Teilprojektaufgaben

Eine Schlüsselrolle bei der Aufbereitung von primären Rohstoffen aus Festgestein kommt dem Prozess der Zerkleinerung des Gesteins zu. Mit kleiner werdender Partikelgröße der Zerkleinerungsprodukte zur Herstellung verwertbarer Konzentrate steigt der Energieaufwand überproportional an und dominiert die Aufbereitungskosten. Begleitet wird das Zerkleinern durch Verschleiß am Werkzeug, Staub- und Lärmemissionen. Zugleich werden große Mengen Wasser für die Sortierprozesse zur Konzentratherstellung benötigt. Die Inanspruchnahme und der der Verbrauch von Ressourcen wie Energie, Wasser, Land führt zum Beispiel zur Beeinträchtigung der Umwelt sowie der Gesundheit der Arbeiter.

Eine wesentliche Rolle zur Senkung des Ressourcenverbrauchs kommt der Selektivität zu. Schon früh im Prozess ist das Lösen des Gesteins aus dem Gebirgsverband auf das nur unbedingt notwendige Maß zu reduzieren und auf das Nutzmineral zu konzentrieren. Vor der weiteren Aufbereitung sollte das gewonnene Gestein möglichst abbaunah sortiert und nur der wirtschaftlich verwertbare Anteil weiter bearbeitet werden.

Die Zerkleinerungsarbeit findet in verschiedenen Prozessstufen, angefangen beim Bohren und Sprengen oder Schneiden und schließlich in mehreren Stufen beim Aufbereiten statt. Die einzelnen Gesteinsvarietäten und Minerale weisen weitestgehend konstante mechanische Eigenschaften auf. Damit können Modelle für die Interaktion von Gestein und Maschine sowohl für die Gewinnungsmaschinen als auch für die Zerkleinerungsmaschinen entwickelt und angepasst werden. Darüber hinaus besteht Untersuchungsbedarf in der rationellen Zerkleinerung in den einzelnen Zerkleinerungsprozessstufen. Das Lösen des Gesteins ist die erste Stufe der Zerkleinerung und beeinflusst maßgeblich die folgenden Zerkleinerungsstufen in der Aufbereitung. Die Zerkleinerung ist daher integral über alle Zerkleinerungsprozesse zu bewerten und auszurichten. Überzerkleinerung ist zu vermeiden, weil dadurch die Verluste in Sortierprozessen bei der Konzentratherstellung zunehmen. Durch Methoden der Simulation und Umweltbilanzierung soll die Optimierung der Selektivität in den einzelnen Zerkleinerungsstufen in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Gesteines erreicht werden. Daraus leiten sich folgende Teilprojektaufgaben ab:

 Teilprojektaufgabe

Bezeichnung

TP1Analytik und Charakterisierung der Gesteine und des Bruchprozesses im Mikro und Makrobereich
Institut für Mineralogie, Prof. Dr. Gerhard Heide
TP2Innovative dynamische Verfahren der mechanischen Gesteinszerkleinerung während des Lösens: aktiviertes Schneiden (niederfrequent, hochfrequent)
Institut für Bergbau und Spezialtiefbau, Prof. Dr. Carsten Drebenstedt
TP3Innovative dynamische Verfahren der mechanischen Gesteinszerkleinerung während des Brechens und Mahlens
Institut für Aufbereitungsmaschinen, Prof. Dr. Lieberwirth
TP4Numerische Modellierung des Prozesses der Gesteinszerkleinerung
Institut für Geotechnik, Prof. Dr. Konietzky
TP5Entwicklung von Verfahren zur Gewährleistung einer hohen Selektivität durch ortsnahe Sensortechnik
Institut für Automatisierungstechnik, Prof. Dr. Rehkopf
TP6Bewertung der Gesteinszerkleinerung und Selektivität in Prozessketten und deren Optimierung
Professur für Umwelt- und Ressourcenmanagement, Prof. Dr. Bongaerts

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