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T1 - Weiterentwicklung optischer Sortiertechnik und Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten in der Aufbereitung primärer und sekundärer Rohstoffe

AU - Huber, Reinhold

N1 - gesperrt bis 27-05-2021

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Der Einsatz der sensorgestützten Sortierung hat insbesondere die Aufbereitung sekundärer Rohstoffe revolutioniert. Selten hat die Einführung einer neuen Technologie in so kurzer Zeit zu einer so kompletten Neuorientierung in der Verfahrenstechnik geführt wie in diesem Fall. Im Gegensatz dazu ist der Einsatz sensorgestützter Sortierer in der Aufbereitung primärer Rohstoffe - wie Industrieminerale, Salze und Erze - noch von untergeordneter Bedeutung, wobei jedoch eine steigende Tendenz zu beobachten ist. Insbesondere für die Aufbereitung von primären Rohstoffen stellt die Entwicklung von leistungsfähigen und spezifisch angepassten sensorgestützten Sortiersystemen eine große Chance dar. Eine von der Binder+Co AG – einem innovativen, österreichischen Hersteller von Aufbereitungs- und Sortiermaschinen - initiierte und geführte Forschungskooperation widmete sich in einem mehrjährigen Projekt der Aufgabe, materialspezifische optische Effekte und neue Technologien, im Speziellen für die optische Sortierung von Altglas und Industriemineralen, zu erforschen. Wesentliche Kooperationspartner waren der Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung der Montanuniversität Leoben und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der TU Graz. Die materialspezifischen Absorptionseigenschaften im visuellen und den angrenzenden Wellenlängenbereichen von 200 bis 2.500 nm und UV-induzierte Fluoreszenz standen dabei im Fokus. In der vorliegenden Arbeit werden relevante Forschungsergebnisse und daraus abgeleitete Sensorentwicklungen dargestellt. Ausgehend vom Stand der Technik und einer Analyse der Einsatzmöglichkeiten und –grenzen der farbbasierten Sortierung konnten in umfangreichen spektralen Untersuchungen und Analysen unter anderem optische Unterscheidungsmerkmale unter Nutzung des UV-Wellenlängenbereiches identifiziert und in der sensorgestützten Sortierung angewendet werden. Die Nutzung mehrerer spezifischer optischer Eigenschaften im genannten Wellenlängenbereich war dabei wesentlich für die Industriesensorentwicklung. Basis der technischen Umsetzung ist ein neu entwickeltes Sensorfusionskonzept mit komplexer und hierarchischer Merkmalsverknüpfung. Der aufbereitungstechnische Nutzen beim Einsatz der neuartigen Sortiertechnik wurde anhand von geplanten oder realisierten Einsatzbeispielen dargestellt und diskutiert. Das jeweilige Sortierverfahren stellt dabei nur ein Element einer wirtschaftlichen Gesamtlösung dar. Eine entscheidende Rolle fällt, wie auch bei klassischen Trennverfahren, der vorgelagerten Rohgutkonditionierung zu. Die Forschungsergebnisse haben den Validierungs- und Entwicklungsprozess der Binder+Co AG nachhaltig beeinflusst.

AB - Der Einsatz der sensorgestützten Sortierung hat insbesondere die Aufbereitung sekundärer Rohstoffe revolutioniert. Selten hat die Einführung einer neuen Technologie in so kurzer Zeit zu einer so kompletten Neuorientierung in der Verfahrenstechnik geführt wie in diesem Fall. Im Gegensatz dazu ist der Einsatz sensorgestützter Sortierer in der Aufbereitung primärer Rohstoffe - wie Industrieminerale, Salze und Erze - noch von untergeordneter Bedeutung, wobei jedoch eine steigende Tendenz zu beobachten ist. Insbesondere für die Aufbereitung von primären Rohstoffen stellt die Entwicklung von leistungsfähigen und spezifisch angepassten sensorgestützten Sortiersystemen eine große Chance dar. Eine von der Binder+Co AG – einem innovativen, österreichischen Hersteller von Aufbereitungs- und Sortiermaschinen - initiierte und geführte Forschungskooperation widmete sich in einem mehrjährigen Projekt der Aufgabe, materialspezifische optische Effekte und neue Technologien, im Speziellen für die optische Sortierung von Altglas und Industriemineralen, zu erforschen. Wesentliche Kooperationspartner waren der Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung der Montanuniversität Leoben und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der TU Graz. Die materialspezifischen Absorptionseigenschaften im visuellen und den angrenzenden Wellenlängenbereichen von 200 bis 2.500 nm und UV-induzierte Fluoreszenz standen dabei im Fokus. In der vorliegenden Arbeit werden relevante Forschungsergebnisse und daraus abgeleitete Sensorentwicklungen dargestellt. Ausgehend vom Stand der Technik und einer Analyse der Einsatzmöglichkeiten und –grenzen der farbbasierten Sortierung konnten in umfangreichen spektralen Untersuchungen und Analysen unter anderem optische Unterscheidungsmerkmale unter Nutzung des UV-Wellenlängenbereiches identifiziert und in der sensorgestützten Sortierung angewendet werden. Die Nutzung mehrerer spezifischer optischer Eigenschaften im genannten Wellenlängenbereich war dabei wesentlich für die Industriesensorentwicklung. Basis der technischen Umsetzung ist ein neu entwickeltes Sensorfusionskonzept mit komplexer und hierarchischer Merkmalsverknüpfung. Der aufbereitungstechnische Nutzen beim Einsatz der neuartigen Sortiertechnik wurde anhand von geplanten oder realisierten Einsatzbeispielen dargestellt und diskutiert. Das jeweilige Sortierverfahren stellt dabei nur ein Element einer wirtschaftlichen Gesamtlösung dar. Eine entscheidende Rolle fällt, wie auch bei klassischen Trennverfahren, der vorgelagerten Rohgutkonditionierung zu. Die Forschungsergebnisse haben den Validierungs- und Entwicklungsprozess der Binder+Co AG nachhaltig beeinflusst.

KW - Sensorgestützte Sortierung

KW - Optische Sortierung

KW - Mineralaufbereitung

KW - Altglasaufbereitung

KW - Rohgutcharakterisierung

KW - Rohgutkonditionierung

KW - Lumineszenz

KW - Fluoreszenz

KW - UV

KW - VIS

KW - NIR

KW - Sensor-based sorting

KW - Optical sorting

KW - Mineral processing

KW - Waste glass processing

KW - Feed characterization

KW - Feed conditioning

KW - Luminescence

KW - Fluorescence

KW - UV

KW - VIS

KW - NIR

M3 - Dissertation

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