbun-dene Erhöhung des Druckes und der Wärme erfolgte eine allmähliche Umwandlung in Erdgas und in die zahlreichen Bestandteile des Erdöls. Das Erdöl emigrierte durch Po-ren und Ritzen aus dem Muttergestein in das umliegende Gestein, bis es gegebenenfalls an einer undurchlässigen Schicht gefangen wurde und sich im so genannten Träger-gestein ansammelte. Der wichtigste Entstehungszeitraum für Erdöl begann vor etwa 200 Millionen Jahren.

Das weltweit aus verschiedenen Lagerstätten geför-derte Erdöl wird zur Gewinnung von Treibstoffen, Schmier- oder Heizölen sowie in großem Umfang für die chemische Industrie verarbeitet. Die Öl- und Gasreserven der Erde sind über den gesamten Erdball verteilt. Hauptförderregio-nen sind dabei das Gebiet am Persischen Golf, Alaska, die Südstaaten der USA sowie Russland.

ERDGASAuch der Energieträger Erdgas gehört wie Erdöl und

Kohle zu den brennbaren organischen Rohstoffen. Die Entstehung von Erdgas ist ein natürlicher Vorgang, der vor Millionen von Jahren einsetzte und bis in die Gegenwart andauert. Ausgangsmaterial sind wie bei der Entstehung von Erdöl organische Substanzen wie beispielsweise Mi-kroorganismen, Plankton und Algen. Eine wesentliche Bedingung für die spätere Entwicklung von Erdgas sind Gebiete, wie z.B. Küstenregionen, in denen das überdurch-schnittliche hohe Angebot an organischen Substanzen für genügend Ausgangsmaterial sorgte. Das organische Ma-terial sank auf den Boden von Gewässern ab und wurde dort unter Luftabschluss umgewandelt und von Sediment-schichten überdeckt. Durch den Luftabschluss und den hohen Druck der auflagernden Gesteinsschichten wurde ein langwieriger chemischer Prozess in Gang gesetzt, in dessen Verlauf die organischen Substanzen in gasförmige Kohlenwasserstoffe umgewandelt wurden.

Das heute geförderte Erdgas ist vor ungefähr 15 bis 600 Millionen Jahren entstanden. Im Allgemeinen werden un-ter dem Begriff Erdgas alle brennbaren, aus der Erde stam-menden, gasförmigen Kohlenwasserstoffverbindungen verstanden. Die chemische Zusammensetzung von Erdgas kann beträchtlich schwanken, jedoch ist der Hauptbe-standteil stets Methan (CH4).

URANUranerz ist die Grundlage für eine Energieerzeugung in

Kernkraftwerken. Uran kommt dabei in der Natur nicht als reines Metall vor, sondern in Form von Uranmineralen. Die wichtigsten Lagerstätten bildenden Minerale sind Pech-blende (Uraninit, UO2) und Coffinit (USiO4). Insgesamt tre-ten etwa 200 Uranminerale in der Natur auf. Die umfang-reichsten Vorkommen liegen in Australien, Kasachstan, Kanada, Südafrika, Brasilien, Namibia, Russland und den USA. Dabei stammen rund drei Viertel des abgebauten Urans aus Kanada.

Einen ausführlichen Bericht zu Uran-Lagerstätten lesen Sie im zweiten Teil der Rubrik „Weiterbildung“ auf Seite 16.

Abb. 4: Uran-Lagerstätte Rössing, Namibia

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Metallische Rohstoffe

Metalle stellen die größte Gruppe der chemischen Elemente dar. Etwa 80 % aller bekannten Elemente sind Metalle. Aus diesem Grund sind auch die im Bergbau ge-wonnenen metallischen Rohstoffe sehr vielfältig.

Zu den metallischen Rohstoffen wird beispielswei-se Eisen (Fe) für die Stahlerzeugung und die hierfür be-nötigten Stahlveredler wie Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Mangan (Mn), Wolfram (W), Nickel (Ni) und Vanadium (V) gezählt. Ebenfalls von großer Bedeutung sind die Edelme-talle wie Gold (Au), Silber (Ag), Platin (Pt) oder Palladium (Pd). Aber auch die Buntmetalle wie Kupfer (Cu), Blei (Pb), Zink (Zn), Cadmium (Cd), Quecksilber (Hg) oder Zinn (Sn) sind aus unserer Gesellschaft nicht wegzudenken. Hinzu kommen weitere Metalle wie beispielsweise Aluminium (Al) oder Titan (Ti).

Metalle zeichnen sich durch hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, den typischen metallischen Glanz, leichte Verformbarkeit sowie im Allgemeinen hohe Schmelzpunkte aus. Viele Metalle sind wichtige Werk-stoffe. Das Funktionieren einer modernen Gesellschaft wäre ohne Metalle unmöglich. Nicht ohne Grund werden Phasen der Menschheitsentwicklung nach den verwen-deten Werkstoffen als Steinzeit, Bronzezeit, Eisenzeit be-zeichnet.

Ausschlaggebend für den Abbau der metallischen Roh-stoffe ist ein angereichertes Vorkommen in zugänglichen Lagerstätten. Zumeist kommen die Metalle in Form ihrer Oxide, Sulfide, Carbonate, Halogenide oder Silikate vor.

Nachfolgend werden einige ausgewählte Metallroh-stoffe beschrieben.

EISENERZEisenerz wird seit über 6.000 Jahren durch den Men-

schen genutzt. Heute gibt es kaum Bereiche, ob in der Haushaltsgeräteindustrie, in der Bauindustrie, im Maschi-nen- und Kraftwerksbau oder in der Automobilindustrie, in denen auf Eisen bzw. Stahl verzichtet werden kann.

Eisen ist ein wesentlicher Bestandteil der Erde. So ist es zusammen mit Nickel vermutlich der Hauptbestandteil des Erdkerns und damit mit verantwortlich für die Entstehung des Erdmagnetfeldes. Rund 5% der Erdkruste bestehen aus Eisen in Form von Lagerstätten die bis zu 60% Eisen enthalten. Das dabei am häufigsten auftretende Mineral ist Hämatit, das zu einem großen Teil aus Fe2O3 besteht. Die großen Eisenerzlagerstätten liegen in Südamerika und hier vor allem in Brasilien, im Westen Australiens, in der Volksrepublik China, in Osteuropa und Kanada.

Technisch gesehen ist Eisen am bedeutsamsten für die Stahlproduktion. Stähle sind Legierungen, die neben Eisen andere Metalle und Nichtmetalle enthalten, die dem Stahl die gewünschten Eigenschaften verleihen. Das gewon-nene Roheisen enthält 3,5 bis 4,5% Kohlenstoff, dadurch ist es spröde und erweicht beim Erhitzen sofort. Um es in

verformbares Eisen zu überführen, also um daraus Stahl herzustellen, muss der Kohlenstoffgehalt herabgesetzt werden.

Betrachtet man das Gewicht der weltweit verwendeten metallischen Rohstoffe so besitzt Eisen einen Anteil von 95%.

Abb. 5: Eisenerz-Lagerstätte in Iran

ALUMINIUMAluminium wurde als Element im Jahre 1825 vom Dä-

nen Hans Christian Oersted (1777-1851) bei der Zerlegung von Alaunerde entdeckt. Der Name leitet sich daher von lateinisch „alumen“ (Alaun) ab. Reines Aluminium wurde im Jahre 1827 erstmalig von Friedrich Wöhler (1800-1882) durch Reduktion von Aluminiumchlorid mit Kalium herge-stellt.

Das in der Natur am häufigsten auftretende Alumi-niumerz ist Bauxit (Aluminiumhydroxid Al2O3). Bauxit entsteht als Verwitterungsprodukt aus tonhaltigem Kalk-silikatgestein und ist nach dem südfranzösischen Ort Les Baux benannt. Bekannte Lagerstätten liegen in Australi-en, Guinea, Brasilien, Frankreich, Spanien, Griechenland, Ungarn, Rumänien, Japan, Russland und Nordchina. Die Vorkommen werden überwiegend im Tagebau gewonnen. Bauxit ist ein wichtiger Rohstoff zur Aluminiumgewinnung und zur Herstellung von feuerfesten Ziegeln.

Aluminium ist ein sehr vielfältig einsetzbarer Rohstoff. Aufgrund der geringen Dichte wird dieses Metall dort ein-gesetzt, wo Massen bewegt werden müssen, vor allem in der Verpackungsindustrie, der Automobilindustrie sowie der Luft- und Raumfahrt. In Legierungen mit Magnesium, Silizium und anderen Metallen werden Festigkeiten er-reicht, die mit denen von Stahl vergleichbar sind.

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KUPFERKupfer war eines der ersten vom Menschen genutzten

Metalle, da es relativ häufig in gediegener Form vorkommt und somit nicht aufwendig verhüttet werden musste. Daher wurde es schon zu einem frühen Stadium unserer Zivilisa-tion für Waffen, Schmuck oder Werkzeuge eingesetzt. Die sich entwickelnde Fähigkeit, Kupfer mit Zinn zu legieren, gab einer ganzen Menschheitsepoche ihren Namen – der Bronzezeit.

Aufgrund der sehr guten Leitfähigkeit wird reines Kupfer sowohl in elektrischen Kabeln und Leiterbahnen als auch in Wärmeleitern verwendet. Typisch ist auch das Decken von Dächern mit Kupferblech, auf denen sich dann eine beständige grünliche Patina (Grünspan) bildet, die wiede-rum das darunter liegende Metall vor weiterer Korrosion schützt und so dass Kupferdächer eine Lebensdauer von mehreren Jahrhunderten haben können. Zudem ist Kupfer Bestandteil vieler Legierungen wie Messing oder Bronze. Kupferverbindungen kommen in Farbenpigmenten, medi-zinischen Präparaten und galvanischen Oberflächenbe-schichtungen zum Einsatz.

Kupferlagerstätten treten sehr häufig in sulfidischen Formen auf. Oxidische Kupferminerallagerstätten entste-hen sekundär durch Verwitterungsprozesse. Das Kupfer-mineral mit der weitesten Verbreitung ist Kupferkies oder Chalkopyrit (CuFeS2). Die meisten Kupferlagerstätten wer-den im Tagebau abgebaut, nur bei Kupfererzen mit sehr hohen Gehalten lohnt sich ein Abbau im Tiefbau. Die wich-tigsten Kupferlagerstätten liegen in Chile, den USA, Russ-land, Australien, Peru und dem südlichen Afrika.

GOLDGold war eines der ersten Metalle, die von Menschen

verarbeitet wurden. Der Grund hierfür liegt zum einen in der auffallend gelben Farbe und zum anderen in der Tatsa-che, dass Gold sehr häufig in gediegener Form vorkommt und dementsprechend nicht aus Erzen gewonnen wer-den muss. Gold ist das wohl wichtigste Edelmetall welt-weit. Es ist das dehnbarste aller Metalle; so ist es möglich aus 1g Gold einen 3 km langen Draht herzustellen. Diese Eigenschaft wird auch bei der Herstellung von Blattgold ausgenutzt. Das Metall lässt sich zu einer Dicke von ca. 1 Mikrometer auswalzen und kann so für verschiedene künstlerische Zwecke eingesetzt werden.

Die abbaubaren Lagerstätten sind über die ganze Welt verteilt, allerdings in einigen Ländern konzentriert. So kom-men ca. 40 Prozent des heute bergmännisch gewonnenen Golderzes aus Australien, den USA und Südafrika.

Aufgrund der Weiterentwicklungen in der Abbau- und Aufbereitungstechnik sind gegenwärtig Vorkommen wirt-schaftlich gewinnbar, die nur wenige Gramm Gold pro Ton-ne Gestein enthalten. Zudem fallen bedeutende Goldmen-gen bei dem Abbau und der Raffination anderer Metalle, wie Kupfer, Nickel oder der anderen Edelmetalle an. Teil-weise machen erst diese Nebenbestandteile ein solches Vorkommen wirtschaftlich gewinnbar.

Gold wird in Form von Goldmün-zen und Barrengold als internatio-nales Zahlungsmittel verwendet. Allerdings ist heu-te die Stabilität einer Währung nicht mehr auf der Deckung durch Goldreserven angewiesen. Eine weitere Anwendung findet Gold in der Schmuckindustrie.

Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner ästhetischen Qualitäten wird Gold beispielsweise in der Elektronikindustrie oder Zahnheilkunde eingesetzt.

Baurohstoffe

Baurohstoffe sind wichtige mineralische Rohstoffe, ohne die ein Bauen von Gebäuden, Straßen und sonstigen Infrastruktureinrichtungen nicht denkbar wäre. In den sich anschließenden Abschnitten werden einige Bau-rohstoffe, ihre Entstehung und ihre Verwendung näher betrachtet.

KALKSTEINDie deutschen Kalksteinlagerstätten sind vor Jahrmilli-

onen als Ergebnis organogener oder chemischer Prozesse im Meer entstanden. Auf dem Grund des Meeres abgela-gerter Kalkschlamm wurde verfestigt, durch die Auflast jüngerer Sedimente kompaktiert und im Laufe von Milli-onen Jahren zu festem Gestein umgewandelt. Teilweise kam es zu einer Reaktion des Kalksteins mit magnesium-haltigen Wässern und damit einhergehend zur Bildung des mit dem Kalkstein nahe verwandten Dolomits. Die heute in Deutschland anzutreffenden Kalksteinlagerstätten sind bis zu 600 Mio. Jahre alt. Verbindungen von Ton, Kalk und teilweise Sand werden als Mergel bezeichnet. Je nach Bestandteilen wird das Gestein als Tonmergel (10 bis 30% CaCO3), Kalkmergel (30 bis 85% CaCo3) oder mergeliger Kalk (85 bis 95% CaCo3) bezeichnet.

Ein großer Teil der Kalkstein- und Dolomitproduktion wird in der Kalkindustrie eingesetzt. Als Produkte der Kal-kindustrie sind gebrannte und ungebrannte Erzeugnisse zu unterscheiden. Bei den ungebrannten Erzeugnissen handelt es sich um Produkte, die in Steinbrüchen gewon-nen, gebrochen und klassiert in den Verkauf gelangen. Zu diesen Erzeugnissen werden Rohsteine in Form von Stei-nen, Schotter, Splitten und Sanden sowie Steinmehl und gemahlene kohlensaure Kalke gezählt.

Für die Herstellung der gebrannten Produkte werden diese einem Brennprozess unterworfen, bei dem in einem chemischen Prozess CaCO3 in CaO und CO2 umgesetzt wird. Zu den gebrannten Kalk- und Dolomiterzeugnissen werden alle Produkte aus Branntkalk und Kalkhydrat so-wie die hydraulischen Kalke gerechnet. Für die Herstel-lung einer Tonne Branntkalk werden circa 1,8 t Kalkstein benötigt.

Der älteste Verwendungsbereich für Kalk ist das Bau-gewerbe. Schon seit Jahrtausenden wird Kalk zum Anmi-schen von Mörtel auf Baustellen eingesetzt.

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Gebrochener und zu Schotter, Splitt oder Brechsand aufbereiteter Kalkstein und Dolomit wird als Zuschlag für Beton eingesetzt. Dieser Kalksteinbeton wird aufgrund sei-ner geringen Wärmedehnung als Massenbeton bei Groß-bauwerken wie Talsperren oder Brücken verwendet. Die geringe Wärmedehnung bei Hitzeentwicklung führt zum vermehrten Einsatz von Kalksteinzuschlag überall dort, wo Beton hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

Ein weiterer Einsatzbereich von Kalkstein ist die Kalk-sandsteinindustrie. Kalksandsteine, die aus einer Mi-schung aus Feinkalk, Sand und Wasser hergestellt werden, sind ein wichtiger Baustoff im Wohnungsbau. So ist jeder dritte in der Bundesrepublik verwendete Mauerstein ein Kalksandstein. Eine Alternative zum Kalksandstein stellt der Porenbeton dar, der aus den Bestandteilen Quarz-sand, Kalk, Zement und Wasser angemischt wird. Durch eine Zugabe von Aluminiumpulver kann das Gemisch auf-geschäumt werden und entwickelt so hervorragende Ei-genschaften in der Wärmedämmung bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht.

Kalkstein ist auch für die Herstellung von Zement, einem der weltweit wichtigsten Bindemittel, von größter Bedeu-tung. Zement wird aus den Rohstoffen Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz hergestellt. Für die Produktion einer Tonne Zement werden knapp 1,4 t Kalkstein verwendet.

Ein weiteres Einsatzgebiet von Kalk, Kalkstein und Do-lomit ist der Straßenbau. Kalkstein wird in allen Schichten der Straßenherstellung, von der Frostschutzschicht bis zur Asphaltdeckschicht verbaut.

Kalk und Kalkstein wird bei der Herstellung von Stahl in unterschiedlicher Form und großer Menge eingesetzt. Für die Herstellung einer Tonne Roheisen werden ca. 20 bis 30 Kilogramm Branntkalk und ca. 100 bis 200 Kilogramm Kalk-stein verwendet. Der im Hochofen zugegebene Kalkstein dient dabei einer besseren Schlackenbildung.

Kalk ist für einen Einsatz im Bereich der Bodenverbesserung und Bodenverfesti-gung geeignet. Dabei entzieht dieser dem Boden Wasser, so dass die Tragfähigkeit verbessert und der Boden frostbe-ständig wird. Kalk ist zudem ein wichtiger Bodennährstoff. Ein ausgewogener Zustand hinsichtlich des Kalkgehaltes eines landwirtschaftlich genutzten Bodens beeinflusst die Fruchtbarkeit und damit den landwirtschaftlichen Ertrag. Landwirtschaftliche Nutzflächen verlieren ihre Frucht-barkeit im Laufe der Zeit, da zum einen der Nährstoff CaO durch Niederschläge ausgewaschen wird und zum an-deren durch die Pflanzen selbst, die bei ihrem Wachstum ebenfalls den Nährstoff CaO entziehen. Aus diesem Grund ist eine regelmäßige Kalkung für die Aufrechterhaltung der Ertragsfähigkeit der Böden unerlässlich.

Die chemische Industrie setzt bereits seit Jahrhunder-ten Kalk als besonders preiswerte Base für die Herstellung von anorganischen oder organischen Calciumverbindun-gen ein. Zudem wird Kalk zur Veränderung von pH-Wer-ten, als Reaktionsmittel bei chemischen Synthesen, bei physikalisch-chemischen Aufbereitungsverfahren, und für die Neutralisation eingesetzt. Kalk und Kalkstein wird beispielsweise für die Herstellung von Zitronensäure, Klebstoffen, Alkoholen, Lacken, Farben, Pharmazeutika, Kalkseifen für die Papierindustrie, Propylenoxid für Weich-macher in der Kunststoffindustrie sowie Glanzpigmenten eingesetzt.

KIES UND SANDKies und Sand sind weltweit und bundesweit die men-

genmäßig bedeutendsten mineralischen Rohstoffe. Als Sande werden lose Gesteinskörnungen mit einem Durch-messer von rund 0,1 bis 2 mm bezeichnet. Bei Kiesen lie-gen die Durchmesser der Körner bei 2 bis 63 mm. Jährlich werden in Deutschland große Mengen an Kies und Sand gebraucht.

Der Bedarf kann dabei aus heimischen Lagerstätten gedeckt werden. So werden in Deutschland an jedem Ar-beitstag mehr als 1 Mio. t Kies und Sand abgebaut, trans-portiert und verarbeitet. Zu unterscheiden sind Sande und Kiese, die als Baurohstoffe verwendet werden, von den Spezialsanden- und kiesen.

Sand und Kies sind wertvolle Rohstoffe für eine Vielzahl von Industriezweigen. Vor allem die Bauindustrie ist auf eine ausreichende Versorgung mit Bausanden und -kie-sen angewiesen. Damit leistet die Sand- und Kiesindustrie einen bedeutenden Beitrag zur reibungslosen Versorgung dieses wichtigen Wirtschaftszweiges.

Die verschiedenen Verbraucher sind wesentlich von der Verfügbarkeit von Sand und Kies aus verbraucherna-hen Lagerstätten abhängig, da die Transportkosten dieser Massenrohstoffe bei größeren Entfernungen die Kosten für die Gewinnung und die Aufbereitung leicht um ein Mehrfaches übersteigen.

Abb. 6: Kalkstein-Lagerstätte, Union Bridge Quarry, USA

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Eine Gewinnung von Kies- und Sandvorkommen kann sowohl im Trocken- als auch im Nassabbau geschehen. Während die Lagerstätte beim Trockenabbau oberhalb der Grundwasserlinie ausgekiest wird, geschieht dies beim Nassabbau unterhalb des Grundwassers. Zwei Drittel der Abbauflächen werden im Nassbetrieb abgebaut. Gewon-nen wird der so genannte Rohkies, der anschließend ge-wachsen und klassiert wird.

Produkte, die unter Verwendung von Sand und Kies hergestellt werden, sind beispielsweise Beton (besteht zu etwa 80 % aus Kies und Sand) und Betonfertigteile, Pflas-tersteine, Gehwegplatten, Kanalrohre, Eisenbahnschwel-len und Mauersteine. Zudem wird Sand für den Straßen-bau zur Herstellung von Asphalt und Beton sowie von Frostschutz- und Tragschichten verwendet.

Rund 95 % der gewonnenen Sande und Kiese finden in Form von Bausanden und -kiesen ihren Abnehmer im Bau-wesen. Mit einem Anteil von knapp 5% werden hochwerti-ge Spezialsande und -kiese mit speziellen Qualitätsanfor-derungen vor allem in der Glas- und Keramikindustrie, in der Eisen schaffenden und Eisen verarbeitenden Industrie

sowie in der chemischen Industrie einge-setzt.

NATURSTEINZur Naturstein-Industrie gehören Gewinnungsbetriebe

von Naturstein (Steinbrüche) für den Hoch- und Tiefbau, Aufbereitungsanlagen (Schotter- und Splittwerke), denen wiederum häufig Weiterverarbeitungsanlagen (Mischan-lagen für den Asphaltstraßenbau und für Transportbeton sowie Beton- und Fertigteilwerke) angeschlossen sind. Hinsichtlich der Bedeutung dieser Industrien für die Ver-sorgung der Bauwirtschaft mit Rohstoffen gilt das für Kies und Sand Gesagte gleichermaßen.

Naturstein wird in den Körnungen bis 0,125 mm als Fül-ler, bis 4 bzw. 5 mm als Brechsand, bis 32 mm als Splitt und größer 32 mm als Schotter bezeichnet. Diese Körnungen werden zu etwa 75% ungebunden, hydraulisch oder bitu-minös gebunden in allen Schichten des Straßen- und Tief-baus eingesetzt, z. B. als Unterbau- und Schüttmaterial, als Frostschutz- oder Tragschicht sowie als Binder- oder Deckschicht. Für 100 m Autobahn werden beispielsweise 2.600 t gebrochenes Natursteinmaterial benötigt. Dieses macht die Straße tragfähig und griffig.

Etwa 20% der Natursteinkörnungen gehen als Splitt in die Betonherstellung für Brücken, Stadien, Talsperren und vieles mehr. Der Rest wird als Gleisschotter zum Bau von Schienenwegen oder als Wasserbausteine zur Fluss- und Küstenbefestigung verwendet.

Abb. 7/8: Kies- und Sand - Lagerstätte, Deutschlandoben: Gewinnung im Trockenabbeu, unten: Nassabbau

Abb. 9: Basalt - Lagerstätte mit typischer Säulenstruktur, Deutschland

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NATURWERKSTEINNaturwerkstein als Baumaterial wird schon seit vor-

geschichtlicher Zeit eingesetzt und war für Jahrhunderte das vorherrschende Baumaterial. Gerade repräsentative historische Bauvorhaben wie beispielsweise die ägypti-schen Pyramiden, die griechischen Tempelanlagen, die gotischen Kathedralen sowie die barocken Schlossanla-gen wurden aus Naturwerkstein errichtet. Zu den Natur-werksteinen werden beispielsweise Sandstein, Marmor, Granit oder Schiefer gezählt.

Durch die Entwicklung kostengünstigerer Baustoffe wie Beton oder Kalksandstein wurde die Verwendung von Na-turwerksteinen stark eingeschränkt. Gegenwärtig werden diese Baustoffe daher vornehmlich als Bodenbelag und als Wandverkleidung eingesetzt.

Naturwerksteine zeichnen sich durch besondere Ge-steinseigenschaften aus. So werden aus Naturwerkstei-nen vielfältige Werkstücke wie beispielsweise Bauwerks-verkleidungen, Bodenplatten, Grabmale oder Grundkörper für Steinmetz- und Bildhauerarbeiten hergestellt. Damit die gewünschten Gesteinseigenschaften der aus dem Festgestein gelösten Rohblöcke den Anforderungen ent-sprechen, werden Naturwerksteine in der Regel nicht ge-sprengt, sondern mechanisch aus dem Gesteinsverband gelöst oder herausgesägt. Trotz der weiten Verbreitung von Natursteinlagerstätten sind Vorkommen, die sich für die Werksteingewinnung eignen, äußerst selten und dem-zufolge besonders wertvoll.

Ein wichtiger Naturwerkstein, der vielfältige Anwen-dung in der Bauwirtschaft findet, ist der Schiefer. Im Lau-fe von Millionen von Jahren entstand aus abgelagerten feinsten Tonschlämmen durch die Einwirkung von hohen Temperaturen und Drücken Schiefer. Die typische Schie-ferstruktur entsteht durch eine Abfolge von Glimmerlagen, die zudem zu einer guten Spaltbarkeit und zur so begehrten

Witterungsbeständigkeit beiträgt. Bereits seit über 2.000 Jahren wird Schiefer als Baumaterial verwendet. Nachdem Schiefer schon im Mit-telalter für das Dachdecken eingesetzt wurde, allerdings dann an Bedeutung verloren hat, erlebt er in den letzten 25 Jahren einen erneuten Aufschwung. Möglich wurde dies durch moderne Schieferbergwerke, die zu Preisen produ-zieren konnten, die einen Masseneinsatz dieses Natur-steins möglich gemacht haben. Deutschlandweit werden jährlich rund fünf Millionen Quadratmeter Schieferdächer hergestellt.

LEHM UND TONLehm ist ein Gemisch aus Ton, Schluff und Sand, das Bei-

mengungen von kiesigen Gesteinspartikeln sowie von or-ganischem Material enthalten kann. Der Ton dient im Lehm als Bindemittel. Lehm und Ton werden, da sie feucht leicht formbar und in der Sonne zu hartem Körper austrocknen, schon seit langer Zeit als Baustoff eingesetzt.

Heutzutage wird ein Großteil der Lehm- und Tonpro-duktion zur Herstellung verschiedener Ziegelprodukte (Mauerziegel, Klinker, Dach- und Deckenziegel) und Feu-erfestprodukte verwendet. Tone werden für Produkte der Grob-, Fein- und Kunstkeramik sowie für Baustoffe und Schmelztiegel verwendet. Absatzmärkte sind unter ande-rem die Sanitärkeramik, die Steinzeugröhrenindustrie, die Herstellung von technischer Keramik, die Feuerfest- und Säurefestindustrie, die Kunststoffindustrie sowie die Gum-mi- und Futtermittelindustrie. Kaoline oder kaolinitische Tone finden Verwendung in der Papier-, Keramik- und Feuerfestindustrie, als Füllstoffe bei der Herstellung von Farben, Lacken, Gummi- und Kunststoffen, als Keramikträ-ger in Abgaskatalysatoren sowie als Dichtungsmaterial für Deponien.

Feuerfestprodukte werden für alle industriellen Pro-zesse benötigt, die mit sehr hohen Temperaturen einher-gehen. Ohne die gefertigten Spezialprodukte lassen sich

weder Stahl noch Glas, Alumi-nium, Kupfer, Kalk oder Zement herstellen. Daher kommt der Feuerfestindustrie, obwohl kei-ne der großen Branchen, doch eine unverzichtbare Schlüssel-stellung zu.

Der Rohstoff Ton wird dabei nicht nur in Deutschland ver-arbeitet, sondern ist, wie der hohe Exportanteil beweist, in ganz Europa begehrt. Vor allem deutsche Feuerfestprodukte sind weltweit führend. Der Ex-portanteil liegt hier bei rund 50%.

Abb. 10: Marmor - Lagerstätte, Carrara, Italien. Produktion von Naturwerkstein

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Salze und Industrieminerale

Steinsalz (Natriumchlorid, NaCl) tritt in großen Salzla-gerstätten auf, die sich in Deutschland vor rund 240 Millio-nen Jahren durch das Verdunsten früherer Salzseen oder Meeresteile gebildet haben. Steinsalz wird untertägig in Salzbergwerken oder durch Solung in Kavernen gewon-nen.

Salz als eines der ersten und wertvollsten Handelsgüter ist auch heute noch von großer ökonomischer Bedeutung. Steinsalz wird in Form von Speisesalz in der Lebensmittelin-dustrie und im Haushalt eingesetzt. Der winterliche Einsatz von Streu- und Auftausalzen ist ein weiteres wichtiges Ein-satzgebiet. Auftausalz ist das wirksamste und wirtschaft-lichste Mittel, um Straßen und Autobahnen schnee- und eisfrei zu halten. Salz ist heute unverzichtbarer Rohstoff vor allem für die chemische Industrie, beispielsweise bei der Erzeugung von Soda, Chlor und Natronlauge. Ohne den Grundstoff Salz wäre die Produktion von Glas, Kunststoffen oder Aluminium nicht möglich. Des Weiteren spielt Salz bei der Herstellung von Textilien, Papier, Waschmitteln, Arz-neimitteln sowie Farben eine wichtige Rolle.

Das zweite wichtige Salz ist das Kalisalz, das ein Ge-misch aus Kaliumchlorid und Kaliumsulfat mit Magnesium- und Kalziumverbindungen darstellt und vorwiegend als Düngemittel eingesetzt wird.

Zu den Industriemineralen werden beispielsweise Schwefel, Schwerspat oder Flussspat gezählt.

Den größten Anteil an der weltweiten Schwefelproduk-tion macht aus Sulfiderzen gewonnener Schwefel aus. Aus dieser Quelle stammten etwa 50 Millionen Tonnen pro Jahr. Des Weiteren entsteht bei der Entschwefelung von Erdgas eine große Menge Schwefel als Nebenprodukt. Einsatzge-biete von Schwefel finden sich sowohl in der chemischen als auch in der pharmazeutischen Industrie, hier vor allem zur Produktion von Schwefelsäure, Farbstoffen, Insektizi-den und Kunstdüngern. Ebenfalls wird Schwefel bei der Herstellung von Schwarzpulver und anderen Sprengstof-fen verwendet.

Schwerspat ist eine andere Bezeichnung für Barium-sulfat (BaSO4). Das auch als Baryt bezeichnete Gestein kommt aufgrund seiner hohen Dichte als Zusatz zu Bohr-spülungen zum Einsatz. Durch die hohe Dichte kann somit ein hoher Schweredruck in der Flüssigkeit erzielt werden. Des Weiteren wird Baryt als Weißpigment, zur Herstellung von Schwerbeton, als Kontrastmittel bei Röntgenuntersu-chungen und zur Gewinnung von Barium verwendet.

Abb. 11: Salz-Lagerstätte in Iran

Abb. 12: Kali-Lagerstätte in Deutschland, Foto: K+S

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Uran-Lagerstätten

Uran-Lagerstätten treten in vielerlei geologischen Milieus auf. Die gegenwärtig wirtschaftlich wichtigsten Lagerstättentypen sind proterozoische Diskordanz-Lagerstätten (hauptsäch-

lich in Kanada und Australien), „Roll front“-Lagerstätten in mesozoisch-känozoischen Sandsteinen (Kasachstan und USA), und IOCG („Iron Oxide-Copper-Gold)“-Lagerstätten in hämatitischen Granit-Brek-zien, in denen Uran als Beiprodukt von Kupfer-Bergbau auftritt (Olympic Dam, Australien). Der elementare Hintergrund der Uran-Lagerstättenbildung ist bestimmt durch die gute Löslichkeit von sechswertigem Uran in wässrigen Lösungen, und die konträr hierzu sehr geringe Löslichkeit im vierwertigen Zustand. Dies erlaubt grossräumige Auslaugung von Uran durch oxidierende meteorische und Formations-Wässer, und Ausfällung von Uraninit (UO2

, auch als Pechblende bekannt) an Redox-Fronten. Evapotranspiration unter ariden Klimabedingungen kann zur Bildung von oberflächennahen „Calcrete“-Lagerstätten führen (Namibia und Australien). Paläo-Seifen von klastischem Uraninit sind auf das späte Archaikum bis frühes Proterozoikum beschränkt und enthalten sehr grosse Ressourcen bei niedrigem Uran-Gehalt (Südafrika, Kanada). Die heute bekannten Uran-Ressourcen der Erde genügen für die Stromerzeugung aus Nuklear-energie für rund 100 Jahre. Fortgeschrittenere Kernkraft-Technologien können die Lebensdauer auf mehr als 1000 Jahre erweitern.

Berichte zur rohstoffgeologie

EinführungUran wird im wesentlichen zur Stromerzeugung in

Kernreaktoren verwendet, nach einer ersten Periode von 1945-1960, in der der militärische Bedarf für Kernwaffen im Vordergrund stand. Die zivile Nutzung von Kernernergie begann mit sehr starken Zuwachsraten in den 1960er Jah-ren, und ist seit dem Chernobyl-Reaktorunfall 1986 in der Ukraine auf etwa gleich bleiben-dem Niveau. Rund 35 % der Elek-trizität in der Europäischen Union werden heute aus Kernenergie ge-wonnen, aber seit etwa 20 Jahren wurden keine neuen Reaktoren in Betrieb genommen. Gegenwärtig hat das Interesse an Kernenergie weltweit wieder zugenommen, da diese Form der Energiegewinnung Klima-neutral ist und punktuelle Stromerzeugung im grossen Stil bei im Vergleich zu anderen Techniken günstigen Kosten erlaubt. AREVA,

der französische Weltmarktführer für Kernreaktoren, baut zur Zeit zwei EPR-Kernreaktoren der dritten Generation („European Pressurised Water Reactor“) in China, sowie einen weiteren 1,6-GW-Reaktor in Finnland. Die größe-ren Industrienationen entwickeln zur Zeit Reaktoren der vierten Generation, die mit schnellen Neutronen arbeiten, und eine um mehrere Grössenordnungen höhere Effizienz haben als die konventionelle Technik.

von Prof. Dr. Bernd Lehmann | Lagerstättenforschung | Technische Universität Clausthal | Deutschland

Abb. 1: Spot-Preis für Uran und Ausgaben für Exploration und Bergbauentwicklung. (Quelle: Nuclear Energy Agency 2008).

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Solche Kernernergie-Systeme werden langfristig vermut-lich eine wichtige Rolle in der Welt-Energiebilanz spielen.

Gegenwärtig erlebt die Exploration auf Uran-Lagerstät-ten einen Boom, mit globalen Ausgaben in 2007 von rund 720 Millionen USD (Abb. 1), nachdem dieser Bereich rund 20 Jahre lang auf sehr niedrigem Niveau stagnierte.

Natürliches Uran besteht im wesentlichen aus zwei Isotopen, 238U mit einer Häufigkeit von 99,3 % und 235U mit einer Häufigkeit von 0,7 %, die beide langsam auf stabi-les 206Pb beziehungsweise 207Pb zerfallen (T½ 238U 4,5 Ga; T½ 235U 710 Ma). Nur 235U kann in konventionellen Kernre-aktoren zur Energienutzung verwendet werden, und die meisten Reaktoren (Leichtwasser-Reaktoren) verwenden angereichertes Uran, in dem das 235U-Isotop auf 3-5 Gew.% angereichert wurde (zum Vergleich: Uran für Nuklear-waffen muss auf mindestens 90 Gew.% 235U angereichert sein). Der Welt-Verbrauch von na-türlichem Uran (nicht angereichert) für die insgesamt 439 in Betrieb ste-henden Reaktoren (September 2008) liegt bei etwa 65,000 t U pro Jahr, aus dem 2.600 TWh (1 TWh = 1 Mil-liarde KWh) Strom erzeugt werdem, äquivalent zu 16 % der Welt-Strom-erzeugung.

Die Bergbauproduktion von Uran in 2007 ist in Abb. 2 gezeigt, wobei Kanada (23 %), Australien (21 %) und Kasachstan (16 %) dominieren. Deutschland hat 0,1 % beigetragen, die aus Entwässerung von ehemali-gen Uran-Bergbaubetrieben in Ost-Deutschland stammen. Historisch haben Ost-Deutschland und die Tschechei während den Zeiten der DDR und der Tschechoslowakei we-sentlich für das sowjetische Kern-waffen-Arsenal produziert. Seit den 1990er Jahren besteht eine deutliche Differenz zwischen Uran-Verbrauch (65.000 t U/a) und Uran-Bergbau-produktion (41.300 t U/a), die durch Auflösung der militärischen Depots der USA und Russlands sowie durch Wiederaufarbeitung von Brennstä-ben gedeckt wird (Abb. 3).

Die gegenwärtig identifizierten Uran-Ressourcen ge-nügen sowohl für die Lebensdauer der heutigen Kern-kraftwerke sowie für eine bis 2030 um bis zu 80 % er-wartete Kernkraftwerks-Expansion für rund hundert Jahre. Engpässe im Angebot sind allerdings möglich, nach der langen Zeit der Stagnation des Uranmarkts bei sehr niedrigen Preisen, die Exploration und Bergbauent-wicklung unrentabel machten. Einsatz von fortgeschritte-ner Reaktortechnik und Brennstoff-Wiederaufarbeitung könnte die Verfügbarkeit von Nuklearenergie von etwa einem Jahrhundert auf ein Jahrtausend verlängern. Derartige Technologie würde schnelle Neutronen nutzen, die auch 238U spalten können, und damit die 99,3 % von na-türlichem Uran nutzen, die heute vergeudet oder auf Halde gelegt werden.

Abb. 2: Heutige und historische

Uran-Bergbauproduktion.

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Uran wurde 1789 von dem Berliner Apotheker Klaproth in Pechblende-Erz von Johanngeorgenstadt im Erzgebirge entdeckt und wurde erst 150 Jahre später allgemein in-teressant, als Hahn and Strassmann, wiederum in Berlin, 1938 die Kernspaltung von 235U entdeckten. Diese Reaktion setzt mehr Neutronen frei, als sie verbraucht, womit eine Kettenreaktion möglich ist, vorausgesetzt, dass eine kriti-sche Masse von einigen kg 235U vorhanden ist. Es dauerte nur vier Jahre, um einen ersten Kernreaktor an der Uni-versität von Chicago zu bauen, und weitere drei Jahre, um die erste Atombombe in Nevada zu testen. Im Anschluss daran wurden die Städte Hiroshima und Nagasaki mit jweils einer Uranbombe (60 kg 235U) bzw. Plutonium-Bombe (8 kg 239Pu) zerstört. Hierauf setzte ein frenetisches und einzigartig kostspieliges Wettrüsten über rund 30 Jahre ein, während dem mehrere Länder ein weites Spektrum von Nuklear-Technologie entwickelten und Tausende von nuklearen Sprengköpfen herstellten, von denen ein Teil ge-genwärtig wieder in Kernbrennstoff konvertiert wird. Als Ironie des Schicksals wird heute die Hälfte der kommerzi-ellen Reaktoren in den USA mit Brennstoff aus russischen Kernwaffen betrieben.

Geochemischer HintergrundDie oberen 10 km der kontinentalen Erdkuste haben

eine durchschnittliche Häufigkeit von 2,7 g/t U (Rudnick & Gao 2003). Der Uran-Gehalt in Lagerstätten reicht von ein paar hundert g/t U bis zu mehr als 20 % U. Entspre-chend muss für die Bildung von Uran-Lagerstätten ein Prozess wirksam sein, der Uran um den Faktor 100 bis 10.000 über den globalen geochemischen Hintergrund anreichert. Eine derartige Anreicherung ist möglich durch Auslaugen von grossen Gesteinsvolumina durch oxidierendes warmes Wasser und Ausfällung von Uran

(meistens in der Form von Uraninit [UO2], der auch wegen der schwarzen Farbe als Pechblende bekannt ist) an solchen Orten, wo sich die Löslichkeit von Uran ändert. Uran tritt in zwei Oxidationszu-ständen auf: Uran mit der Wertigkeit 6+ ist leicht löslich, während Uran in der Wertigkeit 4+ stark unlöslich ist. Dieser Zusammenhang kann in die allgemeine geochemische Formulierung kondensiert werden:

U6+ (wässrige Lösung) + 2 e- = U4+↓ (Präzipitat)

Oder, in einem natürlichen System

UO2(CO3)22- + 2 H+ = UO2 + ½ O2 + 2 CO2 + H2O (1)

Es bestehen viele weitere Komplexierungsmechanismen, aber das grundlegende Thema ist jeweils die leicht lös-liche U-Spezies im 6+ Zustand, während die ausgefällte U-Spezies im 4+ Zustand vorliegt. Die Löslichkeit von U4+

bei niedrigen Temperaturen ist extrem gering, ähnlich zu Thorium als Th4+. Jedoch hat Thorium im Unterschied zu Uran keine oxidierte Spezies, weshalb es nicht in niedrig-temperierten hydrothermalen Lagerstätten angereichert wird. Nur unter Hochtemperatur-Bedingungen, insbe-sondere in Silikat-Schmelzen, können Uran und Thorium aufgrund ihres grossen Ionenradius und hoher Ladung gemeinsam angereichert werden und dann U-Th-Lager-stätten in Granit-Pegmatiten und Alkali-Graniten bilden.

Gleichung (1) beschreibt hinreichend sowohl die Bil-dung von hydrothermalen Uran-Lagerstätten (Reaktion von links nach rechts), als auch den Abbau solcher Lagerstät-ten durch „In-Situ Leach“ (ISL) Techniken (Reaktion von rechts nach links).

Die Löslichkeit von Uran nach (1) kann formuliert werden als:

log K = log [UO2(CO3)22-] + 2 log [H+] - ½ log [O2] - 2 log [CO2]

log [UO2(CO3)22-] = log K + 2 pH + ½ log [O2] + 2 log [CO2]

Diese Gleichung beschreibt die Löslichkeit von Uran als Funktion von pH, Oxidationszustand und CO2-Fugazität. Un-ter der Normalsituation, dass der pH durch die Gesteins-Mineralogie gepuffert ist, wird die Löslichkeit von Uran so-mit durch die Fugazität von Sauerstoff und CO2 kontrolliert. Ein praktisches Beispiel dieses zunächst akademisch er-scheinenden Zusammenhangs ist in Form des Handstücks von Uran-Erz in Abb. 4 gegeben, wo der Übergang von oxidierendem Milieu zu reduzierendem Milieu direkt

Abb. 3: Uran-Bergbauproduktion und zivile Nachfrage seit 1945. Seit 1990 besteht eine Schere zwischen Nachfrage und Bergbau-Angebot, die durch Wiederaufarbeitung und Rück-führung von Uran aus militärischen Beständen gedeckt wird. (Quelle: Nuclear Energy Agency 2008).

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vom Gestein abgelesen werden kann. Uran-Erzbildung (Ausfällung von Uraninit) markiert den Übergangsbereich von oxidiertem zu reduziertem Milieu. ISL („In-Situ Leach“) Mining kehrt diesen Prozess um, wobei Uraninit in der La-gerstätte (inhärent reduziertes Milieu) durch Injektion von mit O2 und CO2 gesättigtem Wasser in Lösung gebracht wird.

Hydrothermale Mobilität von Uran verlangt ein oxidie-rendes Milieu der Fluid-Zirkulation. (Der Begriff „hydrother-mal“ meint grundsätzlich warmes Wasser, ohne genetische Festlegung, woher dieses Wasser stammt.) Nennenswerte Mengen von Sauerstoff in der Erdatmospäre sind erst seit rund 2,4 Ga gegeben. Vor dieser Zeit sind keine hydrother-malen Uran-Lagerstätten bekannt, wohl aber magmatische Anreicherung von Uran in Graniten und Granit-Pegmatiten, die sich über den gesamten Zeitraum der Erdentwicklung verfolgen lässt. Uran verhält sich in silikatischen Schmelz-systemen als inkompatibles Element, d.h. es wird nicht in die gesteinsbildenden Silikatminerale eingebaut und so-mit in Restschmelzen angereichert. Bei der Verwitterung solcher Gesteine in der Zeit vor 2,4 Ga wurde Uraninit mit hohem Thorium-Gehalt als unlösliches Schwermineral in fluviatilen Seifen angereichert. Beispiele sind die Lager-stättenprovinzen von Witwatersrand, Südafrika, und Blind River/Elliott Lake, Kanada. Diese Uran-Seifen konnten sich nur in der archaischen Sauerstoff-freien Atmosphäre bil-den. Unter heutigen Atmosphären-Bedingungen löst sich Uraninit leicht im Regenwasser, und die Erosion von Uran-

Lagerstätten oder von U-reichen Graniten (10 - 20 g/t U), produziert weite sekundäre Dispersionsaureolen, die zur Lagerstättensuche genutzt werden.

Die hohe Löslichkeit von Uran unter oxidierenden Bedingungen auch bei niedriger Temperatur erlaubt die oberflächennahe Bildung von Uran-Lagerstätten unter ariden bis semi-ariden Bedingungen durch Evapotranspi-ration. In solchen Milieus wird sechswertiges Uran oft zu-sammen mit Kalium und Vanadium in Form von einer Reihe von kanariengelben bis giftgrünen Mineralen ausgefällt. Typische Beispiele sind Carnotit [K2(UO2)V2O8 · 3H2O] und Tyuyamunit [Ca(UO2)V2O8 · 5-8½ H2O] (Abb. 5). Die weite Verbreitung von Uran-Vanadaten in diesen Lagerstätten beruht auf deren deutlich geringerer Löslichkeit im Ver-gleich zu allen anderen (UO2)

2+-Mineralen.

Wichtige Uran-LagerstättentypenUran-Lagerstätten bilden sich in einem weiten Spektrum

von geologischen Environments. Gang-Lagerstätten waren historisch besonders wichtig, gefolgt von Paläo-Seifen. Diese Lagerstättentypen haben allerdings niedrige Gehal-te (zumeist < 1 % U), und die Entdeckung von hoch-haltigen Diskordanz-gebundenen Lagerstätten in Kanada in den 1960er Jahren, sowie von noch höher-prozentigen Lager-stätten bis zu rund 20 % U des gleichen Typs brachte eine Wende im Uran-Markt. Trotzdem sind auch weiterhin noch viele „low-grade“ und „very-low grade“ (< 0.05 % U)

Abb. 4: Uran-Erz aus der Lagerstätte Bertholène (ausgeerzt) im Massif Central, Frankreich. Diese Granit-Brekzie besteht aus hämatitisierten Granit-Bruchstü-cken (rot), zementiert durch einen dünnen Saum von Uraninit (schwarz), gefolgt von Pyrit (gelblich). Das Handstück demonstriert den Wechsel im Oxidationszu-stand von oxidierend (Hämatit) zu reduzierend (Pyrit). Uraninit wird im Wechsel der Redox-Bedingungen ausgefällt. Das Erz tritt nahe der Diskordanz von ver-wittertem herzynischem Granit (Karbon) und überlagernden permischen Sedi-mentgesteinen mit dünnen Kohle-führenden Flözen auf. (Sammlung Lehmann).

Abb. 5: Uran-Erz aus Verwitterung und Evapotranspiration: Tyuyamunit, ein hydratisiertes Ca-U-Vanadat, in karbonischem Kalkstein, Wyoming, USA. (Sammlung Lehmann).

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Lagerstätten im Abbau, was aufgrund von kostengünstigen Abbaumethoden (insbesondere ISL/“In-Situ-Leaching“) oder aufgrund von weiteren Wertmetallen wie Kupfer oder Gold (insbesondere in IOCG („Iron Oxide-Copper-Gold“)-Lagerstätten) profitabel ist. Abb. 6 gibt einen Überblick für einige wichtige Uran-Lagerstätten in Bezug auf Tonnage und Gehalt. Das obere Ende im Parameter Gehalt ist durch die Diskordanz-Lagerstätten gegeben; das untere Ende durch Paläo-Seifen und die sehr grosse IOCG-Lagerstätte Olympic Dam in Australien.

Drei Haupttypen von hydrothermalen Uran-Lagerstätten machen gegenwärtig rund 85 % der Welt-Bergbauför-derung aus. Diese sind (1) Diskordanz-Lagerstätten, (2) Sandstein- oder „Roll front“-Lagerstätten, und (3) IOCG („Iron Oxide-Copper-Gold“)-Lagerstätten. Alle drei Typen sind durch Redox-Prozesse bestimmt, d.h. Bildung an Redox-Fronten, wo oxidierende Formationswässer oder meteorische Wässer auf reduzierende Lithologien oder Methan-haltige Fluide treffen. Der gemeinsame Nenner ist grossräumige Auslaugung von Uran aus durchschnitt-licher kontinentaler Kruste oder leicht in Uran angerei-cherter Kruste (Granite) unter oxidierenden Bedingungen (U6+), und Fixierung von Uran als U4+ in Uraninit. Dieser Prozess erfordert grosse Mengen von oxidierendem war-

mem Wasser, wie es in intrakratonischen Becken mit km-mächtigen Sequenzen von rotem Sandstein (± Gips) gegeben ist. Grossräumige Fluidzirkulation kann sowohl die sedimentäre Becken-Sequenz als auch das unterlagernde metamorphe Basement laugen. Reduktion und Ausfällung von UO2 erfolgt durch Wechselwirkung mit reduzierten Lithologien (Pyrit oder organische Reste in Sandstein; Graphitschiefer) oder mit mobilen Kohlenwasserstoffen.

Das Lehrbuch-Beispiel dieser Situation ist im Athabas-ca-Becken im nördlichen Saskatchewan, Kanada, gege-ben, wo mehrere grosse Minen mit Erzgehalten bis zu rund 20 % U im Abbau oder in Entwicklung sind (McArthur River, Cigar Lake) (Abb. 7 und 8). Diese hoch-haltigen Uran-Vor-kommen treten nahe der Diskordanz zwischen dem meta-morphen Basement (Archaikum, Paläoproterozoikum) und dem überlagernden 1,9-Ga-alten Athabasca-Sandstein auf und werden daher als Diskordanz-Lagerstätten bezeich-net. Die Vorkommen sind räumlich assoziiert mit zerscher-ten und Graphit-führenden Metasediment-Einheiten im Basement, die ihr reduziertes Milieu über hydrothermale Aureolen bis in den überlagernden Sandstein transponiert haben (Abb. 9). Aufgrund dieser Kontrolle sind elektri-sche geophysikalische Verfahren bei der Exploration auf verdeckte Lagerstätten wichtig.

Abb. 6: Gehalt versus Tonnage für einige Uran-Lagerstätten. „Pre-mining“-Ressourcen sind variabel und hängen von ökonomischen und geologischen Annahmen ab. Geographische Zuordnung der Lagerstätten: Kanada/Saskatche-wan (McArthur River, Cigar Lake, Collins Bay, Key Lake, Midwest, McClean Lake), Kanada/Ontario (Quirke Lake), Australien (Nabar-lek, Ranger, Jabiluka, Yeelirrie, Olympic Dam), Congo (Shinkolob-we), Tschechei (Pribram, Rozna), Deutschland (Aue/Niederschlema, Zobes, Ronneburg, Menzen-schwand), Frankreich (Fanay), Russland (Streltsov), Kasachstan (Mynkuduk, Inkai), Namibia (Lan-ger Heinrich, Rössing), Südafrika (Welkom, West Rand).

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Abb. 7: Diskordanz-gebundenes Uranerz im Athabasca-Sandstein: Bohrkern vom Pod 2-Bereich der Lagerstätte McArthur River, Saskatchewan, Kanada. DDH 301 besteht über mehrere Bohrmeter aus höchst-prozentigem Erz (> 50 % U) aus Uraninit und Tonmineralen. (Photo: Lehmann).

Abb. 8: Geologische Überblickkarte des Diskordanz-Lagerstättengebiets vom mittel-proterozoischen Athabasca-Becken in Saskatchewan mit einer Gesamt-Ressource von rund 600.000 t U bei einem Durchschnittsgehalt von etwa 2 %. „MF“ bezeichnet die Manitou Falls-Formation, die den unteren Teil der Sedimentsequenz des Athabasca-Beckens ausmacht. Die wichtigsten Vorkommen liegen am 200 km langen südöstli-chen Beckenrand zum paläo-proterozoischen und archaischen metamorphen Basement. Hauptvorkommen: Key Lake (70.000 t U, 2%, abgebaut), McArthur River (nachgewiesen 80.000 t U, 15 %, + wahrscheinlich 62.600 t U, 22 %, im Abbau), Cigar Lake (87.000 t U, 21 % U, in Entwicklung). (Aus Jefferson et al. 2007: 276).

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Dem grundsätzlich gleichen Bildungsprozess folgen auch die klassischen Sandstein- oder „Roll front“-Lager-stätten in den westlichen USA, wo Uran in Sandstein-Aqui-fers am Fazieswechsel von oxidiert zu reduziert ausgefällt ist (Abb. 10). Das reduzierte Milieu ist hier durch organi-sche Komponenten (Pflanzenreste) oder synsedimentär-diagenetischen Pyrit gegeben. Eine noch effektivere Redox-Falle kann durch Öl oder Erdgas (Methan) gegeben sein. Eine derartige Situation scheint in Zentral-Kasach-stan gegeben zu sein, wo viele kleine bis mittlere Uran-Vorkommen in wenig konsolidiertem spät-kretazischem bis tertiärem Sandstein eine riesige Uran-Provinz mit einer Gesamt-Ressource von 1,1 Gt U bilden, die mit Erdgas-Feldern im gleichen Raum assoziiert ist. Diese Lagerstät-ten haben niedrige Gehalte (~0.03 - 0.05 % U), können aber sehr günstig durch ISL/“In-Situ Leach“-Technik abgebaut werden (Abb. 11).

Abb. 9: Drei Beispiele von Diskordanz-Uran-Lagerstätten im südöst-lichen Athabasca-Becken, Kanada.

(A) Cigar Lake (Untertage-betrieb in Entwicklung) liegt hauptsächlich unmittelbar über der Diskordanz in hydro-thermal alteriertem Sandstein;

(B) Deilmann (Tagebau, er-schöpft) in Key Lake ist sowohl im Basement und im überla-gernden Sandstein.

(C) Eagle Point liegt unterhalb der Diskordanz im metamor-phen Basement (ursprünglich Tagebau und Tiefbau, heute Tiefbau auf einige Erz-Linsen in der Dachzone im Base-ment).

Alle Vorkommen sind ge-bunden an Graphit-führende Metasediment-Horizonte im Basement. Vertikaler Maßstab=horizontaler Maß-stab. (Aus Jefferson et al. 2007: 287).

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Abb. 10: Schematische Darstellung einer „Roll front“-Uran-Lagerstätte. Der Halbmond-förmige Uran-erzkörper bildet sich an der dynamischen Reaktionsfront im Sandstein-Aquifer im Übergang von oxidierter zu reduzierter Fazies. Die Redox-Front verlagert sich im hydraulischen Gradienten mehr und mehr in die ursprüng-lich reduzierte Gesteinseinheit.

Abb. 11: Schematisches Querprofil über 500 km vom Karatau-Gebirge bis zm Balkash-See (Zentral-Kasachstan). Uran-Lagerstätten vom Sandstein-Typ bildeten sich dort, wo regionale Grundwasser-Strömung in kretazisch-tertiären Sandstein-Aquifers mit Methan und H2S aus den unterlagernden Erdgas-Feldern in Kontakt kam. Diese Lagerstätten enthalten etwa 1.1 Gt U bei niedrigem Gehalt von ~0,03-0,05 % U, wobei Uran durch ISL („In-Situ Leach“)-Bergbau gewonnen wird. Modifiziert aus Jaireth et al. (2008).

Der IOCG („Iron Oxide-Copper-Gold)-Lagerstättentyp ist hauptsächlich vom Gawler-Kraton im südlichen Australien bekannt, wo die Riesen-Lagerstätte Olympic Dam hervor-sticht. Die neusten Ressourcen-Angaben machen diese Lagerstätte zum grössten bekannten Uran-Vorkommen der Erde, obwohl Uran hier nur ein Beiprodukt des Kupfer-Bergbaus ist: 8,3 Gt @ 0,88 % Cu, 0,24 kg/t U, 0,31 g/t Au, 1,50 g/t Ag (BHP Billiton Annual Report 2008). Der Abbau ist zur Zeit noch unter Tage, aber ein Multi-Milliarden Ta-gebauprojekt mit aussergewöhnlichen Dimensionen ist in Planung. Die Cu-U-Au-Lagerstätte von Olympic Dam be-steht aus einem mesoproterozoischen (~1.590 Ma) Granit-Brekzienkomplex mit sehr viel Hämatit (bis zu 90 %), so-wie Magnetit und Sulfiden. Die Bildung ist umstitten. Die Mine hat im vergangenen Jahr 3.500 t U produziert (Juli 2007 bis Juni 2008, entsprechend Geschäftsjahr im BHP Billiton Jahresbericht) und ist der einzige wichtige Uran-Produzent vom IOCG-Typ.

Es gibt zahlreiche weitere Uran-Lagerstättentypen, die allerdings gegenwärtig wenig ökonomische Bedeutung haben. Klassische Gang- und Scherzonen-Lagerstätten waren in den frühen Tagen des Uran-Bergbaus wich-tig. Ein grosser Teil der europäischen Uran-Produktion kam aus solchen Gangsystemen in den herzynischen Orogenzonen der Böhmischen Masse und des Erzgebirges (Tschechei und Deutschland), sowie des Massif Central in Frankreich. Ein wichtiger Teil der ostdeutschen Uranför-derung kam aus frühpaläozoischen Schwarzschiefern im Revier von Ronneburg, wo Uran synsedimentär (euxinisches Sedimentationsmilieu) angereichert wurde, und durch Ver-witterung weiter konzentriert wurde. Dieser Lagerstätten-typ ist insbesondere auch vom kambrischen Alaunschie-fer in Schweden bekannt, wo der Urangehalt von etwa 0,1 % U allerdings unterhalb der wirtschaftlichen Mach-barkeit liegt (s. Abb. 6).

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Uraninit ist ein Schwermineral (Dichte 9.0-9.7), das in Seifen unter reduzierenden Bedingungen angereichert werden kann. Solche Bedingungen existieren heute bei 20 % Sauerstoff in der Atmosphäre nicht. Vor etwa 2,4 Ga war allerdings der Sauerstoff-Gehalt der Paläo-Atmosphäre sehr niedrig (<< 1 % O2), wodurch Anreiche-rung von klastischem Uraninit sowie von Pyrit im exogenen Kreislauf möglich war. Sehr grosse Uran-Paläo-Seifen, auch als Meta-Quarz-Konglomerate bekannt, treten im 3,1 - 2,7 Ga-alten Witwatersrand-Becken in Südafrika auf, sowie im 2,45 Ga-alten Blind River/Elliott Lake-Distrikt in Ontario, Kanada. Der klastische Uraninit hat einen hohen Thorium-Gehalt, der die granitische oder pegmatitische Herkunft anzeigt. Ein Teil der Uraninit-Komponente hat mit Bitumen zu amorphem „Thucholit“ reagiert (synthetischer Name für die charakteristische Th-U-CHO-Assoziation). Unter dem Mikrokop zeigen die gerundeten Uraninit-Klas-ten winzige Einschlüsse von Bleiglanz, der sich aus radio-genem Blei herleitet. Diese Beobachtung erlaubte eine erste Mikroskopie-basierte Altersschätzung, die später

durch Isotopen-Mikroanalytik verfeinert wurde.

Uran ist in granitischen Gesteinen angereichert. Auf-grund des grossen Ionenradius und der hohen Ladung wird Uran nicht in die Haupt-Silikatminerale eingebaut und in Restschmelzen angereichert. Hierbei verhält sich Uran wie Thorium, das ähnliche kristallchemische Eigen-schaften hat. Granitische Gesteine haben zumeist einen Teil ihres magmatischen Uran-Gehalts durch Auslaugung verloren, während Thorium weitgehend immobil noch die magmatische Situation widerspiegelt. In besonders hoch-entwickelten granitischen Gesteinen können Uran- (und Thorium-) Gehalte bis zur Abbauwürdigkeit erreichen, d.h. einige hundert g/t. Solche Gesteine sind Pegmatite, sowie Leukogranite und Alkaligranite. Das gegenwärtig einzige Beispiel eines wirtschaftlichen Vorkommens diesen Typs ist der sehr grosse Tagebau von Rössing in Namibia, wo in 2007 rund 3.000 t U bei einem Erzgehalt von nur 300 g/t U produziert wurden.

Abb. 12: Gold-Uran-Erz als Paläo-Seife (Meta-Konglomerat), Ventersdorp Contact Reef, Witwatersrand, Südafrika. Dieses typische Handstück zeigt milchig-weisse Quarz-Kiesel in feiner Matrix aus Chlorit und Pyrit (gelblich). Uraninit und Gold sind nur im mikroskopischen Bild sichtbar. Der durchschnittliche Gehalt der 3,1 Ga-alten Witwatersrand Meta-Konglomerate liegt bei rund 10 g/t Au + 210 g/t U, während die sehr ähnlichen Paläo-Seifen im Blind River/Elliott Lake-Bezirk in Ontario, Kanada, etwa 900 g/t U führen, aber kein Gold enthalten. (Sammlung Lehmann).

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Natürliche KernreaktorenWider der landläufigen Meinung sind Kernreaktoren

keine menschliche Erfindung, sondern waren bereits in der geologischen Entwicklung der Erde während eines kurzen Zeitfensters und unter aussergewöhnlichen Be-dingungen auf natürlicher Basis aktiv. Hierzu musste in der Erdatmosphäre genügend Sauerstoff vorhanden sein, damit sich hochgradige hydrothermale Uran-Lagerstätten bilden konnten (≤ 2,4 Ga), und zudem musste der Anteil von 235U am natürlichen Uran bei ≥3.5 % liegen, also ähnlich wie in den Brennstäben der heutigen Kernreaktoren. Dem heutigen angereicherten Uran entspricht natürliches Uran vor ≥ 2,0 Ga, was sich aus der rund sechs mal kürzeren Halbwertszeit von 235U gegenüber 238U ergibt. Tatsächlich konnten im paläo-proterozoischen Franceville-Becken im östlichen Gabun 1972 beim Abbau von hochgradigen Uran-Vorkommen in 2,0 Ga-alten Sandsteinen 16 natür-liche Kernreaktoren identifiziert werden, die durch ihre exotische Isotopenzusammensetzung auffielen. Diese Re-aktoren funktionierten in Uranerz-Körpern in Sandstein mit ≥ 20 % U und mit damals 3,7 % 235U. Grundwasser wirkte als Moderator, um hoch-energetische Neutronen abzubrem-sen, damit diese in 235U-Atomen Kernspaltung auslösen konnten. Im Verlauf der Kettenreaktion wird Wärme frei ge-

setzt, die zum Sieden des Wassers und zur Trockenlegung und damit Abschaltung des Reaktor führt. Ähnlich zu Gey-siren in Geothermalfeldern kann der Prozess dann wieder starten, wenn genügend kaltes Grundwasser nachgeflos-sen ist. Die Isotopenzusammensetzung von radiogenem Xenon und Krypton, das in Alumino-Phosphaten festgehal-ten wurde, erlaubt eine detaillierte Rekonstruktion dieser Reaktorzyklen, wobei 30-minütige Aktivität jeweils mit ei-ner rund 2,5-stündigen Ruhephase gekoppelt ist (Meshik et al. 2004). Die Energie-Produktion dieser Reaktoren wäh-rend ihrer insgesamt 150.000-jährigen Lebensdauer kann auf ~15 GWa geschätzt werden, wobei rund 50 % dieser Energie aus „Brüten“ stammt, d.h. interner Produktion von 239Pu aus Neutronen-Einfang von 238U, und α-Zerfall von 239Pu zu 235U. Es ist besonders erstaunlich, dass diese Brut-reaktoren als offene Systeme nur im m-Bereich zu Konta-mination führten, und dass ihre toxischen und radioaktiven Komponenten im Laufe der 2-Ga-Erdgeschichte bis heute im wesentlichen immobil waren. Dieses natürliche Analo-gon eines nuklearen Endlagers ist für die aktuelle Diskus-sion zur Endlager-Sicherheit von Bedeutung.

Abb. 13: Uran-Verteilung in wichtigen Einheiten der Erdkruste. Die Säulen repräsentieren verschie-dene Kategorien von Uran-Vorkommen (in blau) oder geologische Reser-voirs von Uran (in rot). Die gegenwärtig in Abbau stehenden Uran-Lager-stätten haben eine weite Variation in Bezug auf den Metall-Gehalt von wenigen Hundert g/t bis zu 20 % U. Die beiden Pfeile markie-ren die Endpunkte dieses Spektrums, mit der „low-grade“ Riesen-Lagerstätte Olympic Dam (Cu-U-Au) in Australien, and der „very-high-grade“ Diskordanz-Lagerstätte Cigar Lake in Kanada (in Entwicklung). Modifiziert von Deffeyes & MacGregor (1980).

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Ressourcen-AusblickDie geologische Langzeit-Verfügbarkeit von Uran wird

dann wichtig, wenn Klima-Veränderungen und Öl-/Gas-Knappheit in der weiten Öffentlichkeit als besonders un-angenehm empfunden werden, und wenn Nuklearenergie als die kostengünstigste Variante der Stromerzeugung an Raum gewinnen solte. Abb. 13 gibt einen Überblick zur Verfügbarkeit von Uran in Lithosphäre und Hydrosphäre der Erde. Die Menge von Uran nimmt mit abnehmendem Gehalt der verschiedenen Reservoirs stark zu. Bei den ge-genwärtigen Abbauraten würde Uran in Ressourcen mit mehr als 0,1 % U für mehr als 100 Jahre reichen. Ein gros-ser Teil dieser Menge ist bei den gegenwärtigen Preisen nicht wirtschaftlich gewinnbar. Die Uran-Ressourcen, die heute mit bis zu 130 USD/kg U gewonnen werden können, sind auf 5,5 Mt U geschätzt (NEA 2008), womit sich eine statische Lebensdauer von rund 100 Jahren ergibt.

Durchschnittliches Meerwasser hat eine Konzen-tration von 3,2 ppb (ng/g) U, die einer in den Ozeanen gelösten Gesamtmenge von rund 4,5 Gt U in Form von Uranyl-Trikarbonat [UO2(CO3)3

4-] entspricht (Gesamtmasse Meerwasser: 1,4 x 1018 t). Uran-Gewinnung durch ionen-selektive Adsorptionsfolien wurde erfolgreich experimen-tell getestet und Meeres-Bergbau könnte ohne externe Energiezufuhr durch Ausnutzung von Ozean-Strömungen ablaufen. Bergbau im industriellen Stil wurde bisher nicht versucht, und wird vermutlich bei einem Uranpreis von 400-1.200 USD/kg U rentabel (Macfarlane & Miller 2007).

Wirtschaftlicher AusblickDie Produktionskosten der Stromerzeugung aus Kern-

kraft lagen in 2005 bei 1,7 US ct/kWh, verglichen mit 2,2 US ct für Kohle, 7,5 ct für Erdgas, und 8,1 ct für Erdöl (Betrieb, Brennstoff, Unterhalt; USA-Daten in NEA 2008). Da die Rohstoff-Kosten für Uran nur 3-5 % der Gesamtkos-ten pro Kilowatt-Stunde von nuklear erzeugtem Strom be-tragen, verglichen mit 78 % für Kohle, 94 % für Erdgas und 91 % für Erdöl, hat ein starker Preisanstieg für natürliches Uran einen wesentlich geringeren Impakt als Preisanstie-ge bei den fossilen Brennstoffen. Es ist daher zu erwar-ten, dass nuklear erzeugter Strom im Vergleich zu anderen Stromarten zunehmend kostengünstiger wird, trotz der er-forderlichen hohen Anfangs-Investitionen.

Eine einfache Überschlagsrechnung kann den Einfluss von Preis-Fluktuationen für verschiedene Rohstoffe bei der Energieerzeugung abschätzen: Das Verhältnis von Energie-Output aus gleichen Mengen von Natururan und Kessel-kohle beträgt rund 10.000, während das heutige Preis-Ver-hälnis von gleichen Mengen von Uran (150 USD/kg U) und Kohle (150 USD/t steam coal) bei 1.000 liegt. Entsprechend

wird eine Verdoppelung der Preise beider Rohstoffe sich für Kohle zehn mal stärker im Strompreis auswirken als für Uran. Bei dieser Erhöhung des Uran-Preises würden diver-se Uran-Vorkommen mit nur geringer Uran-Anreicherung wirtschaftlich gewinnbar, und Meerwasser-Bergbau wäre interessant. Die gleiche Rechenmethode unterstreicht die Bedeutung der unvergleichlich günstigeren Sonnenener-gie, die als Rohstoff kostenlos verfügbar ist, deren Konver-sion in Strom allerdings weiterhin extrem teuer ist.

Kernkraft bietet ein enormes Potential für kostengüns-tige Stromerzeugung, das zwar durch Ressourcenmangel geologisch nicht begrenzt ist, wohl aber durch politische und Umwelt-Überlegungen, die sich erfahrungsgemäss schnell ändern können. Sollte der politische Wille beste-hen, die neue Brüter-Technologie zu entwickeln, könnte theoretisch der gesamte Energie-Bedarf der Erde in dau-erhafter und nachhaltiger Weise gedeckt werden, wie schon von Cohen (1983) vorgeschlagen.

LiteraturCohen BL (1983): Breeder reactors: a renewable energy source. 1. American Journal of Physics 51: 75-76Deffeyes KS, MacGregor ID (1980) World uranium resources. 2. Scientific American 242: 66-76Jaireth S, McKay A, Lambert I (2008): Association of large sands-3. tone uranium deposits with hydrocarbons. http://www.ga.gov.au/image_cache/GA11094.pdfJefferson CW, Thomas DJ, Gandhi SS, Ramaekers P, Delaney G, 4. Brisbin D, Cutts C, Quirt D, Portella P, Olson RA (2007): Uncon-formity-associated uranium deposits of the Athabasca Basin, Saskatchewan and Alberta. In: Mineral deposits of Canada: a synthesis of major deposit-types, district metallogeny, the evoluti-on of geological provinces, and exploration methods (Goodfellow WD, ed), 273-305. Geological Association of Canada, Special Publication 5.Macfarlane AM, Miller M (2007): Nuclear Energy and uranium 5. resources. Elements 3: 185-192Meshik AP, Hohenberg CM, Pravdivtseva OV (2004): Record of 6. cycling operation of the natural nuclear reactor in the Oklo/Okelobondo area in Gabon. Physical Review Letters 93 (18): Paper 182302, 4 p.NEA (2008) Uranium 2007: Resources, production and demand. 7. A joint report by the OECD Nuclear Energy Agency and the Inter-national Atomic Energy Agency. OECD, Paris.

Dr. Bernd Lehmann studierte Geologie in Heidelberg und an der FU Berlin (Promotion 1979 über Zinn-Lagerstätten in Bolivien), und war dann Postdoc an der Harvard University. Nach einigen Jahren als Explorationsgeo-loge in Zentral-Afrika und Südost-Asien ha-bilitierte er sich 1990 an der FU Berlin, und wurde 1991 auf den Lehrstuhl für Lagerstät-ten und Rohstoffe am Institut für Mineralogie und Mineralische Rohstoffe nach Clausthal berufen. Sein Arbeits-gebiet umfasst das ganze Feld der mineralischen Lagerstätten mit Schwerpunkt Südamerika.

[email protected] | www.tu-clausthal.de/~mrbl

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Systematische Lagerstättenerkundung - ein Schlüssel zur Risikominderung bei Investitionen dargestellt am Beispiel eines Diabas-Vorkommens in Bosnien

Der vorliegende Beitrag berichtet über eine systematische Erkundung eines Diabasvorkommens mit der Zielsetzung, beim Nachweis einer nach Qualität und Quantität geeigneten Lagerstätte, ein Werk in Bosnien Herzegowina zur Produktion von Natursteinprodukten für den Einsatz im Hoch- und Tief-

bau zu errichten. Das zu untersuchende Vorkommen befindet sich südlich der Stadt Tuzla im Gebiet Rib-nica. Die Literatur zur Geologie von Bosnien weist für das Gebiet um den Fluss Mala Ribnica Vorkommen von Diorit bzw. porphyrischen Diabas aus. Die geologische Erkundung dieses Gebietes ist Gegenstand des vorliegenden Beitrages, worin die Explorationsmaßnahmen und die Analyse der angetroffenen Gesteine dokumentiert und bewertet werden.

Einführung in die regionale Geologie von Bosnien

Die projektrelevante, heutige regionale Geologie Bos-niens ist vor allem das Ergebnis der Endogen bedingten dynamischen Vorgänge der Erdkruste in dem Zeitraum zwischen Perm und Alttärtier. Im Bereich des heutigen Bosniens war im Perm die sogenannte Adria-Dinariden-Platte mit der sog. Nordtethys-Plattform vereint. In der mittleren Trias kam es zu einer Riftbildung mit der Folge der Trennung von oben genannten Platten. Diese verlief im heutigen Bosnien etwa auf der Linie Sarajevo-Banja Luka. In dieses Rift drang der Ozean, die Tethys bzw. das alte Mittelmeer ein, während gleichzeitig basaltische Schmel-zen aus dem Mantel bis auf den Ozeanboden aufstiegen. Die Verschiebung dieser kontinentalen Platten setzte sich in der Obertrias und Jura fort und führte zur Bildung ei-ner neuen ozeanischen Kruste. Ein Teil der neu gebildeten ozeanischen Kruste sind die mitteljurassischen Basalte und Dolerite von Ribnica. Infolge der Änderung der konti-nentalen Verschiebungsrichtung im Oberjura im Raum des heutigen Bosnien kam es zu einer Subduktion des relativ jungen ozeanischen Bodens in nordöstlicher Richtung. Aufgrund der Versenkungsmetamorphose wurden u.a. Ge-steine von basaltischem Chemismus stark umgewandelt. Als Zeuge dieser Erscheinungen gelten heute die Amphi-bolilte der Krivaja mit einem Alter von 170 bis 157 Millionen Jahren. Nach der Subduktionsphase kam es zu erneuter Richtungsänderung der kontinuierlichen Plattenverschie-bung, sodass Teile der bereits versenkten Platte eine Ob-

duktion in Richtung ozeanischen Boden erfuhr. Im Ozean entstand die sog. ophiolithische Mélange als eine chaoti-sche Mischung von Blöcken und Schollen, bestehend aus Grauwacke, Sandstein, Schiefer, Periodite, Serpentinite sowie Baslate, Dolerite und Tuffe aller Art. Im Bereich Rib-nica enthält die ophiolitische Mélange alle genannten Ge-steine. Im Anschluss dieser geologischen Phase wurde im Ozean Flysch abgelagert. Nach der Schließung des Oze-ans durch Kollision der Platten wurde die ophiolithische Mélange nach Südwesten über den Flysch geschoben. So liegt die jurassische ophiolithische Mélange von Krivaja-Konjuh-Ribnica auf dem Flysch.

von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. H. TudeshkiPlanungsbüro MTC | Clausthal-Zellerfeld | Deutschland

Abb. 1: Geologische Übersicht ber das Projektgebiet

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Spezielle Geologie des Untersuchungsraumes

In der bosnischen geologischen Dokumentation „Geo-logie“ wird der Dolerit von Ribnica als größte doleritische Masse Bosniens bezeichnet. Auf der geologischen Karte 1:100.000 (Blatt Zavidovi´ci) sind im Bereich Ribnica fol-gende Gesteinsvorkommen eingetragen: Diabas (ßß), Do-

lerite (vßß), Spilite (ßßab), amphibolitischer Mikrogabbro (vam) und Amphibol-Dolerit (Avßß). Anhaltspunkt für die Position in der ehemaligen ozeanischen Kruste geben die Kissenlaven. Die nachste-hende Abbildung zeigt einen Ausschnitt aus der genann-ten geologischen Karte. Das Untersuchungsgebiet ist auf diesem Kartenausschnitt gekennzeichnet.

Projektrelevante Erkenntnisse aus der regionalen und speziellen Geologie des Untersuchungsraumes

Die im Rahmen des geologischen Betrachtung des Un-tersuchungsraumes gewonnenen Erkenntnisse über die Bildung der ozeanischen Kruste sowie die Vorgänge der Subduktion und anschließenden Obduktion der basalti-schen Massen liefern Informationen, die im Rahmen der Erkundungsarbeiten in den Fokus der Untersuchungen zu stellen sind. In diesem Zusammenhang sind die Aspekte der Hydration von Basalt und Gabbro sowie die Bildung von Schalstein, ein submarin gebildeter Diabastuff, zu nennen.

Die primär-magmatischen Minerale Clinopyroxen und Plagioklas, die bei einer Temperatur von 1.200°C in der ba-saltischen und grabbroidischen Schmelze kristallisieren sind wasserfrei. Bei der beginnenden Versenkungsme-tamorphose werden diese Minerale hydratisiert, so dass Hydrosilikate in Form von Perhnit, Chlorit und Zeolithe entstehen. Es bildet sich u.a. Analcim, ein Kristallwasser führendes Na-Silikat, Serpentin sowie Minerale der Sme-klitgruppe. Je nach Maß der Hydration und Umkristallisati-on entstehen Gesteinsmassen, die unter dem atmosphäri-schen Einfluss relativ schnell ihre Festigkeit verlieren und zerfallen. Eine Eigenschaft die der Nutzung des Gesteins als Natursteinprodukt entgegensteht.

Beim Austreten gering viskoser basaltischer Schmelze am Meeresboden entstehen dünnschichtige Lavahorizon-te, die durch eine rasche Abkühlung zerreißen und Frag-mente in sandiger oder brockenartiger Form bilden. Nach Mischung der Körnungen basaltischen Ursprungs mit eingeschwemmten Kalk und Ton am Ozeanboden sowie anschließender Diagnese entstehen die sog. Aschentuf-fe bzw. Brockentuffe. Auch diese Gesteinsarten verfügen über keine Eigenschaften für die Nutzung als Baurohstof-fe.

Abb. 2: Geologische Entwicklung von Bosnien nach Pamic (2002)

Abb. 3: Schematisches geologisches Profil

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Primärerkundung der Lagerstätte bei Mala Ribnica

Zur Verifizierung der allgemeinen geologischen Anga-ben aus der Literatur wurde zunächst eine Vorortbegehung im Gelände durchgeführt. Die Begehung wurde in zwei Etappen zunächst auf dem Gelände zwischen den Flüssen V. Ribnica und M. Ribnica und anschließend auf dem Ge-biet südwestlich des Flusses M. Ribnica konzentriert. Ziel der Begehungen war, soweit möglich durch vorhandene natürliche und künstliche Aufschlüsse, Informationen über den Verlauf der Lagerstätte und den Aufbau des Gebirges zu bekommen. Parallel hierzu wurden an relevanten Stel-len des Geländes sowie eines vorhandenen Aufschlusses, Proben zum Zweck der Laboruntersuchungen entnom-men.

Bei der Begehung des nördlichen Gebietes zwischen den genannten Flüssen konnten die Angaben aus der Literatur bzw. den geologischen Karten nicht bestätigt werden. Bei den angetroffenen natürlichen Aufschlüssen wurde feinkörniges Gestein mit porösen Eigenschaften beobachtet. In einem relativ großen, künstlich hergestell-ten Aufschluss wurde Gestein mit geringer Festigkeit und hohen Zerfallseigenschaften angetroffen. Die mikroskopi-schen Untersuchungen an entnommenen Proben zeigen, dass die Gesteine aus Aschentuff, Brockentuff sowie Grünschiefer bestehen.

Zur Erfassung der mineralogischen Zusammensetzung der entnommenen Proben und Feststellung der Genese und Festigkeit wurden Dünnschliffmikroskopie und Rönt-genanalysen durchgeführt. Die Untersuchungen zeigen, dass es sich bei dem im Untersuchungsraum befindenden Gestein hauptsächlich um einen witterungsunbe-ständigen Tuff handelt. Die Dünnschliffmikroskopien weisen einen verfestigten Aschentuff mit wechseln-der Korngröße und Zu-sammensetzung aus. Die Röntgenanalysen ergaben, dass das Gestein haupt-sächlich aus Chlorit, Anal-cim, Hornblende und Albit besteht. Die starke Zerfall-eigenschaft des Gesteins ist auf einem relativ hohen Anteil des Analcim zurück-zuführen.

Aufgrund der negativen Ergebnisse der Geländebe-gehung im nördlichen Teil des Flusses Mala Ribnica wurde die Geländearbeit auf das Gebiet südlich des

Flusses konzentriert. Bereits bei der ersten Begehung wurde festgestellt, dass dieses Gebiet über eine bessere Gesteinseigenschaft verfügt. Es wurden ent-lang eines Weges stellenweise Pillolavenstrukturen, aber auch Tuffablagerungen festgestellt. Die Ergebnisse der Dünnschliffmikroskopie und Röntgenanalysen kommen zu demselben Ergebnis. Es wurden neben stark verfestigten Brockentuffen stellenweise dichte Diabase und Dolerite erkundet.

Zusammenfassende Bewertung der Erkenntnisse aus de Primärerkundung

Die regionalgeologischen Daten weisen für den Unter-suchungsraum ein Diabasvorkommen aus. Die Vorortbe-gehung und damit verbundene Untersuchung vorhandener Aufschlüsse einschließlich der Probenuntersuchungen kommen zu einem anderen Ergebnis. Das Untersuchungs-gebiet Ribnica bedarf einer differenzierten Betrachtung. Der Untersuchungsraum nördlich des Flusses Mala Ribni-ca weist keinerlei Vorkommen mit einer Eignung zur Her-stellung von Natursteinprodukten aus. Das Gebiet südlich des Flusses Mala Ribnica liefert Anhaltspunkte, die auf das Vorhandensein von geeigneten Vorkommen hindeu-ten. Zwar wurden hier ebenfalls Brockentuffe entdeckt, es wurden jedoch gleichzeitig Proben aus dichtem Dia-bas angetroffen. Es liegt die Vermutung nahe, dass das

Abb. 4: Dünnschliff einer Brockentuff-Probe

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Gebirge hier aus einer Wechselfolge von Diabas, Dolerit und Aschentuff besteht. Es wurde empfohlen die weiteren Erkundungsarbeiten auf das südliche Gebiet zu konzent-rieren. Hierzu soll zur Reduzierung des Gesamtaufwandes in aufeinanderfolgenden Erkundungsschritten durch Boh-rungen und Schürfungen ein genaues Bild der Lagerstätte erzielt werden.

Sekundäre ErkundungsarbeitenIm Rahmen der Exploration des Diabasvorkommens

wurden insgesamt 11 horizontale Kernbohrungen in einem Abstand von 100 m zueinander, ausgehend von einem Weg in das steil ansteigende Gebirge, niedergebracht. Nachste-hende Fotografien dokumentieren die Erkundungsarbeiten sowie entnommene Bohrkerne. Die ungeeignete Qualität des Gesteins ist teilweise bei der visuellen Begutachtung der Kerne deutlich erkennbar. Die anschließenden Labo-runtersuchungen, die hier in Form von Dünnschliffmikro-skopien dokumentiert wurden zeigen, dass innerhalb des Untersuchungsgebietes kein zusammenhängendes, für einen Steinbruch geeignetes Vorkommen von Dolerit bzw. Diabs nachgewiesen werden kann.

Das überwiegend angeroffene Gestein ist Schalstein. Hinzu kommt, dass die Gesteine im Raum Ribnica aufgrund ihrer geologischen Vergangenheit deutlich Zeolite, wie beispielweise Analcim, Wairakit sowie Thomsonit (alle aus de Gruppe der Silikat-Hydrate) führen. Die Zeolithe verursachen ein schnelles Zerfallen des Gesteins, wenn es mit der Luft und Witterung in Berührung kommt. Diese Erscheinung wird im deutschen Sprachgebrauch als Son-nenbrenner bezeichnet.

Das bei den Aufschlussbohrungen angetroffene Ge-steinsmaterial kann in keiner Weise den Qualitätsansprü-chen eines Baustoffes, beispielsweise für den Straßenbau, genügen. Schon geringe dynamische Beanspruchungen, insbesondere nach dem das Gestein mit der Luft in Berüh-rung kommt, führen zum Zerfall des Materials.

Resultierend aus den oben gesammelten Erfahrungen wurden die Erkundungsarbeiten eingestellt und das Pro-jekt gestoppt.

ZusammenfassungDie Literatur zur Geologie von Bosnien weist für das

Gebiet um den Fluss Mala Ribnica Vorkommen von Dolerit bzw. porphyrischem Diabas aus. Die geologische Erkun-dung dieses Gebietes ist Gegenstand des vorliegenden Berichts, worin die Explorationsmaßnahmen und die Ana-lyse der angetroffenen Gesteine dokumentiert und bewer-tet werden.

Ursprüngliches Ziel des Projektes war es, diese ver-meintlichen Vorkommen nach Lage und Qualität auszu-weisen und im Falle des Fündigwerdens von geeignetem Rohstoffmaterial Überlegungen zum bergmännischen Auf-schluss der Lagerstätte (Planung eines Steinbruchs) vor-zunehmen.

Abb. 5: Bohrkernaufnahme im Feld

Abb. 6/7: Fotodokumentation der ausgelegten Bohrkerne

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Nach der primären großräumigen Erkundung des Pro-jektraumes in Form von mehreren Ortsbegehungen und der Sammlung von Gesteinsproben zum Zwecke der Ana-lyse wurde beschlossen, die genaueren Erkundungsarbei-ten (Schürfe, Kernbohrungen) auf das Gebiet südlich des Flusses Mala Ribnica zu konzentrieren.

Hier wurden insgesamt elf verwertbare horizontale Auf-schlussbohrungen vom parallel zum Fluss verlaufenden Weg aus in das Gestein niedergebracht und Bohrkerne ge-wonnen sowie einige Schürfe hergestellt. Die Bohrkerne wurden vor Ort begutachtet und fotografisch dokumentiert. Zur genauen Analyse der Gesteinszusammensetzung und -qualität wurden ausgewählte Kernproben labortechnisch mittels Dünnschliffmikroskopie und Röntgenbeugungsana-lyse untersucht.

Im Rahmen der geologischen Erkundung konnte im Projektgebiet ‚Ribnica’ kein zu-sammenhängendes, für den Betrieb eines Steinbruchs geeignetes Vorkommen von Dolerit bzw. Diabas nachge-wiesen werden. In lediglich zwei der elf Bohrungen wurde bedingt brauchbares Material angetroffen. Die erbohrten Gesteine bestehen überwiegend aus Schalstein bzw. Bro-ckentuff mit hohen Anteilen an Zeolithen (Analcim, Waira-kit, Mischkristalle von Analcim und Wairakit, Thomsonit), die ihrerseits wiederum Sonnenbrenner verursachen. Schon geringe dynamische Beanspruchungen führen zum Zerfall des Materials.

Resultierend aus den Erkenntnissen aus dem Explora-tionsprogramm wurde empfohlen, von weiteren Erkun-dungsmaßnahmen abzusehen.

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Systematische Planung und Realisierung eines Steinbruch-Neuaufschlusses in Russland

Der vorliegende Beitrag berichtet über die systematische Vorgehensweise bei der Konzipierung und Realisierung der Gewinnungs- und Aufbereitungstechnik in einem russischen Steinbruch. Ein eng gesteckter Zeitrahmen und hohe Qualitätsanforderungen kennzeichneten diesen Neuaufschluss.

Der Tagebau befindet sich in der Nähe der Stadt Shelei-ky in Russland. Der Ort Sheleiky liegt am Onegasee, dem zweitgrößten See Europas, rund 500 km nordöstlich von St. Petersburg an der Grenze zur Provinz Karelien. Ei-nen wesentlichen Schwerpunkt der Projektentwicklung bildeten zum Einen die Auswahl und Dimensionierung sowie die Installation und Inbetriebnahme der Aufberei-tungsanlage, womit die Firma Sandvik Mining and Con-struction Central Europe GmbH als Generalunternehmen beauftragt wurde. An der aufbereitungstechnischen Umsetzung des Projektes waren ferner die international tätigen Firmen Gerwin Silotechnik, Beckum, Deutsch-land, K2 Automation GmbH, Bretzfeld, Deutschland und FB Filter Bau GmbH, Rodenberg, Deutschland, als Sub-unternehmen beteiligt. Zum Anderen erfolgte die Planung des Standortes der neuen Aufbereitungsanlage sowie die Tagebauplanung unter besonderer Berücksichtigung des Vorbrecherstandortes durch das Planungsbüro MTC.

AufbereitungstechnikIm Vorfeld der bergtechnischen Planung wurde die

Konzeption der vorgesehenen Aufbereitungsanlage in An-lehnung an Vorgaben der Tagebauleitung vorgenommen. Bei der Konzeption wurde berücksichtigt, dass die Anlage flexibel und bedarfsgerecht an die jeweiligen Marktanfor-derungen hinsichtlich Produktionsleistung und Produkt-körnungen angepasst werden kann. Zur Gewährleistung eines wirtschaftlichen Betriebs durch eine frühzeitige Fer-tigstellung und Inbetriebnahme der Aufbereitungsanlage wurde ein Netzplan (Abb. 1) erstellt, anhand dessen die erforderlichen Arbeiten sukzessive in rd. 37 Wochen, von der Auftragsvergabe bis zur Produktionsaufnahme, reali-siert wurden.

von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. H. Tudeshki1, Dipl.-Ing. Ch. Aumüller2, Dipl.-Ing. L. Kaufmann3 1Planungsbüro MTC | Clausthal | Deutschland2Basalt-Actien-Gesellschaft | Linz am Rhein | Deutschland3Sandvik Mining & Construction Central Europe GmbH | Essen | Deutschland

Tagebauprojektierung

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Projekt43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

22.1.2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

1 Auftragsvergabe

2 Übersicht

3 Geländeplan4 Geländefertigstellung5 Fertigungszeichung6 Fertigung7 Fracht

8 Entzollung BAG

9 Maschinen Lieferung

10 Montage Stahlbau 34 15 22 43 2 2 111 Montage Maschinen 28 18 39 3 2 1 112 Montage Bänder 19 8 23 24 10 14 9 47

36 20 37 40 10 14 44 4625 27 41 26 10 14 44 45

13 Filteranlage

14 Elektrik

15 Inbetriebnahme

BAG Sheleiky

Die Standardvariante, dargestellt in Abbildung 2, ermöglicht bei einer Aufgabenleistung von ca. 450 t/h die Produktion von etwa 300 – 400 t Erdkörnungen pro Stunde der nachstehenden Größen:

Körnung Anteil schlecht geformt maximal (gemäß GOST)

• 25-60 mm ...... 25 %• 5-10 mm ...... 15 %• 10-15 mm ...... 15 %• 15-20 mm ...... 15 %• 5-20 mm ...... 15 %• 2-20 mm ...... 15 % (im Anteil 5-20)

• 0-2, 0-5, 2-5 mm ......

Die konzipierte Anlage besteht aus einer Vorbrecher-station mit einem Aufgabebunker von 60 m³ Inhalt, einem Schubaufgeber, einem Vorsieb sowie einem Backenbre-cher vom Typ JM1511. Von einer Pufferhalde mit einem Aktivvolumen von ca. 2.700 t wird das vorgebrochene Ma-terial der Körnung 0-300 mm per Unterflurabzug in einen Hydrocone H6800 gefördert und anschließend auf einem CS173III Sieb in Sand, Vorlagematerial für die dritte Brech-stufe, Schotter und Kreislaufmaterial getrennt. Die dritte Brechstufe besteht aus zwei Hydrocones vom Typ H4800, deren Produkte auf zwei CS173III Siebmaschinen zu den Endprodukten klassiert werden.

Die Anlage ist mit einer Entstaubungsanlage mit einer Kapazität von 70.000 m³/h ausgestattet. Alle Maschinen und Übergabestellen, werden von dieser Entstaubungsan-lage erfasst.

TagebauplanungAusgehend von der Aufnahme und Einarbeitung von

topographischen Daten des Tagebaus und der relevanten Umgebung, einschließlich der Ergebnisse einer Erkun-dung, wurde ein dreidimensionales Modell der Lagerstätte erstellt. Dieses bildete die Grundlage für die weiteren Pla-nungen sowie für die Flächen- und Massenbilanzierung, getrennt nach Abraum und Wertmineral.

Resultierend aus dem Umstand, dass es sich beim Tagebau Sheleiky um den Neuaufschluss eines Lagerstät-tenteils handelt, bei dem in einem ersten Schritt mobile Aufbereitungsanlagen die derzeitige Produktion aufrecht-erhalten sowie zur Schaffung einer Standfläche für die stationäre neue Aufbereitungsanlage eingesetzt werden, wurde die bergtechnische Planung in folgenden Schritten vorgenommen:

• AuswahlundPlanungdesAufbereitungs- standortes,• UntersuchungmöglicherVorbrecherstandorte,• detaillierteAbbauplanungderuntersuchten

Varianten,• AuswahlderoptimalenTagebauzuschnitts-bzw.

Planungsvarianten.

Analyse des aktuellen TagebauzuschnittsDie Lagerstätte befindet sich innerhalb eines Hanges,

der von Südwesten nach Nordosten relativ leicht ansteigt. Der Steinbruch wurde im südwestlichen Bereich der für den Abbau vorgesehenen Fläche aufgeschlossen und ent-lang der südöstlichen Grenze über zwei Sohlen in einer relativ schmalen Form fortentwickelt. Die Gewinnung

Abb. 1: Netzplan für die Realisierung des Projektes „Sheleiky“

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Abb. 2: Fließschema der neuen Aufbereitungsanlage von Sandvik* im Steinbruch Sheleiky

*Sandvik Mining and Constrcution ist ein Geschäftsbereich der Sandvik Gruppe und ein weltweit führender Anbieter von Maschinen, Hartmetallwerkzeugen, Dienst-leistungen und technischen Konzepten für den Abbau und das Brechen von Gesteinen und Mineralien für die Bergbau- und Bauindustrie. Die Umsätze 2007 beliefen sich auf SEK 33.100 Mio und die Anzahl der Beschäftigten auf 15.200.

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erfolgt durch Bohr- und Sprengarbeit. Das Haufwerk wird mittels eines Baggers geladen und mit kleinen Skw zu ei-ner mobilen Aufbereitungsanlage transportiert.

Resultierend aus dem Umstand, dass der Neubau der Aufbereitungsanlage einschließlich der Installation eines neuen semistationären Vorbrechers parallel zu den Auf-schlussarbeiten durch die Mobilanlagen erfolgen sollte, ergaben sich nachstehende planerische Vorgaben:

• AuswahldesStandortesfürdieAufbereitungs- anlage und den Vorbrecher,• MöglichstfrühzeitigeInstallationderneuen

Vorbrecheranlage und der Aufbereitung,• BetriebdervorhandenenAnlagewährendder

Vorbereitung und Installation der neuen Aufbereitungsanlage und des Vorbrechers,• OptimierungderTransportwegezwischenden

Gewinnungsstellen und der Vorbrecheranlage,• GewährleistungdeszukünftigenAusbausundder

Erweiterung des Tagebaues sowie• vollständigeNutzungderLagerstätte,soweit

technisch und wirtschaftlich sinnvoll.

Dieses Planungsziel einer schnellen Ins-tallation der Anlage und der damit verbun-denen Notwendigkeit geringer Massenbe-wegungen zur Schaffung eines geeigneten und langfristigen Standortes konnte da-durch entsprochen werden, dass der süd-westliche Teil der Konzessionsfläche hierfür ausgewählt wurde. Dieser Standort verfügt weiterhin über den Vorteil, direkt an der Ta-gebauausfahrt zu liegen und eine klare Tren-nung zwischen Tagebaubetrieb und Verla-dung zu ermöglichen.

Grundsätzlich ist anzustreben, einen Vor-brecher im Bereich des Massenschwer-punktes der Lagerstätte bzw. auf einer Ebene, die durch den Schwerpunkt der Lagerstätte verläuft, zu installieren. Bedingt durch die Form und räumliche Lage der Lagerstätten im Raum lässt sich jedoch diese Zielsetzung, gerade bei der Planung von Neuaufschlüs-sen, selten realisieren. Im vorliegenden Fall würde die Realisierung dieses Punktes zu Konflikten hinsichtlich der geforderten kurzen Installationszeit, der vollständigen Gewinnung der Lagerstätte sowie der Ver-meidung von Kreuzungen zwischen Trans-portband und diskontinuierlicher Förderung mittels Skw führen.

Nach Abwägung sämtlicher Planungsvorgaben und unter Berücksichtigung eines wirtschaftlichen Transports des gewonnenen Rohstoffs wurde der Vorbrecherstand-ort direkt an der westlichen Abbaugrenze gewählt. Dieser Standort bietet eine gute Anbindungsmöglichkeit zwischen dem Tagebau einerseits und der Aufbereitungsanlage andererseits. Die Skw - Entladung kann auf dem Niveau 105 m ü.NN erfolgen. Der gebrochene Rohstoff wird auf dem Niveau von rd. 92 m ü.NN über eine Bandanlage mit der Vorhalde verbunden. Von dort aus wird das Material über einen Unterflurabzug zur Aufbereitungsanlage trans-portiert.

Das Ergebnis der dreidimensionalen Planung des Stand-ortes ist in den Abbildungen 4 ff. dargestellt. Die für die Vorbereitung dieses Standortes zu bewegenden Massen betragen rd. 115.000 m³.

Abb. 3: Standort und Planung

der neuen Aufbereitungsanlage und des Vorbrechers

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Zuschnittsplanung

Ein wesentlicher Aspekt zur Gewährleistung eines nachhaltigen und wirtschaftlichen Betriebs eines Festge-steinstagebaus bildet die sukzessive Optimierung der in-nerbetrieblichen Transportkosten. Die in Folge des Abbaus stets zunehmende Entfernung zwischen der Ladestelle und dem Vorbrecher ist, soweit möglich, durch Umsetzen der Vorbrecheranlage und Verlängerung der Bandanlage bis zur Aufbereitung entgegenzuwirken. Die technische Vorraussetzung besteht in der Nutzung eines semistatio-nären Vorbrechers, der zu gegebener Zeit mit vertretba-rem wirtschaftlichem Aufwand umgesetzt werden kann. Die technische Planung des Tagebaus sollte stets diese Möglichkeit in die Überlegungen einbeziehen und durch eine wirtschaftliche Untersuchung prüfen.

Diese planerische Notwendigkeit wurde im Rahmen die-ses Projektes integriert. Es wurden dabei zwei Abbauvari-anten, die eine Umsetzung des Vorbrechers berücksichti-gen, geplant und miteinander verglichen. Unabhängig von der jeweiligen Planungsvariante wurden nachstehende technische Randparameter umgesetzt:• Sohlenhöhe12m,• NeigungderGewinnungsböschung78°,• BreitederSohlemindestens30m,• BreitederFahrbahn15m,• NeigungderRampe10%.• Endbermenbreite5mund• SchaffungmehrererAbbausohlenzur

Qualitätssteuerung.

Planung der Abbauvariante 1

In der ersten Abbauvariante wurde davon ausgegan-gen, dass der Vorbrecher nach geeignetem Fortschritt des Tagebaus in eine zentrale Lage auf die Ebene des Massen-schwerpunktes umgesetzt wird. Dabei wurde zunächst mit dem Aufschluss des Tagebaus nördlich des Vorbrechers begonnen und der Abbau flächenhaft in Richtung Norden und Osten erweitert. Die Anbindung der ersten Sohlen er-folgte entlang der westlichen Grenze. Im zweiten Schritt wurden die oberen Abbausohlen in östlicher und südlicher Richtung bis zu ihrem Endstand geführt. Erst in der dritten Phase der Abbauentwicklung kann nach langjähriger Vor-bereitung des neuen Vorbrecherstandortes und der dazu-gehörigen Bandrampe der Vorbrecher umgesetzt werden. Die Bilanzierung der gewonnenen Massen zeigt, dass die Umsetzung des Vorbrechers erst rd. 18 Jahre nach dem Tagebauaufschluss erfolgen kann. In weiteren Abbau-schritten wird der Tagebau sukzessive in die Teufe geführt (Abb. 4 bis 7).

Abb. 4: Abbaustand 1, Abbauvariante 1

Abb. 5: Abbaustand 2, Abbauvariante 1

Abb. 6: Zwischenabbaustand nach Um-setzen des Vorbrechers, Abbauvariante 1

Abb. 7: Abbauendstand, Abbauvariante 1

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Eine erste Analyse dieser Planungsvariante lässt folgende Probleme erkennen:

• die Umsetzung des Vorbrechers führt zu einer erheblichen Reduzierung der gewinnbaren Massen,• eineKreuzungderBandtrasseunddes

Fahrzeugverkehrs im Tagebau ist unvermeidbar,• dieRampenführungistumständlich,ihre

Herstellung führt zu einer Leistungsminderung während des Tagebaubetriebs,• DasAbbaufeldwirddurchdieLageder

Bandanlage in zwei Bereiche geteilt.

Planung der Abbauvariante 2

Aufgrund der oben beschriebenen Nachteile der ersten Abbauvariante wurde in der zweiten Variante angestrebt, die Planung derart auszuführen, dass ein späteres Umset-zen des Vorbrechers möglichst am Rande der Tagebau-grenze stattfinden kann. Des Weiteren empfiehlt es sich, den zukünftigen Standort in nördlicher Richtung zu planen, da die Lagerstätte in diesem Abschnitt über eine größere Mächtigkeit verfügt. Eine detaillierte Planung ergab, dass das Ziel, den Vorbrecher in einem Schritt auf der Ebene des Massenschwerpunktes auf dem Niveau 76 m ü.NN zu installieren, erst nach 24 Jahren ermöglicht wird. Die Pla-nung wurde daher derart ausgeführt, dass eine zweifache Umsetzung des Vorbrechers 15 bzw. 23 Jahre nach dem Aufschluss vorgenommen werden kann.

Die ersten zwei Planungsschritte entsprechen denen der ersten Abbauvariante. Die sich anschließenden Planungs-phasen bis zum Abbauendstand sind in den Abbildungen 8 und 9 dargestellt. Durch die Wahl dieser Abbauführung können die aus Abbauvariante 1 resultierenden Nachteile (s.o.) umgangen werden.

Die vorgestellte Planungsvariante 2 wurde mit allen Projektbeteiligten abgestimmt und umgesetzt. Das Pro-jekt wurde termingerecht abgeschlossen. Die Produktion mit der neuen Aufbereitungsanlage findet seit Herbst 2006 erfolgreich statt.

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Abb. 8: Zwischenabbaustand nach der ersten Umsetzung des Vorbrechers, Abbauvariante 2

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Zusammenfassung

Der vorliegende Beitrag verdeutlicht, dass durch eine systematische Vorgehensweise und eine rechtzeitige Verzahnung der Planung und Projektierung einer großen Aufbereitungsanlage sowie der Planung des zugehörigen Tagebaubetriebs dauerhafte wirtschaftliche Vorteile er-zielt werden können. In weniger als 40 Wochen wurde ein Großprojekt unter Berücksichtigung der noch in Produktion befindlichen mobilen Aufbereitung realisiert. Der Tagebau Sheleiky ist seit dem Jahr 2006 in Betrieb. Die Projektziele wurden voll erreicht.

Die folgenden Abbildungen zeigen die fertige neue Auf-bereitungsanlage im Steinbruch Sheleiky.

Abb. 9: Abbauendstand, Abbauvariante 2

AUTOREN:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein TudeshkiPlanungsbüro MTCAlbrecht-von-Groddeck-Str. 338678 Clausthal-Zellerfeld | DeutschlandTel.: +49 (0) 5323 - 98 39 33

[email protected]

Dipl.-Ing. Christoph AumüllerTechnischer LeiterBasalt-Actien-GesellschaftLinzhausenstr. 2053545 Linz am Rhein | DeutschlandTel.: +49 (0) 2644 - 56 31 68Internet: www.basalt.de

[email protected]

Dipl.-Ing. Lutz KaufmannSegment Manager QuarrySandvik Mining & Construction Central Europe GmbHHafenstr. 28045356 Essen | DeutschlandTel.: +49 (0) 174 - 3367 313Internet: www.sandvik.com

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WEITERE FIRMENKONTAKTE:

FB Filter Bau GmbH | www.filterbau.de

Gerwin Silotechnik | www.gerwin-silotechnik.de

K2 Automation GmbH | www.k2controlsystems.com

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Untersuchungen zur Erfassung von Staubemissionen beim Umschlag von Steinkohle Ein Vergleich zwischen Emissionsfaktoren aus VDI Richtlinie und Messungen

Der vorliegende Beitrag berichtet über die Ergebnisse einer Studie zur Erfassung von Staubemissionen beim Umschlag von Steinkohle. Im Rahmen des Projektes wurden für staubrelevante Arbeitsvorgän-ge auf dem Betriebsgelände der Rhenus Midgard GmbH am Standort Nordenham Staubmessungen

durchgeführt. Ziel war es dabei, Werte für die Staubemissionen zu ermitteln und diese mit den Vorgaben aus der VDI-Richtlinie 3790 zu vergleichen, damit technisch sinnvolle Maßnahmen zur Immissionsminde-rung eingeleitet werden können.

von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. H. Tudeshki1, Dipl.-Ing. Tao Xu1, Dr.-Ing. W.-M. Feldbach2

1Lehrstuhl für Tagebau und Internationaler Bergbau | Technische Universität Clausthal | Deutschland2Öko-Control GmbH | Schönebeck | Deutschland

Die Rhenus Midgard GmbH besitzt und betreibt am Standort Nordenham in Norddeutschland ei-nen Seehafen, in dem bereits seit etwa 100 Jahren Massengüter wie Kohle, Petrolkoks, Eisenerzpellets und Baustoffe umgeschlagen und zwischengelagert werden. Der Massenumschlag beläuft sich gegen-wärtig auf rund 2,5 Mio. Tonnen pro Jahr. Da die Rohstoffnachfrage seit einigen Jahren steigt ist eine Lagererweiterung am Standort Nordenham geplant.

Im Laufe der Jahre entstand in unmittelbarer Nähe der Seehafenanlage eine dichte Wohnbebau-ung, was immer wieder zu Konflikten mit Anwoh-nern aufgrund der Staubemissionen führte. Durch verschiedene Staubschutzmaßnahmen hat Rhe-nus diese Emissionen erheblich reduziert. Darüber hinaus hat das Unternehmen eine Studie mit dem Titel „Untersuchungen zur Erfassung von Staube-missionen beim Umschlag von Steinkohle“ in Auf-trag gegeben, in deren Rahmen Staubmessungen bei allen staubrelevanten Arbeitsgängen auf dem Betriebsgelände durchgeführt wurden. Auf dieser Grundlage können nun weitere technisch effektive Maßnahmen zur Immissionsminderung eingeleitet werden, die sogar über die gesetzlich geforderten Maßnahmen hinausgehen.

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Für Staubemissionsmessungen wird in der VDI-Richtli-nie 3790 zwar ein Verfahren beschrieben, wie die beim

Umschlag von Schüttgütern auftretenden Emissionen ab-zuschätzen sind, gleichzeitig wird aber auch festgestellt, dass vor Ort durchgeführte Messungen stets eine höhere Genauigkeit aufweisen und aus diesem Grund zu bevorzu-gen sind. Aus diesem Grund wurde zunächst eine Analyse der betrieblichen Arbeitsgänge vorgenommen, die im Er-gebnis zu einer Definition staubrelevanter Betriebsvorgän-ge führte.

Für diese Arbeitsgänge wurde im weiteren Vorgehen ein Messkonzept erarbeitet, zu dem neben der Auswahl geeigneter Messgeräte auch das genaue Vorgehen bei den Messungen, die Dokumentation der Messergebnisse sowie die Auswertung beschrieben wurde. Die definier-ten Arbeitsgänge bzw. Messstellen wurden anhand ihrer Emissionscharakteristik in die Kategorien kontinuierliche und diskontinuierliche Punktquellen, Linienquellen sowie Flächenquellen eingeteilt

Die Messergebnisse haben gezeigt, dass das in der VDI-Richtlinie 3790 beschriebene Vorgehen zur Abschätzung von Staubemissionen am Standort Nordenham zur Annah-me deutlich zu hoher Staubemissionen führt. Im Vergleich zu den vor Ort ermittelten Staubemissionen lagen die nach VDI berechneten Werte für die meisten Messstellen deut-lich zu hoch. Nur für zwei Staubquellen führte das Vorge-hen nach VDI zu geringeren Werten als die Vorortmessun-gen.

Dieses Ergebnis zeigt, dass für weitere Betrachtungen der Emissionsentwicklung am Standort Nordenham, die

vor Ort ermittelten Emissionswerte verwendet werden sollten. Nur hierdurch ist es möglich sinnvolle Maßnah-men zur Staubreduzierung einzuleiten. Dies gilt ebenso für andere Betriebsstätten, die die gleichen oder ähnliche emissionsrelevante Arbeitsgänge aufweisen. Hier wird vorgeschlagen statt der berechneten Werte aus der VDI-Richtlinie, die im Rahmen dieses Messprogramms ermittel-ten Emissionswerte zu verwenden bzw. bei abweichenden örtlichen Gegebenheiten oder Arbeitsgängen zusätzliche Messungen vorzunehmen, um auch für diese Emissions-quelle belastbare Messergebnisse zu erlangen.

EinführungIn der Bundesrepublik werden jährlich rd. 70 Mio. Ton-

nen Steinkohle zum Zwecke der Energieerzeugung und Stahlproduktion eingesetzt. Sowohl die Eigenproduktion des Landes als auch die rd. 44 Mio. Tonnen Importkohle müssen entsprechend der Standorte der Verbraucher nach Quantität und Qualität einer systematischen Verteilung unterzogen werden. Die Materialströme werden zurzeit i.A. im europäischen Ausland hauptsächlich in Rotterdam sowie im Inland in Hamburg Hansaport sowie Nordenham koordiniert. Resultierend aus der positiven Entwicklung der Kohleverstromung und Stahlerzeugung einerseits so-wie die baldige Reduzierung der Kohleumschlagkapazität für Kraftwerke in Hamburg Hansaport besteht ein sicherer Bedarf an Erweiterung bzw. Neubau von Kohleumschlag-standorten in der Bundesrepublik Deutschland. Gerade hinsichtlich der Notwendigkeit der Landesentwicklung nimmt dieser Bedarf im wirtschaftlichen Konkurrenz-kampf zum Nachbarland Niederlande eine zentrale Be-deutung für die in Deutschland ansässige Industrie ein.

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Als mögliche Standorte könnten Umschlagplätze an der Elbe, Weser und Jade entwickelt werden.

Eine zentrale Stellung sowohl bei der Aufrechterhaltung vorhandener Kohleumschlagstandorte als auch für die zu-künftig zu genehmigenden Betriebe nehmen der in Folge des Materialumschlags entstehende Staub und die damit einhergehende Immission in der Nachbarschaft ein. Inso-fern bildet in diesem Zusammenhang der Nachbarschafts-schutz einen der elementaren Strategie-Eckpunkte beim Betrieb und der Genehmigung.

Die Firma Rhenus Midgard GmbH & Co. KG betreibt in Nordenham einen privaten Hafen, in dem u. a. ein jährli-cher Umschlag von rd. 500.000 t Steinkohle vorgenommen wird. Der entlang der Weser liegende Pier umfasst eine nordöstliche und südwestliche Erstreckung von rd. 2,5 km mit einer maximalen Ost-West Breite von ca. 450 m. Die Ge-samtkapazität beträgt 2,5 Mio Tonnen. Der Kohleumschlag wird im Bereich vom Nordpier und dessen Verlängerung, insgesamt auf einer Länge von ca. 600 m vorgenommen. Während der Umschlag in den westlichen, parallel zur Weser liegenden Halden mittels schienengebundenen Be- und Entladevorrichtungen durchgeführt wird, erfolgt die Bewirtschaftung der dahinter liegenden ostwestlich ange-legten und lang gestreckten Halden in einem diskontinu-ierlichen Betrieb mittels Radlader. Der Auf- und Abbau der Halden in diesem Abschnitt wird mittels Load- and Carry System praktiziert. Zusätzlich sind hier Hydraulikbagger zur Gestaltung der Hochhalden im Einsatz. Insofern existieren in dem Betrieb unterschiedliche Staubimmissionsquellen, verschiedener räumlicher Anordnung sowie verschiedene mobile Quellen unterschiedlicher Betriebsweise.

Resultierend aus dem sehr kurzen Abstand der Bebau-ung bzw. der Wohnobjekte zum Betriebsgelände wurden in

der Vergangenheit Bemühungen zur Staubbekämpfung und zum Schutz der Anlieger eingeleitet. Hierzu gehören das Anlegen von Wasserleitungen zur Schaffung von Berie-selungsanlagen an 23 Stellen im Betrieb sowie eine rech-nergestützte Steuerung von 2-3 Regnereinheiten. Darüber hinaus wird zur Windversiegelung der Haldenoberflächen seit einiger Zeit eine Berieselung mit umweltfreundlichen Bindemitteln durchgeführt.

Die ersten Eigenmessungen des Betriebes an drei Stel-len zeigen, dass der Grobstaub (nicht gesundheitsgefähr-dende Staubpartikel größer PM 10 gemäß der 22. BImSchV bzw. der TA-Luft) nicht die Immissionsgrenzwerte über-schreitet. Dennoch ist die Firma Rhenus Midgard GmbH & Co. KG bestrebt sinnvolle Maßnahmen zur Staubredu-zierung einzuleiten. Hierzu sollen unabhängig von den Richtlinien und Anhaltswerten der einschlägigen Normen technisch sinnvolle und wirtschaftlich tragbare Lösungen zur starken Reduzierung der Staubentwicklung eingeleitet werden. Die Untersuchungen sollen gleichzeitig mit der Zielsetzung vorgenommen werden die Lösungsvorschläge nach Erprobung in der Praxis des Betriebes Nordenham als Grundlage für die Genehmigung und Inbetriebnahme zukünftiger firmeneigener Umschlagplätze zu nutzen.

Ziel der Untersuchungen war es, diesen Anforderun-gen folgend, eine systematische Analyse und Bewertung des Betriebes Nordenham, die Emissionsquellen zu iden-tifizieren, die entstehende quellbezogene Immission nach Qualität und Quantität in Abhängigkeit wirksamer Einfluss-parameter zu erfassen und schließlich durch Einbeziehung internationaler Erfahrungen wirksame Technologien zur Behebung bzw. Linderung des Problems vorzuschlagen.

Abb. 1: Übersicht der gesamten Hafenanlage

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Analyse der Betriebs-abläufe und Staub- entwicklung

Die Umschlagvorgänge im Seehafen Nordenham bestehen aus der Seeschiffentladung (An-kunft der Kohle aus dem Ausland), der Zug- und Binnenschiffbela-dung (Weitertransport innerhalb Deutschlands), dem Umschlag zwischen den Lagern sowie den zusätzlich notwendigen Trimm-arbeiten in allen Bereichen des Betriebsgeländes. Die erfassten Arbeitsabläufe umfassen den Greiferbetrieb, den Bandtrans-port, Trimmarbeiten sowie die Zugbeladung. Zusätzlich wurden Fahrwege, Halden und Freiflä-chen hinsichtlich ihrer Staube-missionen betrachtet. Die auf dem Betriebsgelände der Rhenus an-zutreffenden Halden sowie die sie umgebenden Freiflächen zählen zwar nicht zu den Betriebsabläu-fen, werden jedoch als bedeuten-der Staubemittent eingeschätzt und daher berücksichtigt.

drei Betriebsabläufe im Greiferbetrieb vorgenommen. Dies sind die Seeschiffentladung, die Zugbeladung sowie die Beladung von Binnenschiffen.

Greiferbetrieb

Die in Nordenham eingesetzten Umschlagbrücken bzw. der Drehwippkran zum Be- und Entladen von Schiffen sind mit Greiferanlagen ausgestattet. Im Wesentlichen werden

Abb. 2: Greiferbetrieb

Abb. 3: Bandübergabe (links) und Bandabwurf (rechts)

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Bandübergaben und Bandabwurf

Ausgehend von den Abwurf-trichtern der Brücken sowie des Drehwippkrans wird die aus dem Seeschiff entladene Kohle durch Bandanlagen auf die jeweiligen Hal-den transportiert.

Trimmarbeiten

Trimmarbeiten sind an verschie-denen Stellen des Betriebsgeländes und zu unterschiedlichen Zeitpunk-ten im Betriebsablauf notwendig. Für die erforderlichen Trimmarbeiten kommen hauptsächlich Radlader, Kettendozer und Hydraulikbagger zum Einsatz. Diese Betriebsmittel sind lediglich Hilfsgeräte bei der eigentlichen Be- und Entladung von Schüttgütern.

Zugverladung

Für die Zugverladung nehmen die Greifer der Umschlagbrücken Kohle in den Lagerbereichen auf und ge-ben sie in die Aufgabetrichter. Die Kohle wird zunächst mit einer unter dem Trichter angeordneten Waage gewogen und im Anschluss in die bereitstehenden Waggons aufge-geben.

Fahrwege

Beim Umschlag von Schüttgü-tern zwischen den Lagern sind Fahrbewegungen der Radlader un-umgänglich. Darüber hinaus treten Fahrten von Radladern und Ketten-dozern bei Trimmarbeiten in allen Bereichen des Betriebsgeländes auf. Fahrbewegungen sind stets mit Staubemissionen verbunden, die durch Aufwirbelungen des auf der Fahrbahn liegenden Staubes verur-sacht werden. Zusätzlich wirkt sich eine kontinuierliche Zerkleinerung der Kohle, verursacht durch eine Befahrung, negativ auf die Höhe der Staubemissionen aus.

Abb. 4: Trimmarbeiten mit Radlader und Kettendozer

Abb. 5: Zugbeladung

Abb. 6: Fahrweg (trocken)

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Halden und Freiflächen

Bei den Halden muss unterschieden werden zwischen versiegelten und un-versiegelten Haldenflächen. Die Versie-gelung wird nach Trimmung der Halde durch einen Wasserwagen aufgebracht und beinhaltet neben Wasser das Anti-staub- und Versieglungsmittel Innocoat. Eine Versiegelung wird im Wesentlichen dort aufgebracht, wo die Kohle für eine längere Zeit gelagert werden soll. Von den versiegelten Haldenflächen gehen kaum Staubemissionen aus, da der Fein-kornanteil durch das Innocoat gebunden ist und die Haldenoberfläche längere Zeit ungestört bestehen. Unversiegelte Haldenflächen (Bruchflächen) treten in den Betriebsbereichen auf, in denen die Kohle sehr schnell wieder verladen wird bzw. in denen kontinuierlich Kohle ent-nommen wird.

Neben den betriebsbedingt notwen-digen Halden besitzen auch die Frei-flächen ein nicht zu unterschätzendes Emissionspotential. Besonders proble-matisch wirken sich Freiflächen aus, auf denen Kohle durch die Fahrbewegungen von Radladern oder sonstigen Fahrzeu-gen stark zerkleinert wird.

Relevante Staubquellen und MessstellenDie im Hafen Nordenham vor Ort aufgenommenen

Betriebsabläufe ergeben die in Tabelle 1 aufgeführten 16 relevanten Staubquellen bzw. Messstellen.

Abb. 7: Halden und Freiflächen

Messstelle Art der EmissionsquelleMessstelle 1 Entladung Seeschiff -Haufwerkaufnahme durch Greifer Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 2 Greiferabwurf in Trichter Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 3 Greiferabwurf direkt auf Halde Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 4 Bandübergaben Kontinuierliche PunktquelleMessstelle 5 Bandabwurf (in Abhängigkeit der Abwurfhöhe) Kontinuierliche PunktquelleMessstelle 6 Trimmarbeiten durch Kettendozer LinienquelleMessstelle 7 Fahrweg Kettendozer LinienquelleMessstelle 8a Trimmen durch Radlader – Aufnahme des Haufwerkes Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 8b Trimmen durch Radlader – Abgabe des Haufwerkes Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 9a Fahrwege Radlader – beladen (Lastfahrt) LinienquelleMessstelle 9b Fahrwege Radlader – unbeladen (Leerfahrt) LinienquelleMessstelle 10 Greiferaufnahme auf der Halde Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 11 Greiferabwurf auf Binnenschiff Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 12 Abgabe Kohle in Zugwaggon Diskontinuierliche PunktquelleMessstelle 13 Halden (versiegelt oder nicht versiegelt, Bruchflächen) FlächenquelleMessstelle 14 Trockene Freifläche Flächenquelle

Tab. 1: Staubquellen und Messstellen

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MesskonzeptFür jede Staubquelle wird ein spezifischer Emissions-

faktor in der Einheit von g/h ermittelt, damit die Emissions-intensität der verschiedenen Staubquellen miteinander verglichen werden können. Ferner kann somit die Einhal-tung der vorgeschriebenen Grenzwerte überprüft werden.

Das entwickelte Messprinzip beruht auf einer Diffe-renzmessung. Dabei werden für die jeweiligen Staub-quellen sowohl auf der Luv- als auch auf der Lee-Seite in zeitlich nah beieinander liegenden Zeitabständen die auf-tretenden Staubkonzentrationen in der Luft messtechnisch registriert. Aus der Bildung von Mittelwerten resultieren in entsprechender Weise die Vor- bzw. Gesamtbelastung. Die Differenzbildung beider Werte liefert die Zusatzbelastung, die durch die reine Umschlagtätigkeit beim Materialhandling entsteht.

Unter Berücksichtigung der geomet-rischen Abmessungen der Staubwolke kann die jeweilige Emission pro Mas-seeinheit ermittelt werden. Der gesuchte Emissionsfaktor ergibt sich anschließend dadurch, indem der massebezogene Emis-sionswert auf die umgeschlagene Menge oder die Betriebsdauer bei den verschie-denen Staubquellen bezogen wird.

Das Messkonzept wird entsprechend der Aufgabe, Emissionen diverser Quellen beim Umschlag, Transport und Lagerung von Kohle zu ermitteln, erstellt. Um die tatsächlichen Emissionen bestimmen bzw. realistisch abschätzen zu können, müssen die Immissionen im Umfeld der einzelnen Quellen unter realen Umschlags- und Lagerungsbedingungen sowie bei unter-schiedlichen klimatischen Bedingungen messtechnisch erfasst werden.

Das im Rahmen dieses Projektes ge-wählte Messkonzept sowie die dabei zum Einsatz kommenden Messgeräte sind ge-eignet, Partikelgrößen von unter 1 µm bis 32 µm in verschiedenen Korngrößenklas-sen zu erfassen. In einer vorgeschalteten Untersuchung wurde die Korngröße der am Standort Nordenham auftretenden Staubemissionen mittels REM-Aufnah-men vorgenommen. Anhand dieser Ana-lyse konnte nachgewiesen werden, dass bei einer Entfernung des Messgerätes zum Emissionsort von etwa 6 m, kaum Partikel mit einer Korngröße von mehr als 30 µm in der angesaugten, mit Staub

belasteten Luft, enthalten sind. Damit konnte bestätigt wer-den, dass die ausgewählten und eingesetzten Messgeräte für die Messung der Staubemissionen auf dem Betriebs-gelände der Rhenus geeignet waren.

Bild Anzahl der Partikel

x > 30μm 10 < x < 30μm x < 10 μm Gesamt

#11608 0 5 237 242#11610 1 4 284 289#11611 1 5 258 264#11612 1 14 212 227#11613 0 12 254 266#11614 2 10 227 239#11615 1 8 261 270Summe 6 58 1.733 1.797

% 0,33 3,23 96,44 100

Abb. 8: REM-Aufnahme, 500fache Vergrößerung

Tab. 2: Auswertung der REM-Aufnahmen

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MessdurchführungBei jeder Messung wurden der untersuchte Betriebs-

ablauf (Messstelle), der Ort, das Datum und die Uhrzeit der Messung sowie die klimatischen Gegebenheiten (Außen-temperatur, Windrichtung und Windgeschwindigkeit) zum Zeitpunkt der Messung erfasst und dokumentiert. Der Ort der Messung wurde anhand einer Karte des Betriebsge-ländes und eines darauf gelegten Rasters definiert. Damit wurde für jede Messung eine exakte Ortszuordnung mög-lich.

Unabhängig von der jeweils gewählten Vorgehenswei-se wurden für statistisch gesicherte Werte mindestens 10 Wiederholungen der Messung bei möglichst identischen Bedingungen vorgenommen. Die Messergebnisse, alle weiteren Messparameter sowie sonstige Besonderheiten, die während der Messungen auftraten wurden in einem speziellen Messdokumentationssystem erfasst.

MessergebnisseDie Messergebnisse wurden in Punkt-, Linien- und Flä-

chenquellen unterteilt. Bei den Punktquellen wurde darü-ber hinaus zwischen kontinuierlichen und diskontinuierli-chen Emissionsquellen unterschieden.

Grundsätzlich wurden die Emissionen der einzelnen Staubquellen (Messstellen) zunächst mit Hilfe der VDI-Richtlinie 3790 berechnet. Anschließend wurden die Emis-sionen auf Basis der eignen Messungen ermittelt und miteinander verglichen. Für das weitere Vorgehen wurde jeweils der höhere berechnete Emissionsfaktor der bei-den Vorgehensweisen verwendet. Dies entspricht dem üblichen Vorgehen bei einer Worst-Case-Betrachtung. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgte in einer Dar-stellung der Emissionsfaktoren für alle Emissionsquellen in den Korngrößenklassen PM2,5, PM10 sowie Staub mit einer Korngröße von 10 bis 32 µm.

Im Ergebnis konnte festgestellt werden, dass in den meisten Fällen die auf den Messwerten beruhenden Emis-sionsfaktoren deutlich unter denen der VDI-Richtlinie liegen. Die nachfolgende Abbildung zeigt die Emissions-faktoren nach VDI-Richtlinien, die berechneten Emissions-faktoren nach dem durchgeführten Messprogramm sowie eine prozentuale Angabe des Verhältnisses dieser beiden Emissionsfaktoren zueinander.

Abb. 9: Verteilung der Messorte und Anzahl der Messungen

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Messstelle Max. Wert - PM10 VDI- Wert - PM10 prozentualerAnteil

MS1 2 mg/t 77 mg/t 3 %MS2 1 mg/t 95 mg/t 1 %MS3 4 mg/t 148 mg/t 3 %MS4 52,1 mg/t 115 mg/t 45 %MS5 17 mg/t 115 mg/t 15 %MS6 15 mg/m 78 mg/m 20 %MS7 4 mg/m 78 mg/m 5 %

MS8a 13 mg/t 95 mg/t 14 %MS8b 2 mg/t 95 mg/t 2 %MS9a 30 mg/m 75 mg/m 40 %MS9b 45 mg/m 75 mg/m 60 %MS10 16 mg/t 35,1 mg/t 46 %MS11 67 mg/t 115,1 mg/t 58 %MS12 1 mg/t 434,5 mg/t 0,3 %MS13 0,8 mg/m²*h 81,3 mg/m²*h 1 %

MS13-Bruchfläche 419 mg/m²*h 81,3 mg/m²*h 515 %MS14 215 mg/m²*h 81,3 mg/m²*h 265 %

und Flächenquellen, abschließend Messwerte definiert, die für eine sich anschließende Simulation der Emissions-ausbreitung verwendet werden.

Hinsichtlich der Simulation ist eine Korrektur der Mess-ergebnisse erforderlich, da messtechnisch die Körnungen PM2,5, PM10 und Staub mit einer Korngröße zwischen 10 und 32 µm erfasst wurden, das Simulationsprogramm je-doch eine Angabe in den Korngrößenklassen

• 0 bis 2,5 µm,• 2,5 bis 10 µm,• 10 bis 50 µm sowie• 50 bis 500 µm

erfordert. Daher wurden die Messergebnisse durch Emis-sionsfaktoren für Staub mit einer Korngröße zwischen 50 und 500 µm ergänzt. Diese Werte konnten messtechnisch nicht erfasst werden und können daher nur anhand der Korngrößenanalyse (Anteil dieser Korngrößenklasse) und der Messergebnisse der anderen Körnungen (PM2,5, PM10, Staub zwischen 10 und 32 µm) abgeschätzt werden. Die definierten Messergebnisse für die nachfolgenden Simulationen sind in den nachfolgenden Tabellen 4 bis 6 unterteilt nach Punkt-, Linien- und Flächenquellen darge-stellt.

Tab. 3: Vergleich von Messwerten und VDI-Richtlinie

Im Bereich der diskontinuierlichen Punktquellen (MS 1, 2, 3, 8a, 8b, 10, 11, 12) konnte festgestellt werden, dass in allen Fällen die ermittelten Emissionsfaktoren deutlich unterhalb der VDI-Werte liegen. Lediglich im Bereich der Haufwerksaufnahme auf der Halde (MS 10) sowie dem Greiferabwurf Binnenschiff (MS11) traten vergleichbare Werte mit der VDI auf, wobei auch diese um den Faktor 2 unter den VDI-Werten liegen. Die höheren gemessenen Emissionswerte dieser beiden Emissionsquellen beruhten auf der Berücksichtigung der Verladung von trockener Kohle, wie sie betrieblich nur sehr selten vorkommt. Bei den kontinuierlichen Punktquellen (MS 4 und 5) lagen die gemessenen Emissionsfaktoren um den Faktor 2 bzw. 6 unter den Werten der VDI-Richtlinie. Auch bei den Linien-quellen (MS 6, 7, 9a, 9b) konnte dieser Trend festgestellt werden. Hier erreichten die gemessenen Emissionsfakto-ren einen maximalen Anteil von 60% der VDI-Werte. Ein an-deres Bild ergibt sich bei den Flächenquellen, hier wurden die Werte der VDI teilweise um den Faktor 5 überschritten (MS 13 – Bruchflächen). Dieser Extremwert beruhte aller-dings auf der Betrachtung trockener Bruchflächen, wie sie betrieblich nur selten vorkommen.

Definierte MessergebnisseEntsprechend der Auswertung der Messergebnisse für

alle Messstellen wurden, unterteilt nach Punkt-, Linien-

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Art der Emissionsqelle Messstelle

Ermittelter Emissionsfaktor

0 bis 2,5 μm[g/h]

2,5 bis 10 μm[g/h]

10 bis 50 μm[g/h]

50 bis 500 μm[g/h]

kontinuierliche Punktquellen

4 3,0 24,0 29,9 81,35 5,0 4,0 2,6 16,6

diskontinuierliche Punktquellen

1 0,3 0,7 0,9 2,72 0,4 0,1 0,3 1,13 0,5 1,5 2,7 6,7

8a 0,3 3,7 7,2 15,98b 0,2 0,3 0,7 1,610 3,3 4,7 1,3 13,311 1,8 32,2 2,6 52,312 0,3 0,1 1,3 2,4

Tab. 4: Definierte Emissionsfaktoren, Punktquellen

Art der Emissionsqelle Messstelle

Ermittelter Emissionsfaktor

0 bis 2,5 μm[mg/m]

2,5 bis 10 μm[mg/m]

10 bis 50 μm[mg/m]

50 bis 500 μm[mg/m]

Linienquellen

6 3,0 12,0 1,3 23,37 2,0 2,0 1,3 7,6

9a 18,0 12,0 67,6 139,49b 23,0 22,0 67,6 160,9

Fahrweg trocken 23,0 22,0 67,6 160,9Fahrweg nass 0,4 0,6 0,7 2,4

Tab. 5: Definierte Emissionsfaktoren, Linienquellen

Art der Emissionsqelle Messstelle

Ermittelter Emissionsfaktor

0 bis 2,5 μm[mg/m]

2,5 bis 10 μm[mg/m]

10 bis 50 μm[mg/m]

50 bis 500 μm[mg/m]

Flächenquellen

Halde, versiegelt < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Halde, un- versiegelt

< 0,1 0,8 2,3 4,6

Bruchfläche 237,0 182,0 260,0 970,014 16,6 198,4 11,6 325,0

Tab. 6: Definierte Emissionsfaktoren, Flächenquellen

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Bei den Berechnungen der Deposition des Staubes konnte in diesen Simulationen gezeigt werden, dass die trockenen Freiflächen einen sehr großen Einfluss auf die Gesamtstaubdeposition haben. Bereits eine Erhöhung des trockenen Anteils der Freiflächen von 0 % auf 5 %, erhöht die Gesamtdeposition des Hafens in der Umgebung des Betriebes so stark, dass andere Staubquellen kaum noch einen Einfluss haben. Das unterstreicht die Notwendigkeit, grundsätzlich alle Freiflächen ständig feucht zu halten.

EmpfehlungenAls bedeutende Staubquellen, die sich durch eine hohe

Reichweite und damit durch ein erhöhtes Belästigungspo-tential auszeichnen, wurden die Staubquellen

• Bandübergaben,• Trimmarbeiten der Kettendozer mit trockenem

Material,• trockene Fahrwege der Radlader,• unversiegelte Kohlehalden,• trockene Bruchflächen sowie• trockene Freiflächen

identifiziert. An diesen Staubquellen sollte Staubminde-rungsmaßnahmen implementiert werden. Bandübergabe-stellen gehören zu den kontinuierlichen Staubquellen.

Simulation einer typischen ArbeitsschichtAbschließend wurde im Rahmen der Simulationen eine

typische Arbeitsschicht auf dem Betriebsgelände in Nor-denham nachgebildet. Hierfür wurden alle während einer Schicht aufgetretenen Arbeitsprozesse beschrieben und einem Ort auf dem Betriebsgelände zugeordnet. Bei den Punktquellen ist diese räumliche Zuordnung recht einfach, hier ist die genaue Lage der Emissionsquellen im Rahmen des Messprogramms erfasst wurde. Auch für die Linien-quellen kann anhand der erfassten Fahrwege eine Lokali-sierung erfolgen. Für die Flächenquellen mussten hingegen Annahmen getroffen werden. Hier wurde für den Zeitpunkt der Simulation angenommen, dass etwa 90% aller Freiflä-chen im nassen und nur etwa 10% im trockenen Zustand vorliegen. Der überwiegende Teil der Halden befindet sich in der Simulation im versiegelten Zustand, mit Ausnahme eines Teils des Lagers im südlichen Bereich des Betriebs-geländes. Für eine zweite Simulation wurde der Anteil der trockenen Freiflächen auf 0% herabgesetzt, um den Ein-fluss einer vollständigen und dauerhaften Bewässerung aufzuzeigen. Bei der Simulation wurde ein typischer Ar-beitsablauf eines Tages modelliert und die Annahme ge-troffen, dass dieser Ablauf tagtäglich, für die Dauer eines Jahres, wiederholt wird. Für den auftretenden Wind wäh-rend des Simulationszeitraumes von einem Jahr wurde die Windklassenstatistik des Standortes angewandt. Die Simulationsergebnisse sind in den Abbildungen 10 und 11 dargestellt.

Abb. 10: Gesamtsimulation mit 10% trockenen Freiflächen

Abb. 11: Gesamtsimulation mit 0% trockenen Freiflächen

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Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki studierte am Mining College of Schahrud, Iran. Nach mehrjähriger Tätigkeit in der Bergbauin-dustrie absolvierte er 1989 das Bergbaustudi-um an der RWTH Aachen. Von 1992 bis 2001 war er Oberingenieur am Institut für Berg-baukunde III der RWTH Aachen mit dem Ar-beitsschwerpunkt Tagebau- und Bohrtechnik. Er promovierte 1993 und habilitierte sich 1997. Von 1997 bis zu seiner Ernennung zum Universitätsprofessor war er als Dozent für das Fach Tagebau auf Steine und Erden tätig. 1998 wurde ihm die Venia Legendi für dieses Fach an der RWTH Aachen verliehen. 2001 wurde er zum Professor für Tagebau und Internati-onaler Bergbau an der TU Clausthal ernannt. Neben dem Tagebau und internationalem Bergbau bildet u.a. die Spezialbohrtechnik mit den Anwendungsfeldern Brunnenbau, Microtunneling, pipe ja-cking und HDD-Technologie einen Schwerpunkt seiner Lehr- und Forschungstätigkeit.

[email protected] | www.bergbau.tu-clausthal.de

Dipl.-Ing. Tao Xu, geboren 1980 in Shandong, China studierte von 2003 bis 2008 Umwelt-schutztechnik an der Technischen Universität Clausthal. Seit seinem Diplomabschluss im Februar 2008 ist er als wissenschaftlicher Mit-arbeiter am Lehrstuhl für Tagebau und Interna-tionaler Bergbau am im Institut für Bergbau der TU Clausthal beschäftigt

[email protected] | www.bergbau.tu-clausthal.de

Dr. rer. nat. Wolf-Michael Feldbach, Jahrgang 1948, studierte Physik an der Technischen Hochschule „Otto von Guericke“ in Magde-burg und erhielt dort 1972 sein Diplom. An der Akademie für Ärztliche Fortbildung in Berlin graduierte er im Jahr 1985 zum Fachpyhsiker der Medizin im Bereich Technische Arbeitshy-giene. 1987 promovierte er an der TU „Otto von Guericke“ in Magdeburg im Fach Physik. Bis 1990 war er bei der Arbeitshygieneinspektion Magdeburg, heute Gewerbeaufsichtsamt, beschäftigt. Seit 1990 ist er geschäfts-führender Gesellschafter der öko-control GmbH mit Firmensitz in Schönebeck (Elbe). Im Jahr 1995 wurde Herr Dr. Feldbach mit dem Bundesverdienstkreuz ausgezeichnet.

[email protected] | www.oeko-control.com

Die Emission einer kontinuierlichen Quelle ist bei gleicher Umschlagmenge und gleichen Bedingungen immer höher als die einer diskontinuierlichen Quelle. Aus diesem Grund sollten Bandübergabestellen möglichst gekapselt werden. Damit kann eine Minderung der Staubemission bis etwa 90 % erreicht werden.

Werden Trimmarbeiten an trockenem Material durchge-führt oder ist die Fahrstrecke eines Kettendozers trocken, kann es zu erhöhten Staubemissionen kommen. Sollten während der Trimmarbeiten solche Bedingungen fest-gestellt werden, so sollte das Material, insbesondere bei Ostwinden, durch geeignete Maßnahmen feucht gehalten werden.

Die Emissionen einer trockenen Fahrstrecke können entsprechend den Ergebnissen dieser Untersuchung bis zu einem Faktor 100 größer sein, als die einer befeuchteten Fahrstrecke. Aus diesem Grund sollten alle Fahrstrecken der Radlader stets feucht gehalten werden.

Aufgrund ihrer großen flächenmäßigen Erstreckung können unversiegelte Kohlehalden zu bedeutenden Stau-bemittenten werden. Aus diesem Grund sollten möglichst alle Kohlehalden versiegelt werden. Wird die Versiegelung einer Halde aufgebrochen, so entstehen Bruchflächen. Die-se liegen in der Regel zunächst in einem feuchten Zustand vor und emittieren nur geringfügig Staubmassen. Trocknen sie allerdings bei entsprechender Witterung ab, so bieten die Bruchflächen aufgrund ihrer großen Oberfläche und der meist sehr lockeren Materiallagerung eine gute An-griffsmöglichkeit für den Wind, so dass sich große Emissi-onen ergeben können. Aus diesem Grund sollten Bruchflä-chen, insbesondere bei trockener Witterung, stets feucht gehalten bzw. nach Abschluss der Arbeiten oder bei län-geren Arbeitsunterbrechungen möglichst frühzeitig erneut versiegelt werden. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die Orientierung der Bruchflächen zur Windrichtung einen Einfluss auf die Höhe der Staubemission ausübt. Deshalb sollten Bruchflächen, die parallel zur Windrichtung liegen, bei der mit den größten Belästigungen zu rechnen ist (Ost-wind), möglichst vermieden werden.

Freiflächen stellen im trockenen Zustand große Staub-emittenten dar. Deshalb sollten alle Freiflächen, auch die an unzugänglichen Stellen, möglichst feucht gehalten werden.

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Arbeitsschutz - ein wesentlicher Erfolgsgarant im deutschen Steinkohlenbergbau

Die RAG Aktiengesellschaft zeichnet sich durch modernstes Bergbau-Know-how und Arbeitssicher-heit sowie Gesundheitsschutz auf sehr hohen Niveau aus. In den vergangenen Jahren wurden sehr erfolgreich neue Technologien entwickelt und eine äußerst wirksame Sicherheitsarbeit geleistet.

Die langfristig angelegte Arbeitsschutzstrategie sowie ein modernes Managementsystem, basierend auf einer innovativen Arbeitsschutzpolitik und einer kontinuierlich weiterentwickelten Aufbau- und Ablauf-organisation sind die Basis für die erfolgreiche Sicherheitsarbeit. In dem vorliegenden Beitrag werden einige Beispiele für die Optimierung der Sicherheitstechnik und der Organisation sowie zur Sensibilisierung der Mitarbeiter zu noch stärkerem sicherheitlichen und gesundheitsbewussten Verhalten aufgezeigt.

Die Förderung deutscher Steinkohle ist das Kern-geschäft der RAG Aktien- gesellschaft. Unter ihrem Dach sind sämtliche Aktivi-täten des heimischen Stein-kohlenbergbaus gebündelt. In den 3 Bergbaurevieren in Ibbenbüren, im Saarland und der Rhein-Ruhr-Region beschäftigt das Unternehmen in in acht Bergwerken, einer Kokerei und den Service-bereichen etwa 30.000 Mit- arbeiter (Stand Mai 2008). Rund 21 Millionen Tonnen Steinkohle wurden im vergan-genen Jahr in den deutschen Revieren gefördert. Trotz der Reduzierung der Förderung und des damit verbundenen Anpassungsprozesses deckt das Unternehmen damit über ein Drittel des gesamten deutschen Steinkohlenbedarfs.

Die RAG Aktiengesellschaft steht nicht nur für Energie-versorgungssicherheit und modernstes Bergbau-Know-how sondern zeichnet sich auch durch Arbeitssicherheit auf sehr hohem Niveau aus. In der Unternehmensphi-losophie fest verankert sind neben der Produktion, die Arbeitssicherheit, der Gesundheitsschutz und der Umwelt-schutz.

Arbeitsschutz und Produktivität - Diese beiden Ziele sind bei der RAG Aktiengesellschaft untrennbar mitein-ander verbunden. So hat der deutsche Steinkohlenberg-bau in den vergangenen Jahren sehr erfolgreich inno- vative Technologien entwickelt und eine äußerst wirksame Sicherheitsarbeit geleistet.

Trotz einer schwierigen Ausgangssituation wurden bei der RAG Aktiengesellschaft im Arbeitsschutz große Erfol-ge erzielt. So konnte insbesondere die Anzahl der Arbeits-unfälle in allen über- und untertägigen Betrieben des deut-schen Steinkohlenbergbaus stark reduziert werden. Seit dem Jahre 1995 wurde beispielsweise die Unfallhäufigkeit um über 75 % bei der Summe aller meldepflichtigen Unfäl-le unter Tage gesenkt werden. Mit genau 20,3 Unfällen je 1 Million geleisteter Arbeitsstunden haben wir im Unter-tage - Bergbau einen historischen Tiefstand erreicht.

Im gleichen Zeitraum konnten wir die Leistung je Mann und Schicht unter Tage und damit unsere Produktivität um über 26 % auf 7.071 kg/MS steigern (Abb. 1).

Hieraus wird deutlich, dass die Steigerung der Produk-tivität und damit der Wirtschaftlichkeit einerseits und

von Dr.-Ing. R. Schumachers | RAG Aktiengesellschaft | Herne | Deutschland

Abb. 1

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die Senkung der Unfallhäufigkeit andererseits sich durch-aus ergänzen. Mehr noch: Gesunde Mitarbeiter sind die Voraussetzung für den wirtschaftlichen Erfolg unseres Unternehmens. Damit trägt der Arbeitsschutz auch aus ökonomischen Gründen entscheidend zur Wertschöpfung und damit zum Erreichen des Unternehmenszieles bei.

Mit dieser Unternehmensphilosophie konnten wir große Erfolge erzie-len. Unsere Erfolge im Arbeitsschutz sind u. a. das Ergebnis einer langfristig ange-legten Arbeitsschutz-strategie basierend auf einer innovativen Arbeitsschutzpolitik und einer kontinuier-lich weiterentwickel-ten Aufbau- und Ab-lauforganisation.

Der ehemals eher korrektive und reak-tive Arbeitsschutz wurde stärker pro-aktiv und präventiv ausgerichtet. Ein be-sonderes Augenmerk richtete sich dabei auf die Bewusstseins- und Verhaltensände-rung aller Mitarbei-ter. In allen Betrieben wurde ein Umfeld geschaffen, in wel-chem die Arbeits-sicherheit und der Gesundheitsschutz als selbstverständ-liche Führungsauf-gabe verstanden werden. Durch einen kooperativen und partizipativen Arbeitsschutz wird jeder Beschäftigte motiviert, sein Know-how aktiv in die Ermitt-lung und Beurteilung von Gefährdungen einzubringen und eigenverantwortlich an einer ständigen Verbesserung mitzuwirken. Dies setzt eine intensive Kommunikation und Zusammenarbeit aller betrieblichen Akteure voraus (Abb. 2).

Darüber hinaus haben wir unser Managementsystem ganzheitlich ausgerichtet. Dies bedeutet in diesem Zusam-menhang die universelle und umfassende Ausrichtung des Arbeitsschutzes auf alle Bereiche, Prozesse und Tätig-keiten sowie die Berücksichtigung jeglicher Faktoren, die zu Arbeitsunfällen, arbeitsbedingten Erkrankungen oder Berufskrankheiten führen können.

Ganzheitlicher Arbeitsschutz erfordert selbstverständlich eine intensive Analyse aller betriebli-chen Belastungen und Gefährdungen sowie eine komple-xe Betrachtung aller Wirkungen auf den Menschen und anschließend die Einleitung erforderlicher Maßnahmen.

Nach unserem Arbeitsschutzverständnis können die Themenfelder menschliches Verhalten, Organisation

und Technik nicht ge-trennt betrachtet wer-den. Fortschritte bei der Bildung sicherer und gesundheitsge-rechter Arbeitsstät-ten und Arbeitsbedin-gungen lassen sich nur dadurch errei-chen, indem die drei Themenfelder optimal aufeinan-der abgestimmt sind und jeweils für sich betrachtet einen hohen Standard

a u f - weisen. Aus diesem Grunde ist moderner Arbeitsschutz eine Managementaufgabe (Abb. 3).

Beispielhaft möch-te ich deshalb auf einige ausgewählte technische, orga-nisatorische sowie verhaltensbezogene Maßnahmen der RAG eingehen, durch die wir Verbesserungen im Arbeitsschutz er-zielen konnten.Wir konnten unsere

Betriebe im deut-schen Steinkoh-

lenbergbau in den vergangenen Jahren noch sicherer machen, indem wir innovative Technologien eingesetzt und weiterentwickelt sowie den Einsatz weitgehend standardisierter Betriebsmittel forciert haben. Ziel- orientierte technische Strategien für die Bereiche Abbau, Vorleistung, Elektro- und Maschinentechnik, Logistik, In-standhaltung sowie Aufbereitung wurden entwickelt und realisiert. Bereits bei der Planung neuer Betriebe werden die grundle-genden Voraussetzungen z. B. für eine spätere sichere und leistungsfähige Gewinnung, Streckenauffah-rung, Abförderung, Klimatisierung oder Grubengasabsau-gung geschaffen.

Lassen Sie mich drei Beispiele für den Stand der Sicher-heitstechnik im deutschen Steinkohlenbergbau unter Tage anführen:

Abb. 2

Abb. 3

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Durch ein umfangreiches Netz von Messgeräten mit sehr hoher Messgerätedichte wird der gesamte Gruben-bereich sicherheitstechnisch überwacht. Kontinuier-lich werden Wettermessdaten z. B. von CH4-, CO- oder

systems können bereits sehr frühzeitig Tendenzen erkannt und mögliche spätere Ereignisse verhindert oder unmittelbar be-kämpft werden. Die Anzahl von Bränden oder Methanzündungen konnte so auf ein absolutes Minimum reduziert werden (Abb. 4).

Da das Vorhandensein von Methan in den Grubenwettern ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt, wird zur Vermei-dung hoher Methankonzentrationen das Gas gezielt entweder vor oder während der Gewinnung abgesaugt. In Rohrleitun-gen wird es anschließend nach über Tage geleitet und der Verwertung zugeführt. Hierbei liegt die Verwertungsrate, d. h. das Verhältnis von abgesaugter zu verwerte-ter Menge bei 92 %. Das Grubengas wird durch circa 100 Blockheizkraftwerke für die regionale Energieversorgung genutzt (Abb. 5).

Ein weiteres Beispiel für technische Innovationen im Arbeitsschutz sind die vielfältigen Entwicklungen im Zusammen-hang mit dem Heben und Bewegen von schweren Lasten. Eine große Anzahl von Anschlaggeschirren, Hebezeugen, manu-ellen Tragehilfen oder Manipulatoren wur-den entwickelt und kommen im Zusammen-hang mit speziellen Anschlagpunkten zum regelmäßigen Einsatz. Hierdurch konnte sowohl die körperliche Beanspruchung der Mitarbeiter als auch die Anzahl der Unfälle deutlich verringert werden (Abb. 6).

Die RAG misst der sicherheitlichen Fort-bildung aller Mitarbeiter eine sehr große Bedeutung bei. Dabei wird das spezielle sicherheitliche Verhalten in Verbindung mit unserer hoch modernen Technik ebenso intensiv trainiert, wie die Sensibilisierung für alle sicherheitlichen Fragestellungen. Besonders stehen dabei die Verantwort-lichkeit sowie die Vorbildfunktion eines je-den Mitarbeiters im Mittelpunkt. Im Jahre 2007 wurden insgesamt fast 25.000 Schich-ten aufgewendet, um unsere Mitarbeiter zu schulen und sicherheitlich weiterzubil-den (Abb. 7).

Abb. 4

Abb. 5

Wettermengenmessungen an übertägige, ständig besetzte Sicherheitswarten gesandt. Dort werden die Daten rund um die Uhr im 5 Sekundentakt abgerufen, aufbereitet, analysiert und ausgewertet. Durch den Einsatz

dieses hochmodernen Sicherheitswarten-

Abb. 6

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Im Zusammenhang mit der Personalentwicklung unserer Führungskräfte wurde ein Stufenmodell erarbeitet, bei dem auch Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz Bestandteil jedes Lehrgangs sind. Für jede Hierarchiestufe wurden spezielle Lehrgänge entwickelt, die entweder in eigenen Schulungszentren oder als externe Fortbildungs-maßnahmen durchgeführt werden. Sie dauern je nach

die Vereinbarung von Arbeitsschutzzielen - verbunden mit konkreten Maßnahmen - auf die Mitarbei-ter herausfordernd und motivierend wirken. Die sinkenden Unfallzahlen sind sicherlich auch ein Indiz dafür.

Als besonders effektive Form der Mitarbeiterbeteiligung hat sich das Projekt „Gefahrenkenntnis in der betrieblichen Praxis” etabliert. Das Konzept beruht auf der Erkenntnis,

Abb. 7

E n t w i c k l u n g s s t u f e zwischen 9 Tagen und 6 Wochen. Grundsätz-lich ist das erfolgrei-che Durchlaufen dieser Lehrgänge sowie das sicherheitliche Ver-halten in der betriebli-chen Praxis Vorausset-zung für die berufliche Wei terentwick lung (Abb. 8).

Ein weiterer wich-tiger Baustein zur kontinuierlichen Ver-besserung von Ar-beitssicherheit und Ge-sundheitsschutz ist die Vereinbarung von an-spruchsvollen qualita-tiven und quantitativen Zielen. Wesentlicher Bestandteil der konkre-ten Zielvereinbarung ist die Verknüpfung mit planbaren und detail-lierten Maßnahmen zu Technik, Organisati-on und Verhalten. Ein kontinuierliches Con-trolling gewährleistet eine kurzfristige Reak-tion bei Abweichungen zwischen Plan- und Ist- Zahlen (Abb. 9).

Das Erreichen der mit den Führungskräf-ten vereinbarten Ziele im Arbeitsschutz ist mit finanziellen Aus-wirkungen verbunden. Die eigenverantwort-liche und kontinuierli-che Verbesserung des Arbeitsschutzes ist so-mit stets ein wichtiges Element unserer Un-ternehmensführung. Es hat sich gezeigt, dass

das Tätigkeiten mit niedriger Einschätzung der Gefährlichkeit in der Regel besonders hohe Unfallziffern und demgegenüber Tä-tigkeiten mit hoher Einschätzung der Ge-fährlichkeit im Regel-fall nur niedrige Un-fallziffern aufweisen (Abb. 10).

Die Sensibilisierung für Gefahren bei den Mitarbeitern geschieht wie folgt:

Zunächst werden die Mitarbeiter be-fragt, wie sie die Ge-fahren ihrer eigenen Tätigkeiten an der Ar-beitsstätte beurteilen. Die Daten aus Analy-sen der Verbandbuch-eintragungen werden anschließend mit den subjektiven Ein-schätzungen der Mit-arbeiter verglichen. Dabei ergeben sich Differenzen zwischen der tatsächlichen und der geschätzten Ge-fährlichkeit. Durch Unterweisungen oder Schulungen sowie in Kleingruppenarbeit werden die beteiligten Mitarbeiter anschlie-ßend mit ihrer jeweili-gen Fehleinschätzung konfrontiert und ler-nen so, die Gefahren richtig einzuschätzen und damit, durch ent-sprechendes Verhal-ten, Unfälle zu vermei-den.

Abb. 8

Abb. 9

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Die Anzahl der Unfallmeldungen der an dem Projekt beteiligten Betrie-be konnte durch Korrektur der sub-jektiven, aber falschen Gefährlich-keitseinschätzungen bisher deutlich reduziert werden.

Auch der betriebliche Gesund-heitsschutz hat bei der RAG einen besonders hohen Stellenwert.

Neben einer Vielzahl von Projekten und Maßnahmen zur Reduzierung der Unfälle existiert eine Reihe von inno-vativen arbeitsmedizinischen Kon-zepten zur Gesundheitsförderung. Die eingeleiteten Maßnahmen zur Prävention von Muskel- und Skelett-krankheiten möchte ich hier beson-ders hervorheben, da diesbezügliche Erkrankungen mit an der Spitze aller Erkrankungen der Menschen stehen.

Bei der RAG beträgt der Anteil der Erkrankungen des Muskel- und Ske-lettsystems über 50 % der gesamten krankheitsbedingten Fehltage.

Im Rahmen der betrieblichen Ge-sundheitsförderung zur Verringerung der Muskel- und Skeletterkrankungen wurde ein spezielles Präventions-konzept für alle Betriebe entwickelt. Dabei werden zunächst im Zuge der turnusmäßigen arbeitsmedizinischen Vorsorgeuntersuchungen besonders

sches Konzept für die RAG entwickelt, mit dem Arbeitssi-cherheit, Gesundheitsschutz und auch der Umweltschutz systematisch und konsequent mit den Mitteln eines Managementsystems betrieben werden. Das Konzept ori-entiert sich an den Grundprinzipien jeden menschlichen Handelns:

• Setzen von anspruchvollen Zielen• PlanendesVorgehens• HandelnnachPlan• RegelmäßigePrüfung,obderKurs

eingehalten wird• KonsequentesKorrigierenvon

Fehlentwicklungen • OptimierendesKursesundSetzenvon

neuen Zielen

gefährdete Mitarbeiter ermittelt. Der Werksarzt legt anschließend die zu treffenden gezielten personenbezogenen Maßnahmen fest. Ein besonders effektives Angebot an alle Mitarbeiter ist hierbei die Teil-nahmemöglichkeit an speziellen Wirbelsäulentrainings in eigenen Trainingszentren.

Seit Umsetzungsbeginn der beschriebenen Konzepti-on stellten wir eine durchweg positive Resonanz bei den Mitarbeitern fest. Die Maßnahmen ließen sich mit gerin-gem Aufwand in die betrieblichen Strukturen einbinden und zeigten bereits nach wenigen Monaten erste Erfolge (Abb. 11).

Im Wesentlichen durch dieses Präventionskonzept konnten die krankheitsbedingten Fehltage je Mitarbeiter infolge Muskel- und Skeletterkrankungen bei der RAG kon-tinuierlich um über 40 % von 12,2 % im Jahre 2001 auf 7,3 im Jahre 2006 gesenkt werden.

Im Jahre 2005 wurde ein zukunftsweisendes methodi-

Abb. 10

Abb. 11

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TECHNOLOGIETRANSFER

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Mit diesen grundlegenden Elementen (Ziele, Planung, Durchführung, Kontrolle, Korrektur und Verbesserung) wird das Verhalten gesteu-ert. Durch die lückenlose Verknüpfung in einem Regelkreis ergibt sich der Managementzyklus. Seine konsequente und systematische Anwen-dung machen den Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutz planbarer und kalkulierbarer (Abb. 12).

Das Konzept beruht auf den drei Säulen:

• Führen mit schriftlichen Zielverein- barungen• Vereinbarungvonkonkretenaufdie

jeweilige Situation zugeschnittenen Maßnahmen• Bewusstseins-undVerhaltens-

änderung durch Information und Kommunikation

Auch durch dieses Programm konnte die Zahl der Arbeitsunfälle weiter gesenkt werden.

Zusammenfassend sei gesagt: die RAG Aktiengesell-

schaft hat mit den beschriebenen Konzepten und Maßnah-men ein erfolgreiches, praxisorientiertes Arbeitsschutzma-nagement geschaffen. Sicherheit und Gesundheitsschutz sind mittlerweile nicht nur eine selbstverständliche Füh-rungsaufgabe, sondern auch zu einem wesentlichen Be-standteil der täglichen Arbeit geworden.

Auf den Erfolgen der letzten Jahre wollen wir uns aber keineswegs ausruhen. Ständig sind weitere Initiativen und Aktivitäten erforderlich, nicht zuletzt um mit der Technolo-gieentwicklung und den damit verbundenen Herausforde-rungen Schritt zu halten.

Abb. 12

Dr.-Ing. Rudolf Schumachers, 52 Jahre alt, studierte Bergbau an der RWTH Aachen, Abschluss 1982. Im Anschluss an sein Stu-dium folgten Tätigkeiten in der Produktion auf verschiedenen Bergwerken der Deut-schen Steinkohle AG, zuletzt als Abbau-Be-triebsführer. Seit 1994 ist er in der Hauptver-waltung der Deutschen Steinkohle AG, im Zentralbereich Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutz tätig und seit Januar 2005

als Sachverständiger im Ausschuss für Arbeitsstätten des Bundes-ministeriums für Arbeit und Soziales. Im Februar 2005 promovierte er an der Technischen Universität Clausthal zum Doktor-Ingenieur. Seit März 2006 ist er Lehrbeauftragter für Arbeitsschutz und Integ-rierte Managementsysteme.

[email protected]

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Beeindruckende Leistung im Basalt-Steinbruch mit FlächenfelsfräseVermeer DeutschlanD gmBh

Im Rahmen der Steinexpo 2008, die vom 3. bis 6. September 2008 im Basalt-Steinbruch in Niederofleiden, Deutschland, stattfand, führte Vermeer die derzeit weltgrößte Flächenfelsfräse Terrain Leveler T 1255 vor - mit beeindruckendem Ergebnis.

Der Terrain Leve-ler T 1255 hat ein Eigengewicht von 110 Tonnen, bei einer Länge von 12,40 m, einer Frästrommelbreite von 3,70 m und einer varia-blen Frästiefe von 0 bis 60 cm. Die Fahrwerksbrei-te beträgt maximal 3,40 m.

Transportiert wird die Maschine in zwei Tei-len, bestehend aus dem Fahrwerk inklusive der Fahrerkabine und dem Fräsausleger mit Trom-mel. Die Demontage des Gerätes wird von zwei Mechanikern innerhalb von 8 Stunden erledigt. Auch der Zusammenbau des T 1255 geschieht in diesem Zeitrahmen, wobei besonders hervorzuheben ist, dass dazu weder ein Kran noch sonstiges Hebezeug auf der Einsatzstelle vorzuhalten ist.

Angetrieben wird die Flächenfelsfräse von einem 6-Zylinder Caterpillar C – 16 Motor mit einer Leistung von 447 KW (600 PS). Der Antrieb der Fräskette und der Fräs-trommel erfolgt hydrostatisch. Die mit 160 Einzelzähnen bestückte Trommel kann bis zu 5° geneigt werden, so dass ein GPS- oder lasergesteuerter Flächenabtrag vorgenom-men werden kann.

Fahrwerksketten mit einer Breite von 76 cm sorgen für eine gute Standsicherheit und eine angemessene Flächen-belastung.

Die hydraulisch höhenverstellbare Fahrerkabine ist mit einem luftgefederten Schwenksitz, Klimaanlage, Heizung, Radio und Sonnenschutzfenstern ausgestattet.

Bei der fräsenden Arbeitsweise wird das Festgestein gelöst, gebrochen und abgelegt. Der T 1255 fährt rück-wärts wobei die Frästrommel auf die gewünschte Tiefe eingestellt wird. Mittels der Fräszähne wird der Fels aus der Formation brechend gelöst und abgelegt.

Als Haufwerk bleibt ein Material mit einer Kornabstu-fung von 0 – 300 mm vor der Fräse liegen. Die einzelnen Fraktionen ergeben sich üblicherweise wie folgt:

• 0 – 8 mm .... ca. 6 – 8%• 8 – 32 mm .... ca. 6 – 10%• 32 – 63 mm .... ca. 15 – 25%• 63 – 100 mm .... ca. 20 – 30% • 100 – 200 mm .... ca. 20 – 30%• 200 – 300 mm .... ca. 10 – 20%

Das gewonnene Rohmaterial kann mit den im Stein-bruch vorhandenen Fahrzeugen zu den weiterverarbeiten-den Brechern oder Mühlen transportiert werden.

Der Terrain Leveler T1255 von Vermeer ist mit 110 Tonnen Betriebgewicht die weltgrößte Flächenfelsfräse. Im hochfesten Basalt konnte eine stündliche Abbauleistung von 700 bis 900 t erreicht werden.

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Der Einsatz der Flächenfelsfräse ist aus technischer und wirtschaftlicher Sicht unter folgenden Aspekten sinnvoll:

• Anwendung des T1255 als Sprengersatz• FlächigezentimetergenaueGewinnungbisan

vorgegebene Koordinaten• GewinnungvonsortenreinemMaterial• TrennungzwischenAbraumundMineral• AbbauvonwerthaltigenLagerstättendieals

Streifen oder Bänke anstehen• WechselndeEinsatzorte,Nutzungmehrerer

Steinbrüche• ZeitlichbegrenzterAbbau• Flächennivellierung

Während der Vorführungen bei der Steinexpo und auch danach wurden Stundenleistungen zwischen 700 und 900 Tonnen pro Stunde in einem Basalt mit einer einaxia-len Druckfestigkeit von ca. 240 Mpa erzielt.

Vermeer Deutschland GmbHWerner Hillen Puscherstr. 9 | 90411 Nürnberg | DeutschlandTel.: +49 (0) 911 540 14 67 | Fax: +49 (0) 911 540 14 99 | Mobil: +49 (0) 173 676 74 32eMail: [email protected] | Internet: www.vermeer.de

Die 3,70 m breite Frästrommel des T1255 ist, je nach Einsatzbe-dingungen, mit bis zu 160 Hartmetallmeißeln bestückt und kann biszu5°geneigtwerden.Hierdurchkönnenz.B.einGPS-oderlasergestützter Flächenabbau vorgenommen werden.

Im Abbauergebnis entsteht ein Kornspektrum von 0 bis 300 mm mit wenig Feinkornanteil, womit ggf. eine oder mehrere nach-geschaltete Brechstufen eingespart werden können. Auch die Beschaffenheit der Sohle weist eine hohe Qualität auf.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:

Kostenlos. Digital. Informativ.www.advanced-mining.com

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Das revolutionäre Staubunterdrückungssystem von Sandvik erhält das amtliche Gütezeichen der StBGsanDVik mining & construction

Strobel Quarzsand ist ein Lieferant für qualitativ hoch-wertige Quarzsande. In Freihung werden jährlich 400.000 Tonnen Quarzsand für die bau-chemische Industrie, Gie-ßereien und die Glas- und Bauindustrie sowie für den Ein-satz in Sport-, Spiel- und Freizeitanlagen aufbereitet. Der Quarzsand ist verschiedenen Prozessen ausgesetzt, so dass er gemäß den Anforderungen des Kunden aufberei-tet werden kann. Trotz einer bestehenden Absaugung, ist es unmöglich, Staub von dem getrockneten Quarzsandpro-dukt an den verschiedenen Bandübergaben vollständig zu vermeiden. Der entstehende A- und E-Staub sowie Quarz-feinstaub stellen potentielle lebensbedrohliche Gesund-heitsrisiken für das Personal und eine Belastung für die Umwelt dar. Zusätzlich sind die jährlichen Materialverlus-te an den Bandübergaben ein bedeutender Kostenfaktor. Die Feinstaubentwicklung an den Bandübergabestellen

ist eine besondere Herausforderung für Staubunterdrü-ckungssysteme; der HX410 konnte diese Hürde jedoch problemlos meistern.

Der HX410 ist ein auf Ionisierung basierendes System mit einer Staubunterdrückungsrate von über 90 %. Es ist besonders effektiv an Bandübergaben, an denen üblicher-weise beträchtliche Mengen an Staub von Schüttgut in die Luft abgegeben werden. Übergabestellen für Schüttgüter der Steine und Erden-, Zement-, Gießereien sowie die Bergbau-, Stahl- und Glasindustrie ziehen besonders viel Nutzen aus dem System. Das beförderte Schüttgut wird zusammen mit dem Staub durch das Gehäuse des Stau-bunterdrückungssystems geleitet. Durch die elektrostati-schen Kräfte im Inneren lagert sich der Staub am Gehäuse ab; von dort wird er in regelmäßigen Abständen mittels

Das elektrostatische Staubunterdrückungssystem HX410 von Sandvik Mining and Construction kann sich bereits mit über 200 erfolgreichen Installationen auf der ganzen Welt rühmen, und die Steinbruch Berufsgenossenschaft (StBG) führte kürzlich Tests mit diesem System durch. Unter Verwendung einer

Installation in der Sandaufbereitung bei Strobel Quarzsand in Freihung in Süddeutschland wurde der HX410, der speziell für Materialübergabestellen in Schüttgutförderanlagen entwickelt wurde, mittels ausführli-cher Staubmessungen getestet. Die von der StBG gemessenen Werte zeigen, dass der HX410 Staubpartikel in der Luft auf Niveaus verringerte, die weit unter den Grenzwerten für sowohl einatembaren als auch Alveolarstaub lagen.

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eines Unwuchtmotors abgerüttelt und wieder in den Pro-zess zurückgeführt. Das modulare System ist einfach zu installieren. Da es keine beweglichen Teile hat, ist das Ge-rät verschleißfrei. Die Wartungszeit beträgt typischerwei-se weniger als eine halbe Stunde pro Monat. Das System arbeitet mit einer hohen elektrischen Spannung (50-60 kV) und einem sehr geringen Strom (1,5 mA). Die maximale Leistungsaufnahme beträgt weniger als 0,5 kW (vergleichbar mit einer kleinen Handbohrmaschi-ne).

Die StBG hat die folgenden Schlussfolgerungen infolge dieser Messungen gezogen: „Die A-Staub - Mittelwerte fielen von 4,25 mg/m³ auf 0,56 mg/m³, während der Durch-schnittswert für E-Staub von 14,28 mg/m³ auf 1.16 mg/m³ fiel.“ Da die Grenzwerte für A-Staub bei 3 mg/m³ und bei E-Staub 10 mg/m³ liegen, wird durch die Messungen er-sichtlich, dass das System HX410 die Staubbelastung von

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:Sandvik Mining and Construction Central Europe GmbHSven Waliczek | Vertrieb und Service Förderbandkomponenten Tel.: +49 (0) 5332 93 09 20 eMail: [email protected] Internet: www.sandvik.com

einem Niveau über den Grenzwerten auf ein Niveau weit unter den Grenzwerten reduziert. Im Rahmen des Berich-tes wurde der HX410 von Sandvik als besonders effektives elektrostatisches Staubunterdrückungssystem für Schütt-güter empfohlen; der dadurch produzierte Staub kann wieder in den Produktionsfluss zurückgebracht werden. Gemäß den Richtlinien der StBG wäre der HX410 für einen Kredit in Höhe von 30 % in Bezug auf dessen Kauf durch deutsche Unternehmen berechtigt.

Eine vollständige Kopie des Berichts ist bei der StGB er-hältlich.

* Quelle: StBG: Bericht über die Messung von Gefahrstoffen in der Luft in Arbeitsbereichen nach § 19 SGB VII, Messsystem der UV-Träger zur Gefährdungsermittlung – BGMG; qualitätsgesichert gemäß DIN EN ISO 9001: 2000, Vorgangsnummer:08/099/038, Seite 18, 23.06.2008

www.rohstoffingenieur.de

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Lösungspaket für die GrundstoffbrancheBestens versorgt mit dem zugeschnittenen Paket an messtechnischen Lösungen für die Schüttgut verarbeitenden Industrien

enDress+hauser messtechnik gmBh+co. kg

Endress+Hauser bietet für diese Industrien ein zugeschnittenes Paket, angefangen mit Feldgeräten zur Erfassung von Füllstand, Druck, Temperatur, Durchflussmenge, Analysewerte sowie zur Registrierung

bis hin zu kompletten Systemen, einschließlich aller Dienstleistungen und Automatisierungslösungen, Engineering und Inbetriebnahme an.

Das Messen von Schüttgütern bleibt eine Herausforde-rung, weil unterschiedliche Materialien der angewand-ten Messtechnik alles abverlangen. Basierend auf den diversen physikalischen Eigenschaften von Schüttgü-tern, bietet Endress+Hauser ein komplettes Portfolio ver-schiedener Messverfahren. Im Lösungspaket für die Grund-stoffbranche ist die neue Variante der Radargeräteli-nie Micropilot M enthalten. Der FMR244 mit 4 mm star-ker PP-Scheibenantenne ist optimal für den Einsatz in Feststoff- als auch Flüssig-keitsanwendungen geeig-net. Und das zu einem be-sonders attraktiven Preis. Die Einsatzmöglichkeiten des FMR 244 sind beispielsweise in kleinen Feststoffsilos oder offenen Bunkern mit Messbereichen von bis zu 15 m. Er verfügt über die gleiche, menügeführte Bedienung wie der Micropilot M FMR250 zur einfachen, schnellen und sicheren Inbetriebnahme.

Das neue 26 GHz Prozessradargerät Micropilot M FMR244 und das bewährte FMR250 erweitern durch die weiterentwickelte Hard- und Software die Einsatzmöglichkeiten der Radar-technologie in den verschiedenen Anwen-dungen. Diese ergeben sich durch eine op-timierte Signalbewertung mit der Software „PulseMaster eXact“ und die erhöhte Empfindlichkeit der Hochfrequenzmo-dule für Feststoff- als auch Flüssig-keitsanwendungen.

Neben neuen, kontinuierlichen Füllstandmessgeräten umfasst das Lösungspaket:

• Elektromechanisches Mess- system Silopilot T, für leichte

Schüttgüter – unabhängig von fast allen Produkteigenschaf-

ten (z. B. Perlite, Styropor)

• Geführtes Radar Levelflex M, mit einem Messbereich bis 35 m für pulverige bis feinkörnige

Schüttgüter. Unabhängig von Staubentwicklung oder z.

B. von spiegelnden Oberflächen (z. B. Sand, Zucker, Getreide &

Kunststoffgranulate)

• Mikrowellenschranke Soliwave M mit Sender und Empfänger zur berührungslosen Grenzstanddetektion in freifliessenden Schüttgü-tern

• Vibrationsgrenzschalter Soliphant M für fein-körnige oder pulvrige Medien ab einem Schüttge-wicht von 50g/l

• Online-Erfassung des Massenstromes und der Dichte mit Coriolis-Massedurchfluss-Messgerät

Promass F ohne bewegte Teile, z. B. zur Dosie-rung von flüssigen Brennstoffen bei thermischen

Prozessen der Schüttgutverarbeitung

• Temperatur Widerstandsthermo- meter Omnigrad M mit vibrationssiche-rem mineralisoliertem Messeinsatz, z. B. für Temperaturmessungen von Utilities wie Hydrauliköl

Der Micropilot M FMR244

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Neben robusten Feldgeräten für diese rauen Anforde-rungen werden Lösungen zur Datenfernübertragung und Weiterverarbeitung von der Bestandsdatenerfassung, der Visualisierung bis zur Bestandsführung angeboten. Eine optimale Unterstützung über den gesamten Lebenslauf der Feldgeräte bietet das W@M Life Cycle Management. W@M ist eine offene und flexible Informationsplattform mit Softwareanwendungen und Dienstleistungen. Vom En-gineering, Beschaffung, Inbetriebnahme bis zum Betrieb, Instandhaltung und Ersatz einzelner Komponenten liefert W@M aktuelle und vollständige Informationen, auch über Produkte anderer Instrumentierungsanbieter.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KGDaniela Storrer Colmarer Str. 6 | 79576 Weil am Rhein | DeutschlandTel.: +49 (0) 7621 975 399 Fax: +49 (0) 7621 975 20 399eMail: [email protected]: www.endress.com

Die Endress+Hauser Gruppe

Endress+Hauser ist einer der international führenden Anbieter von Messgeräten, Dienstleistungen und Lösungen für die indust-rielle Verfahrenstechnik. Mit mehr als 7.000 Beschäftigten erwirt-schaftet die Firmengruppe rund eine Milliarde Euro Umsatz im Jahr.

Endress+Hauser liefert Sensoren, Geräte, Systeme und Dienst-leistungen für Füllstand-, Durchfluss-, Druck- und Temperaturmes-sung sowie Flüssigkeitsanalyse und Messwertregistrierung. Das Unternehmen unterstützt seine Kunden mit automatisierungstech-nischen, logistischen und informationstechnischen Dienstleistun-gen und Lösungen. Die Produkte setzen Maßstäbe im Hinblick auf Qualität und Technologie.

Endress+HauserMesstechnik GmbH+Co. KGColmarer Straße 679576 Weil am RheinTelefon 0 800 EHVERTRIEBoder 0 800 348 37 87Telefax 0 800 EHFAXENoder 0 800 343 29 36

Automatisierungslösungen, die perfekt passen.

Optimieren Sie Ihre Produktions-, Logistik- und Wartungsprozesse mit Automatisierungs-lösungen von Endress+Hauser. Das perfekte Zusammenspiel von qualitativ hochwertigen Produkten, unserem Know-how im Projektmanagement, im Feldbus-Engineering sowie in der Systemintegration und der Einbindung von Produkten anderer Hersteller, steigert die Produk-tivität und senkt die Kosten. Unsere exzellenten Lösungen sind perfekt auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten, so dass Sie sicher sein können, dass jedes Stück des Puzzles am rechten Platz ist. www.de.endress.com/automation

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Neues Antriebssystem für schwere Trucks steigert die Produktivität im Bergbausiemens ag

Siemens hat ein neues Wechselstrom-Antriebssystem für schwere Trucks im Tagebau entwickelt, die Nutzlasten von 260 Tonnen und mehr befördern können. Das dieselelektrische Antriebssystem verringert die Umweltbelastung, bietet größere Kraftstoffeinsparungen und senkt die Betriebskosten

im Tagebau. Die neuen Siemens-Antriebssysteme werden erstmals bei dem Truck 860E-1K von Komatsu eingesetzt.

Nach erfolgreichen Tests unter rauen Umgebungsbe-dingungen in Tagebaubetrieben in Arizona und Südafrika planen Siemens und Komatsu die Serienfertigung zum Jah-resanfang 2009. Der Motor des neuen Trucks 860E-1K mit starrem Rahmen und elektrischem Antrieb entspricht der Abgasnorm TIER 2, die geringere Emissionen vorschreibt. Durch eine werksseitig montierte Truck-Trolley-Systemop-tion lässt sich im Bergbau zudem Treibstoff sparen und die Lebensdauer des Motors verlängern. Das Trolley-System kann an 1.600- oder 1.800-Volt-Leitungen eingesetzt wer-den, mit denen die Fahrzeuge bei verringerter Motordreh-zahl schneller bergauf fahren können. Auf diese Weise wird Treibstoff gespart und die Lebensdauer des Motors verlängert.

Das speziell für die harten Anforderungen der Bergbau-industrie entwickelte neue Antriebssystem ist für hohe Schwingungsbelastungen, großen Höhen sowie einem Temperaturbereich von -40 bis +60 Grad Celsius ausge-legt. Das innovative, flüssigkeitsgekühlte Wechselstrom-Antriebssystem ermöglicht eine hohe Leistung, während gleichzeitig die Betriebskosten aufgrund der hohen Pro-duktivität, des großen Wirkungsgrads und der enormen Zuverlässigkeit geringer sind. Wechselstromantriebe bie-ten gegenüber traditionellen Gleichstromantrieben viele Vorteile. Im Gegensatz zu Gleichstrommotoren haben sie keine Bürsten oder Kommutatoren, die gewartet werden müssen und verschleißen. Bei der IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)-Umrichtertechnologie von Siemens

Die neuen Siemens-Antriebssysteme werden erstmals beim 860E-1K Truck von Komatsu eingesetzt.

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wird der Drehstrom zunächst in Gleichstrom und anschlie-ßend in Wechselstrom mit variabler Frequenz für die Rad-motoren umgewandelt.

„Dank ‚Siemens inside‘ steigern die neuen Truckgene-rationen die Produktivität im Bergbau“, erklärt Dietmar Jürges, Leiter von Siemens Mining Technologies. „Als ei-ner der bedeutendsten Anbieter von elektrotechnischen Lösungen arbeitet Siemens mit den weltweit führenden Schwermaschinenherstellern für den Bergbau wie etwa Komatsu zusammen, um innovative, zuverlässige und effi-ziente Technologien anbieten zu können“.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:Siemens AGIndustry Sector - Industry Solutions DivisionWieland SimonSchuhstr. 60 | 91052 Erlangen | DeutschlandTel.: +49 (0) 9131 74 61 69 eMail: [email protected] Internet: www.siemens.com/mining

www.bergbau.tu-clausthal.de

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Tiefergelegte Hochleistung - Bell B25D mit niedrigem Fahrerhaus

Bell equipment

Seit über fünfzig Jahren baut die Günter Jaeger Steinbruchbetriebe GmbH in Reichshof-Nespen bei Gum-mersbach Grauwacke ab. Geringe Kapazitäten der Lager-

silos behinderten in Spitzenzeiten die Betriebsorganisation der stationären 250-t/h-Aufbereitung, wobei insbesondere das geringe Lichtmaß der Silodurchfahrt das Abziehen der Endprodukte auf die Außenlager erheblich erschwerte. Die wirtschaftliche Lösung brachte ein Bell B25D mit niedrigem Fahrerhaus: Seit August beschickt der Knicklenker die Produkthalden über die höher gelegenen Betriebsebenen. Gegenüber der Serienversi-on nur geringfügig, aber entscheidend verändert, erweist sich der neue Dumper dank hohem Muldenvolumen und 6x6-Offroad-Qualitäten als ebenso leistungsstarke wie witterungsunabhängige Transportalternative.

Flexible Entlastung: Der Bell B25D an der Silostation im Werk Elbach der Günter Jaeger Steinbruchbetriebe. Je nach Frequenz am separaten Ladeband für Kundenfahrzeuge zieht der Knicklenker die Produkte aus den insgesamt 12 Silos und puffert damit die 250 t/h-Aufbereitung.

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Nadelöhr SiloInsgesamt 450.000 Tonnen beträgt die jährliche Abbau-

menge im rund 10 Hektar großen Werk Elbach der Günter Jaeger Steinbruchbetriebe. Ein geringer Anteil davon wird zu Naturwerkstein verarbeitet, zu 90 Prozent wandert die Grauwacke mit einem sehr hohen Quarzanteil (bis 70 %) in die Produktion klassischer Mineralstoffe für den Stra-ßenbau und hochwertige Zuschläge für die Baustoffpro-duktion. „Wir liefern ins Sieger- und Sauerland und bis 100 Kilometer ins Rheinland hinein,“ umreißt Geschäftsführer Wolfgang Jaeger die gute Nachfragesituation.

Dabei werden die vier eigenen Transportzüge und Fremdfahrer direkt über ein separates Ladeband an der Sieb- und Silostation bedient, deren Lagerkapazität mit insg. 650 Tonnen seit der letztma-ligen Erneuerung der Werksanla-gen vor rund 30 Jahren allerdings längst nicht mehr ausreicht. „Wir mussten reagieren und eine leis-tungsfähige Lösung zur Beschi-ckung unserer Außenlager finden, die wir allerdings aufgrund der Platzverhältnisse auch nicht un-beschränkt ausweiten können,“ erklärt Wolfgang Jaeger.

20.000 bis 30.000 Tonnen lagern auf verschiedenen Ebenen im Zu-fahrtsbereich zu den drei Abbau-sohlen. Die Beschickung der Hal-den und die Rückverladung per 4,5-m³-Radlader werden zusätz-lich durch den Verkehr der beiden 40- bzw. 25-Tonnen-Starrmulden erschwert, die den Lagerbereich auf dem Weg zum Vorbrecher kreuzen. „Entsprechend benötig-ten wir eine schnelle, wendige und leistungsfähige Transportlö-sung, die bei jeder Witterung alle Produkthalden erreicht und damit die effiziente Pufferung unserer Silos gewährleistet.“

Wie in zahlreichen anderen Werken älterer Baujahre weist die Silodurchfahrt nur ein gerin-ges Lichtmaß auf. Gerade einmal 3,40 x 3,00 Meter stehen im Werk Elbach zur Verfügung. „Konventi-onelle Kipperfahrzeuge passieren zwar problemlos, bringen aller- dings nicht die gewünschte Abzugsleistung und haben selbst mit mehreren Antriebsachsen Proble-me an den Rampen und den Ent-ladestellen.“ 6x6-Offroad-Mulden

leisten hier naturgemäß mehr und können zudem produk-tiv im Abraumtransport arbeiten. Allerdings sind sie kon-zeptionell nicht auf Silodurchfahrten ausgelegt, sieht man einmal von den kleineren Baustellen-Dumpern am Markt ab. „Um die erforderliche Entlastung zu erzielen, benöti-gen wir jedoch schon deutlich über 20 Tonnen Nutzlast und damit kamen letztlich nur echte SKW in Frage,“ rechnet Wolfgang Jaeger vor.

Maximal 3,25 Meter Höhe durfte das Fahrzeug der Wahl messen, um auch bei Materialrückständen am Boden nicht mit der Silokonstruktion zu verunfallen. Diese Vor-gabe schafft kein Seriendumper der +20-Tonnenklasse am Markt, wodurch auch die zunächst wirtschaftlich

Ganz enge Kiste: Mit 3,40 x 3,00 Meter bildet die Silodurchfahrt im Werk Elbach ein echtes Nadelöhr. Der attraktive Kuhfänger im unteren Kühlerbereich ist Marke „Jaeger-Eigenbau“, jedoch nicht ohne Chancen ins Bell-„Customized“-Programm aufgenommen zu werden ...

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anmutende Lösung eines Ge-brauchten für die gerade 100 bis 500 Meter langen Fahrtstrecken von vorneherein ausfiel.

Lösung vom Knicklen-kerspezialisten

Blieb die Option eines Neu-fahrzeuges mit Sonderausrüs-tung. Allerdings: „Die erforder-liche Maximalhöhe stellt auch hier ein Problem dar, das viele Hersteller, wenn überhaupt, nur mit teilweise abenteuerlich an-mutenden Lösungen angehen. Von der kleineren Bereifung, die allerdings die Offroad-Qua-litäten deutlich einschränkt, bis hin zu offenen Führerhäusern von Tunnelgeräten reichen hier die Optionen, wobei die ent-sprechenden Umbauten auch schnell an die Grenze der Wirt-schaftlichkeit stoßen,“ resü-miert Wolfgang Jaeger seine Recherchen. „Liebherr Bauma-schinen Dortmund brachte uns schließlich mit Bell Equipment zusammen, die für alle ihre Ma-schinen ein vollwertiges Füh-rerhaus in Niedrigversion als Sonderausstattung bieten.“

In Zusammenarbeit mit den Dortmunder Kundenberatern und den Bell-Produktspezialis-ten wurde die erforderliche Leis-tungsklasse bestimmt, und das Fahrzeug auf die spezifischen Anforderungen hin konfigu-riert. Als Basismaschine wählte Wolfgang Jaeger den Bell B25D. Das kleinste Modell der neuen D-Serien-Generation leistet 205 kW und ist in der Normalver-sion auf 23,2 Tonnen Nutzlast ausgelegt. Mit 3425 mm Dach-höhe markiert die Standard-Großraumkabine den höchsten Punkt des Fahrzeugs, was die Anpassung auf die erforderliche Maximalhöhe erleichterte. Das niedrigere Führerhaus baut bei identischer Grundfläche 200 mm niedriger, wodurch als weitere

„Höhenkontrolle“ lediglich das Auspuff-Endrohr sowie die Mul-denstirnwand modifiziert wer-den mussten. Der Auspuff wurde verkürzt und mit Schwingklappe versehen, die Stirnwand endet jetzt auf gleicher Höhe wie das allen einschlägigen ROPS/FOPS-Vorschriften entsprechende und für den Silobetrieb mit einem zu-sätzlichen Schutzblech ausge-rüstete Kabinendach.

Dazu orderte Wolfgang Jae-ger ab Werk eine Bordwand-erhöhung sowie die automati-sche Heckklappe für die neue glattwandige Bell-Mulde, die zum Transport der sehr abrasi-ven Grauwacke zudem mit Ver-schleißblechen versehen wurde. Geringfügig verkürzte Außen-spiegel sind ansonsten die einzi-ge Veränderung am Grundgerät, das mit 23,5R25-Standardberei-fung in Leistung und Fahrkomfort dem Serien-B25D in nichts nach steht.

Leistung voll auf HöheGanz im Gegenteil: „Wir fahren

wohl den einzigen ‚Kuschel-Dum-per’ in Deutschland,“ lacht Wolf-gang Jaeger, als er mit seinem 1,90-Meter-Gardemaß das neue Raumgefühl im „tiefergelegten“ B25D demonstriert. Zum ohnehin kompletten Serienpaket mit Kom-fortsitz, Klimaanlage und Audio-System orderte der Firmenchef zusätzlich eine Standheizung. „Unsere Radlader und der Bell-Dumper sind morgens als erste Geräte im Einsatz. Ohne gefährli-ches Herumturnen auf dem ver-eisten oder verschneiten Fahr-zeug sind Fahrer und Maschine mit der programmierten Vor-heizung selbst bei tiefem Frost sofort voll leistungsfähig und sparen dabei noch Treibstoff,“ erklärt Wolfgang Jaeger die Zu-satzinvestition.

Schnell auf Halde: Bis zu 22 Tonnen verfährt der Bell B25D pro Charge auf die einzelnen Produkthalden im Außenlager.

Dank hoher Ladekapazität und Geländegängigkeit bewährt sich der Bell B25D auch in der Abraum-Organisation oder im Neuaufschluss.

Langes Muldenleben: Die abrasive Grauwacke erforderte eine Verschleißauskleidung für die neue glattwandige Mulde.

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Auch im Normalbetrieb der Haldenbewirtschaftung und den Abraumtransporten im Bruch überzeugt der Bell B25D. Ganz wichtig: Trotz spürbar geringerer Kopffreiheit ist die Rundumsicht des Fahrers nicht eingeschränkt. Entspre-chend schnell und sicher bewegt sich der nach Mulden-erhöhung, -auskleidung und Heckklappenausrüstung jetzt nominell 16 m³ (SAE 2:1) ladende 6x6 in der Silozufahrt und auf den 100 bis 500 Meter langen Ladestrecken mit Stei-gungen bis 15 %.

Schon Mitte September passierte der Anfang August gelieferte Bell B25D die 10.000-Tonnen-Grenze – je nach Tagesauslastung im Kundenverkehr entspricht dies 10 bis maximal 50 Umläufen mit Einzelchargen von rund 22 Ton-nen der leicht fließenden Grauwacke-Splitte und -Schot-ter. Im Abraumtransport werden diese Werte bisweilen stark überschritten, dennoch überzeugt der Bell B25D durch eine hohe Wirtschaftlichkeit: einen Durchschnitts-verbrauch von gerade einmal 7,8 l/h weist das elektroni-sche Motormanagement aus.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:Bell Equipment (Deutschland) GmbHWilli-Brandt-Str. 4-6 | 36304 Alsfeld | DeutschlandTel.: +49 (0) 6631 9113 0 Fax: +49 (0) 6631 9113 13eMail: [email protected] Internet: www.bellequipment.de

Die niedrige Kabine bringt keine Komforteinbussen für den Fahrer

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Die Zukunft beginnt: Volvo CE stellt Radlader mit Hybridantrieb vor

VolVo construction equipment

Der weltweit erste große Radlader mit Hybrid-antrieb für den schweren Erdbau und die Gewin-nungsindustrie wurde von Volvo CE auf der Con-expo 2008 in Las Vegas als Prototyp vorgestellt

Eine echte Sensation brachte Volvo CE zur amerika-nischen Baumaschinenmesse Conexpo-Con/Agg in Las Vegas im März dieses Jahres mit. Im etwas sperrigen Ge-päck hatten die Schweden einen 33-Tonnen-Radlader mit mehr als ungewöhnlichem Antrieb: Ein L220F, mit 5,0 m3 fassender Standardschaufel – der zweitgrößte Radlader von Volvo CE – wurde als Prototyp mit einem Hybridantrieb präsentiert.

Der neue Radladerantrieb sorgt gleich für mehrere bemerkenswerte Vorteile: Er soll nicht nur den Kraftstoff-verbrauch um mindestens zehn Prozent senken, sondern dabei auch eine deutlich höhere Leistung, Produktivität und Wirtschaftlichkeit bewirken. Außerdem leistet der Hybridantrieb des Radladers einen lobenswerten Beitrag zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes und zur Schonung der Ölressourcen. Dass es unbedingt erforderlich ist, Ab-gas- und besonders CO2-Emissionen zu reduzieren, war

den schwedischen Konstrukteuren schon vor Jahrzehn-ten bewusst. So führte Volvo CE bereits ab 1993 bei Rad-ladern, Hydraulikbaggern und knickgelenkten Dumpern sogenannte Niederemissionsmotoren ein. Das war lange vor den aktuellen Abgasvorschriften wie TIER und EPA und auch erheblich früher als bei den Mitbewerbern.

Damals teilte Volvo CE dazu mit: „Leistungsfähigere Ein-spritzpumpe, neuer Turbolader mit höherem Wirkungsgrad und neue Gestaltung des Brennraumes bewirken nicht nur eine vollständigere Verbrennung und höhere Motorleis-tung, sondern auch reinere Abgase und somit eine besse-re Umweltverträglichkeit. Der Anteil schädlicher Partikel in den Abgasen konnte weiter verringert werden.“

Zu jener Zeit waren solche Maßnahmen bei Bauma-schinen noch ungewöhnlich, heute gehören sie zum Stan-dard. Insofern kann man die Volvo-Konstrukteure hier als Vordenker bezeichnen, die bei der Planung von Maschi-nen und Antriebstechnik auch stets die Umwelt im Blick-feld hatten. Das zeigt sich auch nun wieder beim neuen Hybridantrieb des Radladers. Derartige Antriebe haben in den letzten Jahren zwar an Popularität gewonnen, doch entwickelte Volvo als erster Hersteller Hybridantriebe für schwere Fahrzeuge wie Lkw und Busse.

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Der Hybridantrieb ist beim Radlader keinesfalls eine leistungsmindernde Kompromisslösung, um einen umwelt-freundlichen Antrieb auf die Räder stellen zu können. Nein, das Gegenteil ist der Fall, denn die Volvo-Konstrukteure berichten bereits von beträchtlichen Kraftstoff- und Kos-teneinsparungen sowie von höheren Leistungen und öko-logischen Vorteilen.

Die höhere Effizienz und das Kosteneinsparungspoten-tial des L220F mit Hybridantrieb, der mehr Kraft, bessere Leistung und Kraftstoffeinsparungen von zehn Prozent ermöglicht, bieten Kunden während des Lebenszyklusses der Baumaschine eine wesentlich höhere Investitionsren-dite.

Bei Volvo wurde mit der Ent-wicklung des Parallel-Hybridan-triebs für Radlader bereits vor Jahren begonnen. Er basiert auf dem bewährten und zuverlässi-gen D12-Motor mit der von Volvo konstruierten V-ACT-Verbren-nungstechnik. Der 352 PS starke Motor sorgt im serienmäßigen L220F bereits für sparsamsten Kraftstoffverbrauch und niedrige Emissionswerte. Bei sehr niedri-ger Drehzahl von nur 1.000 U/min liegt das höchste Drehmoment an. Bei 800 U/min sind es immerhin schon 80 Prozent des maximalen Drehmoments.

Das Herz des Hybridantriebs bil-det der ISG (Integrated Starter Ge-nerator), eine innovative, von Volvo zum Patent angemeldete Antriebs-komponente. Der ISG ist zwischen Motor und Getriebe angeordnet und speist eine hochmoderne Bat-terie mit Energie. Wertvolle Ener-gie wird beim Bremsen gewonnen: Dann nimmt der ISG als Generator die Bremsenergie des Radladers auf, auch bei jedem Ladespiel, und wandelt sie in elektrische Energie um, die gespeichert werden kann.

Der ISG arbeitet auf unter-schiedliche Weise und liefert Leis-tung nur dann, wenn sie benötigt wird. Der Motor eines Radladers verbringt nämlich bis zu 40 Prozent seiner Betriebszeit im Leerlauf. Mit dem ISG lässt sich das Diese-

laggregat im Stand abschalten und dann fast augenblick-lich neustarten, indem der Motor mittels eines großen Energieschubes von der Hochleistungsbatterie sehr rasch wieder die optimale Drehzahl für Arbeitsabläufe erreicht. Außerdem überwindet der ISG das bekannte Problem al-ler Dieseltriebwerke: geringes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen. Durch den neuen Antrieb wird automatisch ein immenser elektrischer „Drehmomentschub“ angelegt. Der Elektromotor des ISG bietet aus dem Stand ein Dreh-moment von bis zu 700 Nm. In Motorleistung ausgedrückt, liefert der ISG bis zu 68 PS zusätzlich sofort verfügbarer mechanischer Energie.

Der neue Volvo L220F ist der erste Großladlader mit Hybridantrieb. Er verspricht eine bessere Leistung bei

gleichzeitig hoher Kraftstoffeinsparung

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Die Kombination dieser beiden Eigenschaften des ISG bedeutet, dass der Dieselmotor lange abgeschaltet bleibt, wenn er ansonsten im Leerlauf drehen würde. Zudem muss der Fahrer das Aggregat nicht mit hoher Drehzahl betrei-ben, um ein ausreichendes Drehmoment für die Arbeit zu erhalten, da das Spitzendrehmoment bereits bei Drehzah-len knapp über der Leerlaufdrehzahl

anliegt. Die Batterie wird dann automatisch ohne Pro-duktivitätseinbußen wieder aufgeladen, wobei der ISG als Dynamo (Wechselstromgenerator) fungiert.

Neben dem ISG befinden sich weitere energiesparende Innovationen im L220F Hybrid, beispielsweise eine elekt-risch betriebene (also nicht direkt vom Motor angetrie-bene) Klimaanlage. In Verbindung mit dem ohnehin sehr effizienten (nichthybriden) V-ACT-Motor von Volvo und den Hydrauliksystemen des L220F sorgen die Hybridkom-ponenten für eine beträchtliche Effizienzsteigerung und Kraftstoffeinsparungen sowie für die von Volvo gewohnte Zuverlässigkeit.

Wenn die Auslieferung im Jahr 2009 beginnt, wird der L220F Hybrid Volvos erster im Handel erhältlicher Radlader mit Hybridantrieb sein – und wahrscheinlich auch der ers-te weltweit. Diese zukunftsweisende Radlader-Generation wird einen Wandel in der Industrie einläuten und Kunden verdeutlichen, daß der Einsatz von Hybridmaschinen weit mehr als „nur“ ökologische Vorteile bietet.

Die Volvo-Konstrukteure gehen davon aus, dass Bau-maschinen mit Hybridantrieb bald schon als „das Beste aus zwei Welten“ Anerkennung ernten. Ohne auf die mit Volvo-Produkten verbundenen Qualitäts- und Sicherheits-faktoren verzichten zu müssen, werden gesteigerte Pro-duktivität und ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzielt.

„Der Volvo-Konzern verfolgt das Ziel, die energieeffizi-entesten Antriebsstränge der gesamten Industrie zu bau-en“, sagt Pontus Enhager, Manager des Hybrid-Radlader-Projekts. „Baumaschinen unterscheiden sich jedoch von Lkw oder Bussen, da sie eine Fülle unterschiedlicher Funk-tionen und Verwendungszwecke in sich vereinen – dies gilt selbst für eine grundlegend einfache Maschine. Sie arbeiten in einer viel rauheren Umgebung und benötigen reichlich Kraft und Drehmoment. Als erste Hybridmaschi-ne haben wir den Radlader gewählt, da dieser meist kurze Fahrstrecken mit regelmäßigen Starts und Stopps zurück-legt, wofür sich Hybridantriebe hervorragend eignen.“

„Hybridsysteme sind die Zukunft für Baumaschinen“, ist Pontus Enhager überzeugt. „Im Zuge des Ausbaus dieser Technologie, der Erfahrungen, der Serviceleistungen und des Vertrauens in Hybridantriebe werden wir zunehmend unabhängiger von fossilen Brennstoffen. Die Hybridleis-tung ist eindeutig mit höherer Effizienz und geringeren Um-weltbelastungen gleichzusetzen.“

Volvo Construction EquipmentEurope GmbHAdalperostr. 80 | 85737 Ismaning | DeutschlandTel.: + 49 (0) 89 944 664 230 Fax: + 49 (0) 89 944 664 201 Internet: www.volvoce.com

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:

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76Ausgabe 02 | 2008

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allmineral-Maschinen für indischen Stahlkonzern JindalGroßauftrag für Duisburger Aufbereitungsspezialisten

allmineral aufBereitungstechnik gmBh & co. kg

Gemeinsam mit dem indischen Partner Hari Maschines Ltd hat allmineral ein weiteres indisches Groß-unternehmen von der Leistungsfähigkeit der Aufbereitungsanlagen »made in Duisburg« überzeugt: Der Konzern Jindal Steel & Power Limited (JSPL) hat insgesamt 14 Maschinen bestellt, um eine

bestehende Anlage für hämatitisches Eisenerz in den »Sarda Mines« im indischen Bundesstaat Orissa zu erweitern.

Elf luftge-pulste Setz-m a s c h i n e n vom Typ alljig, er-gänzt um vier Magnet-scheider gaustec-3600, eröffnen JSPL künftig die Möglichkeit, auch Erze mit niedrigerem Fe-Gehalt zu marktfähigen Produkten mit ho-hem Fe-Gehalt zu verarbeiten. In der 1.500 t/h Anlage in den „Sarda Mines“ kommen fünf alljig G-2200 sowie sechs alljig F-2500 zur Verarbeitung der Kör-nung 5 bis 30 bzw. 1 bis 5 Millimeter zum Einsatz. Die vier gaustec-Magnet-scheider mit einer Durchsatzleistung von jeweils 200 Tonnen pro Stunde (t/h) werden das Material mit einer Körnung kleiner einem Millimeter an-reichern.

Der Anlagenumbau soll Mit-te 2009 abgeschlossen sein. allmineral greift auch in diesem Projekt auf die bewährte Koope-ration mit Hari Machines zurück: Der indische Partner fertigt die 14 Einheiten vor Ort, allmineral lie-fert Kernkomponenten aus Deutschland zu.

„Wir waren von Anfang an in die Verfahrensentwicklung eingebunden und haben auf Basis zahlreicher Pilot-versuche das Konzept für die neue Anlage zusammen mit dem Kunden erarbeitet“,

erklärt allmineral-Geschäftsführer Dr. Ing. Heribert Breuer. Zwei Punkte waren für JSPL unerläßlich: das Aufbereitungsverfahren auf ein maximiertes Ausbringen anzulegen und Produkte nicht nur mit hohem Fe- Gehalt sondern auch mit einem deutlich reduziertem Al2O3-Gehalt erzeu-gen zu können. Dazu werden die Berge aus den Setzmaschinen sowie der ersten WHIMS-Stufe nachgemahlen und der jeweils nächsten Sortier-

stufe nochmals aufgegeben.Die Lump und Sinterfeed Pro-

dukte dienen zur Versorgung der Jindal Hochofenanlagen. Das Konzentrat mit einer Körnung von weniger als einem Millimeter wird

nach weiterer Aufmah-lung (< 40µm) in einer im Bau befindlichen 4 Mio.

jato Pelletanlage vor Ort eingesetzt.

Die Gesamt-produkt ion

der Anlage wird je nach Aufgabequa-lität bei 8 bis 9 Millionen Tonnen pro Jahr liegen.

Die Moder-nisierung der

Aufbereitungsanlage in den „Sarda Mines“ ist Teil

eines milliardenschweren Inves-titionsprogramms, mit dem JSPL die Kapazität

in seinen Stahlwerken, Kraftwerken und Minen ausbaut. Der Konzern, gegründet zu Beginn der 1950er Jahre, ist mit einem Jahresumsatz von rund 4 Milliarden

US-Dollar der drittgrößte Stahlproduzent Indiens. Heute fördert JSPL in Indien, den USA, Indone-

sien und künftig auch in Bolivien Eisenerz und Kohle, betreibt Kraftwerke und produziert Stahlprodukte in großer Bandbreite. Weltweit arbeiten 20.000 Beschäftigte für das Unterneh-

men.

alljig-Setzmaschine

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allmineralAufbereitungstechnik GmbH & Co. KG

Baumstraße 4547198 Duisburg | Deutschland

Tel.: +49 (0) 2066 99 17 0Fax: +49 (0) 2066 99 17 17

eMail: [email protected]: www.allmineral.com

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:

gaustec-Magnetscheider

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Ein Resümee aus Sicht ausgewählter Aussteller

Vom 03. bis 06.September 2008 fand zum siebten Mal die internationale Fachmesse Steinexpo in Europas größ-tem Basaltsteinbruch in Niederofleiden, nahe der Stadt Frankfurt, Deutschland, statt. Ein besonderes Merk-

mal dieser Messe ist, dass die Aussteller ihre Maschinen und Anlagen aktiv und unter realen Steinbruchbedingungen prä-sentieren können. Durch eine Reihe von Gerätekombinationen wurden die wesentlichen Prozesse der Rohstoffgewinnung und Aufbereitung demonstriert. Radlader, Hydraulikbagger, Dumper, Muldenkipper, mobile Brecher und Siebe sowie Con-tinuous Miner sind exemplarische Beispiele von Maschinen, die im Rahmen der Veranstaltung live gezeigt wurden.

Das praxisorientierte Konzept der Steinexpo hat auch in diesem Jahr zahlreiche Aussteller und Fachbesucher über

vier Messetage zusammenbringen können. Insgesamt haben rund 250 Firmen ihre Produkte ausgestellt, die Zahl der Fach-besucher belief sich auf ca. 42.280 Personen.

Als Barometer der Akzeptanz und Resonanz der dies-jährigen Steinexpo hat AMS Online drei international tätige Firmen über ihre Meinung zur Ausstellung befragt. Herr Wil-fried Tschich, Geschäftsführer der Komatsu Deutschland GmbH, Herr Roland Redlich, Leiter des Produktmanagements der Cat-Zeppelin Baumaschinen GmbH und Terex | O&K Exklusivhändler sowie Herr Thorsten Stellmacher, Bereichs-leiter Brech- und Siebtechnik von Metso Minerals beantwor-teten Fragen zur Qualität der Steinexpo und der Fachbesucher und sprachen Empfehlungen zur zukünftigen Optimierung der Ausstellung aus.

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Die Steinexpo aus Sicht der Industrie

Wilfried Tschich, Geschäftsführer Komatsu Deutschland GmbH„Das Publikum der dies-

jährigen Steinexpo hat-te ein fachlich sehr hohes Niveau. Viele Top-Entscheider, Eigentümer, Unternehmer und andere Entscheidungs-träger haben die Messe besucht. Die Besucher waren großteils Unterneh-mer aus Deutschland, aber auch aus der Schweiz, Österreich, Ungarn und dem Baltikum.

Unsere Erwartungen sind übertroffen worden, sowohl von der Zahl der Besucher, als auch von der Konzentrati-on der Besucher am Stand von Komatsu. Es sind konkrete Geschäfte abgeschlossen und mehrere Projekte anvisiert worden. Die Gespräche waren nicht zuletzt wegen der begleitenden Demonstration der Maschinen sehr ange-regt und die Kunden zeigten ein großes Interesse an allen Maschinen. Wir sind überzeugt, dass aus vielen der Ge-spräche konkrete Projekte hervorgehen werden, die nach der Messe zu Geschäftsabschlüssen führen. Alles in Allem

ist die Investitionsbereitschaft der Kunden sehr ausgeprägt.

Mittelpunkt der Komatsu Produktent-wicklung ist die nachhaltige Wirtschaft-lichkeit der Maschinennutzung in Steinbrü-chen. Nicht nur die Investitionssummen für die Maschinen, sondern auch die langfristi-ge Reduzierung der Betriebskosten stehen im Fokus der Firma Komatsu. Der Kunde erwartet darüber hinaus von uns eine hohe Qualität bei der Wartung und Instandhal-tung sowie eine Restwertgarantie.

Die Strategie von Komatsu besteht ferner darin, dem Kunden eine Paketlösung anzubieten, welche eine Verzahnung der Tagebauprozesse, vom Lösen über Laden, Transportieren bis hin zur Kippenbewirtschaf-tung integriert. Das bedeutet bei Komatsu beispielsweise die Systemkette Radlader/Bagger mit Muldenkipper und Bulldozer.

Unser Vorschlag zur Verbesserung der Messe wäre, dass die Veranstalter versuchen, die Messe international bekannter zu machen, da sie in ihrer Art weltweit einzigar-tig ist. Konkret bedeutet dies mehr Werbung in Nachbar-ländern, aber auch im internationalen Raum. „

Die umfassenden Paket- lösungen für den Tagebau

von Komatsu fanden großes Interesse bei den

Fachbesuchern.

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Roland Redlich, Leiter Produktmanagement, Cat-Zeppelin Baumaschinen GmbH und Terex | O&K Exklusivhändler „In diesem Jahr hat

Caterpillar, nach einer neunjährigen Pause, wieder an der Steinexpo teilgenom-men. Das Fachpublikum der Messe war sehr interessiert, so dass wir viele positive Fachgespräche geführt ha-ben. Der Trend zu internatio-nalem Publikum war deutlich zu spüren, ein Umstand, der auch bei der Bauma stets zu

beobachten ist. Die Besonderheit dieser Messe, Maschi-nen aktiv zu präsentieren, entspricht dem Wunsch des Fachpublikums. Hierdurch ist es möglich, innovative An-sätze bei der Optimierung unseres Maschinenparks dem Kunden live zu präsentieren.

Die Strategie von Zeppelin, im Großgerätebereich Sys-teme anzubieten, die miteinander harmonieren, kann wäh-rend der Demonstrationen auf der Messe realisiert wer-den. Cat Systeme sind aufeinander abgestimmt, um den Betrieb optimal zu gewährleisten. Gleiches gilt für die Ab-stimmung der Bagger von Terex|O&K. Zusätzlich hat Zep-pelin seit vielen Jahren ein erfahrenes Team, das bei den Kunden die Einsatzberatung vornimmt, d.h. die Mitarbeiter analysieren den Betrieb im Vorfeld der Investition und er-arbeiten Optimierungsansätze zur Auswahl und Dimensio-nierung der Mobilgeräte.

Darüber hinaus wurden auf der diesjährigen Stein-expo Innovationen der Fa. Cat zur Er-höhung der Arbeits-sicherheit bei der Nutzung von Mobil-geräten präsentiert. Der Trend zu mehr Arbeitssicherheit, der sich in jüngerer Zeit auch in kleine-ren Unternehmen zunehmend etab-liert, wurde von der Fa. Cat beispielswei-se durch die konst-ruktive Optimierung von SKW realisiert und auf der Mes-se präsentiert: Die SKW hatten früher Leitern, um in das

Führerhaus zu steigen. Da Studien belegen, dass 75% der Unfälle beim Auf- und Absteigen der Maschinen stattfin-den, wurden die SKW nun mit Treppen ausgestattet.

Obwohl es sicher nicht unser primäres Ziel war, ist es, trotz des Rückgangs der Investitionsbereitschaft der Industrie, auf der Steinexpo zu Geschäftsabschlüssen gekommen. „

Aufeinander abgestimmte Großgerätesysteme

kennzeichnen die Strategie von Zeppelin und Terex|O&K zur Gewährleistung eines optimalen

Betriebs. Dies stellten die auf der Steinexpo demonstrierten Maschi-

nen eindrucksvoll unter Beweis.

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Thorsten Stellmacher, Bereichsleiter Brech- und Siebtechnik Metso Minerals

Die Steinexpo ist für Metso Minerals die ideale Messe, da diese Messe zu einer Konzentration

von Fachkompetenz aus der Steine- und Erden-Industrie, sowohl auf der Aussteller-, als auch auf der Besucherseite führt.

Metso Minerals hat auf der diesjährigen Steinexpo in-nerhalb von 4 Tagen mit 70 - 80% seiner Kunden Gesprä-che geführt. Nicht nur die Beziehungen zu den bereits bestehenden Kunden wurden vertieft. Es konnten sogar neue Kunden hinzu gewonnen werden. Ein Schwerpunkt unseres Messeauftritts bestand darin, neue Maschinen zu demonstrieren, mit deren Hilfe es möglich wird, durch die Einsparung einer Brechstufe die Produktionskette, bei gleichzeitiger Einhaltung der Produktqualitäten zu verkür-zen - eine technische Innovation der Fa. Metso Minerals, die zu einer nachhaltigen Kostenreduzierung beiträgt. Unsere Innovationen gehen mit der Zielsetzung unserer Kunden, gerade in der Steine- und Erdenindustrie einher, Investitionen nur dann zu tätigen, wenn diese mit Koste-neinsparungen bzw. einer Qualitätsverbesserung verbun-den sind. Nach dem Motto „mit weniger mehr erreichen“, haben wir beispielsweise mit unseren Brechern HP4/5 ein Produkt entwickelt, das die Durchsatzleistung erhöht und gleichzeitig die Produktqualität verbessert.

Auf der Steinexpo haben wir sehr viele Fachgespräche mit Kunden aus Osteuropa über bevorstehende Investiti-onen in große Anlagen geführt. Da wir in diesen Ländern stark vertreten sind, besteht die gute Möglichkeit, die Pro-jekte mit unseren dortigen Kunden zu realisieren.

Metso Minerals zieht eine sehr positive Bilanz aus dem

Verlauf der diesjährigen Steinexpo und nutzte die

Veranstaltung zur Vorstellung neuer Produkte aus dem

Spektrum des breit gefächerten Angebots an Aufbereitungsmaschinen.

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VERANSTALTUNGEN

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Der Lehrstuhl für Tagebau und Internationaler Bergbau der Technischen Universität Clausthal veranstaltet vom 18. - 20. Februar 2009 im Rahmen des Wissensmanagements für die Industrie den Lehrgang für Fach- und Führungskräfte in der minerali-schen Rohstoffindustrie. Darin werden rohstoffbezogene Fachkenntnisse in kompakter und intensiver Form vermittelt. Das Angebot umfasst die

Rohstoffgewinnung im Tagebau sowie die Technik der Aufbereitung und Veredlung mineralischer Rohstoffe. Die Lehrinhalte sind praxisorientiert aufgebaut und sollen dem Fach- und Führungspersonal mit verschiedenen Ausbildungsschwerpunkten der Entwicklung von Marktstrategien, der kompetenten Beratung und Pflege von Kundenbeziehungen, der Rohstoff- und Qualitätssicherung sowie der technischen und wirtschaftlichen Betriebsoptimierung dienen.

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VERANSTALTUNGEN

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Vor fast 380 Jahren, im Jahre 1632, kam es zur ersten belegba-ren Anwendung der Sprengtechnik im Oberharzer Bergbau.

Nicht nur die sehr frühe Anwendung der Schießarbeit, sondern auch die Verwendung des brisanten Spreng-stoffes, im Jahre 1866, im selben Jahr, in dem Alfred Nobel das Dynamit erfand, zeugen vom Ideenreichtum und der Durchsetzungskraft früher Generationen von Harzer Bergleuten.

Seit 1976 kommen traditionell alle zwei Jahre Experten aus dem nationalen und inter-nationalen Bergbau aber auch verwandten Branchen in Clausthal zusammen, um Erfahrungen, Erkenntnisse und Ent-wicklungen zum neuesten Stand der Technik im Bohr- und Sprengwesen aus-zutauschen und zu diskutieren. Mit dem 16. Bohr- und Sprengtechnischen Kolloquium am 30. u. 31. Januar 2009 wird rund 380 Jah-re nach der ersten Anwendung der Sprengtech-nik im Oberharzer Bergbau auch dieses mal eine Diskussionsplattform für Vertreter von Unternehmen, Behörden, Hochschulen und anderen Einrichtungen geschaffen werden.

16. Bohr- und Sprengtechnisches Kolloquium Clausthal30. - 31. Januar 2009, Clausthal-Zellerfeld

Informationen und Anmeldung unter:

www.bus2009.deVeranstalter und Kontakt:Institut für Bergbau derTechnischen Universität ClausthalErzstraße 20 | D-38678 Clausthal-ZellerfeldTel.: +49 (0)5323 - 72 31 80Fax: +49 (0)5323 - 72 23 77eMail: [email protected]: www.bus2009.de

Unterstützt von:

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VERANSTALTUNGEN

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DER AMS-VERANSTALTUNGSKALENDER2009

01 - 02 Jan 2009 MINEX 2009 Izmir, Turkey www.izfas.com.tr

18 - 20 Jan 2009 MENA-EX 2009 Jeddah, Saudi Arabia www.mena-ex.com

30 - 31 Jan 2009 16. Kolloquium Bohr- und Sprengtechnik Clausthal, Germany www.bus2009.de

09 - 12 Feb 2009 Mining Indaba 2009 Cape Town, South Africa www.miningindaba.com

15 -18 Feb 2009 STONETECH 2009 Shanghai, China www.stonetech.merebo.com

24 - 27 Feb 2009 Techno+Stone 5th International Exhibition Kiev, Ukraine www.kievbuild.com

18 - 20 Feb 2009Lehrgang für Fach- und Führungskräfte in der mineralischen Rohstoffindustrie

Clausthal, Germany www.bergbau.tu-clausthal.de

23 - 27 Mar 2009 Asia Mining Congress 2009 Singapore www.terrapinn.com

25 - 28 Mar 2009 MAWEV SHOW 2009 Kottingbrunn, Austria www.mawev-show.at

15 – 17 Apr 2009 MiningWorld Russia Moscow, Russia www.primexpo.ru/mining

20 – 25 Apr 2009 Intermat Paris, France www.intermat.fr

14 May 2009 Braunkohlentag 2009 Hannover, Germany www.debriv.de

20 - 23 May 2009 Stone+Tec Nuremberg, Germany www.stone-tec.com

25 - 30 May 2009 ALTA 2009 - Nickel-Cobalt, Copper & Uranium Conference Perth, Australia www.altamet.com.au

02 - 06 Jun 2009CTT Moscow 2008 – 10th International Exhibition of Construction Equipment and Technolog

Moscow, Russia www.ctt-moscow.com

03 - 04 Jun 2009AIMS 2009 - 5. Internationales Kolloquium „High Performance Mining“

Aachen, Germany www.aims.rwth-aachen.de

03 - 06 Jun 2009 UGOL ROSSII & MINING 2009 Novokuznetsk, Russia www.ugol-mining.com

18 - 19 Jun 2009Mining 2009 - Clausthaler Kongress für Bergbau & Rohstoffe

Clausthal, Germany www.bergbau.tu-clausthal.de

23 – 25 Jun 2009 Hillhead 2009 Buxton, Derbyshire, UK www.hillhead.com

28 Jun - 01 Jul 2009 EMC 2009 - 5th European Metallurgical Conference Innsbruck, Austria www.emc.gdmb.de

16 – 18 Sept 2009 MiningWorld Asia Almaty, Kazakhstan www.miningworld.kz

06 – 08 Oct 2009 MiningWorld Uzbekistan Tashkent, Uzbekistan www.miningworld-uzbekistan.com

14 - 17 Oct 2009 Mining Indonesia Jakarta, Indonesia www.pamerindo.com/2009/mining

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IMPRESSUM

85www.advanced-mining.com

VERLAGAMS Online GmbHAn den Wurmquellen 13 a52066 Aachen | DeutschlandeMail: [email protected]: www.advanced-mining.comSt.-Nr.: 201/5943/4085VST | USt.-ID: DE 262 490 739

GESCHÄFTSFÜHRUNGMinka Ruile

HERAUSGEBERProf. Dr.-Ing. habil. Hossein H. TudeshkiUniversitätsprofessor für Tagebau und internationalen BergbaueMail: [email protected]

REDAKTIONSTEAMProf. Dr.-Ing. habil. Hossein H. TudeshkiDr. Monire BassirDipl.-Ing. Stefan RoßbacheMail: [email protected]

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