Mahlattrition in Rührwerkskugelmühlen für die Reinigung mineralischer Abfälle
Final Report Abstract
Die Mahlattrition ist ein neuer Prozeß der Abreinigung von Oberflächenkontaminationen von mineralischen Abfällen wie Ölsanden oder kontaminierten Böden. Diese Mahlattrition als spezielle Variante der Feinstmahlung in Rührwerkskugelmühlen erbringt bemerkenswerte Reinigungsergebnisse selbst bei Partikeln kleiner 100 um. Die Mahlattrition basiert auf einer normalen Attrition, jedoch konnten durch die Zugabe von Mahlkörpern auch Partikel kleiner 100 um effizient an der Oberfläche abgerieben werden. Ziel der geplanten Forschungsarbeit war es, die bisher vorhandene experimentelle Basis durch Mahlattritionsversuche an Apparaten verschiedenen Volumens (1,5 l, 3 l und 6 l) sowie mit Materialien unterschiedlicher Korngröße und Festigkeit zu erweitern. Es wurden vergleichende Untersuchungen der Mahlattrition zu den weitaus intensiver untersuchten Prozessen der Feinstzerkleinerung in Rührwerkskugelmühlen durchgeführt. Durch Modifizierung der Prozeßbedingungen wurde ermittelt, unter welchen Bedingungen ein Übergang von Mahlattrition zu der hier unerwünschten Feinstzerkleinerung erfolgt. Die Ergebnisse flössen in eine Modellgleichung für die Kinetik der Mahlattrition unter stark vereinfachenden aber für den Prozeß wesentlichen Annahmen ein. Das Resultat ist eine Modellgleichung auf der Grundlage der statistischen Physik und enthält alle prozeßbestimmenden Parameter. Die Modellgleichung kann veränderte Prozeßbedingungen nachvollziehen und vorausberechnen. Sie enthält jedoch materialspezifische Parameter, die in Vorversuchen bestimmt werden müssen. Auch können Maßstabsveränderungen nachvollzogen werden. In der nachfolgenden Tabelle sind die Prozeßgrößen, welche von dem entwickelten Modell berechnet werden können, aufgelistet. Eingeflossene Prozeßgrößen Prozeßgröße Drehzahl [min"1] Volumenfeststoffkonzentration [-] Mahlkörpergröße / Partikelgröße [-] Mahlköper- /Attritionsgutverhältnis [-] Dichte der Mahlkörper [kg/m1*] Volumen der Rührwerkskugelmühle [1] Wirkungsbereich 600-1800 0,4-0,6 30-4 0,2-8 2,5-7 1 , 5 / 3 , 0 / 6 Nachfolgende Prozeßgleichung beschreibt den produzierten Feinkornanteil für die Mahlattrition. Der produzierte Feinkornanteil ist die Zielgröße der Mahlattrition. 1 + PMK AG a E.(K f d V A f 1 i AG v f) 1 + — mit: Amf Masseanteil des neu gebildeten Feinkorns [kg/kg] PMK Dichte der Mahlkörper [kg/m3] PAG Dichte des Mahlguts [kg/m3] df Durchmesser des gebildeten Feinkorns [ml VMK Volumen des Mahlkörpers [m ] VAG Volumen des Attritionsgutpartikels [m3] D Durchmesser des Attritionsrührers [ml n Drehzahl des Attritionsrührers [s ] k3 Konstante [ - ] a Maß für die Dämpfung des Partikel Stoßes [ - ] EA Zerkleinerungsenergie zur Bildung von Feinstkorn [J] Des weiteren wurden dimensionslose Parameter für die Maßstabsübertragung formuliert.
Publications
- Duck, J., Schaaff, F., Neeße, Th.: Modellierung der Mahlattrition in Rührwerkskugelmühlen, Aufbereitungstechnik 3.2003 S.8-18
- Neesse, Th., Schaaff, F., Tiefel, H.: High performance attrition in stirred mills, Minerals Engineering 17 (2004) 1163-1167
- Schaaff, F., Schneider, M., Neesse, Th.: Intensifying the attrition of mineral waste in stirrer mills, Minerals Processing 74S (2004) S291-S298
