Technische Universität Bergakademie Freiberg: Qucosa
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Untersuchung zur Chemie des Deacon-Prozesses in Salzschmelzen
Get PDFHCl ist ein Nebenprodukt bei vielen organischen Chlorierungsprozessen. Die Aufarbeitung von HCl wäre wirtschaftlich sinnvoll. Eine der möglichen Optionen ist die Rückgewinnung des Chlors durch die katalytische HCl-Oxidation mit O2 (Deacon-Prozess). Das Hauptziel dieser Arbeit war es, die katalytische Aktivität von kupferchlorid-haltigen Schmelzen in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Verhältnis der Reaktionsgase zu untersuchen. Dazu wurden Versuche unter stationären und instationären Reaktionsbedingungen im Temperaturintervall zwischen 400 und 500 °C durchgeführt. Für das bessere Verständnis des Katalysator-Systems wurde ein thermodynamisches Modell für das Stoffsystem MeCl-CuCl-CuCl2-CuO-HCl-H2O-Cl2-O2 (Me = Li, Na, K) erstellt. Weiterhin wurden mithilfe von kinetischen Untersuchungen Hinweise auf die Rolle der gelösten oxidischen Zwischenverbindungen im stufenweisen Reaktionsmechanismus gefunden.
Mit den Versuchsergebnissen wurde gezeigt, dass die MeCl-CuCl-CuCl2-Schmelzen eine genügende katalytische Aktivität besitzen und damit eine Alternative zu den mit Feststoffträgern arbeitenden Katalysatoren darstellen. Zur Minderung von Korrosionsproblemen wurden mehrstufige Prozessführungen kritisch diskutiert.:1 Einleitung. . . . . . . . . . .7
2 Theoretische Grundlagen zum Deacon-Prozess in Salzschmelzen. . . . . . . . . . .9
2.1 Thermochemie des Deacon-Prozesses. . . . . . . . . . .9
2.1.1 Oxidation von HCl mit O2 ohne Katalysator. . . . . . . . . . .9
2.1.2 Oxidation von HCl mit O2 in Gegenwart von CuCl2-haltigen Katalysatoren. . . . . . . . . . .10
2.2 Kinetik der Teilreaktionen in kupferchlorid-haltigen Salzschmelzen. . . . . . . . . . .13
2.2.1 Zersetzung des CuCl2. . . . . . . . . . .14
2.2.2 Oxidation von CuCl. . . . . . . . . . .15
2.2.3 Reaktion zwischen CuO-haltiger Schmelze und Chlorwasserstoff. . . . . . . . . . .17
3 Thermodynamische Modellierung der Mischungen aus LiCl, NaCl, KCl, CuCl und CuCl2. . . . . . . . . . .19
3.1 Thermodynamische Daten der reinen Stoffe. . . . . . . . . . .20
3.2 Mischungsmodelle. . . . . . . . . . .22
3.3 Vorgehensweise bei der Optimierung. . . . . . . . . . .25
3.4 System LiCl-NaCl-KCl. . . . . . . . . . . 25
3.5 System LiCl-CuCl. . . . . . . . . . .26
3.6 System NaCl-CuCl. . . . . . . . . . .28
3.7 System KCl-CuCl. . . . . . . . . . .29
3.8 System LiCl-CuCl2. . . . . . . . . . .30
3.9 System NaCl-CuCl2. . . . . . . . . . .33
3.10 System KCl-CuCl2 . . . . . . . . . . .34
3.11 System CuCl-CuCl2. . . . . . . . . . . 35
3.12 Ternäre Systeme. . . . . . . . . . .39
4 Untersuchungen zur CuO-Löslichkeit und der Stabilität von Oxidchloriden des Kupfers. . . . . . . . . . .46
4.1 Präparation von Cu2OCl2 und K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .46
4.2 Untersuchungen zur CuO-Löslichkeit. . . . . . . . . . .47
4.2.1 Thermodynamische Reaktionsdaten. . . . . . . . . . .47
4.2.2 Auswertung der Literatur. . . . . . . . . . .48
4.2.3 O2-Titration kupferchlorid-haltiger Schmelze. . . . . . . . . . .49
4.2.4 Hochtemperatur-Filtration und CuO-Analyse. . . . . . . . . . .53
4.2.5 Thermischer Zerfall von Cu2OCl2. . . . . . . . . . .55
4.2.6 Thermischer Zerfall von K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .57
4.3 Thermodynamische Modellierung CuO-haltiger Systeme. . . . . . . . . . .59
4.3.1 Cu2OCl2. . . . . . . . . . .59
4.3.2 K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .60
4.3.3 CuO-Löslichkeit. . . . . . . . . . .62
4.3.4 Salzschmelzenmodell mit oxidhaltigen Systemen. . . . . . . . . . .63
4.4 Thermochemie des Deacon-Prozesses mit Modell-Daten. . . . . . . . . . .69
5 Experimentelle Untersuchungen zur katalytischen Oxidation von HCl in Salzschmelzen. . . . . . . . . . .72
5.1 Versuchsprogramm. . . . . . . . . . .72
5.2 Allgemeine Vorgehensweise. . . . . . . . . . .72
5.2.1 Versuchsapparatur. . . . . . . . . . .72
5.2.2 Vorbereitung der Salzmischungen. . . . . . . . . . .74
5.2.3 Bestimmung der Gaszusammensetzung und Umsatzberechnungen. . . . . . . . . . .75
5.2.4 Bestimmung der Schmelzenzusammensetzung. . . . . . . . . . .77
5.2.5 Charakteristik der Reaktoreinsätze Spirale und Fritte. . . . . . . . . . .77
5.3 Versuche mit Salzmischungen auf der Basis von Kupferchlorid. . . . . . . . . . .81
5.3.1 Stationäre Strömungsverhältnisse. . . . . . . . . . .81
5.3.2 Instationäre Bedingungen. . . . . . . . . . .95
6 Vorschläge zur Technologie. . . . . . . . . . .106
7 Zusammenfassung. . . . . . . . . . .112
Literaturverzeichnis. . . . . . . . . . .115
Anhang. . . . . . . . . . .124
A.1 Thermodynamische Standard-Daten. . . . . . . . . . .124
A.2 Thermodynamische Daten für das Modell LiCl-NaCl-KCl-CuCl-CuCl2-CuO-H2O-HCl-O2-Cl2. . . . . . . . . . .126
A.3 Charakteristika der kupferoxidhaltigen Verbindungen. . . . . . . . . . .133
A.3.1 P-XRD- und Raman-Aufnahmen der synthetischen Oxidchloriden. . . . . . . . . . .133
A.3.2 O2 -Titration kupferchlorid-haltiger Schmelze. . . . . . . . . . .134
A.3.3 Thermischer Zerfall von Cu2OCl2 und K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .137
A.3.4 Phasendiagramm KCl-CuCl2-CuO. . . . . . . . . . .138
A.4 Katalytische Oxidation von HCl in Salzschmelzen. . . . . . . . . . .138
A.5 Physikalische Eigenschaften von (Alk-Cl)-CuCl-CuCl Salzschmelzen. . . . . . . . . . .156
A.6 Chemikalien. . . . . . . . . . .161
A.7 Geräte, Anlagen. . . . . . . . . . .162
A.8 Methode zur titrimetrischen Bestimmung von Cu+, Cu+2 und CuO. . . . . . . . . . .164
A.9 Berechnete Chlor- und Sauerstoffpartialdrücke für (Alk-Cl)-CuCl-CuCl2-Schmelzen. . . . . . . . . . .164
A.10 Berechnete Aktivitäten der geschmolzenen Kupferchloride in (Alk-Cl)-CuCl-CuCl2-Schmelzen. . . . . . . . . . .17
Auswerte- und Analysestrategie für automatisierte untertägige Überwachungsmessungen
Get PDFDas Überwachen von Objekten zählt nach DIN 18710 neben der Aufnahme und Absteckung zu den Kernaufgaben der Ingenieurgeodäsie. Das Prüfen auf geometrische, räumliche aber auch zeitliche Objektvariationen im Rahmen der Kongruenzanalyse erlaubt im Hinblick auf bergbauliche Aktivitäten eine Beurteilung der geomechanischen Situation bzw. Modellierung und ermöglicht die Optimierung von Auffahrungs- und Ausbauarbeiten. Für das automatisierte untertägige Monitoring im Rahmen eines umfangreichen geotechnischen Überwachungsprogramms beim Bau des Endlagers Konrad (Salzgitter) wird u.a. auf überkopfhängende Tachymeter zurückgegriffen. Bedingt durch die nicht-spezifizierte Lagerung der Instrumente sind in der epochalen Netzausgleichung zusätzliche Integrationsparameter zu parametrisieren, die die verbleibenden Stehachsrestneigungen berücksichtigen. Während üblicherweise der Epochenvergleich auf den ausgeglichenen Koordinaten der Einzelepochen beruht, findet hier ein Analysekonzept Anwendung, welches auf den originären Beobachtungen basiert. Die Integration des allgemeinen Data-Snoopings ermöglicht in diesem Konzept sowohl das Auffinden von Beobachtungsfehlern als auch das Detektieren und Identifizieren von Punktverschiebungen.The core competencies in the field of applied engineering geodesy w.r.t. DIN 18710 are surveying and staking out of objects, as well as deformation analysis. The congruence analysis, as the main part of the deformation analysis, allows for identifying spatial, geometrical and temporal changes of objects. In mining industry, the results of a convergence monitoring are used to evaluate the geo-mechanical properties of the underground as well as to validate geo-dynamic models. Moreover, results of the congruence analysis can be used to optimize workflows, too. At the former iron ore mine Konrad (Salzgitter). which is being converted into the German repository for nuclear waste with negligible heat generation currently, a complex automated and continual monitoring system is established, which includes overhead mounted total stations. Due to the non-specific mount, the onboard tilt compensator cannot be used to level up the instruments. Thus, the inclination angles of the instruments w.r.t. the global reference frame must be parameterized within the network adjustment process. This concept is known as integrated network adjustment. To evaluate the stability of the reference points of the global frame and to derive convergences, a con-gruence analysis is used. Whereas usually deformations are derived from the results of independent single adjustments, we present a congruence model that combines the different original observation sets in one unified model. By applying the statistical toolbox of Baarda’s Data-Snooping method, outliers as well as point deformations can be identified
UAV-Anwendungen im Bergbau - Modellversuche als Beitrag zur photogrammetrischen Forschung und Entwicklung
Get PDFAls Grundlage für die fortschreitende Digitalisierung und Automatisierung im Bergbau, kommt der Herstellung von optisch realistischen und hochgenauen 3D Modellen, sowie deren automatischer Interpretation und Weiterverarbeitung, eine besondere Bedeutung zu. Insbesondere für Vermessungs- und Inspektionsanwendungen sind mit Kameras ausgerüstete unbemannte Flugsysteme mittlerweile weit verbreitet und zählen zum aktuellen Stand der Technik. Der größte zukünftige Forschungsbedarf besteht mit Sicherheit in der Datenverarbeitung, wobei einerseits die erreichbare Modellqualität, und andererseits die automatisierte Dateninterpretation für spezielle bergtechnische Fragestellungen wie zum Beispiel die Haufwerkscharakterisierung oder geologische Charakterisierung im Zentrum der Arbeiten steht.
Insbesondere aufgrund der möglichen Reproduzierbarkeit, aber auch aufgrund der oft einfacheren Durchführbarkeit nehmen - neben klassischen realmaßstäblichen Untersuchun-gen im Feld - auch Modellversuche derzeit einen gewichtigen Stellenwert in der photogrammetrischen Forschung an der Montanuniversität ein. Im vorliegenden Beitrag werden Beispiele aus der angewandten und grundlagenorientierten Forschung gegeben, wobei der Mehrwert von Laborversuchen, bei gleichzeitiger kritischer Gegenüberstellung mit der Realität, hervorgehoben wird.As basis for the ongoing digitization and automation in mining, the creation of visually appealing and highly accurate 3D models, as well as their automatic interpretation and processing, is of particular importance. Especially for surveying and inspection applications unmanned aerial systems equipped with cameras are now widely used and are state of the art. However the greatest future need for research certainly lies in data processing, where on the one hand the achievable model quality, and on the other hand the automated
data interpretation for special mining related issues such as the characterization of muck-piles or geological characterization is at the center of the work.
In particular, due to the possibility of reproducibility, but also due to higher operability, model experiments are currently playing an important role in photogrammetric research at the Montanuniversität in addition to classical real-scale investigations in the field. In the present paper, examples from applied and fundamental research are given, highlighting the added value of laboratory experiments while critically contrasting them with reality
Flammenstruktur und Rußbildung in Verbrennungsprozessen mit ethanol- und butanolhaltigen Kraftstoffen
Get PDFUm den CO2-Ausstoß von Kraftfahrzeugen zu reduzieren, ist die Beimischung von biogenen Kraftstoffen zum fossilen Ottokraftstoff interessant. Der Einsatz dieser führt zum veränderten Rußpartikelausstoß, welcher aufgrund der zunehmend verschärften gesetzlichen Regulierungen im Automobilsektor hinsichtlich Partikelmasse und -anzahl begrenzt ist. In der Arbeit werden Flammenstruktur und Rußbildungsprozess bei der Anwendung flüssiger Brennstoffe mit biogenem Anteil in laminaren, vorgemischten Modellflammen charakterisiert. Durch die Verwendung verschiedenster Messtechniken werden experimentelle Referenzdaten ohne den Einfluss von komplexen Wechselwirkungen, hervorgerufen durch den motorischen Betrieb, erhoben. Anhand der gemessenen Partikelgrößenverteilungen wird der chemisch hemmende Einfluss der biogenen Komponenten Ethanol und Butanol auf die Rußbildung gezeigt. Diese wird verlangsamt, sodass die Partikeldurchmesser abnehmen und die Rußmenge deutlich minimiert wird, wobei bzgl. der Gesamtpartikelanzahl kein eindeutiger Einfluss erkennbar ist
19. Geokinematischer Tag des Institutes für Markscheidewesen und Geodäsie am 17. und 18. Mai 2018 in Freiberg
Get PDFAm 17. und 18. Mai 2018 fand der 19. Geokinematische Tag der TU Bergakademie Freiberg statt. Im Mittelpunkt der Fachtagung standen Anwendungen von Robotik und virtuelle Realität im Bergbau sowie Geomonitoring und geostatistische Analysen von Lagerstätten und Bergschäden. Auch wurden effiziente Methoden zur flächigen 2D- oder 3D-Datenerfassung, wie Terrestrisches oder Airborne-Laserscanning und auch die Fernerkundung vorgestellt. Ein Höhepunkt war der Vortrag des Projektes UNEXMIN, das neuartig entwickelte Unterwasserroboter vorstellte, die autonom den Zustand von gefluteten Gruben erfassen sollen.
Die Vielfalt der Vortragsthemen aus Praxis und Wissenschaft verdeutlichte, dass das Markscheidewesen in allen Stadien der Rohstoffgewinnung wichtige Beiträge leistet: von der Neuaufschließung von Lagerstätten, über die Planung und operative Betriebsführung, bis hin zur Rekultivierung, zur Nachbergbauphase und der Endlagerun
Learning Continuous Human-Robot Interactions from Human-Human Demonstrations
Get PDFIn der vorliegenden Dissertation wurde ein datengetriebenes Verfahren zum maschinellen Lernen von Mensch-Roboter Interaktionen auf Basis von Mensch-Mensch Demonstrationen entwickelt. Während einer Trainingsphase werden Bewegungen zweier Interakteure mittels Motion Capture erfasst und in einem Zwei-Personen Interaktionsmodell gelernt. Zur Laufzeit wird das Modell sowohl zur Erkennung von Bewegungen des menschlichen Interaktionspartners als auch zur Generierung angepasster Roboterbewegungen eingesetzt. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes wird in drei komplexen Anwendungen evaluiert, die jeweils kontinuierliche Bewegungskoordination zwischen Mensch und Roboter erfordern. Das Ergebnis der Dissertation ist ein Lernverfahren, das intuitive, zielgerichtete und sichere Kollaboration mit Robotern ermöglicht
IV. Tagung des Deutsch-Chilenischen Forums für Bergbau und mineralische Rohstoffe - Zusammenfassung: IV. Tagung des Deutsch-Chilenischen Forums für Bergbau und mineralische Rohstoffe - Zusammenfassung
Get PDFIn der Zusammenfassung der Tagung werden die behandelten Themen sowie wichtige Sprecher kurz vorgestellt. Themen sind Innovation im Bergbau, Nachhaltigkeit im Bergbau (New Climate Economy), Aufarbeitung von Halden und Tailings und Industrie 4.0 im chilenischen Bergbau sowie technologische Neuerungen. Wesentliche Kooperationsprojekte werden genannt. Das Deutsch-Chilenische Rohstoffforum wurde durch das „Kompetenzzentrum Bergbau und Rohstoffe“ der Deutsch-Chilenischen Industrie- und Handelskammer inhaltlich vorbereitet.In the summary the topics of the meeting and important speakers are listed and shortly presented. Topics are the efficency of resources, environmental aspects, secondary mining and human resources in the mining industry of Chile. Technological innovations of the mining industry are also in the focus of the meeting. Some projects for cooperation are introduced. The German-Chilean Raw Materials Forum was organized by the „Kompetenzzentrum Bergbau und Rohstoffe“ of the Deutsch-Chilenische Industrie- und Handelskammer
Functionalization of carbon-bonded ceramic foam filters with nano-scaled materials for steel melt filtration
Get PDFIn order to improve the purity of steel castings, the use of special reactive coatings on carbon-bonded ceramic foam filters was explored. Carbon nanotubes were dispersed in water by means of ultrasonic treatment, using xanthan gum to stabilize the nanotubes in suspension and control the rheological behavior. The coatings were applied by cold spraying and binding was achieved during heat treatment in reducing atmosphere, thanks to an artificial pitch added to the slurry. The coated filters were successfully immersed in molten steel for different times. The thickness of the first alumina layer generated at the interface was independent of the immersion time: concentration gradients through its thickness suggested that the formation of this structure is limited by diffusion. Investigation of the steel after solidification by means of ASPEX showed that the presence of the coating influenced the size as well as the chemical composition of the remaining inclusions. Nano-coated filters had the best filtration efficiency (up to 95% for alumina inclusions after 10 s), but longer tests resulted in worse performance. In addition, coatings based on calcium aluminates in combination with carbon showed an efficiency greater than 97% for steel samples taken directly from the melt
Videocampus Sachsen - Machbarkeitsuntersuchung
Get PDFSachsen bekommt eine neue Videoplattform – den Videocampus Sachsen (VCS). Durch das Sächsische Ministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK) wurde Ende 2017 das Projekt zur Umsetzung genehmigt. Im Rahmen der Pilotphase 2018 erfolgt die Konstituierung eines sächsischen Verbundes wie auch die An- und Einpassung der Plattform in die gemeinsame technische Infrastruktur der sächsischen Hochschulen. Ab 2019 soll das Videoportal dann durch den Dienstleister BPS GmbH in den Regelbetrieb überführt werden. Bis hierhin war es ein langer Weg. Der vorliegende Sammelband dokumentiert die Schritte dorthin. Auf den folgenden Seiten werden zentrale Ergebnisse der 2015/16 erstellten, kumulativen Machbarkeitsuntersuchung zur Einrichtung eines hochschulübergreifenden sächsischen Videoportals vorgestellt.:Einführung
Videoeinsatz an sächsischen Hochschulen – Anwendungsszenarien. Ergebnisse der Online-Befragung von Studierenden, Lehrenden, Forschenden und Mitarbeiterinnen/Mitarbeitern der Öffentlichkeitsarbeit
Bearbeiten von Unterrichtsvideos durch Studierende in der Lehrerbildung: Darstellung einer Seminarmethode und Kurzbericht einer wissenschaftlichen Begleitforschung zweier Seminare an der Hochschule für Musik und Theater Leipzig
Aufgabentypen für das Zusammenspiel von E-Assessment und Lernvideos
Potenziale videobasierter Inhalte an Hochschulen: Einsatzszenarien – Trends – Erfolgskriterien
Datenschutzrechtliche Vorgaben für eine E-Learning-Videoplattform
Videoportalsysteme in der Hochschule – Ergebnisse eines Systemfunktionsvergleichs für den Videocampus Sachsen
Wirtschaftliche Faktoren und organisatorische Rahmenbedingungen im Rahmen der zentralen Bereitstellung eines Videoportals für die sächsischen Hochschulen
Internationalisierung von Videomaterial für den Einsatz in der Lehre
Videolectures zur Unterstützung der professionellen Öffentlichkeitsarbeit der sächsischen Hochschulen – Ein MOOC als Instrument des Studierendenmarketings
Additive Vermittlung von Schlüsselkompetenzen mit der Flipped Classroom-Methode am Career Service der HTW Dresden Flipped Consulting
Anhang: Ausgewählte Beispiele digitaler/videobasierter Lehr-/Lernformate als Best-Practice-Konzepte
Anhang: Videosequenzen zu den Teilprojekten der Machbarkeitsuntersuchun
Tagebauneuaufschluss Schlösselweglager – Aufgaben der Markscheiderei
Get PDFSeit über 500 Jahren wird im Erzgebirge Kalkstein bergmännisch gewonnen. Hat man die Vorkommen erst im Tagebau aufgeschlossen, so werden die Lagerstätten ab dem frühen 20. Jahrhundert im Tiefbau gewonnen. Die Firma GEOMIN betreibt als heutige Eigentümerin an drei Standorten entlang des Erzgebirgskamms Gruben- und Aufbereitungsbetriebe, in denen aus dolomitischem und calcitischem Marmor hochwertige Produkte für die Bauchemie, die Kunststoff-, Beton- und Putzindustrie sowie für die Farben- und Lackindustrie hergestellt werden. Aufgrund der Erschöpfung zwei der drei Lagerstätten konzentriert sich der untertägige Abbau seit dem Jahr 2017 am Standort Hammerunterwiesenthal. Vorgesehen ist für die nächsten 50 Jahre eine Kombination aus übertägigem (Aufschluss im Tagebau) und untertägigem Abbau. In diesem Beitrag soll der Verfahrensweg der Planfeststellung dargestellt und ein Einblick in die anstehenden Aufgaben der Markscheiderei gegeben werden.For more than 500 years limestone has been mined in the Erzgebirge. In the past the deposits have only been opened up in opencast mines and are being mined underground from the early 20th century. The company GEOMIN, as the current owner, operates mining and processing plants at three locations along the Erzgebirgskamm, where high-quality products are fabricated for the construction chemicals, the plastics, concrete and plaster industries as well as for the paint and coatings industry from dolomitic and calcitic marble. Two of three deposits are exhausted, thus the underground mining has been concentrated at the Hammerunterwiesenthal location since 2017. For the next 50 years, a combination of open pit mining and underground mining is planned. In this article the plan-approval procedure is presented and an insight into the upcoming tasks of the mine surveying team is provided