Einsatz von Ultraschall zur Aufbereitung von Feinstpartikeln aus der Solar Wafer Produktion

Die Aufbereitung, insbesondere die Klassierung, von Feinstpartikeln im Mikrometerbereich stellt in vielen verfahrenstechnischen Prozessen ein Problem dar. Häufig ist das Verhältnis zwischen erzeugbarer Menge und den Herstellungskosten so, dass großtechnische Einsätze nicht sinnvoll sind. Diese Arbeit beschäftigt sich deshalb mit einem neuen Trennverfahren zur Klassierung von Feinstpartikeln. Als Klassierverfahren wurde ein dem Siebprozess ähnliches Verfahren verwendet, bei dem Partikel mit einer Referenzgröße verglichen werden. Aufgrund der steigenden interpartikulären Haftkräfte, die bei Feinstpartikeln auftreten und der hohen Zahl an Einzelpartikeln, die getrennt werden müssen, um technisch relevante Mengen zu erzeugen, lassen sich die Grundvoraussetzungen für die Betriebsweise formulieren. Die Partikel müssen zum einen sehr schnell verglichen werden, um bei den sehr geringen Einzelmassen der Partikel einen ausreichenden Durchsatz zu erreichen. Zum anderen müssen während des Abgleichs der Partikel mit der Referenzgröße die Trennkräfte so groß sein, dass sie die interpartikulären Haftkräfte übersteigen. Zur Durchführung eines Prozesses, der diese Bedingungen erfüllt, wurde Ultraschall verwendet. Der Trennmechanismus basiert auf dem Phänomen, dass Ultraschall, der in Fluide mit ausreichend niedriger Viskosität eingeleitet wird, zur Bildung von Kapillarwellen an der Fluidoberfläche führt. Von diesen Kapillarwellen lösen sich bei geeigneten Prozessbedingungen Tropfen ab, die eine sehr homogene, feine und nahezu monodisperse Korngrößenverteilung aufweisen. Im Falle einer ultraschallbeaufschlagten Suspension entsteht somit die Möglichkeit, dass Partikel aus der Suspension in die Tropfen eingebunden werden können. Sowohl die Anzahl der gebildeten Tropfen als auch die vorherrschenden Trennkräfte lassen vermuten, dass das Trennprinzip erfolgreich anwendbar ist. Die im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten Untersuchungen zu dem neuen Trennverfahren belegen, dass der Trennmechanismus funktioniert. Das Hauptziel war es, das neue Trennverfahren für die Aufbereitung von feinstpartikulären Reststoffen aus der Solar Wafer Industrie zu nutzen. Für diesen speziellen Anwendungsfall, konnte mit den gewählten Versuchsparametern kein industriell relevanter Durchsatz erreicht werden. Die Optimierung des Verfahrens und die Einsatzfähigkeit für andere Aufbereitungsprobleme könnten in Zukunft zu einer industriellen Nutzbarkeit des Verfahrens führen.