6.2 Modellierung der Mühle für den Chargenbetrieb

6.2.1 Chargenmahlung mit Cylpebsen - 80

6.2 Modellierung der Mühle für den Chargenbetrieb

Zielstellung war es, für die Chargenmahlung mit Cylpebsen bzw. mit Kugeln ein geeignetes Zerkleinerungsmodell zu erstellen. Es wurden verschiedene Zerkleinerungsmodelle erarbeitet und hinsichtlich ihrer Eignung beurteilt. Im Chargenbetrieb wird die Produktqualität bei konstanten Mühenparametern im Wesentlichen von der Mahlgutmasse, der Korngrößenverteilung der Aufgabe, der Mahldauer sowie von der Mahlkörperart bzw. Gattierung beeinflusst. Bei der konstant gehaltenen Mahlgutmasse von 55 kg und bekannter Korngrößenverteilung der Aufgabe wurden die Zerkleinerungsmodelle (kurz: ZKM) für Cylpebse bzw. Kugeln in Abhängigkeit von der Kenngröße - Mahldauer Chargenmahlung erstellt. Hierzu wurden verschiedene Normierungen der Methoden relative und standardisierte Kornanreicherung betrachtet.

6.2.1 Chargenmahlung mit Cylpebse

•Relative Kornanreicherung

Durch die Variation der Bezugswerte wurde der Einfluss der Normierung in der relativen Kornanreicherung auf die Qualität der Zerkleinerungsmodelle untersucht. Es wurden Zerkleinerungsmodelle anhand der Bezugswerte Q* = 50 %, Q* = 80 % und Q* = 90 % analysiert. Die Mühlenmodelle der Normierungen sind in den Abb. 44 a), b) und c) auf der folgenden Seite dargestellt. In Abb. 44 d) sind die aus den Mühlenmodellen gemittelten ZKM zusammengefasst. Für die Bewertung der Mühlen- bzw. Zerkleinerungsmodelle eines bestimmten Arbeitspunktes wurden die simulierten Produkte der Modelle mit den realen Produkten verglichen (siehe Anhang IX-a).

Da die Ermittlung des Zerkleinerungsmodells auf der Bildung des Durchschnitts der relativen Kornanreicherungen der entsprechenden Mühlenmodelle basiert, ist es von Vorteil, wenn sich die relativen Kornanreicherungen nicht maßgeblich voneinander unterscheiden. Unter dieser Vorraussetzung sind generell positive Ergebnisse mittels Zerkleinerungsmodell simulierbar.

Die Diagramme des Vergleichs zwischen den realen und simulierten Produkten aus Modellen unterschiedlicher Normierung sind im Anhang XI-a zusammengestellt. Es zeigt sich, dass bei den simulierten Produkten des ZKM der relativen Kornanreicherung mit der Normierung auf Q* = 50 % unterhalb der Korngrößen x(Q = 50 %) sehr gute Übereinstimmungen erzielt wurden. Oberhalb der x50-Werte jedoch weichen die simulierten Produkte mit steigender Mahldauer zunehmend vom realen Produkt ab. Das ZKM mit der Normierung Q* = 50 % ist

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aufgrund dessen nicht für die Modellierung der Chargenmahlung mit Cylpebsen geeignet. Die Abweichungen der simulierten Produkte sind auf den Verlauf der relativen Kornanreicherungen der Mühlenmodelle zurückzuführen (Abb. 44 a). Bei der r_pcr CmC Q* = 50 % sind in den relativen Kornanreicherungen der Abb. 44a) oberhalb der dimensionslosen Korngröße von ca. 0,02 zwar nur minimale Unterschiede vorhanden, aber im unteren Korngrößenbereich weichen alle relativen Kornanreicherungen der unterschiedlichen Arbeitspunkte verhältnismäßig stark voneinander ab.

Relative Kornanreicherung r_pcr(xnorm) CmC, Q=50% Relative Kornanreicherung r_pcr(xnorm) CmC, Q=90%

Zwischen den simulierten und realen Produkten der relativen Kornanreicherungen mit den Normierungen Q* = 80 % und Q* = 90 % wurden überwiegend gute bis sehr gute Übereinstimmungen festgestellt (siehe Anhang IX-a). Lediglich während der ersten Stunde zeigen die simulierten Produkte zum Teil unbefriedigende Ergebnisse. Die relativen Kornanreicherungen der Mühlenmodelle (t = 0,5h -4,0 h) sind für Q* = 80 % in Abb. 44 b) und für Q* = 90% in Abb. 44 c) dargestellt. Die r_pcr für t = 0,5 (schwarz) und t = 1,0 (rot) unterscheiden sich von den übrigen r_pcr‘s besonders im Bereich der unteren Korngrößen (Abb.44b, 44c). Um den Einfluss der Differenzen dieser r_pcr auf die mittlere r_pcr Abb. 44d) zu untersuchen, wurde ein ZKM bestehend nur aus den relativen Kornanreicherungen von t = 1,5 h bis t = 4,0 h erstellt. Signifikante Verbesserungen an den simulierten Produkten wurden dadurch jedoch nicht festgestellt.

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Bei der Simulation der Produkte ab einer Mahldauer von 2,5 Stunden besitzt das ZKM r_pcr mit Q* = 90 % gegenüber der r_pcr (Q* = 80 %) besonders im Grobbereich leichte Vorteile (Anhang IX-a). Die Simulation der r_pcr (Q* = 90 %) orientiert sich mit der Normierung Q* = 90 % am größeren Durchgangswert und berücksichtigt aus diesem Grund in der Simulation auch mehr die gröberen Körnungen. Die besten Simulationsergebnisse wurden bei den Chargenmahlungen mit Cylpebsen nach 2,0 h und 2,5 h mittels r_pcr (Q* = 80 %) und r_pcr (Q* = 90 %) erzielt. Die Simulationsergebnisse der CmC mittels r_pcr sind in Tabelle 11 zusammengefasst.

•Standardisierte Kornanreicherung

Analog zur r_pcr wurde auch bei der standardisierten Kornanreicherung der Einfluss der Normierung auf die Zerkleinerungsmodelle untersucht. Hierfür wurden bei der Chargenmahlung mit Cylpebsen folgende Normierungen betrachtet.

-CmC s_pcr 05/95: mit as_rr_l = 5 %, as_rr_h = 95 %; Abb. 45a)

-CmC s_pcr 05/99: mit as_rr_l = 5 %, as_rr_h = 99 %; Abb. 45b)

-CmC s_pcr 10/99: mit as_rr_l = 10 %, as_rr_h = 99 %; Abb. 45c) Die Abbildung 45d) zeigt die mittleren Kornanreicherungskurven der Zerkleinerungsmodelle der CmC auf Basis der s_pcr.

s_pcr(xs) - standardisierte Kornanreicherung, CmC s_pcr(xs) - standardisierte Kornanreicherung, CmC

dimensionslose Korngröße xs=(x-xl)/(xh-xl) dimensionslose Korngröße xs=(x-xl)/(xh-xl)

Abbildung 45: standardisierte und mittlere standardisierte Kornanreicherungskurven der CmC