Aufbereitung und Recycling – 14. und 15. November 2018 Freiberg, Teil 2
Nach der Würdigung der Lebensleistung des im Frühjahr 2018 verstorbenen Prof. Heinrich Schubert wurde in weiteren 16 Vorträgen und 10 Postern über aktuelle Probleme der Aufbereitung primärer Rohstoffe, das Recycling und die Entwicklung von Maschinen und Apparaten berichtet.
Aufbereitung sekundärer Rohstoffe/Recycling
Dr. Sören Lottner (BiFa Bindemittel Filterasche GmbH Schkopau) berichtete über „Aufbereitete Braunkohlenfilterasche für baustoffliche Anwendungen – Verwertung mineralischer Reststoffe in der Praxis“. Die Wiederverwertung von industriellen Reststoffen und deren Nutzung als alternative Baustoffe ist ein viel versprechender Ansatz, um natürliche Ressourcen zu schonen, den Primärenergieverbrauch und die CO2-Emissionen zu reduzieren und letztlich den CO2-Fußabdruck damit hergestellter Bauprodukte und -systeme zu verringern. Es wurde ein aus speziell aufbereiteten, kalkreichen Braunkohlenfilteraschen hergestellter Baustoff vorgestellt, der – bisher einmalig in Deutschland – im industriellen Maßstab produziert und in der Bauindustrie eingesetzt wird.
Mit der Frage „Ist ein wirtschaftliches Recycling von mineralischen Füllstoffen aus Altpapier möglich?” beschäftigte sich der Vortrag von Prof. Dr. Samuel Schabel (TU Darmstadt – Fachgebiet Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik). Papier hat den Ruf, sehr gut recyclierbar zu sein und auch in hohem Maße recycliert zu werden. Ein wichtiger Trend der letzten Jahre ist der verstärkte Einsatz von Verpackungspapieren. Dabei ist eine starke Zunahme des Füllstoffeinsatzes auf 17 – 20 % in Verpackungspapieren zu beobachten. Bei etwa 17 Mio. t Altpapieranfall in Deutschland pro Jahr gibt es derzeit für rund 3 Mio. t Recyclingfüllstoff keine vernünftige Nutzung. Intention des Vortrages war es, die Problemstellung und die bisher nur mäßig erfolgreichen Ansätze aufzuzeigen und die Experten der Aufbereitungstechnik bzw. der mechanischen Verfahrenstechnik anzuregen, mit neuen Ideen und Konzepten eine wirtschaftliche Nutzung dieses Materials zu ermöglichen.
„Aufbereitung von Gleisschotter – technisch-wirtschaftlicher Vergleich von Nass- und Trockenverfahren“ lautete der Titel des Vortrags von Dr. Metodi Zlatev und Dr. Hagen Müller (HAVER Engineering Freiberg). Infolge von z.B. Verschleiß und Überbeanspruchungen durch die Belastungen des Bahnverkehrs, Setzungen sowie Aufweichung des Untergrundes kommt es zu einer – nur bedingt tolerierbaren – Erhöhung des Feinanteils im Gleisschotterbett. Daher besteht die Notwendigkeit, das Gleisbett regelmäßig zu prüfen und gegebenenfalls den Gleisschotter aufzubereiten, um den Feinanteil zu reduzieren. Im Beitrag wurden trockene und nassmechanische Verfahren vorgestellt und bewertet. Die Anwendung des jeweiligen Verfahrens hängt vor allem von den Kontaminationen insbesondere durch Öl oder Pestizide ab.
Aufbereitung primärer Rohstoffe
Über „Charakteristische Prozessdaten der Bergevorabscheidung mittels sensor-gestützter Sortierung“ berichtete Dr. Christopher Robben (TOMRA Sorting Solutions I mining). Die sensor-gestützte Sortierung von Erzen erfährt zunehmend Beachtung in verschiedenen Anwendungen und entwickelt sich zu einem Standardprozess. Im Vortrag wurde das typische Verhalten von sensor-gestützten Sortieranlagen anhand der Aufbereitung von Wolfram-, Zinn- und Golderzen beschrieben und sollte zur Diskussion anreizen, welche Auswirkungen sich daraus für den Betrieb und die Planung von Aufbereitungsanlagen ergeben.
„Zur Aufbereitung und Mineralogie von REE-Erzen mit Parisit“ berichteten R. Gerhard Merker1, Dr. Robert Möckel2, Thomas Heinig2, Prof. Phan Quang V.3, Dr. Henning Morgenroth4 (1Merker Mineral Processing, Elpenrod; 2HIF, Freiberg; 3HUMG, Hanoi; 4UVR-FIA GmbH, Freiberg). Der mengenmäßig relativ kleine, aber teils sehr dynamisch wachsende REE-Markt (vor allem für Nd und Pr) befördert die Erschließung neuer Lagerstätten. Der Zusammenhang zwischen Mineralogie und Aufbereitung wurde am Beispiel von Untersuchungen, die am Helmholtz-Institut Freiberg an einem neuen REE-Projekt in Vietnam laufen, dargelegt. Es handelt sich um eine karbonatitische Gangerzstruktur mit dem Haupt-REE-Mineral Parisit. Als Gangarten treten Ba-Sr-Sulfate sowie Karbonate, Silikate und Sulfide auf. Es gelang in relativ kurzer Zeit in orientierenden Aufbereitungstests mit den Schwerpunkten Flotation und Magnetscheidung, REE-Mineralkonzentrate mit über 40 % REE-Oxid aus dem ungewöhnlichen Erz bei hohem Ausbringen im Labormaßstab zu erzeugen. Tests mittels optischer Vorsortierung eröffnen dabei die Möglichkeit einer deutlichen Voranreicherung der REE mit Abstoß von fast wertstofffreien Bergefraktionen vor der Flotation. Auf Basis der vorliegenden Zwischenergebnisse wurde ein erstes Konzept für ein Aufbereitungsverfahren vorgeschlagen.
Der Beitrag „A study on the impact of flotation hydrodynamics for the optimization of fine-grained carbonaceous sedimentary apatite ore beneficiation” von Duong Huu Hoang1,2,3, Prof. Urs Peuker3, Dr. Martin Rudolph1 (1Department of Processing, HIF Freiberg; 2Department of Mineral Processing, Faculty of Mining, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam; 3Institut MVT/AT, TU Bergakademie Freiberg) beschäftigte sich mit der Flotation von Apatit aus fein verteilten sedimentären Erzen, die reich an Karbonaten sind. Die Auswirkungen verschiedener turbulenter hydrodynamischer Variablen, wie Luftströmungsgeschwindigkeit, Laufradgeschwindigkeit und Trübedichte, wurden untersucht, um die Betriebsparameter im Labormaßstab zu optimieren und die Rolle der Turbulenz bei der Abtrennung von Carbonat aus Phosphaterz in der Feinstkornflotation zu verstehen. Unter Anwendung optimaler Bedingungen aus der Grobkornflotation wurden Flotationstests mit Kreislaufführung durchgeführt, um eine experimentelle Simulation einer kontinuierlichen Schaltung zu erzeugen.
Dr. Uwe Lehmann (Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie) berichtete „Zur Anwendung von diskontinuierlich betriebenen Rinnen bei der Gewinnung von Schwermineralen“ insbesondere von Seifengold aus Kiesen und Sanden. Mit Vorschlägen zur Verbesserung des Rückhaltevermögens für die Wertstoffe durch Veränderungen der Rinnenkonstruktion sowie der Rinnenauskleidung kann das Ausbringen verbessert werden. Aktuelle Arbeiten in einem deutschen Kieswerk am Oberrhein führten außerdem zu der Erkenntnis, dass die Häufigkeit der Abreinigung von Rinnen ebenfalls einen wesentlichen Faktor zur Steigerung des Gesamtausbringens darstellt. Versuche in dem genannten Kieswerk führten zu dem Ansatz, die Aufsättigung an Schwermineralen in einer diskontinuierlich betriebenen Rinne mittels einer mathematischen Sättigungsfunktion zu modellieren. Aus der Anwendung der spezifizierten Sättigungsfunktion in der Praxis ergaben sich wichtige Schlussfolgerungen sowohl für grundlegende aufbereitungsrelevante Fragestellungen, als auch für den Einsatz von Rinnen in der Gold und sonstige Schwerminerale gewinnenden Industrie.
Der Beitrag „Aufbereitung von Zellkernen aus Thymus-Gewebe“ von Maria Schäfer1, A. Kupka1, J. Heinrich2, J.I. Schoenherr1, T. Wiegert2, K. Adam3 (1Institut für Verfahrensentwicklung, Torf- und Naturstoff-Forschung, HS Zittau/Görlitz; 2Fakultät Umwelt- und Naturwissenschaften, Bereich Biotechnologie, HS Zittau/Görlitz; 3EUROIMMUN Medizinische Labordiagnostika AG) betraf die Präparation von medizinischen Produkten mit Methoden der mechanischen Verfahrenstechnik. In der Immundiagnostik werden aufgereinigte Proteine zum Nachweis von Antikörpern bei Autoimmun- und Infektionskrankheiten, sowie bei Allergien eingesetzt. Ziel des vom Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Projektes der Hochschule Zittau/Görlitz, welches im Verbund mit der EUROIMMUN Medizinische Labordiagnostika AG durchgeführt wird, ist die Einbindung von Prozessen und Technologien zur kontinuierlichen, schonenden und effizienten Abscheidung von vitalen Zellkernen aus tierischen Geweben in großem Maßstab.
Apparate und Anlagen
Dr. Stefan Jäckel, B.Sc. Raphael Sperberg (Gebrüder Jehmlich GmbH, Nossen) stellten „Konzepte zur explosionsgeschützten Auslegung von Anlagen zur Feinstvermahlung organischer Substanzen“ vor. Bei der Herstellung und Aufbereitung organischer, trockener und pulverförmiger Substanzen können explosionsfähige Staubatmosphären entstehen. Deshalb müssen Hersteller gemäß der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU Vorkehrungen zum Explosionsschutz treffen. Ursache für Explosionen ist das Zusammenkommen der drei Faktoren brennbarer Stoff, Sauerstoff und Zündquelle. Die von der Fa. Jehmlich angewandten Lösungen, um eine sichere, explosionsgeschützte Anlage gegenüber dem Kunden gewährleisten zu können, wurden beschrieben und beispielhaft anhand von realisierten Mahlanlagen aufgezeigt.
Im Vortrag von Dr. Mathias Trojosky und Marcel Wettring (ALLGAIER Process Technology GmbH, Uhingen) „Trocknung industrieller Abwässer mit dem CD Dryer“ wurde eine sehr effizientes Verfahren vorgestellt, mit dem feststoffbeladene Flüssigkeiten, wie z.B. salzhaltige Lösungen, Deponiesickerwässer, Gärreste aus Gülle- und Biogasanlagen, Pigmentsuspensionen, metallhaltige Flüssigkeiten verarbeitet werden können. Auf einem Versuchstrockner im Allgaier-Technikum wurden diverse Versuche mit den unterschiedlichsten Produkten durchgeführt, die im Vortrag vorgestellt und anhand von Fotos und Videos veranschaulicht wurden. Die Ergebnisse ermöglichen eine sichere Auslegung von Großanlagen.
Dipl.-Ing. Robert Claußnitzer (AKW Apparate + Verfahren GmbH) berichtete über „Regelungsmöglichkeiten von Hydrozyklonen AKA-VORTEX“. Ausgehend von einer Information über das Produktionsspektrum der Firma, die Lösungen für die nassmechanische Aufbereitung sowie für die Behandlung von Abwasser anbietet, wurde speziell der Hydrozyklon (AKA-VORTEX), der sowohl zur Klassierung als auch zur Eindickung oder Sortierung geeignet ist, vorgestellt. Von der Firma AKW Apparate + Verfahren GmbH wurden patentrechtlich geschützte Verfahren entwickelt, die mit der heutigen Rechner- und Sensortechnik sowie Elektronik beherrschbar sind und den Kunden zur Verfügung stehen.
Dipl.-Ing. Andre Schmidt (TU Bergakademie Freiberg, Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik – ITUN) gab in seinem Vortrag Informationen über das EXIST-Forschungstransfer-Projekt „Energieeffiziente und verschleißarme hydraulische Presse zur Agglomeration nachwachsender und fossiler Rohstoffe (EVA)”. Abhängig von der Art der Aufgabematerialien und der geforderten Formate (Briketts, Pellets, Granulate) kommen im Bereich der Brikettierung vor allem Formkanalstempelpressen und Walzenpressen und für die Pelletierung Matrizenpressen zum Einsatz. Die vorgestellte neue Pressentechnologie hat die Brikettierung von möglichst vielen Aufgabegütern zum Ziel. Neben dem breiten Einsatzspektrum wurde bei der Neuentwicklung Wert auf einen möglichst kleinen Leistungsbedarf gelegt. Dazu wurde ein mehrstufiges Pressprinzip mit hydraulischem Antrieb entwickelt, welches im Vergleich zu bekannten Technologien durch optimierte Fahrwege der Hydraulikzylinder den Leistungsbedarf und gleichzeitig den Verschleiß stark reduziert. Ziel des Projektes ist es, ein für den industriellen Einsatz optimiertes Verfahren zu entwickeln und dieses mit Gründung eines Unternehmens und einer entsprechenden Markteinführung international zu vertreiben.
Im Vortrag „Druckverteilung im idealen Gutbett“ von Dipl.-Ing. Lisa Kühnel, Dr. Jens Friedrich, Prof. Holger Lieberwirth (TU Bergakademie Freiberg, Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik) wurde über eine Möglichkeit zur Messung von Druck in einem geschlossenen Partikelbett berichtet. Die Druckzerkleinerung von Partikelkollektiven ist vor allem für die Vorgänge in Gutbettwalzenmühlen wichtig. Die Simulation derartiger Zerkleinerungsvorgänge ist zeit- und rechenintensiv. Zudem fehlt es häufig an Druckwerten, um die Modelle ausreichend kalibrieren zu können. Die Untersuchungen wurden in einem idealen Gutbett in einer Stempelpresse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Druckverteilung in der Modelschüttung inhomogen ist. Mithilfe der Druckverteilung können Rückschlüsse auf das Zerkleinerungsverhalten gezogen werden. Eine Anwendung der Druckmessfolien auch in anderen Maschinen, welche mit Gutbetten arbeiten, ist realistisch. Ausblickend können die Daten zur Kalibrierung von 3D-Simulationen dienen.
Posterausstellung und Firmenpräsentationen
Das Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik der TU Bergakademie Freiberg war mit den folgenden 5 Postern vertreten:
Über die „Modellierung der Durchströmung von Zementklinkerschüttungen“ informierten Gregor Schmandra, M.Sc. Lieven Schützenmeister, Dr. Thomas Mütze und Guido Kache1 (1thyssenkrupp Industrial Solutions AG).
„Verfahrensstufen beim Recycling von Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen“ wurden im Poster von M.Sc. Denis Werner, Dr. Thomas Mütze, Dr. Hans-Georg Jäckel1, Prof. Urs A. Peuker (1TU Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenbau – Recyclingmaschinen) vorgestellt.
Weitere Posterpräsentationen beschäftigten sich mit folgenden Themenbereichen:
Das Poster „Bioflotation – Kombination der Biotechnologie mit dem klassischen Prozess der Flotation“ von M.Sc. Sylvi Schrader, Dr. Sabine Kutschke, Dr. Katrin Pollmann und Dr. Martin Rudolph (Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie) gab Informationen über das neue Arbeitsgebiet bei der Aufbereitung von Mineralien.
Die „Aufbereitung eisenhydroxidhaltiger Mischschlämme“ wurde von Dipl.-Ing. A. Kupka1, L. Bresler1, J. Schoenherr1, M. Leiker2, J. Helbig2 (1Institut für Verfahrensentwicklung, Torf- und Naturstoff-Forschung, HS Zittau/Görlitz, 2P.U.S. Produktions- und Umweltservice GmbH, Lauta) vorgestellt.
Die „Untersuchung von Feinfraktionen aus metallhaltigen Abfallströmen“ wurde im Poster von M.Sc. Kay Johnen (RWTH Aachen University – Institut für Aufbereitung und Recycling) behandelt.
Im Poster „Probenaufbereitung im chemisch-analytischen Routinelabor – eine Herausforderung für Material, Geräte und Qualitätssicherung“ wurde von Axel Ulbricht und Dr. Thomas Hoppe (Eurofins Umwelt Ost GmbH, NL Freiberg) die Arbeit des Routinelabors vorgestellt.
Schlusswort und Vorankündigung der Jahrestagung 2019
Die nächste Tagung „Aufbereitung und Recycling“ findet am 7. und 8. November 2019 an gleicher Stelle in Freiberg im Hörsaal am Sitz des HIF/HZDR (ehemaliges FIA-Gebäude) statt. Schwerpunkte der Tagung sind Mineralische Rohstoffe – Wertstoffe aus Abfall mit dem Fokus auf Maschinen, Apparate und Sensoren sowie der Aufbereitung primärer Rohstoffe und der Aufbereitung sekundärer Rohstoffe/Recycling. Veranstalter sind wieder die „Gesellschaft für Verfahrenstechnik UVR-FIA e.V. Freiberg“ in Kooperation mit dem „Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie“ und der „TU Bergakademie Freiberg”. Bis Ende Juli 2019 wird um die Zusendung von Kurzfassungen für Vortrage, Poster und Firmenpräsentationen an die Tagungsorganisation UVR-FIA GmbH über die Internetadresse www.uvr-fia.de, E-Mail gebeten. Über die angeführte Internetadresse sind auch die Kurzfassungen der Tagungsbeiträge zugänglich.
Prof. Dr. rer. nat. habil. Hanspeter Heegn
Gesellschaft für Verfahrenstechnik UVR-FIA e.V. Freiberg