TY - THES

T1 - Planung und Durchführung einer systematischen Parameterstudie an einem innovativen Zerkleinerungsaggregat zur Erzeugung qualitativ hochwertiger Feinkalkprodukte

AU - Auer, Martin

N1 - gesperrt bis 01-06-2020

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - In dieser Masterarbeit wurde eine systematische Parameterstudie an einem innovativen Zerkleinerungsaggregat zur Erzeugung qualitativ hochwertiger Feinkalkprodukte durchgeführt. Bei diesem Zerkleinerungsaggregat handelt es sich um den Ecopulser Twin der Firma Krause Maschinenbau GmbH, wo einerseits eine einstufige Zerkleinerung im parallelen Betrieb und andererseits, durch lediglich geringfügige Umbauarbeiten an der Maschine, eine zweistufige Zerkleinerung im seriellen Betrieb möglich ist. Der Ecopulser Twin wurde kürzlich in die Feinkalkaufbereitungsanlage des Werkes Bad Ischl der Baumit Baustoff GmbH integriert und erfolgreich in Betrieb genommen. Durch die systematische Parameterstudie sollten im Rahmen dieser Arbeit sowohl für die einstufige, als auch für die zweistufige Betriebsweise günstige Einstellungen gefunden und prozesstechnische Grenzen ausgelotet werden. Als zu erreichende Ziele wurden ein möglichst hoher Oberflächenzuwachs nach Blaine und ein k80-Wert <45 µm definiert. Bei den im Rahmen der systematischen Parameterstudien durchgeführten Versuchsserien wurde ausschließlich Branntkalk als Aufgabegut – also ohne Beimengung von Steinmehl – verwendet, um zu evaluieren, ob durch den Einsatz des Ecopulser Twin auch eine Reaktivitätsverbesserung an den erzeugten Feinkalkprodukten einher geht. Die Durchführung der systematischen Parameterstudie im parallelen Betrieb (Versuchsserie „parallel“) hat ergeben, dass Feinkalkprodukte von hoher Qualität erzeugt werden können, wenn der Ecopulser Twin mit einer hohen Aufgaberate, einer hohen Drehzahl der Rotoren und einer engen Spaltweite des Walzenvorbrechers betrieben wird. So hat die statistische Versuchsauswertung gezeigt, dass bei einer Aufgaberate von 10 t/h, einer Rotordrehzahl von 2940 U/min (80 % der maximalen Drehzahl) und einer Spaltweite des Walzenbrechers von 4 mm ein Feinkalkprodukt mit einem Blaine-Wert von 6341 cm²/g und einem k80-Wert von ca. 46 µm erzeugt werden kann. Ein Vergleich mit den im betrieblichen Alltag bereits standardmäßig eingestellten Prozessparametern hat ergeben, dass der Ecopulser Twin bereits jetzt nahe dem Optimum betrieben wird. Durch diese Versuchsserie konnte aufgezeigt werden, dass dennoch eine Erhöhung der erzielbaren Produktqualitäten möglich ist. Die systematische Parameterstudie im seriellen Betrieb (Versuchsserie „seriell“) hat die bei der in paralleler Betriebsweise durchgeführten Versuchsserie ermittelten Erkenntnisse bestätigt. Bei einer maximalen Aufgaberate von 5 t/h, einer Spaltweite des Walzenbrechers von 4 mm und einer Rotordrehzahl von 2940 U/min (80 % der maximalen Drehzahl) konnte ein Feinkalkprodukt mit einem Blaine-Wert von 6283 cm²/g und einem k80-Wert von 35 µm erzeugt werden. Somit wurde das Ziel des vorgegebenen k80-Wertes bei dieser Einstellung sogar deutlich unterschritten. Je nach den zu erreichenden Produktspezifikationen können nun für die jeweilige Zerkleinerungsaufgabe bestmöglich geeignete Verschaltungen (parallel vs. seriell) bzw. Prozessbedingungen eingestellt werden. Durch den energiesparenden und verschleißarmen Betrieb des Ecopulser Twin gehen erfreulicherweise auch nennenswerte Einsparungen bei den Betriebskosten einher. Die Beurteilung der Trenngüte des dem Ecopulser Twin nachgeschalteten Taumelsiebes hat ergeben, dass der Klassierprozess sehr trennscharf durchgeführt wird und die Produktfeinheit durch einen Einbau feinmaschigerer Siebmatten noch weiter erhöht werden könnte.

AB - In dieser Masterarbeit wurde eine systematische Parameterstudie an einem innovativen Zerkleinerungsaggregat zur Erzeugung qualitativ hochwertiger Feinkalkprodukte durchgeführt. Bei diesem Zerkleinerungsaggregat handelt es sich um den Ecopulser Twin der Firma Krause Maschinenbau GmbH, wo einerseits eine einstufige Zerkleinerung im parallelen Betrieb und andererseits, durch lediglich geringfügige Umbauarbeiten an der Maschine, eine zweistufige Zerkleinerung im seriellen Betrieb möglich ist. Der Ecopulser Twin wurde kürzlich in die Feinkalkaufbereitungsanlage des Werkes Bad Ischl der Baumit Baustoff GmbH integriert und erfolgreich in Betrieb genommen. Durch die systematische Parameterstudie sollten im Rahmen dieser Arbeit sowohl für die einstufige, als auch für die zweistufige Betriebsweise günstige Einstellungen gefunden und prozesstechnische Grenzen ausgelotet werden. Als zu erreichende Ziele wurden ein möglichst hoher Oberflächenzuwachs nach Blaine und ein k80-Wert <45 µm definiert. Bei den im Rahmen der systematischen Parameterstudien durchgeführten Versuchsserien wurde ausschließlich Branntkalk als Aufgabegut – also ohne Beimengung von Steinmehl – verwendet, um zu evaluieren, ob durch den Einsatz des Ecopulser Twin auch eine Reaktivitätsverbesserung an den erzeugten Feinkalkprodukten einher geht. Die Durchführung der systematischen Parameterstudie im parallelen Betrieb (Versuchsserie „parallel“) hat ergeben, dass Feinkalkprodukte von hoher Qualität erzeugt werden können, wenn der Ecopulser Twin mit einer hohen Aufgaberate, einer hohen Drehzahl der Rotoren und einer engen Spaltweite des Walzenvorbrechers betrieben wird. So hat die statistische Versuchsauswertung gezeigt, dass bei einer Aufgaberate von 10 t/h, einer Rotordrehzahl von 2940 U/min (80 % der maximalen Drehzahl) und einer Spaltweite des Walzenbrechers von 4 mm ein Feinkalkprodukt mit einem Blaine-Wert von 6341 cm²/g und einem k80-Wert von ca. 46 µm erzeugt werden kann. Ein Vergleich mit den im betrieblichen Alltag bereits standardmäßig eingestellten Prozessparametern hat ergeben, dass der Ecopulser Twin bereits jetzt nahe dem Optimum betrieben wird. Durch diese Versuchsserie konnte aufgezeigt werden, dass dennoch eine Erhöhung der erzielbaren Produktqualitäten möglich ist. Die systematische Parameterstudie im seriellen Betrieb (Versuchsserie „seriell“) hat die bei der in paralleler Betriebsweise durchgeführten Versuchsserie ermittelten Erkenntnisse bestätigt. Bei einer maximalen Aufgaberate von 5 t/h, einer Spaltweite des Walzenbrechers von 4 mm und einer Rotordrehzahl von 2940 U/min (80 % der maximalen Drehzahl) konnte ein Feinkalkprodukt mit einem Blaine-Wert von 6283 cm²/g und einem k80-Wert von 35 µm erzeugt werden. Somit wurde das Ziel des vorgegebenen k80-Wertes bei dieser Einstellung sogar deutlich unterschritten. Je nach den zu erreichenden Produktspezifikationen können nun für die jeweilige Zerkleinerungsaufgabe bestmöglich geeignete Verschaltungen (parallel vs. seriell) bzw. Prozessbedingungen eingestellt werden. Durch den energiesparenden und verschleißarmen Betrieb des Ecopulser Twin gehen erfreulicherweise auch nennenswerte Einsparungen bei den Betriebskosten einher. Die Beurteilung der Trenngüte des dem Ecopulser Twin nachgeschalteten Taumelsiebes hat ergeben, dass der Klassierprozess sehr trennscharf durchgeführt wird und die Produktfeinheit durch einen Einbau feinmaschigerer Siebmatten noch weiter erhöht werden könnte.

KW - Parameterstudie

KW - Zerkleinerung

KW - Prozessoptimierung

KW - parameter study

KW - process optimization

KW - comminution

M3 - Masterarbeit

ER -