Zukunftsweisende Forschung

Über hundert Vertreter aus Forschung und Industrie waren im März 2012 der Einladung des Instituts für Aufbereitungsmaschinen zum Symposium für Aufbereitungstechnik nach Freiberg gefolgt (Bild 1). Viele davon sind bereits Mitglieder des Freundes- und Förderkreises vom Institut für Aufbereitungsmaschinen (IAM) der TU Bergakademie (TU BAF), dessen Vorsitzender Dr. Christoph Kemmann (Bild 2), BHS Sonthofen GmbH, die Gäste begrüßte. Er zog eine positive Bilanz der Arbeit des Vereins, dessen vorrangiges Ziel es ist, hochqualifizierten Nachwuchs für die Industrie aufzubauen. Zur weiteren Unterstützung des Vereins sind neue Mitglieder – Institutionen wie auch Personen – herzlich willkommen. Dr. Klaus Meltke (Bild 3), IAM TU BAF, berichtete anschließend über die aktuelle Situation des Instituts. Der recht positive Blick auf die Studentenzahlen, die Ausbildungssituation, hier insbesondere die – mit Unterstützung des Freundes- und Förderkreis geschaffene – Möglichkeit der Zusatzqualifikation zum zertifizierten Ingenieur für Aufbereitungsmaschinen und Anlagentechnik wird dabei lediglich etwas getrübt durch das noch laufende Berufungsverfahren „Professur für Aufbereitungsmaschinen“. ­

Auch Prof. Dr. Georg Unland, inzwischen seit 2008 sächsischer Finanzminister, ist dem Institut für Aufbereitungsmaschinen nach wie vor eng verbunden (Bild 4). Dass er dabei auch die energiepolitischen Fragen der Zukunft kompetent im Blick hat, zeigen die Überlegungen in seinem Plenarvortrag mit dem Titel: „Brauchen wir Kohleaufbereitung noch?“ Prof. Dr. Unlands Einschätzung zufolge wird es weltweit einen deutlichen Anstieg der Energieverbrauchszahlen geben. Die regenerativen Energiequellen haben dabei das Potenzial, einen signifikanten Beitrag zum Weltenergiebedarf beizutragen. In jedem Fall wird der Kohleverbrauch weiter ansteigen, sowohl für den metallurgischen aber mehr noch für den energetischen Bedarf. Dafür spricht nicht zuletzt, dass nach wie vor riesige Lagerstätten ungenutzt sind, u.a. in Ländern wie Vietnam, China oder Südafrika – Länder, die sich ebenfalls entwickeln und auf ihre eigenen Energiequellen zurückgreifen werden. Aus diesem Grund wird auch künftig die Kohleaufbereitung ein wichtiger und impulsgebender Wirtschaftsfaktor bleiben.

Im weiteren Verlauf der Tagung beschäftigten sich die Referenten mit der Aufbereitung von gröberen Feststoffen. Im Mittelpunkt der Vorträge standen dabei Aspekte der Optimierung von Anlagen ebenso wie der Herstellung, der Charakterisierung sowie der Verwertung der Produkte. Den Auftakt machte Dr. Harald Günter (Bild 5), Köppern Aufbereitungstechnik GmbH & Co. KG, Freiberg, mit einem Bericht zur Herstellung von granuliertem Kalidünger nach dem Kompaktier-Granulier-Verfahren. Er präsentierte Möglichkeiten zur Optimierung der Hauptprozessstufen, insbesondere der Kompaktierung und Zerkleinerung sowie der kompletten Kreisläufe. Ziel der im Technikum der Bergakademie durchgeführten Untersuchungen war es, die Kapazität der Kompaktier-Granulier-Anlagen zu steigern und die Qualität bzw. die Konstanz der Qualität zu verbessern. Die im Technikumsmaßstab ermittelten Ergebnisse hielten einer anschließenden Überprüfung in der Praxis – in einer Anlage in Russland wie auch in einer Anlage in Nordamerika – stand. Parallel zu den praktischen Versuchen im Technikum findet ebenfalls in Zusammenarbeit mit dem Institut für Aufbereitungsmaschinen eine wissenschaftliche Betrachtung zur Optimierung der Kompaktier- und Zerkleinerungsparameter statt.

Dipl.-Ing. Bastian Lehmann (Bild 6), Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik, TU BAF, präsentierte mit der Feuchtpelletierung ein neues Verfahren zur Herstellung von Brennstoffpellets, mit dem bisher ungenutzte, agglomerationsschwierige Rohstoffe, wie z.B. der Braunkohlenbegleitstoff Xylit oder Ernterückstände aus der Gras- bzw. Getreideverarbeitung, genutzt werden können. Die Feuchtpelletierung umfasst die Zerkleinerung des relativ feuchten Rohmaterials in einem Doppelschneckenextruder (DSE) mit anschließender Verpressung in handelsüblichen Matrizenpressen und Trocknung auf Wassergehalte, die unter 10 % liegen. Im Vergleich zu den mittels Trockenpelletierung erzeugten Holzpellets besitzen die neuen Pellets ebenfalls eine hohe Agglomeratqualität. Weitere Untersuchungen werden sich mit dem Verbrennungsverhalten dieser Pellets in Feuerungsanlagen sowie mit der weiteren Optimierung der einzelnen Prozessstufen beschäftigen.

Dipl.-Ing. Mathis Reichert (Bild 7), IAM TU BAF, stellte in seinem Vortrag über zerkleinerungstechnische Untersuchungen mit Eisenerz auf einer Pilotwälzmühle erste Ergebnisse eines aktuellen Forschungsprojektes vor, das in enger Kooperation mit der ­Loesche GmbH durchgeführt wird. Der ­größte Anteil des steigenden Energiebedarfs in der Erzaufbereitung entfällt auf die Feinzerkleinerung. Im Vergleich zu konventionellen Mahlanlagen stellt die Wälzmühle eine energieeffiziente Alternative dar. Auf der Grundlage der mathematisch-statistischen Versuchsplanung wird systematisch der Zusammenhang zwischen Erzeigenschaften, Mühlenparametern und Produkteigenschaften untersucht. Dabei wurde eine gute Übereinstimmung zwischen den Modellwerten und den realen Daten erzielt. Mit Hilfe der generierten Daten­basis ist eine zielgerichtete Produkt- und Prozessoptimierung möglich.

Verfahren zur praxisnahen Bestimmung von Staubigkeitseigenschaften von feinkörnigen und kleinstückigen Schüttgütern waren das Thema des Vortrags von Dr. Ralf Wollenberg (Bild 8), IAM TU BAF. Im Rahmen eines Forschungsprojektes am Institut für Aufbereitungsmaschinen wurden eine Testapparatur und verschiedene Verfahrensweisen zur Charakterisierung der Staubungsneigung von Schüttgütern entwickelt. In einem Fallschacht mit quadratischem Querschnitt von 25 x 25 cm wurden polydisperse Schüttgüter und Gleichkornschüttgüter (Kaligranulat, Spielsand, Normalsand, Trockenbraunkohle und Brennstoffpellets aus Xylit, s. Vortrag Lehmann) sowohl kontinuierlich wie auch diskontinuierlich zu Fall gebracht. Während der zahlreichen Versuche wurden insbesondere die Messempfindlichkeit und die Genauigkeit, d.h. Reproduzierbarkeit der Messungen überprüft. Im Ergebnis erlauben beide Verfahren eine wirklichkeitsnahe, an praktischen Staub-entstehungsvorgängen orientierte Bestimmung der Staubigkeitseigenschaften.

Die Feinsand-Rückgewinnung und Goldsortierung in Kies- und Sand­werken war Thema des Vortrags von Dipl.-Ing. Bernd Bohle (Bild 9), Bohle Ing.-Beratung. Aus wirtschaftlichen Gründen werden in Kies- und Sandwerken zunehmend Rückgewinnungsanlagen eingesetzt, um Fein- und Feinstsandverluste zu vermeiden und diese Fraktionen ebenfalls als verkaufsfähiges Produkt nutzen zu können. Als leistungsfähiges Verfahren hat sich hierbei der Einsatz von Hydrozyklonen in Schräglage bewährt. Neben der Funktionsweise und den Vorteilen dieser Anlagen schilderte der Referent darüber hinaus, ob und inwiefern Kies- und Sandwerke, wie z.B. im Oberrheintal, auch als Goldgruben genutzt werden können. Die Mitgewinnung von Gold bzw. anderen wertvollen Schwermineralien ist technisch möglich – bei einer mehrstufigen Anreicherung und Nachreinigung. Die Wirtschaftlichkeit der Gewinnung hängt von den ausbringbaren Goldgehalten ab, die in der Regel eher gering sind. Vorhandene Gehalte lassen sich vorab z.B. nur durch eine längere Beprobung aus dem laufenden Betrieb ermitteln. Und nicht zuletzt ist bei der gewerbsmäßigen Gewinnung von Gold oder anderen wertvollen Schwermineralien eine bergrechtliche Genehmigung erforderlich.

Die Siebtechnik bzw. Siebklassierung stand im Mittelpunkt der letzten drei Beiträge. Dipl.-Ing. Marko Wolf (Bild 10), Hazemag & EPR GmbH, Dülmen, berichtete über die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von Rollenrosten. Er verwies auf die entscheidenden Einflussfaktoren für die Auslegung dieser Maschinentechnik. Konstruktive Details sind dabei entscheidend für die Wirkungsweise und damit auch die Siebeffizienz der Rollenroste. Je nach Ausführung, Anordnung und Form der Wellenscheiben kann z.B. der Materialtransport, bzw. das Verklemmen und Anhaften des Aufgabeguts beeinflusst werden. Neben den Vor- und Nachteilen der Rollenroste gegenüber anderen Siebkonzepten präsentierte Wolf am Beispiel von verschiedenen Anwendungsbereichen, z.B. in einem Zementwerk im Iran und bei der Kalksteingewinnung mit erhöhtem Lehmanteil in Frankreich, einige konstruktive Variationen.

Es folgte ein kontrovers diskutierter Beitrag von Prof. Dr. Matthias ­Kröger (Bild 11), Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung, TU BAF, über die Ergebnisse von Lageruntersuchungen an Siebmaschinen. Anhand der Simulation einer Excentersiebmaschine verdeutlichte der Referent die Kräfte, die auf die Lager einwirken. Anschließend verwies er auf Einflussgrößen und Kriterien, die zu beachten sind, um die Belastung der Lager zu ­minimieren und die Auslegung der Lager zu optimieren und damit insgesamt die Lagerlebensdauer zu verlängern. Abschließend stellte er alternative Lagerkonzepte zu den bisher üblichen Pendelrollenlagern zur Diskussion.

Zum Abschluss präsentierte Dipl.-Wirtsch.-Ing. Ronny Andrä (Bild 12), IAM TU BAF, Untersuchungsergebnisse zur Siebklassierung nach der Partikellänge mit neuartigen Siebbelägen. Die neuen Siebbeläge sind im Unterschied zu den bisher verwendeten Siebbelägen dreidimensional aufgebaut. Es handelt sich dabei um eine Weiterentwicklung des bisher bekannten Trennverfahrens nach Partikellänge auf Wurfsiebmaschinen – der ebenfalls am Institut entwickelten seriellen Klassierung. Indem die Siebgeometrie und die Maschinenparameter an das Aufgabegut angepasst werden, ist es möglich, eine erhöhte Trennschärfe zu erreichen. Dies wurde in experimentellen Untersuchungen mit Gneis der Fraktion 5/8 mm nachgewiesen.

Die bereits zum fünften Mal veranstaltete Fachtagung zeichnete sich durch eine hervorragende Organisation aus. Die Referenten waren vorwiegend Mitarbeiter des Instituts bzw. von benachbarten Instituten des TU BAF sowie Hersteller. Das dargebotene breit gefächerte Themenspektrum mit neuen und zukunftsweisenden Forschungsergebnissen gab Anlass und ausreichend Stoff zu angeregten Diskussionen direkt im Anschluss an die Vorträge bzw. während der Pausen (Bild 13). Alles in allem eine gelungene Veranstaltung! Das nächste Symposium findet vom 7. bis 8. März 2013 statt.

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