Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Brechanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Aufbereitungs- bzw. Brechanlage zum Zerkleinern von steinförmigem Material, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ge- genstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenles- barer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und eine Einrichtung, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.

Stand der Technik

Hier betroffene Materialien, z.B. Steine oder Erze, werden meist in einem Steinbruch gewon- nen. Dort wird das Material entweder durch Sprengungen oder mit schweren Maschinen ge- lockert und anschließend mit Rad-Schaufelladern und Schwerlastkraftwagen zu einer Brech- anlage transportiert und dort zerkleinert. Im Fall einer Zementerzeugung kann das Material dabei zusammen mit Zusatzstoffen zu Schotter zerkleinert werden. Das so zerkleinerte Ma- terial wird dann über Förderbänder in ein Zwischenlager gebracht.

Hier betroffene Brechanlagen bestehen im Allgemeinen aus mehreren Brech-, Sieb- und Transportstufen. Die Auslegung der einzelnen Stufen der Brechanlage bei ihrer Planung wird meist anhand von Modellberechnungen auf der Grundlage sogenannter„Kontinuums“-Mo- delle durchgeführt. Diese Modelle basieren meist auf empirischen Erfahrungswerten oder empirischen Formeln, bei denen Einflussgrößen wie die Feinheit, Feuchte oder Härte des Materials mit Korrekturfaktoren eingerechnet werden.

Bei diesen an sich bekannten Modellberechnungen einer hier betroffenen Brechanlage wer- den allerdings keine Einzelaggregate der Anlage, z.B. anhand einer Diskrete-Elemente-Me- thode- (DEM)-Simulation, berechnet. Solche Berechnungen erfolgten bislang nur an solchen Einzelaggregaten selbst, d.h. separat von einer Brechanlage. Zudem stoßen diese Berech- nungsmethoden bei komplexen Projektanforderungen hier betroffener Aufbereitungsanlagen oft an ihre Grenzen.

In vielen Bereichen der Materialaufbereitung im Tagebau ist der maschinelle Aufschluss von Festgestein ein essentieller Bestandteil in der Verarbeitungskette. Es ist daher von großer Bedeutung die im Bruchprozess auftretenden Lasten realistisch zu prognostizieren. Die Ab- bildung des Bruchprozesses in einem Simulationsmodell ist jedoch sehr komplex, was vor al- lem an dem meist stark inhomogenen Material liegt. Ein viel versprechender Ansatz, um das Materialverhalten in der Lastprognose zu berücksichtigen, ist die numerische Simulation des Materialbruchverhaltens mit Hilfe der genannten DEM-Simulation.

Bei einer DEM-Simulation wird bekanntermaßen eine reale, unregelmäßige Gesteinsgeome- trie durch diskrete Partikel abgebildet. Bevorzugt wird eine Kugel mit definiertem Radius und Dichte verwendet, weil sie am einfachsten eine Kontakterkennung im Raum ermöglicht. Zu- sätzlich werden bei einer realen Gesteinskörnung auftretende Inhomogenitäten nachgebildet. Dies gelingt dadurch, dass das Kontaktmodell aus jeweils einem Modell zur Materialdeforma- tion, der Gleitreibung, dem Rollwiderstand und der Kohäsion zusammengesetzt wird. Auf diese Weise lässt sich das Verhalten der runden Partikel dem von Schüttgütern unregelmä- ßiger Geometrie anpassen.

Für die Simulation von hier betroffenen Festkörpern wird das genannte Kontaktmodell zu- sätzlich nach dem Superpositionsprinzip um ein sogenanntes„Bond“-Modell (meist ein Bal- ken mit Kreisquerschnitt) erweitert. Dem Festkörperverhalten entsprechend sind die zwi- schen den Partikeln implementierten Bonds in der Lage, Kräfte und Momente aufzunehmen. Zudem können die Bonds bei Überschreitung einer definierten Belastung„brechen“. Basie- rend auf den grundlegenden Modellen wird ein bruchfähiger DEM-Gesteinskörper aus einer Vielzahl von Partikeln und Bonds aufgebaut. Dabei erfolgt auch eine Kalibrierung der Para- meter des Kontakt- und Bondmodells, so dass die makroskopischen Gesteinsmerkmale, wie Bruchkraft, Steifigkeit, Zähigkeit, Korngrößeneffekte und das Bruchbild, realistisch nachgebil- det werden.

Alternativ dazu gibt es auch einen Modellansatz, bei dem ein genannter DEM-Gesteinskör- per monolithisch ausgebildet ist und dieser Gesteinskörper bei einer Verformung gemäß ei- ner entsprechenden Bruchfunktion als Ganzes zerbricht.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, in einer hier betroffenen Aufbereitungs- bzw. Brechan- lage zum Zerkleinern von im Wesentlichen steinförmigem Material vorhandene einzelne Ma- terialpartikel einer diskreten Betrachtung (DEM-Simulation) zuzuführen.

Es ist hierbei anzumerken, dass eine solche Aufbereitungsanlage neben Brechwerkzeugen auch weitere Aggregate bzw. Maschinen, z.B. Sortiermaschinen, umfasst. Die Materialparti- kel werden dabei als Ersatzmodell in einem Prozess simuliert und unterliegen dabei den je- weils gültigen physikalischen Gesetzen beim Transport, bei der Sortierung und bei der Zer- kleinerung.

Es ist ferner anzumerken, dass vorliegend bei der DEM-Simulation eine reale unregelmäßige Gesteinsgeometrie durch diskrete Partikel abgebildet wird, wobei anstelle einer genannten Kugel auch andere geometrische Körperformen verwendet werden können. So kann z.B. ein Ellipsoid, ein Oktaeder oder bevorzugt sogar unregelmäßige Partikelformen bzw. räumlich beliebig unregelmäßig ausgeformte Partikel verwendet werden. Dadurch lassen sich bei ei- ner realen Gesteinskörnung auftretende Inhomogenitäten noch präziser nachbilden.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben einer Aufbereitungs- anlage zum Brechen von im Wesentlichen steinförmigem Material, wobei die Aufbereitungs- anlage wenigstens eine Zerkleinerungsstufe und wenigstens eine Sortierstufe aufweist, wer- den Aufbereitungsprozesse der Aufbereitungsanlage anhand einer auf diskreten Elementen des Materials beruhenden Simulation berechnet, wobei einzelne Materialpartikel zugrunde gelegt werden, wobei die Materialpartikel als Ersatzmodell bei der Simulation berücksichtigt werden und wobei die Ergebnisse der Simulation beim Betrieb bzw. bei der Optimierung ei- ner bestehenden Aufbereitungsanlage oder bei der Planung einer neuen Aufbereitungsanla- ge berücksichtigt werden.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren können für die Materialpartikel gültige physikalische Gesetze beim Transport und/oder bei der Sortierung und/oder bei der Zerkleinerung berück- sichtigt werden.

Bei der Simulation der Zerkleinerung kann insbesondere eine sogenannte Bruchfunktion ein- gerichtet werden. Die Bruchfunktion bestimmt das Verhalten der Gesteinspartikel bei der je- weiligen Beanspruchung im Bereich Raum der Maschine und liefert im Ergebnis die jeweils vorliegenden Reaktionskräfte, die Bruchenergie so sowie die die nach einer Beanspruchung der Gesteinspartikel vorliegende Verteilung der jeweiligen Bruchstücke. Dadurch kann für jede vorgegebene Maschine der Durchsatz des jeweiligen Bruchmaterials sowie die bei der Brechung von dem jeweiligen Gesteinspartikel aufgenommene Energie ermittelt werden.

Zur erforderlichen Parametrierung bzw. Kalibrierung von DEM-Modellen können bekannter- maßen Simulationsergebnisse mit Messwerten, welche zuvor in realen Experimenten ermit- telt wurden, verglichen und ein Maß für die Abweichung der Ergebnisse berechnet werden. Anschließend werden die Modellparameter mit Hilfe eines Optimierungsverfahrens so lange variiert, bis sie möglichst weitgehend übereinstimmen.

Insgesamt kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren auch der Durchsatz und die Energie- aufnahme für eine ganze Aufbereitungs- bzw. Brechanlage ermittelt werden. Denn das erfin- dungsgemäße Verfahren ermöglicht die DEM-Modellierung einer gesamten Aufbereitungs- bzw. Brechanlage. Somit können die Planung und die Auslegung z.B. einer entsprechend großen Erzaufbereitungsanlage, aber auch in der Natursteinindustrie eingesetzte Brechanla- gen, vereinfacht und genauer oder präziser durchgeführt werden.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann vorgesehen sein, dass bei der Berechnung des Aufbereitungsprozesses in einer Lagerstätte gesprengtes Material wenigstens einer Aufbe- reitungsstufe zugeführt wird, wobei für das abgesprengte Material für die diskrete Berech- nung der Simulation, insbesondere auf der Grundlage einer realen Sprengverteilung, Ersatz- partikel gebildet werden.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass bei der Berechnung des Aufbereitungsprozesses Parameter berücksichtigt werden, welche in einer getrennten Berechnungsschleife ermittelt werden. Bei der getrennten Berechnungsschleife kann die Korngröße der Ersatzpartikel berechnet werden, auf der Grundlage der berechneten Korn- größe ein mechanischer Belastungstest berechnet werden und auf der Grundlage der Ergeb- nisse des mechanischen Belastungstests eine Bruchfunktion berechnet werden.

Es ist anzumerken, dass mittels des vorgeschlagenen Verfahrens auch bereits bestehende Brechanlagen mittels der anhand der genannten Simulation nachträglich angepasst bzw. verbessert werden können, wobei die Simulation parallel zu einem Brechprozess durchge- führt werden kann. Die genannte Anpassung kann dadurch erfolgen, dass eine genannte Bruchfunktion so lange verändert werden, bis die Simulation dem realen Prozess möglichst genau entspricht.

Durch Kopplung der genannten Simulation mit einer sich ständig veränderbaren Aufgabezu- sammensetzungen einer hier betroffenen Brechanlage kann die Simulation entsprechend dynamisch durchgeführt werden. Dadurch können zusätzlich in dem Bereich-, Transport- und/oder Sortierprozess auftretende Anomalien präzise erfasst werden.

Das vorgeschlagene Verfahren kann auch zur Steuerung einer Brechanlage eingesetzt wer- den, wobei mittels der Simulation festgestellt wird, ob z.B. bei einer sich verändernden Mate- rialaufgabe die Geschwindigkeit der Transport-, Klassier- und Zerkleinerungsprozesse verän- dert oder angepasst werden muss. Denn ein relativ grobes Aufgabematerial verlangsamt den Zerkleinerungsprozess, wohingegen ein relativ feines Aufgabematerial die Brechanlage auf- grund der zu langsamen Geschwindigkeiten der Aggregate der Brechanlage mit Material überschütten kann. Bei heutigen Brechanlagen werden solche Materialschwankungen mittels eines Zwischenmateriallagers bzw. eines Zwischenbunkers ausgeglichen. Mit dem vorge- schlagenen Verfahren kann somit auf ein solches Zwischenmateriallager zumindest teilweise oder sogar ganz verzichtet werden, wodurch die gesamte Brechanlage insgesamt kosten- günstiger herstellbar und auch kostengünstiger betreibbar ist.

Die erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagene Einrichtung ist insbesondere eingerichtet, eine hier betroffene Brechanlage mittels des vorgeschlagenen Verfahrens zu steuern.

Die Erfindung kann insbesondere in einer zur Erzgewinnung oder Steingewinnung einsetzba- ren Brechanlage zur Anwendung kommen.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät ab- läuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elek- tronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemä- ße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Compu- terprogramms auf eine Einrichtung bzw. ein entsprechendes elektronisches Steuergerät wird die erfindungsgemäße Einrichtung erhalten, welches eingerichtet ist, um eine hier betroffene Brechanlage mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben bzw. den entsprechen- den Brechbetrieb zu steuern.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläutern- den Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in ande- ren Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegen- den Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figuren 1a, b zeigen an sich bekannte Berechnungsmethoden anhand einer Bruchfunktion nach einem Kontinuum-Modell (a.) und einem diskreten DEM-Modell (b.).

Figuren 2a, b zeigen typische Verformungen einer unregelmäßigen Materialprobe mittels an sich bekannter Brechwerkzeuge, und zwar eines flachen Werkzeugs (a.) und eines spitzen Werkzeugs (b.).

Figur 3 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer Brechanlage, gemäß dem Stand der

Technik, anhand eines Block- bzw. Flussdiagramms.

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines

Block-/Flussdiagramms.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer hier betroffenen Brechanlage bzw. ein entsprechender Brechprozess wird nachfolgend am Ausführungsbeispiel einer bei der Erzgewinnung eingesetzten Brechanlage beschrieben. Das Verfahren und die Einrichtung können allerdings auch bei anderweitig eingesetzten Brechanlagen, z.B. bei Brechanlagen zur Stein-/Natursteingewinnung oder bei der Zementherstellung, entsprechend angewendet werden.

Eine hier betroffene Brechanlage besteht meist aus mehreren Brech-, Sieb- und Transport- stufen. Alle diese Prozessstufen können mittels einer Diskrete-Elemente-Methode (DEM) gemeinsam modelliert werden. Der für die Modellierung am meisten beeinflussbare Pro- zessanteil stellt dabei das Brechen des Materials sowie vor allem die dabei zugrunde gelegte Bruchfunktion der Steine dar. Die Bruchfunktion muss daher für jede Brechstufe und für je- des Material getrennt ermittelt werden.

Nach einer korrekt erfolgten Ermittlung der jeweiligen Bruchfunktion und nach dem Einlesen der Bruchfunktion in ein DEM-Simulationsprogramm kann der Brechprozess, in an sich be- kannter Weise, mit Materialdurchsätzen, Produktverteilungen sowie mit an den jeweiligen Aggregaten der Aufbereitungsanlage vorliegenden Lasten präzise abgebildet werden.

Die genannte Bruchfunktion kann wie folgt ermittelt werden: Im Falle von Brechanlagen, bei denen die jeweiligen Materialien zur Zerkleinerung im We- sentlichen durch Druck belastet werden, beruht die Bruchfunktion bekanntermaßen auf soge- nannten„Point Load Tests“ (PLT) sowie Druckfestigkeitstests, bei denen z.B. ein bewegli- ches, im Wesentlichen spitzes Brechwerkzeug auf eine jeweilige, meist unregelmäßige Ma- terialprobe gedrückt wird. Die jeweiligen Materialproben, d.h. einzelne Steine, werden dabei wie in einem Brechraum einer Brechanlage mit unterschiedlicher Intensität belastet bzw. ge- drückt. Diese Tests liefern dabei entsprechende Parameter, z.B. die Kraft und die Energie bis hin zu einem Bruch. Zusätzlich liefern diese Tests auch Informationen über die dabei er- zeugten Bruchstücke.

Bei diesen Festigkeitsuntersuchungen besteht auch die Möglichkeit, jeweils angewendete Druckwerte entsprechend den unterschiedlichen Korngrößen der Materialproben zu verän- dern bzw. zu skalieren. Die genannten Parameter werden dabei für jede Brechstufe einzeln ermittelt, und zwar wie folgt:

1. Im Falle von an der jeweiligen Abbruchkante einer Miene abgesprengtem Haufwerk, d.h. natürlichem, noch nicht bearbeitetem sog.„ROM“-Material, wird die Bruchfunkti- on für eine erste Brechstufe anhand eines PLT-Druckfestigkeitstests ermittelt.

2. Für ein in der jeweils ersten Brechstufe gebrochenes Haufwerk von ROM-Material wird die Bruchfunktion für die jeweils nachfolgende zweite Brechstufe ebenfalls an- hand eines PLT-Druckfestigkeitstests ermittelt.

3. Für ein in der jeweils zweiten Brechstufe gebrochenes Haufwerk wird die Bruchfunkti- on für die jeweils nachfolgende dritte Brechstufe ebenfalls aus dem PLT-Druckfestig- keitstest ermittelt.

4. Gegebenenfalls weitere Bruchfunktionen, z.B. für Mahlstufen zur Erzeugung von Korngrößen kleiner 10 mm, können allerdings nicht anhand von genannten PLT- Druckfestigkeitsversuchen ermittelt werden. Zur Ermittlung solcher Bruchfunktionen sind Lasten und Produktverteilungen z.B. aus einer Modell-Gutbett-Walzenmühle er- forderlich.

Es ist hierbei anzumerken, dass alternativ die Bruchfunktion für eine erste Brechstufe wie beschrieben ermittelt werden kann und für eine wenigstens zweite Brechstufe lediglich ent- sprechend hochgerechnet werden kann, z.B. im Wege einer linearen oder nicht-linearen Ex- trapolation oder dergleichen. Die Figuren 1 a und 1 b zeigen zwei unterschiedliche Berechnungsmethoden mit dabei zu- grunde liegenden Bruchfunktionen im Vergleich, und zwar solche auf der Grundlage soge- nannter„Kontinuum-Modelle“ sowie auf der Grundlage genannter DEM-Simulationen. Für die Auslegung der in den hier betroffenen Aufbereitungsanlagen befindlichen Aggregate werden im Stand der Technik in Figur 1a veranschaulichte Kontinuum-Modelle benutzt, wobei Mate- rialpartikel im Aufbereitungsprozess als Kontinuum dargestellt werden. Die Figur 1a zeigt schematisch ein Brechwerkzeug 100 mit darin kontinuierlich angeordnetem, zu bearbeiten- dem Material 105. Die Kontinuum-Modelle stellen auf Basis von Praxiserfahrungen gebildete empirische Berechnungsformeln bereit. Einzelne Aggregate der Aufbereitungsanlage werden dabei allerdings nicht mit diskreten Methoden berechnet.

Die Berechnungsmethode anhand von Kontinuum-Modellen beruht bekanntermaßen meist auf stochastischen Strukturmodellen. Bei diesen werden auf Basis von Strukturanalysen be- züglich der diskreten Materialstruktur, insbesondere der Kornstruktur des Materials, und ge- gebenenfalls unter Berücksichtigung von Bindemitteln zwischen diesen Körnern, über Punkt- prozesse bzw. sogenannte„Varonoi-Strukturen“ diskrete Elemente erzeugt und vernetzt.

Das mechanische Verhalten dieser Strukturelemente, d.h. Mineralkörner und Bindemittel, wird bekanntermaßen über Kontakt- und Volumen-Stoffgesetze abgebildet. Anhand einer numerischen DEM-Simulation von mechanischen Hochdruckbelastungen kann das Bruch- verhalten der Gesteinsstruktur unter verschiedenen Hochdruckbelastungen im Mikrobereich realitätsnah abgebildet werden. Die Validierung der Simulationsergebnisse erfolgt durch La- borexperimente, bei denen in einem felsmechanischen Labor spezielle Festigkeitsuntersu- chungen im Hochdruckbereich durchgeführt werden.

Bei der in Figur 1 b schematisch gezeigten DEM-Simulation erfolgt im Aufbereitungsprozess eine diskrete Betrachtung von Ersatz-Materialpartikeln. In dem vorliegenden Beispiel werden bei der Simulation drei in einem Brechwerkzeug 110 angeordnete Ersatz-Materialpartikel 1 15, 120, 125 jeweils unterschiedlicher Größe und Form berücksichtigt.

In den Figuren 2a und 2b sind ein sogenannter„Point-Load Test“ (PLT) und ein Drucktest im Vergleich dargestellt.

Bei dem in Fig. 2a veranschaulichten Drucktest wird ein bewegliches, flaches Brechwerk- zeug 200 angewendet, welches auf eine auf einer festen Unterlage 205 angeordnete, unre- gelmäßig ausgeformte Materialprobe 205 gedrückt wird. Diese Beaufschlagung mit einer vor- gegebenen Hubverformung h (Bezugszeichen 215) ergibt einen entsprechenden Druck p an bzw. in der Materialprobe 205.

Bei dem in Fig. 2b veranschaulichten PLT-Versuch wird ein bewegliches, spitzes Brechwerk- zeug 220 angewendet, welches auf eine auf einer entsprechend dem Brechwerkzeug 220 spitzen Unterlage 225 angeordnete, wiederum unregelmäßig ausgeformte Materialprobe 230 gedrückt wird. Die dabei erfolgende Hubverformung h (Bezugszeichen 235) ergibt auch hier einen entsprechenden Druck p an bzw. in der Materialprobe 230.

Die Bruchfunktion für eine DEM-Simulation umfasst bekanntermaßen wenigstens die folgen- den drei physikalischen Größen bzw. funktionellen Zusammenhänge:

1. Die Reaktionsenergie E(h) in Abhängigkeit von der Verformung h;

2. die Reaktionskraft F(h) des Materials in Abhängigkeit von der Verformung h; und

3. die Verteilung P(h) der Korngröße des Materials in Abhängigkeit von der Verformung h.

Bei den Tests werden die unregelmäßigen Materialproben, z.B. Gesteinsproben, an dem zu- nächst feststehenden Werkzeug positioniert und durch die Bewegung des beweglichen Werkzeuges verformt und zerdrückt. Dabei wird die Verformung unterschiedlich groß einge- stellt. Zudem wird dabei insbesondere die Größe der Materialproben variiert und die Tests mit gleicher/ähnlicher Materialprobengröße wiederholt. Während der Tests wird die Reakti- onskraft der Materialprobe gemessen. Zusätzlich wird die Größe der durch die Verformung entstehenden Bruchstücke gemessen.

Im Ergebnis wird die Bruchfunktion ermittelt, wobei Funktionen der Reaktionsenergie, Reakti- onskraft und Korngrößenverteilung der Bruchstücke in Abhängigkeit von der Verformung und der Probengröße gebildet werden. Diese Funktionen werden dann für größere Korngrößen extrapoliert.

In der Figur 3 ist ein typisches funktionelles Blockschema bzw. Ablaufdiagramm einer Be- rechnung von Aufbereitungsprozessen in einer hier betroffenen Aufbereitungs- bzw. Brech- anlage am Beispiel der Zementherstellung dargestellt. Es ist hervorzuheben, dass bei der Berechnung die einzelnen Aggregate (d.h. vorliegend die gezeigten Blöcke) der Anlage auch anders angeordnet bzw. kombiniert werden können. So kann bei der Berechnung auf die dort gezeigte erste Sortierungsstufe 205 verzichtet werden. Die Aufbereitungsprozesse wer- den vorliegend, gemäß dem Stand der Technik, anhand eines Kontinuum-Modells berech- net.

Bei dem gezeigten Aufbereitungsprozess wird zunächst in der jeweiligen Lagerstätte ge- sprengtes Material 300 mittels an sich bekannter (nicht gezeigter) Fördertechnik zu einer ers- ten Sortierungsstufe 305 hin transportiert 310. So kann dieser Transport 310 mittels eines Transportkraftfahrzeugs oder eines Förderbandes erfolgen. In der ersten Sortierungsstufe 305 erfolgt eine auf dem Kontinuum-Modell beruhende empirische Berechnung des zu er- wartenden Ergebnisses der ersten Sortierung. Abhängig vom Ergebnis der ersten Sortierung kann das Material danach ggf. an unterschiedliche Zerkleinerungsstufen weitergeleitet wer- den.

Bei der Berechnung wird das entsprechend vorsortierte Material zu einer ersten Zerkleine- rungsstufe 315 hin transportiert 320, und zwar bevorzugt mittels eines Förderbandes. Die erste Zerkleinerungsstufe 315 weist ein genanntes Brechwerkzeug zum Zerkleinern des Ma- terials 300 auf. In der ersten Zerkleinerungsstufe 315 erfolgt wiederum eine auf dem Kontinu- um-Modell beruhende empirische Berechnung des zu erwartenden Ergebnisses der Zerklei- nerung bzw. Brechung des Materials 300.

Bei der weiteren Berechnung wird das so zerkleinerte Material vorliegend zunächst in ein (nicht gezeigtes) erstes Zwischenlager transportiert 325 und aus diesem steuerbar einer zweiten Sortierungsstufe 330 zugeführt. Auch in der zweiten Sortierungsstufe 330 erfolgt ei- ne auf dem Kontinuum-Modell beruhende empirische Berechnung des zu erwartenden Er- gebnisses der zweiten Sortierung. Danach erfolgt vorliegend ein Transport 335 des so sor- tierten Materials zu einer zweiten Zerkleinerungsstufe 340, danach zu einer dritten Sortie- rungsstufe 345, danach zu einer dritten Zerkleinerungsstufe 350 und danach zu einer vierten Sortierungsstufe 355. Das dann vorliegende, zerkleinerte und inzwischen vierfach sortierte Material wird danach zu einem (nicht gezeigten) zweiten Zwischenlager transportiert 360 und von diesem steuerbar einer ersten Mahlstufe 365 zugeführt, in der für die Zementherstellung erforderliches, feinkörniges Material hergestellt wird.

Es ist hervorzuheben, dass bei den Aufbereitungsstufen 340, 345, 350, 355 sowie der ersten Mahlstufe 365 ebenfalls auf dem Kontinuum-Modell beruhende, empirische Berechnungen des jeweils zu erwartenden Ergebnisses der Zerkleinerung bzw. Sortierung durchgeführt werden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Berechnung eines hier betroffenen Aufbereitungsprozesses von steinförmigem Material in einer hier betroffenen Aufbereitungs- bzw. Brechanlage anhand einer diskreten Betrachtung bzw. DEM-Simulation des zu verar- beitenden Materials in jeder Stufe des Aufbereitungsprozesses. Dies ist in der Figur 4 veran- schaulicht, in der die entsprechenden zusätzlichen Berechnungsschritte der jeweiligen DEM- Simulation dargestellt sind.

Das in der Figur 4 gezeigte funktionelle Blockschema bzw. Ablaufdiagramm einer hier betrof- fenen Aufbereitungs-/Brechanlage, wiederum am Beispiel der Zementherstellung, umfasst auch hier mehrere angenommene Maschinen bzw. Aggregate. Als Ergebnisse der jeweiligen DEM-Simulationsschritte werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für jede Maschi- ne bzw. jedes Aggregat der Aufbereitungs- bzw. Brechanlage folgende Parameter generiert:

Materialdurchsatz in der Einheit [1.000 kg/h],

Leistungsaufnahme in der Einheit [kW],

Korngrößenverteilung der Aufgabematerials und Produktmaterials in der Ein- heit [mm/%],

An dem Brechwerkzeug auftretende Lasten bzw. Kräfte in der Einheit [kNj.

Auch ist bei der Figur 4 hervorzuheben, dass die einzelnen Aggregate (d.h. vorliegend die gezeigten Blöcke) der Anlage auch anders angeordnet bzw. kombiniert werden können. So kann dort bei der Berechnung auch auf die gezeigte erste Sortierungsstufe 405 verzichtet werden. Die Aufbereitungsprozesse in der gezeigten Anlage werden jedoch, im Gegensatz zum Stand der Technik, anhand einer DEM-Simulation berechnet.

Auch bei der in Figur 4 gezeigten diskreten Berechnung des Aufbereitungsprozesses wird zunächst in der jeweiligen Lagerstätte gesprengtes Material 400 zu einer ersten Sortierungs- stufe 405 hin transportiert 410. Auch hier kann der T ransport 410 mittels eines T ransport- kraftfahrzeugs oder eines Förderbandes erfolgen. Im Gegensatz zur Figur 3 wird bei der Be- rechnung auch das bei der Sprengung des Materials an der Lagerstätte jeweils abgespreng- te Material im Rahmen der DEM-Simulation als dort zu berücksichtigende DEM-Ersatzparti- kel (siehe Figur 1 b) definiert bzw. gebildet.

In der vorliegend ersten Sortierungsstufe 405 erfolgt eine auf den DEM-Ersatzpartikeln beru- hende DEM-Simulation des Sortierungsprozesses. Abhängig vom Ergebnis dieser ersten Sortierung, kann auch hier das jeweils vorliegende Material danach ggf. an unterschiedliche Zerkleinerungsstufen weitergeleitet werden. Nach der Berechnung der ersten Sortierungsstufe 405 erfolgt ein Transport 415 der Ersatz- partikel in eine erste Zerkleinerungsstufe 420, in welcher der Zerkleinerungsprozess der DEM-Ersatzpartikel berechnet wird. Diese Berechnung erfolgt anhand von Parametern, wel- che in einer getrennten ersten Prozess- bzw. Berechnungsschleife 425 ermittelt werden. Da- bei wird zunächst die Korngröße der DEM-Ersatzpartikel berechnet 430. Auf der Grundlage der so berechneten Korngröße wird ein anhand der Figuren 2a und 2b beschriebener Druck- und PLT-Test simulationstechnisch durchgeführt 435. Auf der Grundlage der Ergebnisse des so durchgeführten mechanischen Belastungstests wird eine beschriebene Bruchfunktion be- rechnet 440.

Die sich bei dem Zerkleinerungsprozess gemäß der ersten Zerkleinerungsstufe 420 erge- benden DEM-Ersatzpartikel werden mit oder ohne Zwischenlagerung einer zweiten Sortie- rungsstufe 445 transporttechnisch 450 zugeführt. Dabei erfolgt die DEM-Simulation einer Sortierung der dann vorliegenden DEM-Ersatzpartikel.

Die somit vorliegenden, zweifach sortierten DEM-Ersatzpartikel werden danach einer zwei- ten Zerkleinerungsstufe 455 transporttechnisch 460 zugeführt, in welcher wiederum der Zer- kleinerungsprozess der DEM-Ersatzpartikel simuliert wird. Auch dabei werden zunächst die erforderlichen Parameter anhand einer zweiten Berechnungsschleife 465 berechnet, nämlich die dann vorliegende Korngröße 470 der DEM-Ersatzpartikel, die Simulation eines Druck- und PLT-Tests 475 sowie die Bestimmung bzw. Ermittlung einer entsprechenden Bruchfunk- tion 480.

Entsprechend wird mit einer anschließenden dritten Sortierstufe 485 und einer dritten Zer- kleinerungsstufe 487 weiterverfahren und auch dort die für die DEM-Simulation erforderli- chen Prozessparameter anhand einer dritten Berechnungsschleife 489 mit entsprechenden Berechnungsschritten 491 , 493 und 495 ermittelt.

Die dann vorliegenden DEM-Ersatzpartikel werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zudem einer vierten Sortierungsstufe 497 unterzogen. Schließlich werden die dann vorlie- genden DEM-Ersatzpartikel einer ersten Mahlstufe 499 zugeführt. Danach können ggf. wei- tere Prozessstufen eingerichtet werden.

Das anhand von Figur 4 beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zum Betrieb bzw. zur Steuerung einer hier betroffenen Aufbe- reitungs- bzw. Brechanlage oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden. Das beschriebene Verfahren kann aber auch in Form eines Computerprogramms zur Planung einer hier betroffenen neuen Aufbereitungs- /Brechanlage oder zur Optimierung einer hier betroffenen bestehenden Aufbereitungs- /Brechanlage realisiert werden.