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7 Zusammenfassung und Ausblick

•Zusammenfassung

Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war es, die Kugelmühle als Einzelkomponente der Kugelmahl-Sicht-Anlage zu modellieren. Mit Hilfe der Software PMP-Compact wurden verschiedene Zerkleinerungsmodelle erstellt. Die simulierten Zerkleinerungsprodukte wurden zur Bewertung der Modelle herangezogen. In den Voruntersuchungen wurden Durchlauf- und Chargenmahlungen mit Cylpebsen bzw. Kugeln untersucht, unterschiedliche Aufgabekörnungen verwendet und die Austragsspaltweite variiert.

Zur Charakterisierung und Kennwertermittlung des Zementklinkers wurden verschiedene Analysen durchgeführt. Die Mahlbarkeit besitzt einen großen Einfluss auf den Zerkleinerungsprozess. Der aus dem BOND‘schen Mahlbarkeitstest berechnete Arbeitsindex zeigt mit der Korrektur der BOND-WANG-Beziehung übliche Werte für Zementklinker. Aus der größeren angestrebten oberen Korngröße wurde, wie schon WIENKE [27] festgestellt hat, ein geringfügig höherer Arbeitsindex berechnet.

Die Modellierung der Chargen- und Durchlaufmahlungen erfolgte mit Hilfe der Methoden der relativen (r_pcr) und standardisierten Kornanreicherung (s_pcr). Durch verschiedenen Normierungen wurden die Berechnungsgrundlagen der Methoden verändert und die Auswirkungen auf die Qualität der Zerkleinerungsmodelle untersucht. Die Bewertung der Modelle erfolgte durch den Vergleich zwischen den simulierten Produkten und den analysierten Versuchsergebnissen der zuvor durchgeführten Chargen- bzw. Durchlaufmahlungen.

Für die Chargenmahlungen wurden in der Modellierung mit verschiedenen Methoden die Cylpebse- und Kugelmahlung gesondert betrachtet. Die Tabelle 11 auf Seite 90 bietet über den Vergleich der mittels Zerkleinerungsmodell erzielten Simulationen eine Zusammenfassung der Ergebnisse. Zur Analyse und Simulation der von der Mahldauer abhängigen Zerkleinerungsvorgänge wurden separate Modelle für die Chargenmahlung mit Cylpebsen bzw. Kugeln aufgestellt. Die Mahlkörperart besitzt keinen Einfluss auf die Qualität der Zerkleinerungsmodelle. Bei den Chargenmahlungen mit Kugeln und Cylpebsen wurden bei der r_pcr ab dem Arbeitspunkt t = 1,0 h und bei der s_pcr ab t = 1,5 h brauchbare und bei t = 2,5 h optimale Ergebnisse simuliert. Aufgrund der Abweichungen zwischen den simulierten und realen Produkten bei kürzerer Mahldauer wurden bei der

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Kugelmahlung an zwei Zerkleinerungsmodellen der s_pcr mittels Auswahl von Mühlenmodellen geringe Verbesserungen erreicht. Mit Hilfe der Korrektur des Zerkleinerungsverhältnisses wurden am Beispiel des Modells CmC r_pcr Q=90% Verbesserungen in der Simulation erreicht. Im Produktvergleich der Zerkleinerungsmodelle der Methoden r_pcr und s_pcr wurden mit dem ZKM r_pcr Q = 90 % und dem ZKM s_pcr0,5-4,0 05/95 die besten Ergebnisse simuliert. Mit zunehmender Mahldauer ändert sich das Bruchverhalten des Zementklinkers und infolge dessen stagnieren die Zerkleinerungsverhältnisse, was Auswirkungen auf die Zerkleinerungsmodelle hat. Infolge der Normierung auf Q = 90 % berücksichtigt das ZKM r_pcr Q = 90 % besonders die gröberen Kornfraktionen und ist deshalb besser für die Simulation der Chargenmahlung bis zur Mahldauer von 2,0 - 2,5 h geeignet. Über diese Mahldauer hinaus wurden mit dem ZKM s_pcr0,5-4,0 05/95 sehr gute Übereinstimmungen zwischen den realen und simulierten Produkten erzielt, da in diesem ZKM der s_pcr mit der Normierung 05/95 durch das untere und obere Zerkleinerungsverhältnis neben den gröberen zusätzlich die feineren Fraktionen berücksichtigt wurden.

In der Durchlaufmahlung wurden Modelle in Abhängigkeit von der Mahlkörperart und Spaltweite getrennt erstellt und untersucht. Die Modellierung der Modelle erfolgte hierbei mittels r_pcr Q = 80 % und s_pcr 05/95 bzw. s_pcr 10/99 mit Hilfe des Kennwerts Durchsatzleistung. Aufgrund der unstetigen Durchsätze pro Durchgang konnten mit diesen Zerkleinerungsmodellen keine übereinstimmenden Vorhersagen der Produktkorngrößen simuliert werden. Die Reihenfolge der 3 bis 4 Durchlaufprodukte eines Durchgangs wurden mit der Kenngröße Durchsatz nicht erreicht. Die Korrektur bzw. Neubildung der Modelle für die Durchlaufmahlung erfolgte durch die Modellierung mit Hilfe einer neu gewählten granulometrischen Kenngröße, dem x80-Wert. Da bei der Chargenmahlung mit der s_pcr 05/95 die besten Resultate erzielt wurden, wurde diese Methode bei gleicher Normierung für die Durchlaufmahlung in Verbindung mit dem x80-Wert untersucht. Damit erfolgte eine Korrektur der Produktreihenfolgen und eine entschiedene Verbesserung der simulierten Produkte in den zweiten, dritten und vierten Durchläufen der untersuchten Cylpebse- bzw. Kugelmahlungen. Die simulierten Produkte der ersten Durchläufe mit grober Aufgabekörnung (< 4 mm) wurden nur minimal korrigiert. Die Methode der r_pcr mit den gebräuchlichen Normierung auf Q* = 80 % und der Kenngröße x80-Wert zeigt in der Simulation aufgrund des relativ hohen Bezugswertes von 80 % Vorteile im Grobbereich und Nachteile im Feinbereich.

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•Ausblick auf weiterführende Arbeiten

Für die Optimierung der Eingangsdaten für die Modellierung sind zwei Möglichkeiten von Interesse. Aufbauend auf der Luftstrahlsiebung ist es möglich, dass mittels Kalibrierung der Sieb- und Laserbeugungsanalyse gleichmäßigere Durchgangskennlinien erzeugt werden. Zum anderen könnte der gleiche Effekt durch die Anwendung nur eines Korngrößenanalyseverfahrens erzielt werden. Beispielsweise wäre das durch eine Vorzerkleinerung der Aufgabe auf < 2 mm und der Ausnutzung des maximalen Messbereichs der Laserbeugungsanalyse zu erreichen.

Für die Erstellung einer stofflichen Kenngröße, welche die Mahlbarkeit des Aufgabegutes beschreibt, und den Vergleich der errechneten Arbeitsindices sind zusätzliche Mahlbarkeitsuntersuchungen mittels Bond-Mühle und Kugelringmühle nach ZEISEL von Interesse. Bei beiden Methoden entfällt in der Berechnung die Korrektur des Arbeitsindex. Die Bestimmung des Mahlenergiebedarfs nach ZEISEL zur Beurteilung von Kugelmühlen entwickelt und basiert auf dem HARDGROVE-Test.

Die Zerkleinerung ist ein sehr komplexer Prozess mit vielen Variablen. In dieser Arbeit konnten für die Modellierung nur einige berücksichtigt werden. Eine Optimierung der Zerkleinerungsmodelle könnte durch eine Modellbildung anhand der Kenngrößen spezifische Oberfläche oder Energieverbrauch untersucht werden. Der Energieverbrauch wurde für beide untersuchten Betriebsweisen registriert und die spezifischen Oberflächen der Durchlaufmahlungen analysiert.

Für die Modellierung der Kugelmühle ist die Anschaffung des ergänzenden Moduls Kugelmühle für die Software PMP-Compact in Betracht zu ziehen, da die Auswertung der Versuchsdaten mit diesem Modul und der Vergleich mit den erzielten Ergebnissen dieser Arbeit von Interesse ist.

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