Umsetzung von Qualitätssicherungsmethoden mittels Röntgenfluoreszenz und Nahinfrarotsensor bei Norske Skog Bruck

Patrick Schoberlechner

Umsetzung von Qualitätssicherungsmethoden mittels Röntgenfluoreszenz und Nahinfrarotsensor bei Norske Skog Bruck

Translated title of the contribution: Implementation of quality assurance methods using X-ray fluorescence and near-infrared technology at Norske Skog Bruck

Patrick Schoberlechner

Chair of Waste Processing Technology and Waste Management (515)

Research output: Thesis › Master's Thesis

Abstract

The aim of the thesis is to improve the existing quality assurance methods for refuse derived fuels (RDF) at the Austrian plant Bruck an der Mur of the Norwegian paper manufacturer Norske Skog. To achieve this, it is necessary to calibrate the near infrared sensor (NIR-sensor) in the fuel storage area according to DIN 54390 and the manufacturer¿s specifications. This calibration is carried out within the framework of the ReWaste F project. A total of 300 samples with a weight of 4,5 kg each have been required for this calibration. After the development of a sampling concept, these samples were taken during ongoing plant operation. The samples will be measured with the NIR-sensor during a scheduled two-week plant shutdown. The samples will be handed out to the team at the AVAW of Montanuniversität for further analysis. 60 of the samples, which were also used for the calibration of the sensor, served as reference samples fort the calibration of the X-ray fluorescence analysis system (XRF) at the plant. The goal for the XRF-system is to develop an analysis method for RDF. After the samples have been prepared for laboratory analysis, a portion of each sample has been analyzed in the laboratory of the Chair. The remainder were pressed to tablet for the XRF analysis. In the laboratory, the samples have been analyzed for the elements: chlorine, sulfur, calcium, magnesium, sodium and potassium. These elements were used to calibrate the XRF, forming the basis for an XRF-method for the analysis of RDFs. To verify the developed XRF measurement method, 24 samples have been analyzed using this approach. For all elements the deviation between XRF measurement and laboratory analysis was kept below ±15%. Chlorine was the exception, because it showed greater discrepancies than the other elements. These deviations can be addressed in the future through minor adjustments to the calibration or potential modifications to the analytical equipment.

Translated title of the contribution	Implementation of quality assurance methods using X-ray fluorescence and near-infrared technology at Norske Skog Bruck
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Awarding Institution	Montanuniversität
Supervisors/Advisors	Kandlbauer, Lisa, Co-Supervisor (internal) Pomberger, Roland, Co-Supervisor (internal) Sarc, Renato, Supervisor (internal) Gruber, René, Supervisor (external), External person
Award date	27 Jun 2025
Publication status	Published - 2025

Bibliographical note

no embargo

Keywords

X-ray fluorescence
near-infrared technology
RDF
XRF

Cite this

@mastersthesis{bd14c334bda049adb2cfb09fde7ee711,

title = "Umsetzung von Qualit{\"a}tssicherungsmethoden mittels R{\"o}ntgenfluoreszenz und Nahinfrarotsensor bei Norske Skog Bruck",

abstract = "Im Zuge dieser Masterarbeit sollen die vorhandenen Qualit{\"a}tssicherungsmethoden f{\"u}r Ersatzbrennstoffe im Werk Bruck an der Mur des norwegischen Papierherstellers Norske Skog weiterentwickelt werden. Daf{\"u}r ist es notwendig, denn im Brennstofflager vorhandenen Nahinfrarotsensor (NIR-Sensor) nach Vorgaben des Herstellers Redwave und nach DIN 54390 zu kalibrieren. Diese Kalibrierung wird im Rahmen des ReWaste F Projektes durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die Kalibrierung sind rund 300 Proben {\'a} 4,5 kg pro Probe notwendig. Diese Proben wurden im Zuge dieser Masterarbeit nach der Erstellung eines geeigneten Probenahmekonzepts, welches auch im laufenden Anlagenbetrieb anwendbar ist, genommen. Die Vermessung der Proben am NIR-Sensor wurde w{\"a}hrend eines zweiw{\"o}chigen Anlagenstillstands durchgef{\"u}hrt, um den laufenden Betrieb nicht zu st{\"o}ren. Nach der Vermessung der Proben wurden diese zu weiteren Analyse an das Team des AVAW der Montanuniversit{\"a}t {\"u}bergeben. Mit 60 dieser Proben, die auch f{\"u}r die Kalibrierung des NIR-Sensors verwendet wurden, wurden Referenzproben zur Kalibrierung der im Werk vorhandenen R{\"o}ntgenfluoreszenzanalyse hergestellt. Mit diesen Referenzproben soll eine RFA-Methode zur Analyse von Ersatzbrennstoffen entwickelt werden. Nach der Aufbereitung der Proben f{\"u}r die Laboranalyse, wurde ein Teil jeder Probe im Labor analysiert und der Rest im Labor der Norske Skog Bruck zu Tabletten f{\"u}r die RFA-Analyse gepresst. Die Proben wurden im Labor der Montanuniversit{\"a}t auf die Elemente Chlor, Schwefel, Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium analysiert. Diese Elemente werden zur Kalibrierung der RFA verwendet, die die Grundlage f{\"u}r eine RFA-Methode zur Analyse von Ersatzbrennstoffen liefert. Zur Kontrolle der erstellten Messmethode wurden insgesamt 24 Proben mit dieser Methode analysiert. Bei allen Elementen konnte die Abweichung zwischen Laboranalyse und RFA bei unter ±15% gehalten werden, einzig Chlor weist hier gr{\"o}{\ss}ere Abweichungen auf. Diese Abweichungen k{\"o}nnen Zukunft durch geringf{\"u}gige {\"A}nderungen an der Kalibrierung bzw. durch eventuelle Anpassungen des Analyseequipments behoben werden.",

keywords = "X-ray fluorescence, near-infrared technology, RDF, XRF, Nahinfrarotsensor, R{\"o}ntgenfluoreszenz, Ersatzbrennstoff, RFA",

author = "Patrick Schoberlechner",

note = "nicht gesperrt",

year = "2025",

language = "Deutsch",

school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

TY - THES

T1 - Umsetzung von Qualitätssicherungsmethoden mittels Röntgenfluoreszenz und Nahinfrarotsensor bei Norske Skog Bruck

AU - Schoberlechner, Patrick

N1 - nicht gesperrt

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - Im Zuge dieser Masterarbeit sollen die vorhandenen Qualitätssicherungsmethoden für Ersatzbrennstoffe im Werk Bruck an der Mur des norwegischen Papierherstellers Norske Skog weiterentwickelt werden. Dafür ist es notwendig, denn im Brennstofflager vorhandenen Nahinfrarotsensor (NIR-Sensor) nach Vorgaben des Herstellers Redwave und nach DIN 54390 zu kalibrieren. Diese Kalibrierung wird im Rahmen des ReWaste F Projektes durchgeführt. Für die Kalibrierung sind rund 300 Proben á 4,5 kg pro Probe notwendig. Diese Proben wurden im Zuge dieser Masterarbeit nach der Erstellung eines geeigneten Probenahmekonzepts, welches auch im laufenden Anlagenbetrieb anwendbar ist, genommen. Die Vermessung der Proben am NIR-Sensor wurde während eines zweiwöchigen Anlagenstillstands durchgeführt, um den laufenden Betrieb nicht zu stören. Nach der Vermessung der Proben wurden diese zu weiteren Analyse an das Team des AVAW der Montanuniversität übergeben. Mit 60 dieser Proben, die auch für die Kalibrierung des NIR-Sensors verwendet wurden, wurden Referenzproben zur Kalibrierung der im Werk vorhandenen Röntgenfluoreszenzanalyse hergestellt. Mit diesen Referenzproben soll eine RFA-Methode zur Analyse von Ersatzbrennstoffen entwickelt werden. Nach der Aufbereitung der Proben für die Laboranalyse, wurde ein Teil jeder Probe im Labor analysiert und der Rest im Labor der Norske Skog Bruck zu Tabletten für die RFA-Analyse gepresst. Die Proben wurden im Labor der Montanuniversität auf die Elemente Chlor, Schwefel, Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium analysiert. Diese Elemente werden zur Kalibrierung der RFA verwendet, die die Grundlage für eine RFA-Methode zur Analyse von Ersatzbrennstoffen liefert. Zur Kontrolle der erstellten Messmethode wurden insgesamt 24 Proben mit dieser Methode analysiert. Bei allen Elementen konnte die Abweichung zwischen Laboranalyse und RFA bei unter ±15% gehalten werden, einzig Chlor weist hier größere Abweichungen auf. Diese Abweichungen können Zukunft durch geringfügige Änderungen an der Kalibrierung bzw. durch eventuelle Anpassungen des Analyseequipments behoben werden.

AB - Im Zuge dieser Masterarbeit sollen die vorhandenen Qualitätssicherungsmethoden für Ersatzbrennstoffe im Werk Bruck an der Mur des norwegischen Papierherstellers Norske Skog weiterentwickelt werden. Dafür ist es notwendig, denn im Brennstofflager vorhandenen Nahinfrarotsensor (NIR-Sensor) nach Vorgaben des Herstellers Redwave und nach DIN 54390 zu kalibrieren. Diese Kalibrierung wird im Rahmen des ReWaste F Projektes durchgeführt. Für die Kalibrierung sind rund 300 Proben á 4,5 kg pro Probe notwendig. Diese Proben wurden im Zuge dieser Masterarbeit nach der Erstellung eines geeigneten Probenahmekonzepts, welches auch im laufenden Anlagenbetrieb anwendbar ist, genommen. Die Vermessung der Proben am NIR-Sensor wurde während eines zweiwöchigen Anlagenstillstands durchgeführt, um den laufenden Betrieb nicht zu stören. Nach der Vermessung der Proben wurden diese zu weiteren Analyse an das Team des AVAW der Montanuniversität übergeben. Mit 60 dieser Proben, die auch für die Kalibrierung des NIR-Sensors verwendet wurden, wurden Referenzproben zur Kalibrierung der im Werk vorhandenen Röntgenfluoreszenzanalyse hergestellt. Mit diesen Referenzproben soll eine RFA-Methode zur Analyse von Ersatzbrennstoffen entwickelt werden. Nach der Aufbereitung der Proben für die Laboranalyse, wurde ein Teil jeder Probe im Labor analysiert und der Rest im Labor der Norske Skog Bruck zu Tabletten für die RFA-Analyse gepresst. Die Proben wurden im Labor der Montanuniversität auf die Elemente Chlor, Schwefel, Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium analysiert. Diese Elemente werden zur Kalibrierung der RFA verwendet, die die Grundlage für eine RFA-Methode zur Analyse von Ersatzbrennstoffen liefert. Zur Kontrolle der erstellten Messmethode wurden insgesamt 24 Proben mit dieser Methode analysiert. Bei allen Elementen konnte die Abweichung zwischen Laboranalyse und RFA bei unter ±15% gehalten werden, einzig Chlor weist hier größere Abweichungen auf. Diese Abweichungen können Zukunft durch geringfügige Änderungen an der Kalibrierung bzw. durch eventuelle Anpassungen des Analyseequipments behoben werden.

KW - X-ray fluorescence

KW - near-infrared technology

KW - RDF

KW - XRF

KW - Nahinfrarotsensor

KW - Röntgenfluoreszenz

KW - Ersatzbrennstoff

KW - RFA

M3 - Masterarbeit

ER -