DE-Simulation of a vertical stirred ball mill

Bedingt durch die rasante Entwicklung von erschwinglichen Computersystemen eröffneten sich neue Wege für die industrielle Nutzung von computergestützten Simulationen. Neben anderen etablierten Berechnungsmethoden wie etwa der Finiten Elemente Methode (FEM), profitiert vor allem die sogenannte Diskrete Elemente Methode (DEM) aufgrund ihrer berechnungsintensiven Lösungsmethode von der nunmehr verfügbaren hohen Rechnerleistung. Ursprünglich 1979 von P. A. Cundall entwickelt, ist die DEM durch ihre numerische, zeitschrittgesteuerte und kontaktinduzierte Methode heute fähig, Prozesse mit einer großen Anzahl von individuellen (diskreten) Partikeln in einem breiten Größenspektrum abzubilden. Basierend auf diesen Hintergründen befasst sich die vorliegende Diplomarbeit mit dem praktischen Einsatz der DEM im industriellen Bereich der Aufbereitungstechnik. Anhand einer vertikalen Rührwerkskugelmühle, welche als repräsentatives Fallbeispiel dient, soll einerseits das Leistungspotential der DEM ausgelotet und andererseits der Mahlprozess bzw. die Bewegung der Mahlkörper, hervorgerufen durch ein Rührwerk, untersucht werden. Um die Genauigkeit der Simulation beurteilen zu können, wird die Leistungsaufnahme der Mühle als Vergleichsparameter herangezogen. Da der Realitätsgrad einer Simulation maßgeblich von den verwendeten Materialparametern abhängt, müssen diese zuerst durch umfangreiche Materialversuche ermittelt werden. Unter Berücksichtigung der verwendeten Mahlkörper (Kugeln aus Zirkonoxid) ist dabei eine zweckmäßige Strategie zu entwickeln, welche alle geeigneten Materialtests sinnvoll miteinander kombiniert bzw. ergänzt. Nach erfolgreicher Simulation des Leistungsbedarfes sollen zuletzt Simulationen von verschiedenen Rührwerksformen Aufschluss über potentielle Verbesserungsmöglichkeiten geben als auch die vorteilhaften visuellen und numerischen Analysemöglichkeiten der DEM unter Beweis stellen.