Zur effizienten Nutzung mineralischer Rohstoffe, wie beispielsweise Kalkstein oder andere Mineralien und Erze, muss bei der Aufbereitung Nutzgestein von Nebengesteinen getrennt werden. Diese stoffliche Trennung sollte aufgrund der großen Materialmengen in der unmittelbaren Umgebung der Abbaustätte erfolgen. Derzeit existieren keine automatisch arbeitenden Verfahren zur wirtschaftlichen Online-Einzelkornsortierung von Primärrohstoffen.

Vorgehensweise

Im Rahmen eines Verbundvorhabens ist ein lasergestütztes Sortierverfahren zunächst für den Anwendungsfall der Trennung von Kalkstein und Dolomit entwickelt worden, bei dem relativ reine Kalziumkarbonat-Gesteine von solchen mit unerwünscht hohem Magnesiumanteil zu trennen sind. Der Verfahrensansatz für die schnelle Identifikation des Sortiergutes beruht auf einer Kombination aus optischer Geometrieerfassung und Laser-Emissionsspektrometrie. Nach dem Durchlaufen einer Vereinzelungseinheit werden zunächst geometrische Merkmale des Sortierguts erfasst und danach laserspektroskopisch die chemische Zusammensetzung der Einzelkörner bestimmt. Das Sortiergut wird schließlich entsprechend der online zu treffenden Sortierentscheidung in zwei oder mehr Fraktionen getrennt ausgeschleust.

Ergebnis

Das Verfahren ist in einem Demonstrator im Technikumsmaßstab realisiert worden. Unter anwendungsnahen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass die Laser-Analytik die Zusammensetzung unabhängig von der Lagerstätte bestimmt und Beeinflussungen der Analyse durch anhaftenden Staub vermieden werden. In Sortierversuchen mit Kalkstein-Produktionsproben bei 3 m/s Bandgeschwindigkeit konnte beispielsweise der mittlere MgO-Gehalt des Nutzmaterials von 4,5 Prozent auf einen unkritischen Wert von 3,6 Prozent gesenkt werden bei einer Massenreduzierung von nur 13 Prozent. Hierzu wurde gezielt Material mit mehr als 10 Prozent MgO Gehalt ausgetragen.

Anwendungsfelder

Neben der Kalksteingewinnung ist die lasergestützte Sortierung ebenso auch für andere Mineralien und Erze anwendbar. Die industrietauglich ausgeführte Sortiereinheit ermöglicht derzeit einen Massendurchsatz bis zu 150 t/h, der zukünftig auf 1000 t/h gesteigert werden soll. Wenn eine Einzelkorn- Sortierung nicht notwendig ist, kann das Messverfahren auch zur Charakterisierung eines Stoffstroms und zur Steuerung der Verarbeitungsprozesse verwendet werden.