3 Charakterisierung des Aufgabematerials und angewandet Verfahren

3.1 Sieb- und Korngrößenanalyse - 24

•Siebanalyse des Aufgabematerials für die KMSA – Mahlung mit Kugeln

Beim Vergleich der Proben 1 (Abb. 9 schwarz) und 2 (Abb. 9 rot) des Aufgabematerials für die Mahlung mit Stahlkugeln wurden große Abweichungen in den Kornfraktionen festgestellt. Aufgrund dessen wurden zwei weitere Proben, die Proben 3 und 4, analysiert und die Durchgangswerte aller vier Proben gemittelt. In Tabelle 4 sind die Durchgangswerte und das arithmetische Mittel des Aufgabematerials für die Kugelmahlungen zusammengefasst. Das Diagramm in Abbildung 9 zeigt die zugehörigen Durchgangskennlinien und enthält die Korngrößenangaben für den Durchgangswert Q = 80 %.

Tabelle 4: Durchgangswerte des Aufgabematerials für die KMSA – Kugeln

Siebanalyse Aufgabegut, Kugel-Mahlung

100 200 400 600 800 1000 2000 4000

Korngröße x / µm

Abbildung 9: Durchgangskennlinien des Aufgabematerials für die KMSA – Kugeln

Die Partikelgrößenanalyse wurde im Korngrößenlabor der Professur Aufbereitung von Baustoffen und Wiederverwertung durchgeführt. Zur Anwendung kam der Laserbeugungs-Sizer LS230 mit einem Messbereich von 0,04 - 2000 µm.

Die Analyse der Korngrößenverteilung erfolgte nach dem Prinzip der Laserbeugung. Hierbei treffen parallele Lichtstrahlen mit der Wellenlänge ?RAUNHOFERschen Beugung entsteht beim Auftreffen des parallelen Laserlichts ein bestimmtes Beugungsspektrum. Dieses Spektrum ist durch eine ringförmige Intensitätsverteilung um die optische Achse gekennzeichnet. Die Größe der Teilchen in der Probe wird anhand der Lage der Maxima und Minima dieser Intensitätsverteilung und die Anzahlanteile durch die Intensität charakterisiert. Die zu bestimmende Korngröße ist umgekehrt proportional dem Beugungswinkel und damit dem Radius der Fraunhoferschen Beugungsringe, während die Lichtintensität ein Maß für die Menge der Teilchen entsprechender Größe ist. Die Partikelgrößenverteilung lässt sich schließlich aus der Intensitätsverteilung über dem Streuwinkel berechnen [21]. auf ein Teilchen mit einer bestimmten geometrischen Abmessung (Idealform Kugel) und einem Brechungsindex, so dass eine teilweise Ablenkung des Lichtes eintritt. Im Bereich der sogenannten F

Der Probenvorbereitung ist als eine wesentliche Voraussetzung für unverfälschte und reproduzierbare Messungen, besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Es wurde eine möglichst vollständige Dispergierung angestrebt. Eine nachträgliche Ausbildung von Agglomeraten muss verhindert werden, was durch eine Vorbehandlung mittels Ultraschall erreicht wurde. Für den untersuchten Zementklinker wurde die inerte Dispergierflüssigkeit 2-Propanol verwendet.

Im Gegensatz zur Siebanalyse erfolgt bei der Laserbeugungsanalyse die Klassierung nicht nach dem kleinsten in einer Richtung auftretenden Durchmesser eines Kornes. Im Modell der Laserbeugungsanalyse wird das meist ungleichmäßig geformte Korn in eine ideale Kugelform überführt. Dieser Einfluss der Kornform auf die Sieb- bzw. Laserbeugungsanalyse wird entsprechend durch voneinander abweichende Ergebnisse deutlich.

Neben dem Aufgabegut (< 125 µm) für den Bondtest und für die kleintechnische Mahlung wurden vor allem die erzeugten Produkte einer Korngrößenuntersuchung unterzogen. In den Abbildungen 10 und 11 sind die Durchgangskennlinien

3 Charakterisierung des Aufgabematerials und angewandet Verfahren

3.1 Sieb- und Korngrößenanalyse - 27

3.1.3 Anschlussanalyse

Aus bereits erläuterten Gründen kamen verschiedene Verfahren zur Partikelgrößenbestimmung zum Einsatz. Mit Hilfe der Funktion Anschlussanalyse in dem Programm PMP-Compact wurden die Ergebnisse der Sieb- und Laserbeugungsanalysen einer Probe vereinigt (Abb. 12). Aufgrund unterschiedlicher Methoden und Prinzipien der Messverfahren ergeben sich in der Anschlussanalyse beider Analysenergebnisse Überlagerungen in bestimmten Korngrößenbereichen. Das Ausmaß dieser Überlagerungen ist bei der Siebung maßgeblich von der Kornform und der Siebdauer abhängig, da die Durchtrittswahrscheinlichkeit der Partikel mit steigender Mahldauer zunimmt. Die Trenngrenze, im vorliegenden Fall 125 µm, ist als die Korngröße definiert, die je zur Hälfte auf und unter dem Sieb vorkommt. Die Durchtrittswahrscheinlichkeit steigt mit jedem Wurf an und kann die Nennmaschenweite sogar überschreiten [25]. Ein noch vertretbares Maß der Überschreitung bewegt sich bei Zementklinker zwischen 5 – 10 %.

Aufgabegut, Anschlussanalyse Vergleich: Cylpebse -Kugeln

0.010 0.1 1 10 100 1000 10000

Korngröße x / µm

Abbildung 12: Durchgangskennlinien des Aufgabematerials

Zum Vergleichen beider Verfahren sind Messdaten aus identischen Kornklassen nötig. Dafür wurde vom Feinanteil des Aufgabegutes der Cylpebse-Mahlung eine Analysensiebung durchgeführt. Für dieses siebschwierige feine Siebgut mit einem Größtkorn von 125 µm wurde die Luftstrahlsiebung als Trockensiebverfahren eingesetzt. Aus einer unter dem Siebgewebe rotierenden Schlitzdüse wirbelt ein schmaler Luftstrahl das Siebgut auf und desagglomeriert es. Die enthaltenen Feinanteile können mit dem austretendem Luftstrom das Siebgewebe