Wie Brecherteile die Ausfallzeiten bei der Goldaufbereitung reduzieren

Ein Kegelbrecher, der Quarz-Gold-Erz mit einem Freisetzungsgrad von 60 Prozent unter 200 Mesh verarbeitet, kann eine Standard-Manganauskleidung in nur fünf Wochen abnutzen, sobald der Siliziumdioxidgehalt über 70 Prozent steigt. Diese eine Zahl erklärt, warum Wartungsplaner in Goldbetrieben die Lebensdauer von Verschleißteilen fast genauso genau im Auge behalten wie den Erzgehalt. Da die Brechstufe der Mahlung, Flotation und Auslaugung vorgelagert ist, verzögert jede Stunde, in der ein Brecher wegen des Wartens auf eine Ersatzauskleidung oder -buchse stillsteht, den gesamten Gewinnungsprozess – nicht nur den Brechbereich.

Warum Golderz die Brechanlagen so stark beansprucht

Goldhaltiges Erz ist selten weich. Die meisten wirtschaftlich nutzbaren Goldlagerstätten kommen in Quarzadern, verkieselter Brekzie oder gebänderten Eisenformationen vor, und Quarz liegt auf der Mohs-Härteskala bei etwa 7 – nahe an der Härte vieler Werkzeugstähle, die in Verschleißauskleidungen verwendet werden. Kombiniert man diese Abrasivität mit den Druck- und Stoßbelastungen im Inneren eines Kegel- oder Backenbrechers sowie mit dem Mantel, der Konkavität, Backenplatte… und die Exzenterbuchse sind gleichzeitig Belastungen aus zwei Richtungen ausgesetzt: abrasiver Abrieb an der Oberfläche und wiederholte Schlagermüdung darunter. Die Werte des Bond-Abriebindexes für Hartgesteins-Gold Erz liegen üblicherweise zwischen 0,3 und 0,6, was von Brecher-OEMs als mäßig bis stark abrasiv eingestuft wird und deutlich über dem für Kalkstein oder weicheres Aggregat-Erz typischen Bereich liegt.

Die tatsächlichen Kosten ungeplanter Ausfallzeiten

Ungeplante Stillstandszeiten von Brechern in einer Goldaufbereitungsanlage werden selten in Stunden gemessen, sondern in Unzen. Ein achtstündiger Stillstand des Vorbrechers in einer Anlage mit einer Tageskapazität von 5.000 Tonnen kann zu einem Stillstand der Aufgabemenge führen, der – unter Berücksichtigung der Mahl- und Auslaugungsverweilzeiten – mehrere hundert Unzen an nachgelagerter Produktion kostet. Rechnet man Überstunden, die Anmietung von Kränen für den Austausch der Auskleidungen sowie Expresslieferungen für Ersatzteile hinzu, kann ein einziger Ausfall das Budget für monatelange geplante Wartungsarbeiten übersteigen. Dies ist der praktische Grund, warum Bergwerksbetreiber den Austausch von Verschleißteilen nun anhand der gemessenen Auskleidungsdicke planen, anstatt darauf zu warten, dass ein Teil mitten in der Schicht ausfällt.

 

Die Technik hinter einem langlebigen Verschleißteil für Brecher

Die Wahl des Werkstoffs ist entscheidend für die Lebensdauer – und zwar schon lange bevor ein Bauteil überhaupt den Bergbaustandort erreicht. Mantel- und Konkavteile für den Einsatz bei Golderz werden fast ausnahmslos aus austenitischem Manganstahl gegossen, der gemeinhin als Mn13Cr2 oder Hadfield-Stahl bezeichnet wird und etwa 11 bis 14 Prozent Mangan sowie 1,0 bis 1,4 Prozent Kohlenstoff enthält. Im Gusszustand weist diese Legierung nur eine Härte von 200 bis 230 HB auf – weich genug, um bearbeitet zu werden –, doch die Oberfläche härtet sich unter Stoßbelastung im Betrieb aus und kann an der Verschleißfläche 500 bis 550 HB erreichen, während der Kern zäh und rissfest bleibt. Genau diese Kombination – eine harte Haut über einem duktilen Kern – ist es, die in einer Gold-Erz-Anwendung sowohl abrasivem Verschleiß als auch Schlagbruch widersteht.

Exzentrikbuchsen und Stufenplattenbuchsen erfordern völlig andere Eigenschaften. Hier stehen geringe Reibung und Maßhaltigkeit im Vordergrund und nicht die Schlagfestigkeit; daher werden die Buchsen in der Regel aus Zinnbronze oder Aluminiumbronze-Legierungen mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 600 bis 700 MPa und einer Brinell-Härte von etwa 150 bis 180 HB hergestellt. Die Bohrungstoleranzen einer fertigen Buchse werden in der Regel auf eine Passung H7 mit einer Oberflächenrauheit von etwa Ra 1,6 Mikrometer gehalten – eng genug, um den Ölfilm aufrechtzuerhalten, der verhindert, dass die Exzenterbaugruppe unter Last festfrisst.

Steuerungen für den Guss- und Wärmebehandlungsprozess, die die Lebensdauer bestimmen

Zwei Prozesskontrollen unterscheiden ein Verschleißteil, das eine gesamte Saison lang hält, von einem, das vorzeitig ausfällt. Erstens müssen Gussteile aus Manganstahl direkt von etwa 1050 Grad Celsius mit Wasser abgeschreckt werden, um die Struktur in ihrer austenitischen Phase zu fixieren; erfolgt die Abkühlung zu langsam, lagern sich Karbide an den Korngrenzen ab und das Teil wird spröde statt zäh. Zweitens profitieren für den Einsatz in der Goldverarbeitungsindustrie bestimmte Bronzebuchsen vom Schleuderguss statt vom statischen Sandguss, da die rotierende Form Gase und Einschlüsse in Richtung der Bohrung drückt, wo sie während der Bearbeitung entfernt werden, wodurch eine dichtere, gleichmäßigere Wand an der tragenden Oberfläche entsteht. Ein ordnungsgemäß wärmebehandeltes, korrekt gegossenes Brecher-Verschleißteil sollte über mehrere Messpunkte hinweg konsistente Härtewerte aufweisen und nicht nur bei einer einzigen Stichprobe ein gutes Ergebnis liefern.

Auswahl der Bauteile entsprechend der Erz-Härte und der Schaltungsauslegung

Die Wahl des richtigen Mantel- und Konkavprofils ist ebenso wichtig wie die Legierung selbst. Eine Grobzerkleinerungsstufe, die auf eine weite Schließseite eingestellt ist – bei einem Primärkreiselbrecher oft 20 bis 30 mm –, benötigt ein anderes Verschleißprofil als eine Sekundär- oder Tertiärstufe, die mit einer engeren Einstellung von 10 bis 15 mm betrieben wird, um die Soll-Aufgabegröße für die Mühle zu erreichen. Der Einsatz eines falschen Profils bei der Aufbereitung von hartem, abrasivem Golderz beschleunigt ungleichmäßigen Verschleiß, verändert die Korngrößenverteilung des Brecherprodukts und führt zu einem früheren Austausch der Teile, als es allein anhand der Legierungsspezifikation zu erwarten wäre.

Komponente	Typische Legierung	Härtebereich	Zugfestigkeit
Mantel und Konkavität	Mn13Cr2 Manganstahl	200 bis 230 HB im Gusszustand, bis zu 550 HB nach Kaltverformung	650 bis 800 MPa
Exzenterbuchse	Zinn oder Aluminiumbronze	150 bis 180 HB	600 bis 700 MPa
Backenplatte	Hochmanganhaltiger Stahl	200 bis 250 HB im Gusszustand	650 bis 750 MPa

Vorbeugende Instandhaltung und Bestandsstrategie

Die meisten ungeplanten Stillstände von Brechern sind eher auf Bestandslücken als auf plötzliche Teileausfälle zurückzuführen. Betriebe, die die Auskleidungsdicke nach einem festen Messplan überwachen, das Buchsenspiel bei jeder geplanten Abschaltung protokollieren und eine Liste der kritischen Ersatzteile vor Ort führen, werden selten davon überrascht, dass ein verschlissenes Teil mitten in der Produktion ausfällt. Ein gut geführtes Wartungsprogramm behandelt jeden Austausch von Verschleißteilen an Brechern als einen geplanten Vorgang, der auf gemessenen Verschleißdaten basiert, und nicht als Reaktion auf einen unerwarteten Vibrationsalarm oder eine plötzliche Änderung der Produktkörnung.

• Überwachen Sie bei jedem Schichtwechsel die Dicke des Mantels und der konkaven Wand im Vergleich zu den Mindestanforderungen des Originalherstellers.
• Erfassen Sie bei jeder geplanten Abschaltung das Spiel der exzentrischen Buchse, anstatt zu warten, bis ein hörbares Spiel auftritt.
• Halten Sie mindestens einen kompletten Satz Verschleißauskleidungen und einen kompletten Satz Buchsen im Lagerbestand für den Primärbrecher bereit.
• Erfassen Sie die tatsächlich zerkleinerten Tonnen pro Auskleidung, um eine standortspezifische Verschleißkurve zu erstellen, anstatt sich auf allgemeine Schätzungen des Originalherstellers zu verlassen.

Auswahl eines Lieferanten für Brecherersatzteile für den Einsatz bei Golderz

Die in einem Datenblatt angegebene Werkstoffsorte gibt nur einen Teil der Informationen wieder. Ein Lieferant von Brecherteilen für den Einsatz in der Goldverarbeitungsindustrie benötigt dokumentierte Wärmebehandlungsprotokolle, Härteprüfergebnisse an mehreren Stellen jedes Gussteils sowie eine Maßprüfung anhand der Original-OEM-Zeichnung – nicht nur eine optische Übereinstimmung. Da sowohl das Schleudergussverfahren als auch das kontrollierte Wasserabschrecken eine strenge Prozessdisziplin erfordern, zeigt sich der Unterschied zwischen einem Lieferanten, der diese Schritte konsequent befolgt, und einem, der dies nicht tut, direkt darin, wie viele Wochen ein Mantel oder eine Buchse hält, bevor er bzw. sie ausgetauscht werden muss. Für einen Goldverarbeitungsbetrieb, in dem jede Stunde Stillstandzeit des Brechers reale Kosten in Form von entgangenen Unzen bedeutet, ist dieser Unterschied in der Disziplin der Lieferanten der entscheidende Faktor dafür, ob Brecherteile ihre Nennlebensdauer erreichen oder hinter ihr zurückbleiben.

Das Zerkleinern von Golderz ist stets ein abrasiver Prozess mit hoher Stoßbelastung, und keine Legierung kann den Verschleiß vollständig verhindern. Was einen gut geführten Betrieb von einem unterscheidet, der ständig mit Ausfällen zu kämpfen hat, ist die Frage, ob Verschleißteile nach dokumentierten Spezifikationen konstruiert, gegossen und wärmebehandelt werden und ob der Betrieb die Verschleißdaten genau genug erfasst, um den Austausch so zu planen, dass ein verschlissenes Teil nicht zu einem ungeplanten Stillstand führt.