Modeling of realistic microstructures on the basis of quantitative mineralogical analyses

Computersimulationen von Mineralverarbeitungssystemen auf der Grundlage der realistischen Abbildung von Mineralmikrostrukturen können Betriebseffizienz und Nachhaltigkeit verbessern.

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Diese Forschung zielt darauf ab, den Einsatz realistischer Mineralmikrostrukturen in Mineralverarbeitungssimulationen zu ermöglichen. Insbesondere Zerkleinerungsprozesse, wie z.B. das Brechen und Mahlen von mineralischen Rohmaterialien, werden stark von der mineralischen Mikrostruktur beeinflusst, da das Gewebe und die Struktur der vielen Körner und ihre mikromechanischen Eigenschaften das makroskopische Bruchverhalten bestimmen.
Ein Beispiel: Stellen wir uns vor, wir haben ein mineralisches Material, das im Wesentlichen aus Körnern zweier verschiedener Mineralphasen, wie Quarz und Feldspat, besteht. Wenn die mikromechanischen Eigenschaften dieser beiden Phasen unterschiedlich sind, wird sich dies wahrscheinlich auf das makroskopische Bruchverhalten auswirken. Unter der Annahme, dass die Körner eines der Minerale bei geringeren Belastungen brechen, ist es wahrscheinlich, dass sich ein Riss durch einen Stein dieses Materials durch die schwächeren Körner ausbreitet. Tatsächlich ist dies eine wichtige Eigenschaft für die Erzaufbereitung. Um wertvolle Mineralien aus einem Erz zu gewinnen, ist es wichtig, sie aus dem kommerziell wertlosen Material, in dem sie vorkommen, zu befreien. Dazu ist es wichtig zu wissen und zu verstehen, wie das Material auf Korngrößenebene bricht.
Um diesen Bruch simulieren zu können, ist es wichtig, realistische Modelle der mineralischen Mikrostrukturen zu verwenden. Diese Studie zeigt, wie solche realistischen zweidimensionalen Mikrostrukturen auf der Grundlage der quantitativen Mikrostrukturanalyse am Computer erzeugt werden können. Darüber hinaus zeigt die Studie, wie diese synthetischen Mikrostrukturen dann in die gut etablierte Diskrete-Elemente-Methode integriert werden können, bei der der Bruch von mineralischem Material auf Korngrößenebene simuliert werden kann.