Quantitative Gefügeanalyse – effizientere Aufbereitung durch

Quantitative Gefügeanalyse – effizientere Aufbereitung durch
bessere Informationen über die lagerstättenbildenden Minerale
Berlin, 10.12.14
Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth
Gliederung
1
Einleitung
2
p
g p
Charakterisierung
g der Gesteine
Mathematisch-petrographische
3
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
4
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
5
Ausblick
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Aufbereitungsmaschinen | Vortragender: Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth| 2014
Gliederung
1
Einleitung
2
p
g p
Charakterisierung
g der Gesteine
Mathematisch-petrographische
3
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
4
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
5
Ausblick
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Aus der Geschichte: Meilensteine, Persönlichkeiten
JUBILÄUM 2015 - 250 JAHRE BERGAKADEMIE
Festperiode: 2013 – 2016
Festjahr: 5. März 2015 – 3. Mai 2016
Veranstaltungen im Festjahr u.a.:
20. Juni 2015: Jubiläums
Jubiläums-Nacht
Nacht
der Wissenschaft und Wirtschaft
mit großem Alumnitreffen
21. November 2015: Festveranstaltung zur Gründung der
Bergakademie, Festredner:
Bundespräsident Joachim Gauck
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Die Ressourcenuniversität im Überblick
TERRA MINERALIA –
WELTWEIT BEDEUTENDSTE MINERALIENSAMMLUNG
 Ausstellung der Pohl-Ströher-Mineralienstiftung an der
TU Bergakademie Freiberg
 Ausstellung von über 5.000 Minerale, Edelsteine und Meteoriten von
fünf Kontinenten
KRÜGER HAUS
 seit 2012 Mineralogische Sammlung Deutschland im KRÜGER-HAUS
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Die Ressourcenuniversität im Überblick
Wissenschaftsprofil
Thematische
Th
ti h
Profillinien
Wi
Wissenschaftsgebiete
h ft
bi t
Mathematik /
Naturwissenschaften
Ingenieurwissenschaften
Wirtschaftswissenschaften
RohstoffR
h t ff
Wertschöpfungskette
Erkundung
GEO
Gewinnung
MATERIAL
Aufbereitung
ENERGIE
V d l
Veredelung
/
Verarbeitung
UMWELT
Charakterisierung
Simulation
Modellierung
Visualisierung
Synthese
Fakultäten 1 - 3
Maschinen
Anlagen
Verfahren
Technologien
Fakultäten 3 - 5
Innovationsmanagement
Ökonomie /
Ökologie
Wertschöpfung
Recycling
Fakultät 6
Fakultät 1: Mathematik und Informatik, Fakultät 2: Chemie und Physik, Fakultät 3: Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau, Fakultät 4: Maschinenbau,
Verfahrens- und Energietechnik, Fakultät 5: Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie, Fakultät 6: Wirtschaftswissenschaften
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Bergbau in Sachsen
Q ll SMWA,
Quelle:
SMWA Rohstoffstrategie
R h t ff t t i
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TU Bergakademie Freiberg | Institut für Aufbereitungsmaschinen | Vortragender: Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth| 2014
Gliederung
1
Einleitung
2
p
g p
Charakterisierung
g der Gesteine
Mathematisch-petrographische
3
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
4
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
5
Ausblick
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Charakterisierung der Gesteine: Probenahme im Steinbruch
Glimmer
Quarz
Feldspat
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Systembetrachtung „Festgesteinsaufbereitung“ (Black - Box - Modell)
Energie
Festgestein (Haufwerk)
Produkteigenschaften
Maschine/Anlage
Granulometrische EG
Betriebliche EG
Granulometrische ZG
(Partikelgrößenverteilung,
(Partikelgrößenverteilung
Partikelformverteilung)
(z. B.
(z
B Beanspruchungsgeschwindigkeit
und -häufigkeit, Anzahl der
Zerkleinerungsstufen)
(Partikelformverteilung,
(Partikelformverteilung
Partikelgrößenverteilung,
Bruchflächigkeit)
Aufgabemenge
Fraktionsmengen
Konstruktive EG
(Modus, Struktur, Textur)
(z. B. Geometrie des Beanspruchungsraumes, Form
F
und
d Abmessungen
Ab
d
der
Zerkleinerungswerkzeuge)
Physikalisch-chemische EG
Beanspruchungsart
Petrographische EG
(Festigkeit, Dichte, Porosität)
(z. B. Prall, Druck, Schlag)
Physikalisch-chemische ZG
Festigkeit
Wasseraufnahme
Frostbeständigkeit
Raumbeständigkeit
Hitzebeständigkeit
Säurebeständigkeit
P li
Polierresistenz
i t
Anteil an schädlichen Bestandteilen
Systemkenngrößen
p
Arbeitsbedarf
spezifischer
spezifischer Verschleiß
Durchsatz
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Selective Comminution – Copper Ore
Ore
Deposit
Variety
Rock, σD [MPa]
Copper
Chile
Breccia
Diorite
204  22
dP
[mm]
16/
20
vP
[m/s]
Mineral
60
Content
[M-%]
n
50
Hardness
[HM]
Fissility
OreChalcopyrite
mineral ; Bornite
0,8
3,5-4;
3
2;
2
Waste- Feldspar;
mineral Quartz
6;
7
3-4
1
99,2
Keyy Figure
g
Select.
Comminut.
Maximum value
ISZ,1 [-]
0,49
ρSZ [-]
0,56
ISZ,2 [mm]
0,3; 4,7; 12,5; 20
ISZ,3 [-]
1
ISZ,4 [-]
0,02
ηSZ [-]
[]
0 02
0,02
fE
2,25
Evaluation of Selective
Comminution
+
Charakterisierung der Gesteine: Diabas-Steinbruch
18
8
2
1
9
10
6
3
1
13
11
5
12
7
14
15
4
1
5
1
3
1
16
2
1
1 Gestein
Gestein,
aber 17 verschiedene Varietäten!
17
6
19
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Charakterisierung der Gesteine
Dünnschliffauswertung
Lagerstätte
Probenahme
Dünnschliffherstellung
Z
Dünnschliffbibliothek
c
Z
Y
X
a b
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Charakterisierung der Gesteine: Verfahrensablauf zur Dünnschliffherstellung
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Mathematisch-petrographische Charakterisierung der Gesteine
Modus
Feste
e Bestandte
eile (Minerale,
Ge
esteinsbruch
hstücke und
orga
anische Gem
mengeteile)),
Ungänzen (Gase
e, Flüssigkeite)
NDP
P (Grundma
asse, Matrixx)
Volumenanteil
Gefüge
Struktur
Textur
Korngröße
g
Verteilung
g
Kornform
Orientierung
Rauhigkeit
Raumerfüllung
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Charakterisierung der Gesteine
Gemessene
Parameter:
Methoden
Berechnete
Parameter:
Punktanalyse
1. PP
Punktanteil
Dünnschliffbild
1. Volumenanteil:
VV
2 Medianwert
2.
M di
d
der K
Korngröße:
öß
d50,3
3. Streuung der Korngröße:
ln
Linienanalyse
2. PL(j) Schnitttzahlrose
Flächenanalyse
3. FA
Flächenverteilung
4 Teilchenform:
4.
T il h f
E,F
5. Rauhigkeitsgrad:
KR
6 Clusterbildung:
6.
C
7. Grenzflächenorientierung:
Kis , Klin , Kfl
8 Raumerfüllungsgrad:
8.
VF
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Mathematisch-petrographische Charakterisierung der Gesteine
Gestein
Modus
Feste Bestand
dteile (Mineralle,
Gesteinsbru
uchstücke und
organische G
Gemengeteile)),
Ungänzen (Ga
U
ase, Flüssigkeiite)
NDP (Grundm
masse, Matrixx)
Volumenanteil
Gefüge
Struktur
Textur
Korngröße
g
Verteilung
g
Kornform
Orientierung
g
Rauhigkeit
g
Raumerfüllung
g
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Charakterisierung der Gesteine: Punktanalyse
Punktanteil = Volumenanteil
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Charakterisierung der Gesteine: Volumenanteile der Phasen
Granit
Quarz
Glimmer
Feldspat
Quarz
Glimmer
Feldspat
Phasen
Art
Einheit
Quarz
Feldspat
Glimmer
Gas
NDP
Volumenanteil
V
%
27
70
3
0
0
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Mathematisch-petrographische Charakterisierung der Gesteine
Gestein
Modus
Feste Bestandteile (Mine
erale,
Gesteinsbruchstücke u
und
organische Gemengete
eile),
Ungänzen (Gase, Flüssig
gkeite)
NDP (Gru
undmasse, Matrix)
Volumenanteil
Gefüge
Struktur
Textur
Korngröße
Verteilung
Kornform
Orientierung
Rauhigkeit
Raumerfüllung
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Charakterisierung der Gesteine: Korngröße der Minerale
Granit I
Granit II
Granit III
0
Medianwert
1 mm
d50,3
mm
2,837
1,494
0,551
ln
l
-
0 433
0,433
0 373
0,373
0 259
0,259
Korngröße
Streuungsparameter
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Anwendungsbeispiele:
Einfluss der mittleren Mineralkorngröße auf die Druckfestigkeit
D
Druckfestig
keit D [MP
Pa]
230
220
210
200
190
180
0,7
0,9
1,1
1,3
1,5
1,7
1,9
mittlere Korngröße [mm]
Gesteine mit größerer Mineralkorngröße weisen niedrigere Gesteinsfestigkeitswerte auf als feinkörnige Gesteine.
l f i kö i G
i
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Kornform
Granit
Basalt
Gneis
kugelig
nadelig
plattig
abc
c
b
Elongation
E=a/b
a
Gesteinscharakteristika
Flachheit
F=b/c
Gesteinsmerkmale
Granit
Basalt
Gneis
Elongation
E
1,095
3,908
1,000
Flachheit
F
1,061
1,365
1,834
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Charakterisierung der Gesteine: Rauhigkeitsgrad der Minerale
Sandstein
SV(I)
Quarzit
SV(R)
Gesteinsmerkmale
Gesteinscharakteristika
Sandstein
Quarzit
Quarz
Qu
%
100
100
Medianwert
d50,3
mm
0,289
0,388
KR
%
5
29
Rauhigkeitsgrad
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Mathematisch-petrographische Charakterisierung der Gesteine
Gestein
Modus
Feste Bestandteile (Mine
erale,
Gesteinsbruchstücke u
und
organische Gemengete
eile),
Ungänzen (Gase, Flüssig
gkeite)
NDP (Gru
undmasse, Matrix)
Volumenanteil
Gefüge
Struktur
Textur
Korngröße
Verteilung
Kornform
Orientierung
Rauhigkeit
Raumerfüllung
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Charakterisierung der Gesteine: Verteilung (Clusterbildung)
Granodiorit
Granit
Gesteinsmerkmale
Gesteinscharakteristika
Granodiorit
Granit
Quarz
Qu
%
35
32
Feldspat
Fs
%
41
55
Glimmer
Glm
%
24
13
Medianwert
d50,3
mm
0,518
0,446
C
%
16
49
Clusterbildungsgrad
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Charakterisierung der Gesteine: Linienanalyse
isotrop
anisotrop
90°
4,00
135°
3 00
3,00
45°
2,00
1,00
180°
0,00
225°
0°
315°
270°
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Charakterisierung der Gesteine: Orientierungsarten
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Charakterisierung der Gesteine: Orientierungsarten
a
c
Z
Z
X
X
Y
Y
Z
Y
X
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Charakterisierung der Gesteine: Orientierung
Addition von elementaren Grenzflächensystemen
isotrop
linear
linear und flächig
orientiert
flächig
Addition der räumlichen Schnittzahlrosen
nlin
nis
nfl
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Anwendungsbeispiele: Orientierungsgrad
Granodiorit
Gneis
Gesteinsmerkmale
Gesteinscharakteristika
Granodiorit
Gneis
Quarz
Q
%
35
36
Feldspat
Fs
%
41
41
Glimmer
Glm
%
24
23
Medianwert
d50,3
mm
0,518
0,552
-
0,296
0,423
%
92
53
Streuungsparameter
O i ti
Orientierungsgrad
d
Kis
Gesteine können starke Unterschiede hinsichtlich der Orientierung der Minerale aufweisen, so dass bei gleichem Mineralbestand voneinander abweichende physikalische Eigenschaften
auftreten.
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isotroper Orie
entierungsgrad
d Kis [%]
Anwendungsbeispiele:
Einfluss des isotropen Orientierungsgrades auf der Produktkornform
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Charakterisierung der Gesteine: Flächenanalyse
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Charakterisierung der Gesteine: Raumerfüllung
Phasen
Art
Einheit
Poren
Mikrokörper
V l
Volumenanteil
t il
V
%
0
100
Raumerfüllungsgrad
VF
%
-
100
Poren
Phasen
Art
Einheit
Poren
Mikrokörper
Volumenanteil
V
%
35
65
Raumerfüllungsgrad
VF
%
-
65
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Charakterisierung der Gesteine: Gesteinscharakteristika
Typ: Granit
Gestein
Phasenbezogene Merkmale
Lagerstätte: Meißen
Land: Sachsen
Mikrokörper
Art
Einheit
Quarz
Volumenanteil
 V
%
27
70
3
100
Medianwert
d50,3
mm
3 307
3,307
1 483
1,483
0 780
0,780
1 973
1,973
 ln
-
0,828
0,322
0,374
0,465
SV
mm 2/mm 3
3,266
3,194
9,748
3,434
Elongation
E
-
1,053
1,143
1,088
1,125
Flachheit
F
-
1,089
1,050
1,008
1,067
Rauhigkeitsgrad
KR
%
15
8
31
11
Linearer Orientierungsgrad
Klin
%
4
10
7
6
Flächiger Orientierungsgrad
Kfl
%
4
2
0
1
Isotroper Orientierungsgrad
Kis
%
92
88
93
93
C
%
31
68
1
56
  VF
%
-
-
-
100
Phasen
Feldspat Glimmer
Gesteinsmerkmale
Modus
Phasenanteil
Korngröße
Standardabweichung
Kornoberfläche Spezifische Oberfläche
Struktur
Kornform
Gefüge
Rauhigkeit
Richtung
Textur
Verteilung
Clusterbildungsgrad
g Raumerfüllungsgrad
g g
Raumerfüllung
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Anwendungsbeispiele:
Einfluss der Verwitterung auf die Festigkeit
Festigkkeitsindex ISS(50) [MPa]
Granit 4
Granit 1
Gesteinsmerkmale
Gesteinscharakteristika
G it 4
Granit
G it 1
Granit
Quarz
Q
%
29
29
Feldspat
Fs
%
61
60
Glimmer
Glm
%
10
11
Medianwert
d50,3
mm
1,563
1,475
-
0,473
0,345
IS(50)
MPa
7,29
3,13
Streuungsparameter
Festigkeitsindex
Bei der Verwitterung wird der Gesteinsverband allmählich aufgelöst, was zu einer deutlichen Verminderung der Gesteinsfestigkeit führen kann
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Anwendungsbeispiele:
Einfluss der Mineralumwandlungen auf die Festigkeit
Durch Mineral‐ und Gesteinsumwandlungen wird der Mineralbestand und demzufolge auch das Gefüge verändert. Derartige Umwandlungen beeinflussen die petrophysikalischen
Eigenschaften und somit auch die Festigkeit eines Gesteins
Eigenschaften und somit auch die Festigkeit eines Gesteins.
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Mathematisch-petrographische Charakterisierung der Gesteine
Aussagen zu:
→
Partikelform des erzeugten Produktes
→
Energieeintrag bei der Zerkleinerung
→
Verschleißabtrag bei der Zerkleinerung
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Prallzerkleinerung
Anwendungsbeispiele:
Einfluss der Gefügekorngröße auf den spezifischen Schlagleistenverschleiß
Granit I (grob)
Granit II (fein)
50
40
30
Mineralbestand [%]
25
73
2
Quarz
Feldspat
Glimmer
20
26
71
3
Struktur
2,837
0,433
52
92
Medianwert d50,3 [mm]
Streuungsparameter
Clusterbildungsgrad
Orientierungsgrad
0,551
0,259
48
91
10
0
29,6 m/s
41 m/s
Rotorumfangsgeschwindigkeit
Granit I
Granit II
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60,5 m/s
Anwendungsbeispiele:
Einfluss des Mineralbestandes auf den spezifischen Schlagleistenverschleiß
Basalt
Granodiorit
20
Basalt
Granodiorit
15
Chemie [Gew.-%]
54,20
54
20
2,10
14,50
SiO2
TiO2
Al2O3
10
63,47
63
47
0,72
15,81
5
Mineralbestand [%]
0
56
0
Quarz
Feldspat
Glimmer
25
52
23
6
Olivin
0
0
29,6 m/s
41 m/s
60,5 m/s
Rotorumfangsgeschwindigkeit
Für die unmittelbare Nutzung der Gesteine ist deren chemische Zusammensetzung nur von
indirekter Bedeutung.
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Mathematisch-petrographische Charakterisierung der Gesteine
(Ausgewählte Ergebnisse – spezifischer Schlagleistenverschleiß)
Clusterbildungsgrad
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Mathematisch-petrographische Charakterisierung der Gesteine
(Ausgewählte Ergebnisse – spezifischer Schlagleistenverschleiß)
Clusterbildungsgrad
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Gliederung
1
Einleitung
2
p
g p
Charakterisierung
g der Gesteine
Mathematisch-petrographische
3
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
4
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
5
Ausblick
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Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
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Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
Point-Load-Test (Handgerät)
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Prinzipskizze und Bild eines Punktlastgeräts (Point Load Test)
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Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
Point-Load-Test
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Point Load Test
Probekörper beim Point Load Test
Berechnungen
IS 
IS(50 )
P
P

D e2 4  W  D
P
P
f 2  2
De De
 De 


 50 
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2 (1 m )
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
Point-Load-Test
POINT LOAD TEST
10.000.000
Bruchkraft Pmax [N]
1.000.000
100.000
10.000
1.000
100
100
1.000
10.000
100.000
Bruchfläche De2 [mm2]
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1.000.000
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
Point-Load-Test
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Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
Point-Load-Test
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Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
Point-Load-Test (Großgerät)
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Abhängigkeit der Festigkeit von den Gesteinseigenschaften
Festigkeit der Gesteine wächst Festigkeit wird herabgesetzt mit dem Gehalt an druckfesten Mineralen mit
dem Gehalt an druckfesten Mineralen
(z. B. Quarz) durch höhere Gehalte an leicht spaltbaren durch
höhere Gehalte an leicht spaltbaren
Mineralen (z. B. Glimmer, Tonminerale) mit der Feinheit des Korns
de e e des o s
durch Porenräume, Klüfte und Risse
du
c o e äu e, ü e u d sse
mit der Vergrößerung des Rauhigkeitsgrades
Rauhigkeitsgrades durch Verwitterung und chemische g ( B. Kaolinisierung, g
Umwandlungen (z.
Sericitisierung) TU Bergakademie Freiberg | Institut für Aufbereitungsmaschinen | Vortragender: Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth| 2014
Gliederung
1
Einleitung
2
p
g p
Charakterisierung
g der Gesteine
Mathematisch-petrographische
3
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
4
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
5
Ausblick
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Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Härte ist der Widerstand, den ein Körper einem mechanischen Eingriff entgegensetzt wobei die Art der Beanspruchung berücksichtigt werden muss
entgegensetzt, wobei die Art der Beanspruchung berücksichtigt werden muss. Härteprüfung nach
Charakterisierung der Härte
Mohs
Ritzhärte
Vickers
Rockwell
Brinell
Knoop
Eindruckhärte
Rosiwal
Schleifhärte
Shore
Rückprallhärte
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Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Lagerstätte
Probenahme
Anschliffauswertung
Anschliffherstellung
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Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers
d1
d2
F 2  F  sin 68 1,8544  F
HV  

2
A
d
d2
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Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Aufbereitungsmaschinen | Vortragender: Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth| 2014
Bestimmung von Bruchzähigkeit
Risstypen bei einer Probe nach Belastung
durch eine Vickers‐Pyramide S it k t i
Seitenkantenrisse
Seitenflächenrisse
Lateralrisse
Palmquistrisse
Radial‐Mitten‐Risse
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Phase 1
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers
Phase 3
Phase 2
Phase 2
Phase 4
h
1800
0
1600
0,1 mm
V
Vickershärte in N/
mm2
1400
1200
1000
800
600
400
200
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0
Phase 1
Phase 2
Phase 3
Phase 4
Anwendungsbeispiele: Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und
Bruchzähigkeit
Bruchzähigkeitswerte bzw. KIC‐Werte
c1
c2
K IC 
Fi
π c n 
3/ 2
 
 tan  
2
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Anwendungsbeispiele:
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Auswertung der Bruchzähigkeitswerte
Auswertung der Bruchzähigkeitswerte
150
Risslä
ängensumm
me [µm]
KIC = 0,18 MNm3/2
125
KIC = 0,30 – 0,37 MNm3/2
100
KIC = 0,49 – 0,56 MNm3/2
75
50
KIC = 3,01 MNm3/2
25
0
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
2,25
2,5
2,75
Prüflast F [N]
[ ]
H. / Sachsen
M. / NRW
Wü. / NRW
T. / NRW
Wu. / NRW
E. / NRW
H. / NRW
S. / NRW
B. / Schweiz
Flint / Frankreich
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B. / Sachsen
3
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Praktische Anwendung von Bruchzähigkeitswerten
120
KIC = 0,46 MNm3/2
Risslängensumme [µm]
100
KIC = 0,49 MNm3/2
80
KIC = 0,58 MNm3/2
KIC = 0,65 MNm3/2
60
KIC = 0,71 MNm3/2
40
20
0
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
2,25
Prüflast F [N]
Sohle
So
e1
Sohle
So
e3
Sohle
So
e4
Sohle
So
e5
Sohle
So
e6
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2,5
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Praktische Anwendung von Bruchzähigkeitswerten (Kalkstein Iran)
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Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Zerkleinerungsergebnis in Abhängigkeit von der Bruchzähigkeit
Zerkleinerungsergebnis Kalkstein
(aus Fraktion 11,2/16 in Prallmühle gebrochen)
100
90
Du
urchgang in M-%
80
70
60
50
40
Kc = 0,55
Kc = 0,49
30
Kc = 0,36
Kc = 0,38
20
Kc = 0,30
Kc = 0,33
10
0
0,1
1
10
100
Korngröße d in mm
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Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
Zerkleinerungsergebnis in Abhängigkeit von der Bruchzähigkeit
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Selective Comminution – Copper Ore
Ore
Deposit
Variety
Rock, σD [MPa]
Copper
Chile
Breccia
Diorite
204  22
dP
[mm]
16/
20
vP
[m/s]
Mineral
60
Content
[M-%]
n
50
Hardness
[HM]
Fissility
OreChalcopyrite
mineral ; Bornite
0,8
3,5-4;
3
2;
2
Waste- Feldspar;
mineral Quartz
6;
7
3-4
1
99,2
Keyy Figure
g
Select.
Comminut.
Maximum value
ISZ,1 [-]
0,49
ρSZ [-]
0,56
ISZ,2 [mm]
0,3; 4,7; 12,5; 20
ISZ,3 [-]
1
ISZ,4 [-]
0,02
ηSZ [-]
[]
0 02
0,02
fE
2,25
Evaluation of Selective
Comminution
+
Glimmer
Feldspat
Quarz
Quarz
Feldspat
Erzmineral
Feldspat
Diorit
Erzmineral
Brekzien
Feldspat
Glimmer
Quarz
Feldspat
Erzmineral
Glimmer
Quarz
Feldspat
Gesteinsparameter Diorit
(Handstück, Bohrloch 316)
Typ: Diorit Primary
Gestein
Gesteins‐
merkmale
Phasenbezogene Merkmale
Lagerstätte: Los Pelambres
Land: Chile
 Mikrokörper
Phasen
Art
Einheit
Quarz
Feldspat
Volumenanteil
e V
%
24
66
9
1
100
d50,3
mm
0,847
1,205
0,915
‐
1,148
ln
‐
0,382
0,232
0,248
‐
0,248
SV
3
mm2/mm
/
8 930
8,930
4 610
4,610
8 72
8,72
‐
5 340
5,340
Elongation
E
‐
1,253
1,058
1,514
‐
1,111
Flachheit
F
‐
1,183
1,138
1,027
‐
1,143
Rauhigkeitsgrad
KR
%
31
21
38
‐
23
Linearer Orientierungsgrad
Klin
%
15
4
27
‐
18
äc ge O e t e u gsg ad
Flächiger Orientierungsgrad
Kfl
%
9
7
7
‐
0
Isotroper Orientierungsgrad
Kis
%
76
89
66
‐
82
Verteilung
Clusterbildungsgrad
C
%
0
64
0
‐
53
Raumerfüllung
Raumerfüllungsgrad
e VF
%
‐
‐
‐
‐
100
Glimmer Erzmineral
Modus
Phasenanteil
Medianwert
Korngröße
Standardabweichung
Spezifische Oberfläche
Kornoberfläche Spezifische Oberfläche
Struktur
Kornform
Gefüge
Rauhigkeit
c tu g
Richtung
Textur
Erzminerale: Chalcopyrite, Bornite, Molybdenite
Gesteinsparameter Diorit (Bohrklein Bohrloch 316)
(Bohrklein, Bohrloch 316)
Typ: Diorit Primary (Bohrklein, BL 316, Intervall 0‐5 m)
Gestein
Gesteins‐
merkmale
Phasenbezogene Merkmale
Lagerstätte: Los Pelambres
Land: Chile
 Mikrokörper
Phasen
Art
Einheit
Quarz
Feldspat
Volumenanteil
e V
%
26
63
10
1
100
d50,3
mm
0,748
1,125
0,814
‐
0,995
ln
‐
0,352
0,212
0,226
‐
0,224
SV
mm2/mm3
8 350
8,350
4 240
4,240
8 11
8,11
‐
5 728
5,728
Elongation
E
‐
1,212
1,025
1,452
‐
1,105
Flachheit
F
‐
1,125
1,124
1,013
‐
1,106
Rauhigkeitsgrad
KR
%
29
19
37
‐
21
Linearer Orientierungsgrad
Klin
%
13
5
23
‐
15
Flächiger Orientierungsgrad
g
gg
Kfl
%
8
7
9
‐
4
Isotroper Orientierungsgrad
Kis
%
79
88
68
‐
81
Verteilung
Clusterbildungsgrad
C
%
0
62
0
‐
55
Raumerfüllung
Raumerfüllungsgrad
e VF
%
‐
‐
‐
‐
100
Glimmer Erzmineral
Modus
Phasenanteil
Medianwert
Korngröße
Standardabweichung
Spezifische Oberfläche
Kornoberfläche Spezifische Oberfläche
Struktur
Kornform
Gefüge
Rauhigkeit
Richtungg
Textur
Erzminerale: Chalcopyrite, Bornite, Molybdenite, Pyrite
Diorit, Erzmineralgehalt der Fraktionen (Bohrloch 316, Intervall 10-15 m)
4,00
,
Erzmine ralgehalt [%
%]
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Bornite
Chalcocite
Chalcopyrite
Covellite
Molybdenite
Diorit BL 316 Intervall 10‐15 m
Fraktion 0 100 µm
Fraktion 0‐100 µm
Fraktion 100 250 µm
Fraktion 100‐250 µm
Fraktion 250 315 µm
Fraktion 250‐315 µm
Pyrite
Breccia, Erzmineralgehalt der Fraktionen (Bohrloch 62, Intervall 10-15 m)
8,0
,
Erzminerralgehalt [% ]
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
B it
Bornite
Ch l it
Chalcocite
Ch l
Chalcopyrite
it
C
Covellite
llit
M l bd it
Molybdenite
Breccia BL 62 Intervall 10‐15 m
Fraktion 0 100 µm
Fraktion 0‐100 µm
Fraktion 100 250 µm
Fraktion 100‐250 µm
Fraktion 250 315 µm
Fraktion 250‐315 µm
P it
Pyrite
Theoretical grade-recovery curve for Cu-Sulfide Minerals
(Diorite, BL 316, Intervall 10-15 m)
Fraktion 0‐100 µm
Fraktion 100‐250 µm
Fraktion 250‐315 µm
32
49
84
Theoretical grade-recovery curve for Cu-Sulfide Minerals
(Breccia, BL 62, Intervall 10-15 m)
Fraktion 0‐100 µm
Fraktion 100‐250 µm
Fraktion 250‐315 µm
16 22
64
Gliederung
1
Einleitung
2
p
g p
Charakterisierung
g der Gesteine
Mathematisch-petrographische
3
Festigkeitsuntersuchungen an Gesteinen
4
Bestimmung von Mikrohärte nach Vickers und Bruchzähigkeit
5
Ausblick
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Aufbereitungsmaschinen | Vortragender: Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth| 2014
Zusammenfassung und Ausblick
Bestimmung von Gesteinskennwerten mit Hilfe der mathematisch-petrographischen
Gesteinscharakterisierung
Einsatz des Point-Load-Testgerätes zur Bestimmung der Druckfestigkeit von Gesteinen und zur
Bestimmung der Zerkleinerungskräfte in Abhängigkeit der Gesteinsgröße
Ermittlung von Bruchzähigkeitswerten als Stoffkennwert zur Bestimmung des Widerstandes eines
Gesteins gegen Bruch
Gezieltere Aussagen für die Dimensionierung von Zerkleinerungsmaschinen und zum
Zerkleinerungsergebnis
Gezieltere Aussagen über erforderliche Zerkleinerung und resultierenden Aufschlussgrad
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Aufbereitungsmaschinen | Vortragender: Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth| 2014
Willkommen zum Aufbereitungssymposium 2015!
Freiberg, 05./06. März 2015!
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Aufbereitungsmaschinen | Vortragender: Prof. Dr.-Ing. H. Lieberwirth| 2014
Prof. Dr.-Ing. Holger Lieberwirth
TU Mining University Freiberg
Institute of Mineral Processing Machines
www.tu-freiberg.de