Prof. Graeme Jameson zu Gast am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)

Die Professur für Transportprozesse an Grenzflächen von Prof. Dr. Kerstin Eckert im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) empfing im November einen außergewöhnlichen Wissenschaftler: Nach der 11. Internationalen Flotationskonferenz in Kapstadt besucht der 87-jährige australische Professor (em.) Graeme Jameson das HZDR, um die grundlegenden Prinzipien der Concorde CellTM bei der Flotation von sehr feinen Erzpartikeln zu besprechen. An der Diskussion nahmen Wissenschaftler des Instituts für Strömungsdynamik (FWD) und des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) teil. Prof. Jameson wurde von zwei Concorde Cell-Spezialisten aus Finnland begleitet, die für Metso tätig sind.

Froth Flotation ist eine der bedeutendsten Entdeckungen des 19. Jahrhunderts. Sie wird dem Bergbauingenieur und Geologen Charles F. K. Bührer zugeschrieben. Es handelt sich dabei um ein Verfahren in der Mineralverarbeitung, das verwendet wird, um wertvolle Mineralien aus Erzen zu gewinnen, indem diese durch das Bilden eines Schaums an der Oberfläche einer Flüssigkeit getrennt werden.

Im 20. Jahrhundert wurde dieses Verfahren weiterentwickelt, wodurch Flotation heute die wichtigste Methode in der Bergbauindustrie zur Extraktion wertvoller Rohstoffe aus Erzen geworden ist. Eines der weltweit bekanntesten Gesichter dieses Prozesses ist Professor Jameson, der Erfinder der gleichnamigen Jameson-Zelle. Diese gilt als die erfolgreichste Innovation Australiens der letzten 25 Jahre und ist von Glencore Technologies lizenziert. Jedes Jahr werden weltweit mehrere Milliarden Tonnen Erz mithilfe von Flotation extrahiert, darunter Kupfer, Nickel, Platin, Silber und Zink.

Die Weiterentwicklungen der Jameson-Zelle durch Professor Jameson führten zur Erfindung der Concorde-Zelle, die sich als besonders vielversprechend für die Trennung besonders kleiner Mineralkörnchen erwies (unter 30 Mikrometer).

In der Abteilung für Transportprozesse an Grenzflächen von Prof. Dr. Kerstin Eckert ist Dr. Till Zürner, ein junger Wissenschaftler im HZDR High Potential Program, für den Demonstrator einer Concorde-ähnlichen Zelle verantwortlich. Zürner verwendet eine vereinfachte Modellgeometrie, um den sogenannten "plunging jet", den mit Partikeln beladenen eintauchenden Wasserstrahl, der gleichzeitig mit Luft in die Flotationszelle strömt, zu untersuchen. "Ein besonderes Merkmal der Concorde-Zelle sind die einengenden Düsen am Anfang und Ende des Concorde Blast Tube™. Sie komprimieren den Strom aus Partikeln und Luftblasen und erhöhen die Turbulenzen", erklärt Dr. Zürner, der im letzten Oktober das Forschungszentrum von Metso in Finnland besucht hat. Das Ziel des Wissenschaftlers ist es, in seiner Concorde-ähnlichen Zelle die Schallgeschwindigkeit im 2- und 3-Phasen-Fluss zu erreichen – daher der Name der Flotationszelle.

Wissenschaftliche Studien des Mehrphasenflusses im unteren Bereich der Flotationszelle waren bisher rar, weil es zunehmend schwierig wird, die Wechselwirkung zwischen kleinen Modellpartikeln und den ebenso winzigen Gasblasen bei hohen Durchflussraten zu visualisieren. Gemeinsam mit der Abteilung für Computational Fluid Dynamics suchen Prof. Dr. Kerstin Eckert und ihre Forschungsgruppe nach Möglichkeiten, das Unsichtbare mithilfe von optischer und elektrischer Tomographie, Drucksensoren und anderen derzeit in Entwicklung befindlichen Sensoren sowie Softwareprogrammen sichtbar zu machen.

Das finnische Unternehmen Metso, einer der weltweit führenden Anbieter von Flotationstechnologie, zeigt ebenfalls großes Interesse an diesen Daten. Eine Forschungszusammenarbeit zwischen dem HZDR und Metso wurde kürzlich über das HZDR-Alumni-Netzwerk ins Leben gerufen.

Der Besuch von Prof. Jameson war eine großartige Gelegenheit, einen Blick auf die Testapparatur am HZDR zu werfen und sich in den fachlichen Austausch zu begeben. "Es gibt so viele Fragen für uns, die nur in einem direkten Wissensaustausch mit Prof. Jameson und den Kollegen von Metso geklärt werden können. Dieser Besuch ist für uns unbezahlbar.", so Prof. Dr. Kerstin Eckert.

(Pressemitteilung: "Prof. Graeme Jameson, inventor of flotation cells, visits Prof. Kerstin Eckerts department at HZDR", 17.11.2023)