Lasergestützte Online-Analyse mineralischer Rohstoffe

Lasermodul für die Staubanalyse einsatzbereit am Bohrgerät montiert

Vereinzelte Kalksteine auf einem Transportband

Schema der Laser-Sortieranlage. Gesteinsstücke bewegen sich auf einem Förderband mit Geschwindigkeiten von bis zu 3 m/s von links nach rechts. Eine 3D-Kamera misst Lage und Form der Teile und der Strahl des Laser-Analysemoduls (LIBS) bestimmt die Rohstoffzusammensetzung. In Abhängigkeit vom Messergebnis werden die Teile über Pressluftdüsen in verschiedene Fraktionen 1–4 ausgeschleust.

Lasersensor für die Einzelkornanalyse auf Förderbändern; links: Schaltschrank, Mitte/oben: Lasermodul, Mitte/unten: Förderband mit Sortiergut und laser-induzierten Plasmen (Langzeitbelichtung), rechts: Spektrometermodul

Vergleich der Laseranalyse mit RFA für Al (oben) und Fe (unten)

Lagerstättenmodell aus Laseranalyse für Al (oben) und Si (unten)

Kalibrierung des Lasermesswerte für Mg mit RFA-Referenzanalysen

Kalksteinbruch in Österreich

Verteilung der gemessenen Mg-Konzentrationen und Schwellwert für die Gruppierung

Mittlere Magnesium-Gehalte der sortierten Fraktionen für Kalkstein und Dolomit

Anwendungsszenarien für die Laser-Direktanalyse. Die Messobjekte laufen von links nach rechts auf einem Förderband. Oben: Einzelkornsortierung, Mitte: Charakterisierung von Stoffströmen, Unten: Charakterisierung von Stoffströmen und Gruppierung

Laser-induzierte Plasmen auf einem Kalkstein

Zusammenfassung: Zur Bestimmung der Zusammensetzung mineralischer Rohstoffe wurde am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ein Laser-Verfahren entwickelt, dass zur schnellen Online-Analyse verschiedenster Rohstoffe einsetzbar ist. Damit konnte in einem Kalksteinbruch die Erstellung eines Lagerstättenmodells durch Online-Analyse bereits während der Bohrung demonstriert werden. Die berührungslose Multi-Element-Analyse, mit der ein direktes Sortierkriterium ermittelt werden kann, ermöglicht zudem eine automatische und wirtschaftliche Einzelkorn-Sortierung von Gesteinen und Erzen. Auf einer Demonstrationsanlage konnte eine effiziente Reduzierung des MgO-Gehaltes von Kalkstein-Produktionsproben realisiert werden.

1 Einleitung

Für eine effiziente Nutzung natürlicher Rohstoffvorkommen sowie eine hochwertige Verwertung ist bei vielen, vor allem komplex strukturierten und inhomogenen Lagerstätten sowohl eine genaue Kartierung der Lagerstätte, als auch eine Sortierung des abgebauten Rohstoffs erforderlich. Die in der Aufbereitung mineralischer Rohstoffe eingesetzten Sortierverfahren trennen das zu sortierende Gut mittels eines Sortierkriteriums, das nur indirekt mit der chemischen Zusammensetzung des Materials korreliert. So werden Erze beispielsweise nach ihrer Dichte oder ihrer Oberflächenbenetzbarkeit...