Photogrammetrie in der Schaumflotation

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Tine Marquardt  Dr.-Ing. Tobias Lappan Dr.-Ing. Sascha Heitkam

Finanzierung: FlexiQuick-Projekt (Innovative Messtechniken für mehrphasige Prozesse der Ressourcentechnologie, 11/2022 -12/2025)

Kooperation:Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie

Motivation

Bei Flotationsprozessen wird die Ausbeute an wertvollen Partikeln durch die Höhe des überlaufenden Schaums beeinflusst (Abb. 1), die je nach Betriebsbedingungen variiert (Abb. 2). Eine Online-Messung der Höhe des überströmenden Schaums würde eine bessere Prozesssteuerung und damit einen effizienteren Flotationsprozess ermöglichen. In diesem Projekt werden kommerziell verfügbare Sensoren getestet und neue optische Messverfahren zur Bestimmung der Schaumhöhe entwickelt. Dabei ist die erforderliche hohe zeitliche und räumliche Auflösung eine besondere Herausforderung. Es sollen Experimente an überlaufenden Schaumströmungen im Labormaßstab sowie Flotationsversuche im Labor- und Industriemaßstab durchgeführt werden.

Ziele

• Entwicklung eines optischen Messsystems zur Bestimmung der Schäumbarkeit bei unterschiedlichen Flotationsbedingungen unter Variation physikalisch-chemischer und hydrodynamischer Parameter (Zusammenarbeit mit dem FlotSim-Projekt https://www.flsmidth.com/en-gb/flotsim)

• Evaluierung kommerziell verfügbarer Messtechniken (LIDAR, 2d/3d-Laserscanner) hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für Schaumströmungen

• Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Schaumhöhe mittels Photogrammetrie

Methoden

• kommerziell verfügbare Messtechniken zur Charakterisierung der Schaumeigenschaften (optische Messung der Größenverteilung und Partikelbeladung der Blasen, leitfähigkeitsbasierte Messung des Flüssigkeitsanteils im Schaum)

• LIDAR-Sensoren zur punktuellen Messung der Schaumhöhe

• Laserscanner für 2D/3D-Höhenprofilmessungen

• zeitaufgelöste photogrammetrische Rekonstruktion des Schaum-Höhenprofils (Nutzung von mehreren zeitsynchronisierten Kameras und Methoden der Bildverarbeitung)

Publikationen

Lappan, T.; Herting, D.; Ziauddin, M.; Stenzel, J.; Shevchenko, N.; Eckert, S.; Eckert, K.; Heitkam, S. X-ray Particle Tracking Velocimetry in an Overflowing Foam. Appl. Sci. 2023, 13, 1765. https://doi.org/10.3390/app13031765

Fig. 1: Bestimmung des Höhenprofils (blaue Linie) eines überlaufenden Schaums - optische Messung durch eine transparente Seitenwand.

Fig. 2: Veränderung des Aussehens und der Höhe des Schaums während eines Batch-Flotationsverfahrens.