Mechanische Hochgeschwindigkeitszerkleinerung mittels VeRo Liberator^® für die effiziente Freilegung von Partikeln und Korngrößenreduzierung

Prototyp des VeRo Liberator^® • Prototype of the VeRo Liberator^®

1 Aufteilung des Energieverbrauchs an typischen Grubenbetrieben (abgeändert aus http://www.visualcapitalist.com). Dabei ist zu beachten, dass Verfahren wie Elektrolyse, Raffination oder Schmelzen hier nicht miteingerechnet werden)
Distribution of energy consumption at typical mine sites (modified from http://www.visualcapitalist.com). Please note that processes such as electro-winning, refining, or smelting processes are not considered here

2 Schematisches Diagramm der verschiedenen Anteile des Energieverbrauchs beim Betrieb [10]. Es ist bemerkenswert und höchst ineffizient, dass nur 1 % (!) der Energie für das eigentlichen Zerbrechen und damit für der Korngrößenreduzierung des Materials aufgewendet wird
Schematic pie chart showing the utilisation of energy, consumed by conventional mills during operation [10]. Please note that only 1 % (!) of the energy is used for the actual breakage and thus size reduction of the material

3 Entwicklungsstufen des VeRo Liberators^® vom ersten Versuchsmodell im labortechnischen Maßstab (oben links) über den ersten Prototyp bis zu den aktuellen großtechnischen Maschinen • Different development stages of the VeRo Liberator^®, from the first lab-scale trial machine (top left) through a first prototype to the current full industrial-scale models

4 Zusammenfassung der Erfindungs- und Entwicklungsgeschichte des VeRo Liberators^® mit Begleitforschung, industrieinternen Präsentationen, öffentlichen Vorstellungen auf Tagungen und Veröffentlichungen
Invention and development history of the VeRo Liberator^® with accompanying research, in-house industry presentations, public presentations at conferences, and printed publications

5 Rückstreuelektronenbild von zerkleinertem Wolframerz der Wolfram Camp Mine, Queensland/Australien, das die von den Gangmineralen (grau) getrennten und freigelegten Erzminerale zeigt. Die scharfkantigen Formen, insbesondere der silikatischen Gangminerale, dokumentieren, dass die Minerale freigelegt, aber nicht durch Umwälzen oder Mahlen abgerieben worden sind, was die Bildung von unerwünschten Feinpartikeln reduziert hat
Backscatter electron microscope image of tungsten ore from Wolfram Camp Mine, Queensland/Australia, showing ore minerals (white) liberated from gangue minerals (grey). Note the sharp angular shapes, particularly of the silicate gangue minerals, which document that the minerals have been liberated but not abraded from tumbling or milling, which reduced the generation of fines

6 Stark vergrößertes Rückstreuelektronenbild von silikatischen Gangmineralen (mittel bis dunkelgrau) und Erzmineralen (weiß). Die Wolframerzminerale umfassen Scheelit (Sch) und Wolframit (Wof), zusammen mit Molybdänit (Mol). Die Freilegung der Partikel ist vollständig und die Partikelformen sind sehr kantig, da die Trennung entlang der Korngrenzen und ohne Abrieb durch Umwälzen und Mahlen erfolgt
Close-up backscatter electron microscope image showing silicate gangue minerals (medium to dark grey) and ore minerals (white). Tungsten ore minerals include scheelite (Sch) and wolframite (Wof), together with molybdenite (Mol). Note that particle liberation is complete and particles are highly angular from separation/liberation along particle boundaries without abrasion from tumbling and milling

7 Handstücke von Porphyrschem Kupfererz der Los Bronces Mine in Chile, welches die typische, in Mosaikbrekzien und Massivbrekzien enthaltene Vererzung zeigt. Das Erzmineral ist vorwiegend Chalkopyrit (Kupferkies). Das Erz hat bereits einen Primär- und einen Sekundärbrecher durchlaufen und wurde anschließend mittels VeRo Liberator^® weiter zerkleinert
Hand specimen of porphyry copper ore from Los Bronces Mine in Chile, showing typical crackle-brecciated and massive breccia-hosted ore. The ore mineral is predominantly chalcopyrite. Please note that the ore has passed through a primary and secondary crushing circuit already and has been subsequently comminuted by the VeRo Liberator^®

8 Rückstreuelektronenbild von silikatischen Gangmineralen (mittel bis dunkelgrau) und Sulfidmineralen (weiß). Die Sulfidminerale umfassen Pyrit (py) und Chalkopyrit (ccp), die von dem silikatischen Nebengesteinsmineralen effektiv getrennt worden sind. Gezeigt ist hier die Siebfraktion 250 – 125 µm
Backscatter electron microscope image showing silicate gangue minerals (medium to dark grey) and sulphide minerals (white). Sulphide minerals include pyrite (py) and chalcopyrite (ccp), which have been liberated from the silicate gangue to a very high degree. Shown here is the 250 – 125 µm sieve fraction

9 Los Bronces Erz, 125 – 63 µm Siebfraktion mit höherem Partikelfreilegungsgrad verglichen mit der gröberen Fraktion in Bild 8 • Los Bronces ore, 125 – 63 µm sieve fraction, with higher degree of particle liberation compared to the coarser fraction shown in Fig. 8

10 Nahaufnahme des Los Bronces Erzes, < 63 µm Siebfraktion, mit voller Freilegung der Partikel verglichen mit den in Bild 8 und Bild 9 gezeigten gröberen Fraktionen • Close-up of Los Bronces ore, < 63 µm sieve fraction, with complete particle liberation compared to the coarser fractions shown in Fig. 8 and Fig. 9

11 Binokularmikrofoto des Zerkleinerungsprodukts aus Eklogit von
Nordic Mining, Norwegen, das optimal freigelegten Granat (hellrot), omphazitischen Augit (grün) und Rutil (braunschwarz) zeigt. Die Breite des Sichtfelds beträgt 4 mm. Das Bild wird mit freundlicher Genehmigung von Nordic Mining veröffentlicht
Binocular microphotograph of comminution product of eclogite from Nordic Mining, Norway, showing perfectly liberated garnet (light red), omphacitic pyroxene (green) and rutile (brownish- black). Width of field of view is 4 mm. Picture courtesy of Nordic Mining

12 Rückstreuelektronenbild von zerkleinertem Eklogit, das perfekt freigelegte Silikat- und Oxidminerale zeigt: Granat (Grt) und omphazitischer Augit (Omp). Auffällig ist die Oberflächenrauigkeit und Kantigkeit der freigelegten Minerale • Backscatter electron microscope image of comminuted eclogite, showing perfectly liberated silicate and oxide minerals. Garnet (Grt), omphacitic pyroxene (Omp). Note the surface roughness and angularity of the liberated minerals

13 Links: Drei aufeinanderfolgende Bilder der ballistischen Hochgeschwindigkeitsprallversuche an einer Gesteinsprobe (Masse 12,46 g, sichtbare Dimensionen 22 x 18 mm), die mittels Druckluftkanone mit über 150 m/Sek. (Belichtungszeit 7 Mikrosekunden) auf ein Stahlschlagwerkzeug geschossen wurde. Bei dieser hohen Geschwindigkeit wird nur der vordere Teil des Gesteins vom Aufprall getroffen und dadurch zusammengedrückt (komprimiert). Der größere Teil des Gesteins hingegen zerfällt, ohne unter kompressiver Druckbelastung zu stehen und ohne das Stahlschlagwerkzeug selbst zu berühren. Der größere Teil des Gesteins zerbricht, zerfällt und dehnt sich, als Folge der Aufnahme einer kritisch hohen Impaktenergie, die die spezifische Elastizitätsgrenze überschreitet, aus. Diesem Zerkleinerungsprinzip sind die hohe Partikelfreilegung, der niedrige Energieaufwand und der verhältnismäßig niedrige Verschleiß der Schlagwerkzeuge sowie der Gehäuseauskleidung zuzuschreiben. Rechts: Schematische Darstellung des Arbeitsprinzips des VeRo Liberators^® wie von Borg et al. [2] ursprünglich vorgeschlagen und illustriert • Left side: Three consecutive photographs from ballistic high-velocity impact tests of a rock sample (mass 12,46 g, visible dimensions 22 x 18 mm) impacted by a pressurised air cannon onto a steel tool at over 150 m/sec, exposure time 7 microseconds. At this velocity, only the frontal portion of the rock is impinged and compressed, whereas the larger portion of the rock disintegrates, without being under outside compressive stress and without touching the steel tool. The larger part of the rock fractures, disintegrates, and expands from the absorption of a critically high elastic load, when the specific elastic limit is exceeded. This comminution principle probably accounts for the high particle liberation, low energy consumption, and comparatively low wear on tools and liners. Right side: Schematic working principle of the VeRo Liberator^® as proposed and illustrated initially by Borg et al. [2]