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Zerkleinerbarkeitstest im Bergbau: Bestimmung des Bond-Arbeitsindexes

Genaue Messung der Erzhärte für ein intelligenteres Kreislaufdesign

In der Bergbau- und Mineralindustrie ist es wesentlich, zu verstehen, wie hart ein Erz zu mahlen ist, um energieeffiziente und kostengünstige Zerkleinerungskreise zu entwerfen. Der Bond-Arbeitsindex (BWI)-Test ist die weltweit anerkannte Methode zur Bestimmung der Energie, die erforderlich ist, um ein Erz auf eine bestimmte Partikelgröße zu mahlen. Ob Sie eine neue Aufbereitungsanlage entwerfen oder eine bestehende optimieren, die Kenntnis der Zerkleinerbarkeit Ihres Materials ist ein kritischer erster Schritt. Retsch bietet mit seiner Trommelmühle TM 300, die als Bond-Index-Tester verwendet werden kann, eine effiziente und benutzerfreundliche Lösung für Bond-Tests. Dieses Gerät ist an die spezifischen Anforderungen dieses standardisierten Verfahrens angepasst.

Warum sollte man eine Bond-Arbeitsindex-Prüfung durchführen?

Es gibt auch ein weiteres Beispiel zu SYNC und der Kombination von Laserbeugung und dynamischer Bildanalyse, um die Energieeffizienz zu verbessern und den CO2-Fußabdruck bei der Aufbereitung von Magnetit und Eisenerz zu reduzieren. Das Hauptziel ist die Optimierung der Partikelgröße und der magnetischen Konditionierung, um nachgeschaltete Prozesse wie die Flotation zu verbessern. Durch die Analyse der Partikelgröße und -form aus derselben Probe vermeidet das System Probenehmerror und gewährleistet genaue Daten.

Stickstoff-Physisorption zur Analyse der spezifischen Oberfläche und Mikroporosität geologischer Materialien

Die Stickstoffgasadsorption bei kryogenen Temperaturen (77 K) bleibt eine Ecktechnik in der Geowissenschaft und Materialforschung zur Bestimmung der spezifischen Oberfläche und Mikroporosität von Mineralien, Erzen und abgeleiteten Materialien. Mit der Microtrac BELSORP-Serie können Forscher und Labore detaillierte Einblicke in die Porosität und Oberflächenmerkmale im Nanobereich gewinnen – entscheidend für die Interpretation des Verhaltens von Mineralien, der Adsorptionskapazität und der Verarbeitungseffizienz.

Diese Methode wird in verschiedenen geologischen Materialien wie Tonen, Zeolithen, Aktivkohlen, Bauxit, Schiefer und Eisenrudersinter weit verbreitet angewendet. Sie ist ebenso relevant in hochmodernen Bereichen wie der Planetengeologie, wo die Mineralporosität Hinweise auf die Entstehung und Veränderung außerirdischer Körper bietet.

Standardmethoden

Microtrac-Systeme unterstützen die Datenauswertung gemäß internationalen Richtlinien und gewährleisten Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit:

• ISO 9277:2010/2022 - Definiert BET-Oberflächenberechnungsmethoden und Validierungskriterien (Linearität, C-Konstante usw.)
• ISO 15901-2:2022 - Behandelt die Mesoporenanalyse und die Porengrößenverteilung mittels Methoden wie NLDFT
• ASTM D3663 - Standardverfahren für die BET-Oberflächenberechnung von Katalysatoren, zeigt branchenübergreifende Relevanz

Die Physisorption von Stickstoff mit Microtrac-Analysatoren liefert entscheidende Einblicke in die Oberflächen- und Porosität, die allein durch Massenchemie oder Mikroskopie nicht zu erhalten sind. Ob es sich um die Untersuchung der adsorptiven Kapazität von Mineralien, des Kohlegrades oder von außerirdischem Material handelt, die BET-Analyse bietet eine standardisierte, präzise Sicht auf die Nanostrukturierung geologischer Proben – unterstützt durch die Qualität und Zuverlässigkeit der Microtrac-Technologie.

Quantitative Charakterisierung der Mineralhärte

 Im Gegensatz zur traditionellen Mohs-Skala, die qualitativ ist, liefert die Mikrohärteprüfung numerische Werte (z. B. Vickers-Härtezahl) für die Mineralhärte. Dies ermöglicht genauere Vergleiche, die Erkennung subtiler Unterschiede zwischen visuell ähnlichen Mineralien (z. B. Calcit vs. Aragonit) und sogar Einblicke in die Zusammensetzung innerhalb eines einzelnen Kristalls (z. B. Kern-zu-Rand-Veränderungen in Granat).

Erzvermahlung und Geometallurgie

Die Härte einzelner Mineralphasen beeinflusst stark das Brech- und Mahlverhalten des Erzes. Härtere Mineralien können der Fragmentierung widerstehen, als grobe Partikel verbleiben und möglicherweise weichere oder wertvolle Phasen einschließen. Daten zur Mikrohärte unterstützen Studien zur Mineralfreisetzung und helfen, Verarbeitungsmodelle zu optimieren, was direkt zur Prozesseffizienz beiträgt.

Kohle- und Schiefermechanik

Die Mikrohärteprüfung wird zunehmend bei Kohle und Schiefer angewendet, um deren mechanische Eigenschaften in Bezug auf unkonventionelle Gasreserven zu bewerten. Messungen liefern Einblicke in die Sprödigkeit, Festigkeit und das Bruchverhalten und unterstützen die Methangewinnung und die Schiefergasförderung.

Planetare und extraterrestrische Materialien

Das Verständnis der Mikrohärte von Mineralien in Meteoriten und Mondproben hilft, deren Abriebfestigkeit, Reaktion auf Impaktereignisse und Anfälligkeit für Weltraumverwitterung zu bewerten. Diese Studien liefern wertvolle Informationen für die Planetenforschung und die Interpretation des Verhaltens außerirdischen Materials.

Quecksilberporsimetrie für Gesteins-Porosität und Porengrößenverteilung

Die Quecksilber-Intrusions-Porosimetrie (MIP) wird verwendet, um das Porenvolumen und die Porengrößenverteilung von Gesteinen, Erzen und anderen festen Materialien zu charakterisieren, indem Quecksilber unter Druck in die Poren gedrückt wird.

Die Porosität ist eine Schlüsselgröße: Sie ist die Speicherkapazität für Flüssigkeiten in Gesteinen und bestimmt, wie sich Flüssigkeiten bewegen (die Durchlässigkeit hängt mit den Porengrößen zusammen). Während die Gesamtporosität mit einfacheren Methoden (wie Sättigung oder Helium-Pyknometrie) gemessen werden kann, liefert die MIP einzigartig eine Porengrößenverteilung (PSD) über einen weiten Bereich. Dies ist wertvoll für die Bewertung der Reservoirqualität. Angesichts der Porosität hat eine Probe mit überwiegend großen Poren im Allgemeinen eine höhere Permeabilität als eine, bei der die Porosität in Mikroporen liegt. Die Quecksilber-Intrusion gibt einen Eindruck von den effektiven Porengrößen, die den Fluss steuern. Gesteinstypisierung: Zwei Sandsteine können beide eine Porosität von 20 % haben, aber wenn einer sie hauptsächlich in 10 µm-Poren und der andere in 0,1 µm-Poren hat, unterscheidet sich ihr Verhalten. Die MIP kann solche Fälle unterscheiden und hilft Geologen, Reservoirgesteinstypen zu klassifizieren.

Im Bergbau und bei der Mineralverarbeitung kann das Wissen über die Porengrößen beeinflussen, wie man ein Erz mahlt oder verarbeitet. Wenn sich zum Beispiel das wertvolle Mineral eines Erzes in einer Matrix befindet, die sehr kleine Poren hat, dringt die Lauflösung möglicherweise nicht gut ein – Sie müssten feiner zerkleinern oder vorbehandeln. MIP konnte diese Poreneintrittsgrößen quantifizieren, um solche Entscheidungen zu informieren.

Zusammenfassend bietet die Quecksilber-Intrusions-Porosimetrie Geologen und Bergbauingenieuren einen Einblick in die Porenarchitektur von Gesteinen und Materialien, indem sie die gesamte verbundene Porosität und die Größenverteilung dieser Verbindungen von einigen Nanometern bis hin zu sichtbaren Hohlräumen quantifiziert. Diese Informationen sind wesentlich, um vorherzusagen, wie Flüssigkeiten mit dem Material interagieren – sei es Öl, das durch einen Sandstein wandert, oder eine Säurelauge, die durch zerkleinerten Erz sickert, oder einfach Wasser, das in einen Baustein eindringt und Verwitterung verursacht.