DE1154052B

DE1154052B - Elektrostatischer Scheider

Info

Publication number: DE1154052B
Application number: DEK40786A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Hanspeter Dust; Dr-Ing Hans Autenrieth
Original assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Current assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Priority date: 1960-05-21
Filing date: 1960-05-21
Publication date: 1963-09-12

Description

In der Praxis der elektrostatischen Aufbereitung werden heute fast ausschließlich Walzenscheider verwendet, während Freifallscheider kaum in Gebrauch sind. Bei Aufbereitungsgütern, deren Komponenten auf Grund von Leitfähigkeitsunterschieden vonein- S ander getrennt werden, ist diese Bevorzugung des Walzenscheiders in dessen Funktionsweise begründet, welche die hier notwendige Berührung des Aufbereitungsgutes mit einer Elektrode gewährleistet. Bei Aufbereitungsgütern, deren Komponenten keine Leitfähigkeitsunterschiede aufweisen oder praktisch überhaupt keine elektrische Leitfähigkeit besitzen und die auf Grund ihrer — meist durch Reibung erzeugten — gegensinnigen Aufladung im elektrostatischen Feld getrennt werden sollen, entfällt diese Begründung.

Aber die Erfahrung lehrt, daß die Trennergebnisse mit Freifallscheidern völlig unbefriedigend sind. Gründe für dieses Versagen sind in dem einschlägigen Schrifttum nicht zu finden.

Ein weiterer Erfahrungssatz der elektrostatischen Aufbereitung besagt, daß bei staubhaltigen Gütern, d. h. bei solchen, die einen erheblichen Prozentsatz an Körnung unterhalb 0,1 mm aufweisen, im elektrischen Feld an Stelle der Sortierung eine Klassierung nach Korngröße eintritt. Und zwar ist dies nicht nur beim Freifallscheider, sondern auch beim Walzenscheider der Fall, so daß sich in der Fachwelt die Überzeugung festgesetzt hat, derartige staubhaltige Aufbereitungsgüter seien auf elektrostatischem Wege überhaupt nicht direkt aufzubereiten.

Man verfährt deshalb bis heute so, daß das Aufbereitungsgut zunächst entstaubt wird, was auch auf elektrostatischem Wege geschehen kann. Hierbei wird das Feinkorn unselektiv, d. h. ohne Aufspaltung in stofflich verschiedene Komponenten aus dem Gut herausgenommen.

Dies geschieht beispielsweise so, daß das Aufbereitungsgut im freien Fall nacheinander an mehreren Sprühelektroden vorbeigeführt wird, welchen horizontal gelagerte rotierende Walzen als Gegenelektroden gegenüberstehen. Auf diesen Walzen wird der Staub niedergeschlagen, durch die Drehung der Walzen aus dem Feld herausgebracht und von den Walzen abgestreift.

Die Technik hat auch Verfahren entwickelt, nach welchen derartige Stäube auf elektrostatischem Wege in ihre Komponenten zerlegt werden können, falls dies erwünscht ist.

So ist z. B. eine Vorrichtung patentiert worden, bei welcher das Staubgemisch durch Reibung in einer Schachtröhre aus Glas oder dergleichen Material aufgeladen wird und anschließend in einen Freifall-

Anmelder:

Kali-Forschungs-Anstalt G.m.b.H.,
Hannover, Georgstr. 29

Dr.-Ing. Hans Autenrieth, Hannover-Kirchrode,

und Dr. rer. nat. Hanspeter Dust, Köln-Ostheim,

sind als Erfinder genannt worden

scheider gelangt, um dessen Elektroden je ein endloses Band umläuft, welches das darauf niedergeschlagene Material aus dem Feld herausbefördert.

Es bleibt aber eben doch immer die Notwendigkeit, die Staubanteile gesondert aufzubereiten. Im übrigen ist in der Fachwelt allgemein bekannt, daß die Aufbereitung von Stäuben nach dem elektrostatischen Verfahren bislang außerordentlich unbefriedigende Ergebnisse erbracht hat. Das ist der Grund dafür, daß derartige Verfahren in der Praxis bislang keinen Eingang gefunden haben.

Bei Versuchen, staubhaltiges Gut im Freifallscheider aufzubereiten, fand der Erfinder zwar die Erfahrung, daß die Trennergebnisse unbefriedigend sind, bestätigt. Eine genaue analytische Verfolgung jeder Phase des Aufbereitungsvorganges zeitigte aber das überraschende Ergebnis, daß beim Anfahren, d. h. in den ersten Sekunden des Vorganges, ganz hervorragende Trennergebnisse erzielt werden, die diejenigen des Walzenscheiders weit übertrafen. Dies führte zu der Erkenntnis, daß der Freifallscheider an sich für die Aufbereitung solcher Güter, die auf Grund ihrer gegensinnigen Aufladung getrennt werden sollen, durchaus geeignet und wegen der längeren Verweilzeit des Gutes im Feld sogar noch besser geeignet als der Walzenscheider sein müsse und daß die Ursachen für das erfahrungsgemäße Versagen nicht in der Bauart oder Funktionsweise, sondern in anderen Gründen gesucht werden müssen.

Eine genaue Untersuchung ergab, daß es die sich im Laufe des Trennvorganges auf der Elektrode ansammelnden Ansätze von hauptsächlich feinem Material sind, welche die Trennung schädlich beeinflussen, und zwar hauptsächlich durch eine sehr weit gehende Schwächung des elektrostatischen Feldes. Diese

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jenigen der Hochspannungselektrode über isolierende Verlängerungsstücke (Röhren aus Glas, Porzellan, Keramik, Plexiglas od. dgl.) angetrieben werden. Der Antrieb kann beispielsweise derart eingerichtet werden, daß ein Elektromotor eine einzige Röhre einer Elektrode über einen Keilriemen antreibt, von welcher aus alle übrigen Röhren dieser Elektrode über Zahnräder angetrieben werden. Selbstverständlich ist auch jede andere Antriebsart, beispielsweise über pneu-

Schwächung kommt dadurch zustande, daß die geladenen Teilchen, da sie ja nicht leitfähig sind, ihre Ladung auch behalten, wenn sie an einer Elektrode festhaften. Dies hat zwei sich überlagernde Vorgänge zur Folge. Einmal kompensieren die Teilchenladungen auf der Elektrode eine ihrer Größe entsprechende Elektrodenladung, die dadurch für den Feldaufbau natürlich ausfällt. Zum anderen bildet sich zwischen den gegensinnig geladenen, an den Elektroden mit

entgegengesetzter Ladung haftenden Teilchen ein io matisch oder hydraulisch angetriebene Turbinen an Feld aus, das dem Feld zwischen den Elektroden ent- einer oder mehreren Röhren möglich, ohne den gegengesetzt ist. Wirksam bleibt dann nur die Diffe- Gegenstand der Erfindung zu verlassen,
renz der beiden Felder. Die Zeichnungen verdeutlichen die Erfindung, ohne

Für die Lösung des Problems, Stoffgemenge, welche sie auf die lediglich als Beispiel dargebotene Aus-Staub- und Grobkorn nebeneinander enthalten, in 15 führungsform zu beschränken. So können insbesonwirtschaf tlicher Weise und vor allem die beiden Korn- dere die Röhren und mit ihnen die Abstreif organe größengruppen gemeinsam elektrostatisch aufzuberei- auch horizontal gelagert sein.

ten, wurden mancherlei Versuche unternommen. Falls Fig. 1 zeigt eine einzelne Elektrode des erfin-

die festhaftenden Teilchen eine genügend große elek- dungsgemäßen Scheiders von der Seite nach dem irische Ladung härten, bestünde die einfachste Lösung 20 Schnitt B-B der Fig. 2;
in einem periodischen, kurzzeitigen Umpolen der Fig. 2 zeigt den Scheider von vorn, und

Elektroden. Leider ist diese Maßnahme wirkungslos, Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach A-A der Fig. 1.

da die Haftung offenbar zur Hauptsache auf rein χ stellt die Röhren dar, welche in den Lagern 2

mechanischen Kräften beruht. Aber auch periodische drehbar gehalten werden. Die Verlängerungsstücke 3 Erschütterungen der Elektroden (durch Klopfen) oder 35 sind bei der Hochspannungselektrode aus Isoliermateein ständiges Vibrieren können das Ansetzen von rial hergestellt, während sie bei der geerdeten Elek-Material auf der Elektrodenfläche nicht wirksam ver- trade aus metallischem Werkstoff bestehen können, hindern. Der Antrieb der Röhre erfolgt durch zwei nicht dar-

Nachdem weder die um die Elektroden umlaufen- gestellte Motoren über die Keilriemenscheibe 4 und den endlosen Bänder noch Plattenelektroden aus 30 die Zahnräder 5. In Fig. 2 und 3 sind die Abstreif-Sintermetall, durch deren Poren ein Luftstrom in das organe 6 als Bürsten dargestellt. In Fig. 2 sind außer-FeId geblasen wurde, das Ansetzen von Feingut auf dem noch die Aufgabevorrichtung 7 und die Auffangdie Dauer verhindern konnten, wurde in jüngerer vorrichtung für das getrennte Gut 8 angedeutet.
Zeit ein Vorschlag bekannt, die Elektroden statt aus Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorebenen Platten aus in geringem Abstand nebenein- 35 richtung ist ohne weiteres einleuchtend: Durch die ander parallel angeordneten, senkrecht stehenden Drehung der Röhren und das ständige Abstreifen anmetallischen Röhren zu formen. Am unteren Ende haftenden Gutes sind die Elektrodenflächen auf der sollen die Röhren derart nach außen abgebogen sein, Feldseite immer blank und gewährleisten ein kondaß sich der Abstand zwischen den Elektroden immer stantes und ungeschwächtes Feld, wodurch ein Dauermehr vergrößert. Ansätze von Aufbereitungsgut sollen 40 betrieb und eine effektive Trennung der Komponenhier hauptsächlich an der feldabgewandten Rückseite ten erst möglich wird. Durch Variation der Umdrehungsgeschwindigkeit der Röhren kann, falls dies nötig wird, der Betrieb eventuell wechselnden Staubgehalten des Aufbereitungsgutes angepaßt werden. 45 Im allgemeinen wird dies aber unnötig sein und eine konstante Umdrehungsgeschwindigkeit zwischen 10 und 30 Umdrehungen pro Minute ausreichen.

Rotierende Elektroden sind bisher nur bei Walzenscheidern bekannt. Gegenüber solchen Konstruktionen

liehe Mengen Staubanteile enthalten und deren Korn- 50 unterscheidet sich der Scheider gemäß der Erfindung ponenten auf Grund ihrer gegensinnigen Aufladung in zweierlei Hinsicht: Erstens handelt es sich bei ihm

eindeutig um einen Freifallscheider, bei welchem im Gegensatz zum Walzenscheider — ob mit horizontaler oder vertikaler Achse ist gleichgültig — eine 55 Berührung zwischen dem Aufbereitungsgut und einer Elektrode für den Trennvorgang unnötigt ist. Zweitens bildet er durch Vereinigung einer gewissen Anzahl Röhren in jeder Elektrode ein in Richtung senkrecht zu den Feldlinien wesentlich ausgedehnteres Längsachse in Drehung versetzen. Außerhalb des 60 und homogeneres Feld als ein Walzenscheider, selbst Feldes sind bei jeder einzelnen Röhre Abstreiforgane, wenn bei diesem mehrere Stufen vorhanden sind.

der Röhren auftreten. Eingehende Versuche mit dieser Anordnung konnten dies bei staubhaltigem Aufbereitungsgut aber nicht bestätigen und brachten daher auch nicht den gewünschten Erfolg.

Dem geschilderten Stande der Technik entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Scheider zu schaffen, der es ermöglicht, Aufbereitungsgüter, welche erheb-

im elektrostatischen Feld getrennt werden sollen, mit großen spezifischen Durchsätzen zu verarbeiten. Die Lösung dieser Aufgabe wurde gefunden in einer besonderen Ausgestaltung der Elektrodenflächen.

Die Elektroden des erfindungsgemäßen elektrostatischen Scheiders bestehen aus je einer Anzahl paralleler Röhren, die zu einer Fläche vereint und mit Mitteln versehen sind, welche die Röhren um ihre

wie Schaber, Bürsten od. dgl., vorgesehen, die die Röhren bei ihrer Drehung auf der ganzen Länge von anhaftendem Gut befreien.

Die Röhren selbst können aus Metall bestehen oder aus einem beliebigen anderen Material, das mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen ist. Die Röhren der geerdeten Elektrode können direkt, die-

Gegenüber dem Stand der Technik bringt der erfindungsgemäße elektrostatische Scheider folgende technische Fortschritte:

Er ermöglicht die kontinuierliche Aufbereitung von Gütern mit erheblichen Staubanteilen in einem Arbeitsgang, d. h. ohne daß letztere gesondert aufbereitet werden müssen. Gerade dieser Punkt ist von

entscheidender Bedeutung, denn der apparative Aufwand wie auch die Betriebskosten werden hierdurch gegenüber der getrennten Aufbereitung praktisch auf die Hälfte reduziert.

Gegenüber dem Plattenscheider, um dessen feststehende Elektroden endlose Bänder umlaufen, hat die erfindungsgemäße Anwendung den großen Vorteil, daß sie anhaftendes Gut auf dem denkbar kürzesten Weg aus dem elektrostatischen Feld herausbringt und unschädlich macht und es nicht erst in Richtung einer Dimension durch den ganzen Scheider hindurchbefördert.

Ein weiterer Fortschritt ist die gegenüber den Walzenscheidern vervielfachte spezifische Durchsatzleistung des erfindungsgemäßen Drehröhren-Freifallscheiders. Für Walzenscheider ist die spezifische Durchsatzleistung mit 0,8 bis 1,21 pro Meter Walzenbreite und pro Stunde anzusetzen. Wie folgende Tabelle 1 zeigt, schafft der erfindungsgemäße Freifallscheider 10 t/mh mit wesentlich besseren Ergebnissen.

Tabelle 1
Aufbereitungsgut: Hartsalz mit 10,3% K₂O (Körnung: — 1 mm)

Scheiderart

Durchsatz

t/mh

Staubgehalt —0,1 mm

o/o

Rückstand

°/o K₂O Konzentrat

»/ο K₂O

Konzentrataufteilung

Anteil

VoK₂O

II

Anteil

°/o K₂O

Ausbeute

Vo K₂O

Walzenscheider

Drehröhren-Freifallscheider ,

1,2

4,5

6,5

8,0

10,0

19,7

21,6 20,7 18,4 21,0

1,7	56,2	72	58,0	28	52,3
1,1	57,1	72	59,7	28	51,5
1,0	56,7	53	60,3	47	53,1
1,4	58,2	79	60,2	21	51,3
1,3	59,5	78	60,4	22	55,9

86,1

91,0
91,9
88,4
89,3

Vorstehende Ergebnisse wurden mit vierstufigen Scheidern erzielt. Die vierte Stufe diente dabei lediglich dazu, das in der dritten Stufe erhaltene Konzentrat (Spalte 5) so aufzuteilen (Spalte 6 bis 9), daß ein gewisser Prozentsatz möglichst als wertvolles »60er-Konzentrat« (60% K₂O) erhalten wird. Beim Walzenscheider waren je drei Walzenpaare zu einer Trennstufe vereinigt, d. h. so übereinander angeordnet, daß die gesamte Länge einer Stufe etwa derjenigen einer Stufe beim Freifallscheider entsprach.

Die Hochspannungselektroden des Walzenscheiders waren für diesen Vergleichsversuch als rotierende Walzen ausgebildet, die wie die Aufgabewalzen außerhalb des Feldes abgebürstet wurden. Dies war nötig, da ohne diese Maßnahme die Aufbereitung eines Gutes mit etwa 20% Staubanteil auf dem Walzenscheider gar nicht möglich gewesen wäre.

Die Tabelle zeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Freifallscheider selbst bei einem Durchsatz von 10 t/mh Ergebnisse erzielt werden, die sowohl hinsichtlich des Rückstandes als auch des Konzentrates, der Konzentrataufteilung und der Ausbeute denjenigen des Walzenscheiders mit nur 1,2 t/mh Durchsatz überlegen sind.

Tabelle 2 gibt die Verteilung des K₂O-Gehaltes in den einzelnen Siebfraktionen im Rückstand und der beiden Konzentrate wieder, welche bei einem Versuch mit dem erfindungsgemäßen Scheider und dem gleichen Aufbereitungsgut wie bei Tabelle 1 bei einem Durchsatz von 4,5 t/mh erhalten wurde.

Tabelle

Siebfraktionen
mm

Anteil

Vo

Konzentrat II

»/0 K₂O

0,75 bis 1,0 .
0,6 bis 0,75
0,4 bis 0,6 .
0,2 bis 0,4 .
0,1 bis 0,2 .
0,06 bis 0,1 .
0,0 bis 0,06

0,0 bis 1,0 .

2,8

10,0

21,6

28,0

20,4

8,9

8,3

100,0

0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,8 5,5

0,8

2,0

59,1

12,1	60,8
42,2	61,3
36,7	59,1
2,7	57,7
4,1	51,8

100,0

59,8

1,0

6,1

15,8

20,2

33,6

15,6

7,7

100,0

47,0
52,6
52,7
54,2
52,1
48,9
46,5

51,7

Wie die K₂O-Gehalte der beiden Staubfraktionen (0,0 bis 0,06 und 0,06 bis 0,1 mm) zeigen, ist es mit dem erfindungsgemäßen Scheider durchaus möglich, Stäube gleichzeitig mit dem Grobgut in ihre stofflichen Komponenten zu zerlegen. Zwar ist die Selektivität der Trennung bei diesen Korngrößenklassen merklich schlechter als in den groben Fraktionen (im Rückstand: 5,5 bzw. 0,8% K₂O gegenüber 0,3% K₂O; Konzentrat I: 51,8 bzw. 57,7% K₂O gegenüber etwa 60% K₂O), aber mit 0,8 im Rückstand gegenüber 57,7 bzw. 48,9 in den Konzentraten und 5,5 im Rückstand gegenüber 51,8 bzw. 46,5 in den Konzen-

traten mit aller wünschenswerten Deutlichkeit nachgewiesen und damit die Ansicht, staubhaltige Güter könnten im Freifallscheider nicht aufbereitet werden, als fachliches Vorurteil erkannt und beseitigt.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Elektrostatischer Scheider zur Trennung von Zwei- und Mehrstoffgemengen, insbesondere solchen mit beträchtlichem Anteil an Staubkorn, bei welchem das Aufbereitungsgut im freien Fall durch ein zwischen zwei gleichartigen, aufrecht

stehenden flächigen Elektroden ausgebildetes elektrostatisches Feld in seine Komponenten aufgespalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einer Anzahl parallel angeordneter Röhren bestehen, die um ihre Achsen rotieren, und daß außerhalb des Feldes Abstreiforgane (Bürsten, Schaber) auf ihrer ganzen Länge wirkend vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 817 281, 263 115;
USA.-Patentschrift Nr. 2 706 044.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 309 687/54 9.63