Optimierung des Prozessverhaltens von Kolloidalmischern mittels numerischer Simulation
![Abb. 13 Partikelverteilung in einer Kalksteinmehl-Suspension mit W/F-Wert 0,7. Dargestellt ist die Iso-Oberfläche der Volumenkonzentration cn = 1% bei t = [0,5s; 1,0s; 2,0s; 5,0s].](https://www.bft-international.com/imgs/103952469_eab8b4ee8c.jpg)
Kolloidalmischer werden bei der Herstellung von Suspensionen mit Kleinstpartikeln eingesetzt. Neben der gleichmäßigen Verteilung der Feststoffteilchen in der fluiden Phase steht dabei der Aufschluss der Partikel, also das Trennen von Verklumpungen, im Fokus. Der Partikelaufschluss wird unter anderem angestrebt, um eine Erhöhung der reaktiven Oberfläche des Materials zu erreichen. In der Bauindustrie ist dieser Vorgang beispielsweise in der Herstellung von Zementleim- oder Bentonitsuspensionen von Bedeutung. Zur Optimierung des Aufschluss- und Mischverhaltens von Kolloidalmischern wurden am IFF Weimar e.V. in Kooperation mit der MAT Mischanlagentechnik GmbH unterschiedliche Untersuchungen durchgeführt. Ziel war eine Optimierung der Mischer- und Paddelgeometrie in Hinsicht auf einen verbesserten Partikelaufschluss. Im Folgenden wird die Vorgehensweise einer ganzheitlichen Lösung dieser Problemstellung durch die Kombination von experimentellen Untersuchungen und numerischen Simulationen dargelegt.
Motivation
Eine der zentralen Zielstellungen bei der Verwendung von Kolloidalmischern ist der hohe Grad des Partikelaufschlusses, der durch den Mischprozess erreicht werden kann. Die Bewertung des Aufschlusses im realen Prozessablauf lässt sich nur sehr schwierig und mit großem Aufwand durchführen und ist teilweise gar nicht zu realisieren. Da in den untersuchten Bentonitsuspensionen physiko-chemische Prozesse ablaufen, bei denen sich die Materialstruktur verändert, ist eine optische Erfassung des Partikelaufschlusses, z. B. mit einem Rasterelektronenmikroskop, schwierig (Abb. 1). Eine...
