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T1 - Zu Fragen der Charakterisierung, Aufbereitung und Veredlung von natürlichen Grafiten

AU - Lämmerer, Wolfgang

N1 - nicht gesperrt

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Grafit ist aufgrund einiger besonderer funktioneller Eigenschaften der Gruppe der Industrieminerale zuzuordnen und gelangt in vielfältigen industriellen Anwendungen zum Einsatz. Österreich verfügt über einen aktiven Grafitbergbau und über zahlreiche Vorkommen, sowohl von mikrokristallinem als auch von makrokristallinem Grafit. Im Zuge dieser Dissertation wurden (i) österreichische Ressourcen erkundet und systematisch erfasst, (ii) eine Methodik zur Charakterisierung von Grafiten entwickelt sowie (iii) innovative Aufbereitungsprozesse mittels experimenteller aufbereitungstechnischer Untersuchungen geprüft. Es werden die Explorationsarbeiten in den Grubenfeldern „Maria“ und „Rudolf“ der Grafitbergbau Kaisersberg Ges.m.b.H. beschrieben. Dabei konnte im Grafitbergbau Kaisersberg die Fortsetzung der in Verhieb stehenden Grafitlager in die Teufe bestätigt und 52.800 t an Rohgrafit als gesichert nachgewiesen werden. Im Vorkommen Zettlitz (Waldviertel, Niederösterreich) konnten Reserven im Ausmaß von etwa 130.000 t Rohgrafit abgeschätzt werden. Verschiedene Grafittypen wurden gemäß der Klassifikation des International Committee for Coal and Organic Petrology (ICCP) durch Röntgendiffraktometrie klassifiziert und eine praxistaugliche Untersuchungsroutine mittels Raman-Spektroskopie zur Unterscheidung zwischen Semi-Grafit und Grafit aufgezeigt. Die Auswertung von Raman-Spektren mit dem Flächenquotienten R2=0,4 und der Halbwertsbreite des Grafit-Bandes GHWHM=13,0 cm-1 ermöglicht die Unterscheidung zwischen den beiden Grafittypen. Kaisersberger Grafit konnte dabei als Referenzvertreter von Semi-Grafit identifiziert werden. Die experimentell durchgeführten Untersuchungen zum Einsatz innovativer Aufbereitungsprozesse umfassten die elektrodynamische Fragmentierung als nass betriebene Zerkleinerungsmethode sowie die triboelektrostatische Bandscheidung als trocken betriebene Sortiermethode. Es wurden vergleichende Zerkleinerungsuntersuchungen mittels konventioneller Zerkleinerung und elektrodynamischer Fragmentierung an einem Rohgrafit aus Mosambik durchgeführt. Die diesbezüglichen Untersuchungen zur elektrodynamischen Fragmentierung wurden mittels der diskontinuierlich betriebenen Selfrag Lab durchgeführt, jene zur konventionellen Zerkleinerung mittels Brech- und Mahlaggregaten. Die vergleichenden, nach der Methode der energieoptimierten Zerkleinerungskette durchgeführten Untersuchungen weisen auf deutliche Unterschiede in Bezug auf das Aufschlussverhalten und den spezifischen Energieeintrag hin. So zeigt die elektrodynamische Fragmentierung einen frühzeitigeren Aufschluss von Grafitflocken im Korngrößenbereich > 100 µm im Vergleich zur konventionellen Zerkleinerung auf, der allerdings mit einem deutlich höheren spezifischen Energieeintrag einhergeht. Die triboelektrostatische Bandscheidung stellt eine zukunftsträchtige, trocken betriebene Sortiermethode zur Aufbereitung von Mineralgemengen und Reststoffen dar. Die Prüfung auf Einsatztauglichkeit für die Aufbereitung von mikrokristallinem Grafit aus Kaisersberg und makrokristallinem Grafit aus Tansania erfolgte mittels des triboelektrostatischen ST Bandscheiders M6. Die erzielten Ergebnisse weisen auf eine gegensinnige Aufladung von makrokristallinen Grafitpartikeln im Vergleich zur Gangart hin. Anreicherungseffekte konnten eindeutig festgestellt werden, die eine Empfehlung zur Fortsetzung der Forschungsaktivitäten rechtfertigen. Mit dem gegenwärtigen Kenntnisstand ist ein Einsatz etwa im Rahmen einer Bergevorabscheidung denkbar, (noch) nicht jedoch für die Erzeugung marktfähiger Konzentrate. Die Versuche mit mikrokristallinem Grafit erbrachten keine befriedigenden Trennergebnisse. Vergleichende Flotationsversuche im Labor bzw. im Pilotmaßstab ergaben eine deutlich bessere Trennschärfe.

AB - Grafit ist aufgrund einiger besonderer funktioneller Eigenschaften der Gruppe der Industrieminerale zuzuordnen und gelangt in vielfältigen industriellen Anwendungen zum Einsatz. Österreich verfügt über einen aktiven Grafitbergbau und über zahlreiche Vorkommen, sowohl von mikrokristallinem als auch von makrokristallinem Grafit. Im Zuge dieser Dissertation wurden (i) österreichische Ressourcen erkundet und systematisch erfasst, (ii) eine Methodik zur Charakterisierung von Grafiten entwickelt sowie (iii) innovative Aufbereitungsprozesse mittels experimenteller aufbereitungstechnischer Untersuchungen geprüft. Es werden die Explorationsarbeiten in den Grubenfeldern „Maria“ und „Rudolf“ der Grafitbergbau Kaisersberg Ges.m.b.H. beschrieben. Dabei konnte im Grafitbergbau Kaisersberg die Fortsetzung der in Verhieb stehenden Grafitlager in die Teufe bestätigt und 52.800 t an Rohgrafit als gesichert nachgewiesen werden. Im Vorkommen Zettlitz (Waldviertel, Niederösterreich) konnten Reserven im Ausmaß von etwa 130.000 t Rohgrafit abgeschätzt werden. Verschiedene Grafittypen wurden gemäß der Klassifikation des International Committee for Coal and Organic Petrology (ICCP) durch Röntgendiffraktometrie klassifiziert und eine praxistaugliche Untersuchungsroutine mittels Raman-Spektroskopie zur Unterscheidung zwischen Semi-Grafit und Grafit aufgezeigt. Die Auswertung von Raman-Spektren mit dem Flächenquotienten R2=0,4 und der Halbwertsbreite des Grafit-Bandes GHWHM=13,0 cm-1 ermöglicht die Unterscheidung zwischen den beiden Grafittypen. Kaisersberger Grafit konnte dabei als Referenzvertreter von Semi-Grafit identifiziert werden. Die experimentell durchgeführten Untersuchungen zum Einsatz innovativer Aufbereitungsprozesse umfassten die elektrodynamische Fragmentierung als nass betriebene Zerkleinerungsmethode sowie die triboelektrostatische Bandscheidung als trocken betriebene Sortiermethode. Es wurden vergleichende Zerkleinerungsuntersuchungen mittels konventioneller Zerkleinerung und elektrodynamischer Fragmentierung an einem Rohgrafit aus Mosambik durchgeführt. Die diesbezüglichen Untersuchungen zur elektrodynamischen Fragmentierung wurden mittels der diskontinuierlich betriebenen Selfrag Lab durchgeführt, jene zur konventionellen Zerkleinerung mittels Brech- und Mahlaggregaten. Die vergleichenden, nach der Methode der energieoptimierten Zerkleinerungskette durchgeführten Untersuchungen weisen auf deutliche Unterschiede in Bezug auf das Aufschlussverhalten und den spezifischen Energieeintrag hin. So zeigt die elektrodynamische Fragmentierung einen frühzeitigeren Aufschluss von Grafitflocken im Korngrößenbereich > 100 µm im Vergleich zur konventionellen Zerkleinerung auf, der allerdings mit einem deutlich höheren spezifischen Energieeintrag einhergeht. Die triboelektrostatische Bandscheidung stellt eine zukunftsträchtige, trocken betriebene Sortiermethode zur Aufbereitung von Mineralgemengen und Reststoffen dar. Die Prüfung auf Einsatztauglichkeit für die Aufbereitung von mikrokristallinem Grafit aus Kaisersberg und makrokristallinem Grafit aus Tansania erfolgte mittels des triboelektrostatischen ST Bandscheiders M6. Die erzielten Ergebnisse weisen auf eine gegensinnige Aufladung von makrokristallinen Grafitpartikeln im Vergleich zur Gangart hin. Anreicherungseffekte konnten eindeutig festgestellt werden, die eine Empfehlung zur Fortsetzung der Forschungsaktivitäten rechtfertigen. Mit dem gegenwärtigen Kenntnisstand ist ein Einsatz etwa im Rahmen einer Bergevorabscheidung denkbar, (noch) nicht jedoch für die Erzeugung marktfähiger Konzentrate. Die Versuche mit mikrokristallinem Grafit erbrachten keine befriedigenden Trennergebnisse. Vergleichende Flotationsversuche im Labor bzw. im Pilotmaßstab ergaben eine deutlich bessere Trennschärfe.

KW - graphite

KW - electrodynamic fragmentation

KW - triboelectrostatic belt separation

KW - Raman spectroscopy

KW - characterisation

KW - Kaisersberg

KW - Zettlitz

KW - Grafit

KW - elektrodynamische Fragmentierung

KW - triboelektrostatische Bandscheidung

KW - Raman-Spektroskopie

KW - Charakterisierung

KW - Kaisersberg

KW - Zettlitz

M3 - Dissertation

ER -