Partikelbruch in der Fördertechnik: Prüfmethodik und Simulation mittels Diskrete Elemente-Methode

Mechanische Belastungen während Transport-, Lager- und Aufbereitungsprozessen führen zur Schüttgutdegradation und zur Erzeugung von Feinmaterial. Dies kann in mehreren Anwendungen problematisch sein. In dieser Arbeit wird eine Prüfmethodik zur Analyse des Bruchverhaltens von bruchfähigen Schüttgut präsentiert. Diese basiert auf einem speziell entwickelten automatischen Prüfstand für Einzelpartikel-Prallversuche. Gängige Modelle zur Simulation des Partikelbruchs mittels der Diskrete Elemente Methode (DEM) werden hinsichtlich ihrer Eignung für hohe Massenströme evaluiert. Ein neues Bruchmodell für die DEM wird präsentiert. Dieses basiert auf einem probabilistischen „particle replacement“ mit vordefinierten Bruchmustern, welche mit dem Voronoi-Algorithmus tesselliert wurden. Dies gewährleistet Massen- und Volumenkonstanz und ermöglicht die Simulation von langen und komplexen Fördervorgängen mit hohen Massenströmen. Das Bruchmodell wurde mittels Shatter-Tests am Beispiel von Hochofensinter verifiziert und validiert.