Industrieminerale (Beispiel: Abbildung 1) bieten aufgrund ihrer spezifischen physikalischen Eigenschaften ein breites Anwendungsspektrum in der modernen Industrie. Je nach Anwendungsgebiet müssen die Konzentrate sehr unterschiedliche Qualitätskriterien erfüllen. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Füllstoffen wird die Produktion von hochreinen Konzentraten mit der fortgesetzten Ausbeutung von qualitativ hochwertigen Lagerstätten immer schwieriger. Die zukünftigen abgebauten Lagerstätten werden tendenziell schwierigere Verarbeitungsbedingungen haben, wie z. B. niedrigere Aufgabegehalte und feinere Verwachsungen.

In den feinen Korngrößenbereichen (<100 μm) werden überwiegend nasse Aufbereitungsverfahren wie Flotation oder nass betriebene Magnetscheidung eingesetzt. Die Nasstrennverfahren sind zwangsläufig mit einer anschließenden Trocknung der Konzentrate verbunden, da die meisten Konzentrate trocken transportiert werden. Die Verwendung von trockenen Aufbereitungsverfahren, z.B. elektrostatische Trennung und optische Sortierung könnte die Notwendigkeit des Trocknens ausschließlich auf die in dem Rohgut vorhandene Grubenfeuchte beschränken, wodurch der Energiebedarf signifikant reduziert wird.

Elektrostatische Trennung, ein oberflächenkontrolliertes Verfahren, ist das vielversprechendste trockene Sortierverfahren für Korngrößen <100 μm. Das Trennmerkmal im elektrostatischen Feld ist die unterschiedliche Größe der Ladung, oder die gegensinnige Ladung der Körner. Diese Ladungsdifferenzen werden durch die sogenannte Tribo-Polarisation erzeugt. Wenn zwischen den Kontaktpartnern ein Elektronentransfer stattfindet, erhalten sie entgegengesetzte Oberflächenladungen. Die Intensität dieses Elektronentransfers hängt von der Größe der Kontaktfläche sowie der Kontaktdauer, -frequenz und -stärke ab. Der Elektronentransfer wird durch intensiven Korn-/Korn-Kontakt und Korn-/Wand-Kontakt aktiviert. Dies wird häufig in vorgeschalteten Einheiten realisiert, die nicht am eigentlichen Trennprozess beteiligt sind, beispielsweise durch den Einsatz von Vibrationsförderern, Wirbelschichttrocknern oder Zyklonen. Ein typischer elektrostatischer Freifallscheider, der sich am Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung befindet, ist in Abbildung 2 dargestellt. Im Zuge dieser Arbeit wird das Aufladeverhalten mineralischer Oberflächen untersucht, um eine erfolgreiche Trennung im elektrostatischen Feld zu ermöglichen. Auf Basis systematischer Parameterstudien werden triboelektrostatische Auflademechanismen im Detail untersucht, um ein besseres Verständnis für das Aufladen zu erhalten und ebendieses kontrolliert durchführen zu können. Die gezielte triboelektrostatische Aufladung von mineralischen Oberflächen soll den Anwendungsbereich der elektrostatischen Sortierung in der trocken betriebenen Industriemineralaufbereitung erweitern.

Die elektrostatische Sortierung ist ein oberflächenkontrollierter Prozess, wodurch sich die Möglichkeit bietet, Oberflächenzustände durch Rohgutvorbehandlung selektiv zu verändern. In diesem Projekt wurden bis dato die Rohgut-Vorwärmung und die Variation der klimatischen Bedingungen wie Umgebungstemperatur und relative Feuchte untersucht. Der Einfluss dieser Parameter und ihrer Wechselwirkungen auf den Erfolg des Trennprozesses wird für verschiedene Industrieminerale untersucht. Die Versuchsplanung basiert auf den Prinzipien der statistischen Versuchsplanung, welche eine Weiterentwicklung der traditionellen experimentellen Versuchsplanung darstellt. Durch detaillierte Planung und gezielte Veränderung von Einflussfaktoren kann die Effizienz des Versuchsaufbaus gesteigert werden.

Erste Ergebnisse: Die Variation von Rohguttemperatur, Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchte führen zu unterschiedlichen Ergebnissen für unterschiedliche Rohgutarten. Aus diesen Ergebnissen kann gefolgert werden, dass es für jede Rohgutart eine spezifische optimale Einstellung dieser Parameter gibt. Diese Einstellungen müssen für jedes Aufgabegut bestimmt werden, um eine erfolgreiche triboelektrostatische Aufladung und in weiterer Folge Sortierung zu ermöglichen.