Untersuchungen zur Optimierung der Setzmaschinentechnik

1 Einleitung

Das Nasssetzen ist ein in der Grundstoffindustrie mindestens seit Agricola bekanntes Verfahren. Ursprünglich in erster Linie für die Kohle- und Erzaufbereitung eingesetzt, gewinnt es in jüngerer Zeit auch für die Abfallaufbereitung zunehmend an Bedeutung. Bei diesem Übergang zu anderen Stoffsystemen wird offenkundig, dass die vorhandenen Methoden zur verfahrenstechnischen Auslegung nicht anwendbar bzw. nicht ausreichend sind. Das hat zusammen mit den neuen Möglichkeiten der Simulation von Prozessen mittels Computer zur Folge, dass von verschiedenen Gruppen an Diskreten Elemente- Modellierungen für die Grundvorgänge des Setzens gearbeitet wird. Diese Modelle zielen vor allem darauf ab, Bewegungs- und Schichtungsvorgänge zu erfassen und vorhersagbar zu machen. Trotz dieser viel versprechenden Ansätze liegen bis heute keine Erkenntnisse vor, die eine objektive verfahrenstechnische Auslegung von Setzmaschinen ermöglichen.

Die Hersteller von Setzmaschinen sind mit dem Problem konfrontiert, dass sie für ihr Produkt die maschinen- und verfahrenstechnische Gewährleistung übernehmen müssen. Sie benötigen eine Basis, welche die verfahrenstechnische Auslegungen für definierte Aufgabenstellungen ermöglicht. Hierzu dienen i.d.R. Erfahrungen aus der Praxis und Untersuchungsberichte, in denen z.B. dokumentiert ist, welchen Einfluss verschiedene Parameter wie Partikelgröße, Partikelform, Dichte usw., auf das verfahrenstechnische Ergebnis haben. Häufig sind die Aussagen in solchen Unterlagen jedoch nur unzureichend quantifiziert, manchmal sogar nur qualitativ. Erfahrung und fundierte Kenntnisse über die Hintergründe der verfahrenstechnischen Prozesse ermöglichen es dem Fachmann aber trotzdem, eine mehr oder weniger genaue quantitative Aussage über die Größe und Konfiguration der auszulegenden Maschine zu machen. Fehlt allerdings ein gültiges mathematisches Modell, dann besteht die Gefahr, dass unterschiedliche Fachleute, trotz gleicher, aber interpretierbarer Informationen, zu unterschiedlichen Ergebnissen gelangen. Ohne Modell sind neu hinzugewonnene Erkenntnisse nur schwer zu integrieren. Das hat u.a. zur Folge, dass die Möglichkeiten vorhandener Setzmaschinen nicht optimal genutzt und Weiter- bzw. Neuentwicklungen nicht so gezielt betrieben werden können, wie dies auf Basis einer brauchbaren mathematischen Beschreibung möglich wäre.

2 Zielstellung des Projektes

Der unzureichende Wissensstand über das nassmechanische Dichtesortieren und die zunehmende Bedeutung dieses Verfahrens für die Abfalltrennung sind für das its Institut für Technische Dokumentation, Schulung und Beratung GmbH, die Bauhaus-Universität Weimar und das iff – Institut für Fertigteiltechnik und Fertigbau Weimar e.V. Anlass zu einer vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Förderprogramms »Innovationskompetenz« geförderten Forschungsarbeit, welche die Optimierung der Setzmaschinentechnik und

Abb. 1: Prinzip einer Nasssetzmaschine [1]

die Anpassung an die neuen Einsatzgebiete zum Inhalt hat. Ziele sind die Verbesserung der Trennergebnisse sowie Senkung der Investitions- und Betriebskosten durch Veränderungen der Materialbewegungen. Damit eine optimale Abstimmung von Setzmaschinen auf die jeweilige Aufgabenstellung und eine gezielte Weiterentwicklung ermöglicht werden, soll ein mathematisches Modell zur Beschreibung des Nasssetzprozesses auf Basis theoretischer Betrachtungen und empirischer Untersuchungen entwickelt werden. Auf Basis der im Projektverlauf gewonnenen Erkenntnisse soll eine optimierte Setzmaschine zur nassmechanischen Sortierung von Stoffen nach ihren spezifischen Dichten entwickelt werden. Ziele sind die Verbesserung der Trennergebnisse sowie die Senkung der Investitions- und Betriebskosten durch Veränderungen der Materialbewegungen.