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Verfahren zur Aufbereitung und Entwässerung von feinkörnigen Stoffgemischen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung und Entwässerung von
feinkörnigen Stoffgemischen.
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Sie geht von bekannten Verfahren aus, bei denen das aufzubereitende
und zu entwässernde feinkörnige Gut einer Vorbehandlung mittels chemischer Reagenzien
oder Öl unterworfen wird, durch welche eine selektive Ballung der als Konzentrat
zu gewinnenden Feststoffe oder eine Umbenetzung der Oberfläche der zu sammelnden
Mineralteilchen im Sinne ihrer Hydrophobierung erfolgt.
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Es ist bekannt, in dieser Weise vorbehandeltes Gut bzw. eine dieses
enthaltende Trübe in die Wertstoffbestandteile und die in der Trübe dispergiert
verbleibenden abzuscheidenden feinstkörnigen Bergebestandteile (Letten, Schwefelkies
od. dgl.) mittels Siebschleudern zu trennen, deren Siebbelag die die Bergebestandteile
enthaltende Trübe leicht passiert, während die Wertstoffbestandteile in der Schleuder
zurückbleiben.
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Die hierbei erzielbaren Erfolge hinsichtlich der Trenngüte und des
Entwässerungsgrades werden jedoch dadurch beeinträchtigt, daß trotz der durch die
Vorbehandlung bewirkten Ballung der Konzentratteilchen, die ihrem Durchtritt durch
den Siebmantel der Schleuder entgegenwirkt, insbesondere wenn es sich um sehr feinkörniges
Gut handelt, ein gewisser Anteil dieser Teilchen mit in die ausgeschleuderte Bergetrübe
gelangt, deren Aschengehalt verschlechtert und das Ausbringen verringert. Außerdem
befriedigt der hierbei erzielbare Entwässerungsgrad vielfach nicht.
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Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, das es ermöglicht,
Stoffgemische, welche einer Vorbehandlung in dem oben gekennzeichneten Sinne unterzogen
worden sind; enthaltende Trüben mit besonders günstigem Wirkungsgrad zu trennen
und zu entwässern.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß das aufzubereitende
Stoffgemisch, nachdem es der selektiven Ballungs-, Flockungs- oder Agglomerationsbehandlung
unterworfen worden ist, einer nicht kontinuierlichen Zentrifugalbehandlung, vorzugsweise
in einer als Überlaufschleuder ausgebildeten Schälzentrifuge, in der Weise unterworfen
wird, daß die Schleuder durch die aus der aufgegebenen Trübe allmählich, unter fortlaufendem
Ausschleudern bzw. Abführen des die dispergiertenBergestoffe enthaltenden Wassers,
abgeschiedenen agglomerierten Wertstoffe, deren Teilchen wegen ihrer Ballung bzw.
des sie umgebenden Ölfilms nicht durch das Siebge-,vebe der Zentrifuge hindurchgehen,
auch wenn dessen Durchgangsöffnungen, wie vorzugsweise, größer sind als die Korngröße
der Wertstoffteilchen, unter gleichzeitiger Verdichtung derselben angefüllt wird,
worauf der Trübezulauf abgestellt und nunmehr noch so lange nachgeschleudert wird,
bis keine Entwässerung durch den Siebboden der Zentrifuge hindurch mehr erfolgt.
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Der Vorgang spielt sich hierbei so ab, daß in der ersten Phase der
Füllung der Schleudertrommel die Trübe mit den darin dispergierten Bergestoffen
nur durch den durchlässigen Siebboden hindurch ausgeschleudert wird und sich in
der Trommel vom Trommelumfang nach dem Innern zu fortschreitend eine allmählich
dicker werdende Schicht von agglömerierten Wertstoffteilchen aufbaut, die sich unter
der Wirkung der Zentrifugalkraft verdichtet. Mit dem fortschreitenden Aufbau dieser
Schicht verringert sich deren Durchlässigkeit und damit die Menge der durch den
Siebboden austretenden Bergetrübe, so daß von einem gewissen Zeitpunkt an nur noch
ein Teil der Gesamtmenge der zulaufenden Trübe ausgeschleudert wird und sich die
Trommel mehr und mehr mit Trübe füllt, während gleichzeitig die agglomerierten Wertstoffe
sich fortlaufend weiter absetzen und die nicht geballten, leicht beweglichen feinsten
und schlecht sedimentierenden Bergeteilchen in die sich über der Wertstoffschicht
ansammelnde Trübe verdrängt werden. Das setzt sich fort, bis schließlich die Trommel
überläuft und nunmehr das Wasser mit den darin dispergierten Bergestoffen unter
immer weiterem Fortschreiten des Absetz= und Verdichtungsvorganges der agglomerierten
Wertstoffe in der Trommel über den Trommelrand ausgetragen wird.
Es
ergibt sich so, wie die Erfahrungen gezeigt haben, eine vorzügliche Trenngüte, die-noch
dadurch verbessert wird, daß in der nach Füllung derTrommel mit Wertstoffteilchen
folgenden Phase der Trübezulauf abgestellt und weitergeschleudert wird, bis praktisch
kein Wasser mehr durch den Siebboden austritt. Die auf diese Weise erzielbare Entwässerung
der Wertstöfre geht wesentlich weiter, als sie bei der bekannten Arbeitszweise erreichbar
war.
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Die Verdichtung des in der Trommel gebildeten, aus Wertstoffteilchen
bestehenden 11Tantels kann so weit gehen, daß nach Beendigung des Schleudervorganges
im Trommelzentrum noch Trübe verbleibt, die gegebenenfalls vor Entleerung der Trommel
mittels des Schälrohres abgehoben werden kann.
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Als besonders zweckmäßig erweist es sich, mit dem Ziele der möglichsten
Verhinderung des Austritts von Wertstoffteilchen durch den Trommelmantel in der
ersten Phase vor der Beschickung der Schleudertrommel mit der Trübe auf den Trommelmantel
eine Filterhilfsschicht aufzubringen, die aus mit dem Konzentrat wesensgleichem
Gut, z. B. im Falle von Kohle aus Feinkohle, besteht und deren Stärke etwa 20 mm
betragen kann.
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Die Verwendung einer solchen Hilfsschicht ermöglicht es ferner, bei
der Entleerung der Zentrifuge die Konzentratschicht vollkommen, bis zu dieser Hilfsschicht,
auszuschälen, wobei es nicht nachteilig ist, wenn gleichzeitig eine dünne Oberflächenschicht
der Hilfsschicht mit herausgeschält wird.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer solchen Hilfsschicht
im Falle von sehr feinkörnigem und lettenreichem Aufgabegut, z. B. von einer Vorbehandlung
in der eingangs gekennzeichneten Weise unterzogenen Schlämmen.
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rnsbesondere wenn ohne eine solche Hilfsschicht gearbeitet wird, gegebenenfalls
aber auch unter Verwendung einer solchen, kann unter Umständen der erste Durchgang
durch das Trommelsieb, ebenso wie unter Umständen auch der Überlauf in der zweiten
Phase des Verfahrens, erneut über den Trübezulauf der Trommel aufgegeben und repetiert
werden.
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Falls die aufzubereitenden Mineralgemische etwa grobe Bergeteilchen
enthalten, welche sich wie die agglomerierten Wertstoffe in der Trommel absetzen
würden, werden diese zweckmäßig vorher aus der vorbehandelten Rohtrübe durch ein
hierfür geeignetes Aufbereitungsverfahren - Flotation, Herdaufbereitung u. dgl.
- abgeschieden, so daß dann das Vorkonzentrat einer solchen Zwischenaufbereitung
das Ausgangsgut für das Verfahren gemäß der Erfindung darstellt.
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Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn die Trübe vor ihrer
Aufgabe auf die Schleuder auf einen auf empirischem Wege als optimal ermittelten
pH-Wert eingestellt wird.
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In der Zeichnung sind schematisch die verschiedenen Phasen des Trenn-
und Entwässerungsverfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht.
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Abb. 1 stellt die Anfangsphase der Beschickung der Zentrifugaltrommel
dar. Aus dem Aufgabebehälter 1 wird über dasAufgaberohr2dievorbehandelte Trübe,
die die agglomerierten Wertstoffteilchen a und die in Wasser dispergierten Bergeteilchen
d enthält, der Zentrifugaltrommel3, die um die schematisch angedeutete Achse 6 in
der durch den Pfeil angedeuteten
| Richtung umläuft; aufgegeben. Gemäß dem dar- |
| gestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispiel ist auf |
| #en fturchlässigen Trommelboden 4 vorher eine Hilfs- |
| lüc2 5 - im Falle der Aufbereitung von Kohle, |
z. B. aus Feinkohle -aufgebrachtworden. Auf dieser schlagen sich unter der Wirkung
der hohen Zentrifugalbeschleunigung, die sich beim Umlauf der Trommel ergibt, wie
ersichtlich, die agglomerierten Teilchen a nieder und werden in der Trommel festgehalten,
während die dispergierten Bergeteilchen d mit dem Wasser zunächst ausschließlich
durch die Filterschicht hindurch ausgeschleudert werden.
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Gemäß Abb.2 ist der Vorgang der Füllung der Zentrifugaltrommel so
weit fortgeschritten, daß infolge der Verstärkung der Konzentratschicht das Wasser
mit den Bergeteilchen nicht mehr ausschließlich durch den Trommelmantel hindurch
ausgeschleudert wird, sondern nach allmählicher Füllung der Trommel hiermit über
den Trommelrand überläuft, wobei das sich immer mehr verdichtende Konzentrat in
derTrommel das Wasser mit dem darin enthaltenen Bergebestandteil d in den Überlauf
verdrängt.
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Abb.3 zeigt die Endphase des Vorgangs. Die Trommel hat sich völlig
mit Konzentrat gefüllt. Der Zulauf der Rohtrübe ist abgestellt, und es erfolgt beim
weiteren Umlauf der Trommel eine Restentwässerung und Entaschung durch die Filterschicht
hindurch, bis nach Beendigung dieses Vorganges die Trommel in der üblichen Weise
mittels eines Schälmessers bzw. -rohres entleert wird, im letzteren Falle gegebenenfalls
unter Abzug von etwa im mittleren Bereich der Trommel verbleibenden Restwassers
durch dieses.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens gegeben.
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Ein sehr feinkörniger Kohlenschlamm mit einer Korngröße unter 0,2
mm mit einem Gehalt von 80 Gewichtsprozent an Teilchen unter 0,06 mm Größe und einem
Aschengehalt von 18 % wurde zunächst einer bekannten Umbenetzungsbehandtung mit
12% Mischöl unter gleichzeitiger Dispergierung in Wasser unterworfen und die so
vorbereitete Trübe in die vorher mit einer Filterhilfsschicht aus Feinkohle versehene
Überlauf schälzentrifuge eingebracht. Nach 3 Minuten Füllzeit begann die Trommel
überzulaufen und war nach 6 Minuten mit Konzentrat gefüllt. Der Aschengehalt des
Überlaufwassers betrug 72% und war damit, verglichen mit den Aschengehalten, die
bei anderen Schlammaufbereitungsverfahren erzielt werden können, immer noch sehr
hoch. Der Aschengehalt des ausgeschälten Konzentrats betrug 8%, sein Wassergehalt
12%.
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Die Zwischenschaltung einer Flotation zwischen die Vorbehandlung der
Rohtrübe und die Behandlung nach dem neuen Verfahren ergab eine Verringerung des
Aschengehaltes des Konzentrats auf 4,51/o und des Wassergehaltes auf 11%.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen
beschriebenen Ausführungsformen, insbesondere auch nicht die Verwendung einer Schälzentrifuge
beschränkt, statt deren z. B. auch eine horizontal gelagerte Dekantierschleuder
mit Schneckenaustrag verwendet werden könnte, die jedoch vorteilhaft ebenfalls mit
einem durchlässigen Siebboden ausgestattet wird, so daß sie es ermöglicht, die Bergetrübe
sowohl auszuschleudern wie zu dekantieren. An sich wäre es ferner auch bei Verwendung
einer Schälzentrifuge denkbar, wenn auch weniger vorteilhaft, lediglich mit Überlauf,
d. h. mit einem als Vollmantel ausgebildeten Trommelboden zu arbeiten.
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Die Anwendungsmöglichkeiten des neuen Verfahrens beschränken sich
keineswegs auf die Aufbereitung von Kohleschlämmen od. dgl., sondern sind auch z.
B. zur Läuterung feinkörniger, insbesondere
lettenverkrusteter Erze
und zur Behandlung von anderen Feststoffsuspensionen mit analogen Eigenschaften
gegeben.