Probenahme und Siebanalyse von Gesteinskörnungen

Warum Probenahme und Siebanalyse von Gesteinskörnungen eine Einheit bilden

Die tatsächliche Körnung des erzeugten Materials lässt sich nur durch Messung feststellen, doch die Genauigkeit dieser Messung wird nicht von der Auflösung der Waage begrenzt, sondern davon, wie repräsentativ die Probe ist. Probenahme und Siebanalyse von Gesteinskörnungen sind deshalb als eine Kette zu behandeln: eine schlecht entnommene Probe liefert auch im besten Labor ein falsches Ergebnis, und dieses falsche Ergebnis verstellt anschließend die Anlage. Der häufigste Fehler auf der Halde ist der einzelne Schaufelhub an der bequem erreichbaren Flanke. Genau diese Flanke ist einer der unzuverlässigsten Orte im Material, weil grobe Körner beim Aufschütten die Schräge hinabrollen und sich unten sammeln.

Woher die Probe stammt

Der verlässlichste Ort ist Material in Bewegung. Schnitte, die am Abwurf eines Gurtförderers mit einem Behälter oder einer Probenkelle über die gesamte Strombreite geführt werden, sind repräsentativer als jede Probe von der Haldenoberfläche. Lässt sich das Band anhalten, ist die genaueste Methode, das Material zwischen zwei im festen Abstand gesetzten Rahmen vollständig abzuräumen. Bei Entnahme aus dem laufenden Strom genügt ein Schnitt nicht; mehrere in gleichen Zeitabständen über die Schicht verteilte Schnitte werden zu einer Sammelprobe vereinigt, die die zeitliche Schwankung mit einschließt.

Wo die Halde unvermeidlich ist, retten drei Regeln die Sache: aus mindestens fünf Stellen unterschiedlicher Höhe und Richtung entnehmen, an jeder Stelle die Oberflächenschicht beiseiteschieben und darunter entnehmen, und alle Einzelmengen in einem Behälter vereinigen. Muss aus der Mulde eines Lkw entnommen werden, wird die Oberfläche geglättet und in verschiedenen Zonen der Ladefläche gegraben.

Massenreduktion durch Vierteln

Die von der Anlage kommende Sammelprobe übersteigt die für die Prüfung erforderliche Masse meist um ein Vielfaches und lässt sich nicht einfach abschöpfen. Für die Reduktion gibt es zwei anerkannte Wege: den Probenteiler oder das Vierteln. Vierteln bedeutet, die Probe auf sauberem festem Untergrund aufzukegeln und zu flachen, in vier gleiche Viertel zu teilen, zwei gegenüberliegende Viertel zu verwerfen, die beiden anderen zu vereinigen und dies zu wiederholen, bis die erforderliche Masse erreicht ist. Neigt das Material zum Entmischen, ist die Trennung der Viertel mit einem Blech- oder Holzkreuz deutlich verlässlicher als das Abschätzen mit der Schaufel.

Probenmasse richtet sich nach dem Größtkorn

Diese Werte lassen sich näherungsweise als D geteilt durch zehn, zum Quadrat, in Kilogramm nachrechnen; für 32 mm ergibt das rund 10 kg, für 16 mm etwa 2,6 kg. Liegt die Kornrohdichte deutlich über dem üblichen Bereich, wird die Masse so erhöht, dass das Prüfvolumen vergleichbar bleibt. Das Verkleinern der Probenmasse ist die häufigste Abweichung und verzerrt unmittelbar das grobe Ende: bei 32-mm-Material sorgt eine Probe von 2 kg dafür, dass das Vorhandensein eines einzigen Korns auf dem obersten Sieb den Prozentwert um mehrere Punkte verschiebt.

Die Grenze der Siebbeladung

Während der Analyse gilt eine zweite Grenze: nach Beendigung des Siebens darf die auf einem einzelnen Sieb verbliebene Masse das Produkt aus Siebfläche und Maschenweite geteilt durch zweihundert nicht überschreiten. Wird sie überschritten, blindet das obere Sieb, die feineren Anteile können nicht durchtreten und die ausgewiesene Körnung wird künstlich grob. Die Abhilfe besteht darin, die Probe in zwei oder drei Teilmengen zu sieben.

Berechnung und eine typische Ergebnistabelle

Nach dem Sieben wird die auf jedem Sieb verbliebene Masse gewogen, der Feinanteil aus der Auffangschale addiert und die Summe mit der Ausgangsmasse verglichen. Liegt der Verlust deutlich über einem Prozent, wird die Analyse wiederholt. Anschließend wird für jedes Sieb der Durchgang berechnet. Bei einem 32-mm-Produkt mit 10 kg Probenmasse sieht das Ergebnis so aus:

Aus einer solchen Tabelle wird keine einzelne Zahl abgelesen, sondern die Form der Linie. Im Beispiel liegt die Hälfte des Materials unter 16 mm, und der Anteil unter 0,063 mm bleibt unter einem halben Prozent. Diese beiden Randwerte entscheiden, für welche Verwendung die Lieferkörnung tatsächlich taugt.

Wie das Ergebnis in die Einstellung zurückläuft

Eine Siebanalyse ist kein Bericht, sondern eine Einstellanweisung. Fällt die Linie grober aus als erwartet, ist zuerst das Sieb selbst zu prüfen: gerissener oder verstopfter Siebbelag, Neigung und Schwingweite sowie die Beladung der Fläche. Ist der Feinanteil höher als erwartet, geraten der Spaltspalt der Tertiärstufe und die Fülle ihrer Aufgabe in Verdacht. Eine unerwartete Delle in den mittleren Klassen bedeutet, dass sich die Einstellungen zweier aufeinanderfolgender Stufen nicht überlappen. Die Wirkung von Deckwahl und Maschenweite auf die Produktlinie zeigt sich am schnellsten an einem konventionellen Kreisschwingsieb, weil der Wechsel eines Decks die Knickpunkte der Linie unmittelbar verschiebt.

Aufzeichnung, die brauchbar bleibt

Am Kopf jeder Analyse stehen vier Angaben: Entnahmestelle, Uhrzeit und Schicht, die zu diesem Zeitpunkt laufenden Stufen und die Herkunft des Aufgabematerials. Ohne diese vier lassen sich Linien nicht vergleichen. Zwei im Abstand einer Woche aus derselben Halde entnommene Proben werden unterschiedlich ausfallen, und erklärbar wird der Unterschied nicht durch die Linie, sondern durch diese vier Zeilen. Steht die Messdisziplin, wird die Siebanalyse zur gemeinsamen Sprache der Entscheidungen in der Bergbautechnik von der Abbauplanung bis zur Produktspezifikation.

Wenn festgelegt werden soll, welche Siebreihe und welche Entnahmehäufigkeit zu Ihren Lieferkörnungen passen, tragen wir die Messstellen gemeinsam in Ihr bestehendes Fließbild ein.