Der Bergbau entwickelt sich für Unternehmen manchmal zu einem Minenfeld. Steigende Betriebskosten, Abwasserentsorgung und Unsicherheit in der Nachfrage machen den Branchen rund um den Tage- und Untertagebau zu schaffen. Auf der anderen Seite ermöglicht die Ausbeutung von Minen eine verlässliche Perspektive: Ein Großteil der Rohstoffe für die heutige Technologie stammt aus dem Bergbau. Auch für die Energieversorgung ist er unverzichtbar.
Die Kohle muss stimmen – das ist zumindest das Credo von Vattenfall Europe. Jährlich baut der Energieerzeuger über 60 Millionen Tonnen Braunkohle ab, um Kraftwerke mit Brennstoff zu versorgen. Weltweit werden pro Jahr rund eine Milliarde Tonnen Braunkohle gefördert. Länder wie die USA, China, Russland sowie Staaten in Mittel-, Ost- und Südosteuropa treiben den Abbau massiv voran.

Auch Deutschland setzt derzeit noch auf dieses bräunlich-schwarze, meist lockere Sedimentgestein. 2013 wurde laut der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen so viel Strom in Braunkohlekraftwerken erzeugt wie seit der Wiedervereinigung nicht mehr: Mit 162 Milliarden Kilowattstunden Strom lag der Wert um 0,8 Prozent höher als im Vorjahr – trotz zunehmender Bedeutung der erneuerbaren Energien. Auch in Ländern wie Polen, Tschechien, Griechenland und Bulgarien ist der Kohleanteil an der Stromversorgung hoch. Und ein Ende ist nicht abzusehen, die Förderbänder werden nicht stillstehen.

Gefüllte Auftragsbücher
Damit ist klar: Die Bergbau-Branche wird weiter die Auftragsbücher einiger Armaturenhersteller füllen. Beispiel Brandenburg und Sachsen: Hier betreibt die Vattenfall Mining AG fünf Tagebaue, um Braunkohle in Kraftwerken zu verstromen. Zur Förderung der Kohle ist eine Wasserhaltung notwendig. Das Heben des Grundwassers durch zahlreiche Tiefbrunnen und das Ableiten zu den Grubenwasserreinigungsanlagen ist erforderlich. Be- und Entlüftungsventile ermöglichen, dass stetig kleine Luftmengen unter Betriebsdruck ausgeschleust werden können. Bei Pumpenausfall oder schnellem Schließen von Absperrarmaturen kann der Be- und Entlüfter eine ungleich größere Luftmenge in die Rohrleitung einschleusen. Mit dem Erfolg, dass das dünnwandige PE-Rohr vor Implosion und das Rohrsystem als ganzes vor Druckstößen geschützt wird. Von dem Bedarf profitierte Mankenberg: Das Unternehmen lieferte Be- und Entlüftungsarmaturen an Vattenfall.

Widrige Umgebungen
Die automatischen Be- und Entlüftungsventile von Mankenberg wurden im Tiefziehverfahren aus Edelstahlblech hergestellt. Eine wichtige Voraussetzung für eine Armatur, um den Anforderungen im Bergbau gerecht zu werden. Denn das Ventil muss teils saurem, korrosivem Wasser und im Freien Temperaturen von bis zu minus 30 Grad Celsius widerstehen. Ohne Frostsicherheit und Wartungsarmut geht es nicht.
Regelventile überwachen etwa in der Flotation den Transport von Slurries – einer gemahlenen Erzmasse, angereichert mit Wasser und chemischen Hilfsmitteln. „Stellungsregler kontrollieren die Funktion von Zylindern der Dart-Ventile und Dämpfern in den Flotationszellen“, erläutert Jürgen van Santen, bei der Samson AG zuständig für die Öffentlichkeitsarbeit. In Schmelzprozessen wiederum überwachen Regelventile den Durchfluss von Thermalöl, Sauerstoff und Luft. „Ein sehr spezielles Einsatzgebiet für Ventile mit keramischer Auskleidung ist Flugasche, die in den Schmelzprozessen anfällt.“ Bei der Solvent-Extraktion müssten die Ventile chemikalienresistent ausgekleidet sein.

Alle Ventilarten im Einsatz
Grundsätzlich gilt: „In Bergbauprozessen kommen alle Ventilarten von Absperrschiebern bis Armaturen für extremste Bedingungen im Hoch- und Tieftemperaturbereich sowie für hohe Drücke zum Einsatz“, bilanziert van Santen.
Für das Unternehmen Samson hat sich das Geschäftsfeld Bergbau bzw. Mining positiv entwickelt. „Im Miningbereich ist der Abbau von Kupfer, Lithium, Molybdän und Zink ein wachsendes Industriesegment für uns.“ Ein Beispiel: In den Prozessen zur Kupfer- und Metallgewinnung würden vermehrt Stellventile eingesetzt, ein Produktspektrum, in dem das Unternehmen seit mehr als 100 Jahren hochspezialisierte Prozessventile entwickele und produziere.
Viele Abbauorte lägen in trockenen Wüstengebieten, wo die Entsalzung von Meerwasser als Alternative zum Einsatz von herkömmlichem Gebrauchswasser diene. Für diese Anforderungen sei, so van Santen, ein spezieller Regler ohne Hilfsenergie entwickelt worden, der den Wasserfluss in der Ringpumpe regele.

Stillstand vermeiden
Eine Prozessunterbrechung kann sich auch die Bergbaubranche nicht leisten. In konventionellen Anwendungen steuern Linearantriebe mit außenliegenden Wegmesssensoren und Stellungsreglern das Öffnen und Schließen der Dart-Ventile, die das Niveau des oberen Schaums regulieren und damit die Metallkonzentration des Erzes beeinflussen. Ein Risiko ist es, dass außenanliegende Sensoren in der staubigen und schlammigen Umgebung extrem anfällig für Störungen und Ausfälle sind. Außerdem drohen sich die Sensoren leicht zu verstellen und müssen daher nachkalibriert werden. „Das kostet Zeit und Geld, muss doch die Anlage für solche Servicefälle stillstehen“, berichtet das Automatisierungs-Unternehmen Festo. Abhilfe verspricht beispielsweise ein Zylinderrohr, das alle Komponenten sicher und kompakt umschließt. Jede Flotationszelle solle mit einem Schaltschrank ausgestattet werden, so Festo. Praktiziert wird dies unter anderem bei der mexikanischen Silbermine Fresnillo, der ältesten Silbermine des amerikanischen Kontinents.

Schutz des Personals
Die Anforderungen an die Prozesskomponenten sind – ohne jede Frage – hoch im Bergbau. Die Branche erwartet von der Zuliefererindustrie „höhere Leistungen bei Abbau und der Aufbereitung von Metallen und Mineralien“, betont Pentair Valves & Controls. Der Aufwand für Wartung und Reparaturen solle geringer werden, die Performance besser und die Standzeiten für Anlagen und Rohrleitungen höher. Wichtig sei auch der Schutz des Personals. Hinzu komme die zuverlässige Einhaltung von Umweltauflagen und Qualitätsstandards.

Daher sind „verschiedene Ventilvarianten sowie die Ausführung in speziellen Werkstoffen wie Hastelloy, Duplex, Monel für Gehäuse, Sitz und Kegel für den Einsatz in Bergbau bzw. Mining notwendig“, berichtet van Santen von Samson. Ferner gehe die Tendenz zur Online-Diagnose mittels Stellungsregler, der die Funktion des Ventils überwache und damit eine präventive Wartung ermögliche und unvorhergesehene Ausfälle vermeide. Auch die Anforderungen der Bergbauindustrie an eine höhere Automation von Prozessen sowie den Bedarf an kommunikationsfähigen Ventilen im Prozess gelte es zu erfüllen.

Kostensteigerungen
Das alles spielt sich in einem schwierigen Bergbau-Umfeld ab: Es gab in den vergangenen Jahren unter anderem enorme Kostensteigerungen für Verbrauchsstoffe wie Brennstoff, Wasser, Lkw-Reifen, Kabel und Mahlkugeln sowie für Energie. Zudem sind die Lohnkosten gestiegen. Die Rentabilität sank – die Abbaumengen stiegen bei geringerer Ausbeute. „Außerdem verzeichnet die Branche schleppende Investitionen durch erhöhte Kosten für Schürfrechte und kommunale Abgaben, strengere Umweltschutzauflagen und langwierige Genehmigungsprozesse der Behörden“, erklärt van Santen. Ferner befänden sich die neuen Abbaugebiete an geografisch schwer zugänglichen Orten wie Gebirgen und Wüsten oder in Naturschutzgebieten. Hinzu komme schließlich ein Mangel an qualifizierten Arbeitskräften.
Doch vieles spricht für eine günstige Perspektive der Bergbaubranche. „Die Industrie hat nach wie vor großen Bedarf an Kabeln, Rohren, Leiterplatten und Batterien, wofür Kupfer und andere Metalle verarbeitet werden“, so van Santen. Eine gute Konjunkturerholung und positive Wachstumsprognosen für die Weltwirtschaft erhöhen die Nachfrage. Der Bedarf an Kupfer und Metallen aus China werde hoch bleiben.

Herausforderungen als Chance
Aber selbst Schließungen von bereits ausgebeuteten Minen bieten Chancen. Sie erfordern ökologisch verträgliche Maßnahmen. Die Umweltbedingungen müssen wieder hergestellt werden. Hierzu sind neue Technologien erforderlich. Innovative Industrien – wie etwa in Deutschland – könnten auch dann zu starken Partnern im Technologietransfer werden.

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