Zerkleinerung von Rohstoffen

Die Kollisionsmechanik der Prall- und Schlagzerkleinerung – Teil 2

Der Prallbrecher zerkleinert das Aufgabematerial nach dem Prinzip der Prall- und Schlagzerkleinerung

6 Kollisionsarten

7 Geschwindigkeitsverläufe bei verschiedenen Kollisionsarten

8 Kollisionszahl c als Funktion der Geschwindigkeitsverhältnisse ∆w/∆v bei unterschiedlichen Kollisionsarten

9 Schlagwerk

10 Kollisionszahl c als Funktion der partikelmassenspezifischen Beaufschlagungsenergie E_spez (Glaskugeln), Daten aus [17], Mittelwerte

11 Kollisionszahl c als Funktion der partikelmassenspezifischen Beaufschlagungsenergie E_spez (Quarzporphyr, Hartmannsdorf), Daten aus [32], Mittelwerte

Die Zerkleinerung von Primär- und Sekundärrohstoffen basiert in zahlreichen Maschinen auf dem physikalischen Effekt Stoß. Die Umsetzung des Effektes erfolgt durch die Wirkprinzipien Prall und Schlag. Diese Wirkprinzipien weisen vier Arten von Kollisionen zwischen den Rohstoffpartikeln untereinander bzw. mit den Maschinenteilen auf: elastisch-plastische, zurückspringende, durchdringende und energiefreisetzende Kollisionen.

Teil 2 des Fachbeitrags befasst sich mit der Erweiterung der Stoßtheorie zur Kollisionstheorie, die ihre physikalische Formulierung ermöglicht. Dazu wird die Stoßzahl weitergefasst und Kollisionszahl genannt. Der Wertebereich reicht dann von - 1 bis ∞. Dabei charakterisiert die Kollisionszahl von - 1 bis 0 die durchdringende, von 0 bis 1 die elastisch-plastische und zurückspringende und von 1 bis ∞ die energiefreisetzende Kollision. Zerkleinerung erfolgt bei allen Kollisionsarten außer bei elastisch-plastischen.

Fortsetzung von Teil 1 des Fachbeitrags, veröffentlicht in der AT 10/2023, S. 46-56.

4 Physik der Kollision

Hochgeschwindigkeitsfilmaufnahmen der Vorgänge in den Prozessräumen der Zerkleinerungsmaschinen zeigen unterschiedliches Verhalten der Partikel bei deren Zusammentreffen mit den feststehenden und den sich bewegenden Arbeitsflächen der Maschine sowie untereinander. Dabei kommt es zu unterschiedlichen Kollisionen. Für die Aufstellung eines Kollisionsmodells müssen die einzelnen Kollisionsarten definiert und die sich dabei ablaufenden Teilprozesse physikalisch beschrieben werden.

Autor:

Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Georg Unland, Technische Universität Bergakademie Freiberg

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