Verbundprojekt: Prozesskontroll-Sensorsysteme für die Kupferproduktion; Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung spezifischer Lichtstreu- sowie Laser-induzierter Breakdown Spektroskopie (LIBS)-Messverfahren

Sensoren und Technologie zur Prozesskontrolle fehlen weitgehend in der Produktion von Kupfer und den meisten nicht-eisenhaltigen Metallen, da viele dieser Prozesse pyrometallurgisch sind, d.h. bei hohen Temperaturen und in korrosiven Umgebungen auftreten. Optische stand-off-Sensoren können eine Lösung für die anspruchsvollen Messherausforderungen darstellen. Im Rahmen des geplanten Projekts sollen Laser-basierte und abbildende Stand-off-Sensoren erstmalig zur Überwachung der komplexen chemischen Prozesse in Kupfer-Schwebeschmelzöfen entwickelt werden. Unsere kanadischen Partner Queen's University und Kingston Process Metallurgy (KPM) haben eine rein optische Temperatursonde entwickelt, die bereits vor Ort in einem Pilotofen bei KPM und in einem industriellen Ofen bei der Firma Aurubis getestet wurde. Im Projekt ProCuPro wollen die beiden kanadischen Partner neben einem Temperatursensor Gassensoren zur Messung von Sauerstoff und Schwefeldioxid, sowie Methoden zur Elementanalytik auf Basis der Flammen-Atomemissionsspektrometrie entwickeln. Die beiden deutschen Partner sind die Universität Potsdam (UPPC) und das KMU Loptek GmbH (Loptek). UPPC wird Methoden der Lichtstreuung zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung der Aerosole im Schmelzofen und Methoden zur Elementanalytik der verschiedenen Phasen in einem Schmelzofen (Kupferkonzentrat, Aerosol, Schlacke, Kupferfeinstein) auf Basis der Laser-induzierten Breakdown Spektroskopie entwickeln. Loptek arbeitet an Lösungen für faseroptische Hochtemperatur-Sonden, die in die Reaktorwände eingebettet werden, um das Temperaturprofil des Reaktors zu erfassen. Als assoziierter Partner wird die Aurubis AG seinen industriellen Schmelzofen für Tests der zu entwickelnden Sensoren zur Verfügung stellen. Das Konsortium mit zwei akademischen und drei industriellen Partnern ist komplementär aufgestellt und verfügt über umfassende Expertise in der optischen Prozessanalytik und einen einzigartigen Zugang zur Cu-Schmelzofentechnologie.