Beitrag zur Automatisierung und Digitalisierung im primären Rohstoffbereich - Entwicklung eines Konzeptes für die Materialstromcharakterisierung im Arbeitsumfeld des Tiefseebergbaus
Beitrag zur Automatisierung und Digitalisierung im primären Rohstoffbereich - Entwicklung eines Konzeptes für die Materialstromcharakterisierung im Arbeitsumfeld des Tiefseebergbaus
Von der Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation
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Kurzbeschreibung des Verlags
Der Tiefseebergbau kann dabei unterstützen den heutigen und zukünftig steigenden Bedarf an Rohstoffen sicherzustellen. Im Fokus liegt hier die kommerzielle Gewinnung von polymetallischen Knollen, die eine Vielzahl von kritischen Hochleistungsmetallen der Industrie zur Verfügung stellen würde. Dabei müssen die wirtschaftlichen und limitierenden Faktoren der polymetallischen Knollengewinnung, was auch vorhandene Potenziale und die biologischen, physikalischen und geologischen Besonderheiten impliziert, mit in Betracht gezogen werden. Die geplante technologische, auf den Grundlagen der Strömungsfördertechnik basierende Gewinnung von polymetallischen Knollenlagerstätten stellt eine Vielzahl von zu lösenden Problemstellungen auf. Insbesondere die sensortechnologische Erfassung und Charakterisierung von rohrgestützten mehrphasigen Materialströmen während der Gewinnung, kann einen Beitrag zur sicheren und optimierten Prozessführung gewährleisten und ist bis dato noch nicht zufriedenstellend gelöst.
Innerhalb dieser Arbeit wird ein Konzept zur Erfassung und Charakterisierung von mehrphasigen Materialströmen mittels eines Inline-Messsystem, dass auf einem gesonderten Phänomen des Körperschalls (engl. Acoustic Emission) basiert, erarbeitet. Neben dem Stand der Forschung zur Charakterisierung von Rohstoffen werden die Grundlagen der verwendeten Technologie erläutert. Darüber hinaus werden im Technikumsmaßstab eine Vielzahl an Versuchen durchgeführt, um einen mechanischen Einsatz der Messtechnik in der Tiefsee und dabei die notwendige Qualität der aufgenommenen Messdaten für die Datenanalyse zu gewährleisten. Fokussiert wurde im Weiteren die Entwicklung eines Datennutzungskonzeptes zur Materialcharakterisierung eines rohrgestützten mehrphasigen Materialstroms. Das so erarbeitete Konzept wird bezogen auf die aufgestellten Anforderungen bewertet. Abgeschlossen wird die Arbeit mit der Zusammenfassung der relevanten Ergebnisse und einem Ausblick in die zukünftigen Arbeitsbereiche.
