Auftrieb bei der Wertstoffgewinnung - Teil 3
Simulation für mehr Treffsicherheit
Ein Ansatz ist die „direkte numerische Simulation“. Team-Mitglied Gregory Lecrivain arbeitet an der Entwicklung eines Computermodells, mit dem er die Partikelanlagerung an Gasblasen-Grenzflächen simulieren will. Gemeinsam mit Kollegen der Kyoto Universität in Japan konnte er mit dem Programm „CAPTURE“ bereits ein Dreiphasenmodell entwickeln. Lecrivain gelang es, damit die Anlagerung hydrophober Partikel an einer aufsteigenden Gasblase zu simulieren. „Mein Ziel ist, den Code weiterzuentwickeln, um die Schaumaufbereitung nachzuahmen“, erklärt der Strömungsmechaniker. „Durch die drei Phasen und die hohe Komplexität ist das sehr schwierig, zumal die numerische Modellierung noch in den Kinderschuhen steckt.“
Die Flotation ist das gängige industrielle Verfahren bei der Aufbereitung von Rohstoffen. Foto: HZDR/ Detlev Müller. Download
Nur wenn Luftblasen und hydrophobierte Mineralkörnchen in Kontakt kommen, ist eine Anhaftung überhaupt möglich. Sehr feine Partikel treffen die Blasen oft gar nicht. Versuche in einer Blasensäule sollen neue Erkenntnisse bringen, wie sich die Kollisionsfrequenz erhöhen lässt. Indem die Forscher Modellpartikel mit einer Fluoreszenzmarkierung versehen, können sie mittels mehrerer Hochgeschwindigkeitskameras Partikelpositionen und -bahnen rekonstruieren und Kollision und Haftung durch ein optisches Verfahren messen.
Die erzielten Forschungsergebnisse zu den Mikroprozessen fließen in komplexe Prozessmodelle ein, die verschiedene Parameter simulieren und bessere Vorhersagen ermöglichen sollen. Sie könnten in Zukunft die wesentlich teureren Pilotanlagen ersetzen. „Leider kann man die Flotation nicht mit einer einzigen Formel beschreiben“, weiß Martin Rudolph. „Und es gibt noch viele Bereiche mit einem großen Fragezeichen.“ Deshalb forscht seine Abteilung auch noch auf anderen Gebieten. Ein neues Projekt mit dem Titel „MultiDimFlot“ hat das Ziel, eine Technologie zur Trennung ultrafeiner Partikel zu entwickeln, die auf mehreren Merkmalen wie Größe, Form, Rauigkeit und Oberflächen-Benetzbarkeit basiert.
Währenddessen beschäftigt sich die Forschungsgruppe um Kerstin Eckert mit weiteren Anwendungsmöglichkeiten der Schaumflotation. Sie untersucht, ob sich die Methode auch zur Trennung von Mikroplastik, Textilteilchen und anderen Partikeln eignet. Da Mikroplastik-Teilchen meist rau sind und außen Lufteinschlüsse haben, stellt sich die Frage, wie sich das auf den Flotationsprozess auswirkt.
Als Koordinatorin des Netzwerkes „NetFlot“ setzt sich Eckert außerdem dafür ein, die Flotationskompetenzen auf europäischer Ebene zu vernetzen und ihre internationale Präsenz auszubauen. Beide Projektleiter sind sich einig: „Bisher sind Länder wie Australien und Kanada führend auf dem Gebiet, doch auf Tagungen zeigt sich, dass unsere Forschungen in Freiberg und Dresden verstärkt wahrgenommen werden.“
Autor: Inge Gerdes
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Dr. Martin Rudolph
Prof. Kerstin Eckert
Dr. Gregory Lecrivain
