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Verfahren zur Aufbereitung von mineralischen Korngemengen nach der
Dichte und Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Aufbereitung von mineralischen Korngemengen nach der Dichte in einem
schwingenden Trog mit Hilfe eines strömungsfähigen Mediums, wobei das aufzubereitende
Korngemenge an einem Ende des Troges aufgegeben wird und die einzelnen Gemengekomponenten
an seinem anderen Ende getrennt abgefUhrt werden, sowie eine Vürrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Aus der deutschen Patentschrift 1 079 561 ist ein Verfahren zur Schwiwm-Sink-Seheidung
von grobzerkleinerten Mineralien bekannt, bei dem beispielsweise ein aus Erz und
Gangartpartikeln bestehendes Korngemenge mit Hilfe einer Vibrationsrinne in der
Weise voneinander getrennt wird, daß ein zusätzliches Bettmedium zusammen mit Wasser
und dem Korngemenge an einem Ende der Rinne zugeführt werden und sich zum anderen
Ende der Rinne hin bewegen. Im Zusammenwirken der Vibrationsbewegungen und der wie
eine Schwerflüssigkeit wirkenden Suspension des Bettmediums wird eine Trennung des
Korngemenges bewirkt, wobei Partikel mit höherer Dichte als der scheinbaren Dichte
des Bettes
sich am Boden der Rinne sammeln, während Partikel, die
eine niedrigere Dichte als die scheinbare Dichte des Bettes haben, auf dem Bett
schwimmen. In der Nähe des Entleerungsendes der Rinne wird dann der in zwei bzw.
drei getrennte Schichten aufgeteilte Stoffstrom nach seinen Komponenten getrennt
ausgetragen. Das bekannte Verfahren ist jedoch nur £(lr 1in grobkörniges Korngemenge
von 6 - 60 mm anwendbar, wobei für das zusätzliche Bettmedium, zum Beispiel für
die Trennung von grobkörnigen Erz- und Gangpartikeln, ein in Wasser suspendiertes
feinkörniges Produkt zusätzlich bereitgestellt werden muß. Dieses bekannte Verfahren
versagt jedoch bei der Aufbereitung von Kornmengen mit Korngrößen von unter 1 mm.
Für derartige Korngrößen versagen auch die herkömmlichen Trennverfahren nach der
Dichte in Schwerkrafteinrichtungen weitgehend.
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In manchen Fällen, beispielsweise für die Abtrennung von Kohleverunreinigungen
aus Quarzsanden, die als Rohstoff für die Kalksandsteinherstellung vorgesehen sind,
lassen sich die vorbekannten Verfahren auf Grund ihrer bei diesen Korngrößen ungenügenden
Trennschärfe nicht einsetzen, da insbesondere bei der Aufbereitung dieses Rohstoffes
praktische eine vollständige Entfernung der Kohleanteile aus dem Sand erfolgen muß.
Bei vielen Stoffen, beispielsweise für die genannte Abtrennung von Kohleanteilen
aus Quarzsanden sind Flotationsverfahren wegen des niedrigen Produktpreises zu teuer,
auch die Trennschärfe ist vielfach nicht ausreichend.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Korngemenge
im Trog wenigstens eine, vorzugsweise im Bereich hinter der Aufgabestelle liegende
Zone durchläuft, in der durch eine Vielzahl von Öffnungen im Trogboden dem Korngemenge
von unten ein strömungsfähiges Medium (z. B. Wasser oder Luft) zugefUhrt wird, und
daß das Gemenge auf seinem Weg durch den Trog wenigstens einmal durch einen sprungartigen
Niveauunterschied einem weitgehend freien Fall ausgesetzt wird. Durch diese Verfahrensweise
wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß selbst bei Korngemengen mit Korngrößen
unter 1 mm, wie beispielsweise mit KohlestUckchen verunreinigtem Sand, unter dem
Einfluß der Schwingbewegung und der auflockernden Wirkung des zonenweise von unten
der Gemengeschicht zugeführten Mediums eine Trennung der Komponenten nach der Dichte
in der Weise erfolgt, daß die Masse der schwereren Teilchen sich über den Trogboden
bewegt, während die in der Gemengeschicht eingeschlossenen leichten Gutteilchen
entsprechend dem Maße der Auflockerung durch das von unten auf die Gemengeschicht
wirkende strömungsfähige Medium durch die Auflockerung bei dem weitgehend freien
Fall über wenigstens einen sprungartigen Niveauunterschied im Trogboden zur Oberfläche
der Gemengeschicht aufschwiiaen und so am Trogende mit Hilfe bekannter Trenneinrichtungen,
wie horizontal liegender Trennlamellen, Glockenausträgen, Zellenschleusen oder ähnlicher
abgetrennt werden können.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das von der Aufgabestelle
her gesehen wenigstens in der vorderen Hälfte des Troges das Korngemenge mehrere,
mit Abstand hintereinanderliegende Zufuhrzonen für das strömungsfähige Medium durchläuft.
Durch diese Anordnung von mehreren, mit Abstand hintereinanderliegenden Zufuhrzonen
wird mit Vorteil erreicht, daß das strömungsfahige Medium in diesen Bereichen mit
genügendem Druck in die Gemengeschicht eingeführt werden kann, so daß eine genügende
Auflockerung bewirkt wird, während in den Bereichen jeweils zwei Zonen die nicht
vollständig zur Oberfläche gespülten leichteren Gut teilchen unter dem Einfluß der
Vibrationsbewegung genügend Zeit haben, bei der sich hieraus ergebenden Verdichtung
der Hauptmenge der schwereren Teilchen an die Oberfläche zu gegangen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gemengeschicht
unmittelbar vor wenigstens einem Teil der sprungartigen Niveauunterschiede durch
Offnungen im Trogboden über die gesamte Trogbreite strömungsfähiges Medium zugeführt
wird. Durch diese Maßnahme wird mit Vorteil die Auflockerung, die durch den freien
Fall über den sprungartigen Niveauunterschied erreicht werden soll, vorbereitet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Gemengeschicht jeweils im Bereich des sprungartigen Niveauunterschiedes
von unten, vorzugsweise horizontal oder leicht aufwärts gerichtet zusätzlich mit
einem strömungsfähigen Medium beaufschlagt wird, vorzugsweise so, daß das strömungsfähige
Medium die Gemenge schicht im Verlauf der Fallbewegung trifft. Hierdurch wird die
Auflockerung während der Fallbewegung noch verbessert und eine Stromklassierung
erreicht. Das Leichtgut gleicher Korngröße wird in horizontaler Richtung weiter
getragen als das Schwergut und fällt daher auf das bereits mehr oder weniger sedimentierte
Schwergut.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Strahlrichtung einstellbar ist.
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Das Verfahren läßt sich grundsätzlich mit Hilfe von Luft als strömungsfähiges
Medium durchführen. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, daß als strömungsfähiges Medium eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser,
verwendet wird, und daß ferner das aufzubereitende Korngemenge bereits mit Flüssigkeit
vermischt dem Trog aufgegeben wird. Auf diese Weise wird die Zeit bis zum Einsetzen
des Trennvorganges erheblich verkürzt. Außerdem kann das für jedes Korngemenge ermittelte
günstigste Feststoff-Wasser-Verhältnis bereits außerhalb des Troges soweit vorbereitet
werden, daß die Strömungsgeschwindigkeiten für die im Bereich des Troges zugefUhrten
Flilssigkeitsmengen nur noch mit Rücksicht auf den Trenneffekt eingestellt werden
müssen.
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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung
vorgesehen, die einen schwingfähig gelagerten und mit einem Schwingantrieb versehenen
Trog aufweist, in dessen Boden Zufuhröffnungen für ein strömungsfahiges Medium angeordnet
sind. Diese Vorrichtung ist gemäß der'Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der
Trogboden wenigstens im Bereich hinter der Aufgabestelle eine oder mehrere mit Abstand
hintereinander angeordnete Zonen aufweist, in denen über die ganze Trogbreite eine
Vielzahl von Öffnungen für die Zufuhr eines strömungsfähigen Mediums angeordnet
sind, und daß der Trogboden mit Abstand hinter der Aufgabestelle wenigstens einmal
stufenförmig abgesetzt ist, wobei in Bezug auf die Transportrichtung des Gemenges
das Niveau des Trogbodens jeweils hinter der Stufe tiefer liegt.
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In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner vorgesehen,
daß unterhalb der Stufenoberkante einer oder mehrerer Stufen wenigstens eine sich
über die ganze Trogbreite erstreckende, mit einer durchgehenden Austrittsöffnung
bzw.
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mit einer Reihe von -Einzeldüsen versehene Zufuhreinrichtung für einen
Teil des strömungsfähigen Mediums angeordnet ist.
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Das erfinduagagemaße Verfahren wird an Hand eines schematisch dargestellten
Ausführuzigsbeispieles für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben,
dem weitere Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen sind.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird mit Hilfe eines schwingfähig
auf elastischen Elementen 1 gelagerten Troges 2 durchgeführt. Der Trog ist mit einem
nicht näher dargestellten Antrieb versehen, der in bekannter Weise den Trog zu Schwingungen
erregt, sei es durch eine einfache umlaufende Unwucht, gegenläufig rotierende Unwuchten,
elektromagnetische Vibratoren oder durch einen Exzenterantrieb. Als elastische Elemente
kommen, je nach dem verwendeten Konstruktionsprinzip, Scherpuffersysteme, Lenkerfedern
oder dergl. in Betracht, wobei der Trog über die elastischen Elemente unmittelbar
oder aber unter Zwischenschaltung einer elastisch verlagerten Gegenmasse mit dem
Fundament verbunden sein kann.
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Erfindungsgemäß weist der Trogboden mehrere, mit Abstand voneinander
angeordnete Zonen 3, 4, 5, 6 auf, in denen über die ganze Trogbreite eine Vielzahl
von Öffnungen für die Zufuhr eines strömungsfähigen Mediums, vorzugsweise einer
Flüssigkeit angeordnet ist. Zu diesem Zwecke sind unterhalb des Trogbodens an den
entsprechenden Stellen Verteilerkästen angeordnet, die über Zufuhrleitungen 7 an
eine Speiseleitung 8 angeschlossen sind. In den einzelnen Zweigllitungen sind jeweils
Ventile 9 angeordnet, über die die Flüssigkeitszufuhr zu den einzelnen Zonen reguliert
werden kann. Die einzelnen Zweigleitungen 7 sind mittels elastischer Schläuche 10
mit der Speiseleitung 8 verbunden.
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Erfindungsgemäß weist der Trogboden ferner Stufen 11 und 12 auf, wobei
es je nach Art des aufzubereitenden Korngemenges vorteilhaft ist, wenn die Stufe
im vorderen Bereich 11 einen höheren Niveauunterschied zwischen den benachbarten
Trogbodenflächen bewirkt als die im hinteren Bereich liegende Stufe 12.
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Die Zahl der für einen Trog erforderlichen Stufen richtet sich im
wesentlichen nach dem Trennverhalten des aufzubereitenden Gemenge 5.
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Gemäß dem Verfahrensbeispiel wird das aufzubereitende Korngemenge
bereits mit Flüssigkeit vermischt dem Aufgabeende des schwingenden Troges über entsprechende
Aufgabevorrichtungen zugeführt. Am Abgabeende sind zwei getrennte Austragsöffnungen
vorgesehen, und zwar eine für die oben liegenden, leichten Gutteilchen und eine
für die am Trogboden befindlichte Masse der schweren Gutteilchen. Die Trennung der
beiden Kornkomponenten kann durch horizontal liegende Trennbleche oder aber, wie
in der schematischen Darstellung gezeigt, durch einen sogenannten Glockenaustrag
14 erfolgen.
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Hierbei wird die schwere Gutkomponente nach unten über den Glockenaustrag
abgezogen, während die leichte Gutkomponente über ein Uberlaufw hr 15 am Ende des
Troges abgeworfen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nun für das Beispiel der Abtrennung
von Kohleteilchen aus Sand folgendermaßen: Der aufzubereitende Sand wird zusammen
mit Wasser über eine entsprechende Aufgabevorrichtung dem Trog aufgegeben. Hierbei
wird das Feststoff-Wasser-Verhältnis so gewählt, daß der Sand mit Hilfe der Schwingbewegungen
des Troges gut transportfähig ist. Unter dem Einfluß der Schwingbewegungen haben
die im Sand befindlichen spezifisch leichteren Kohleteilchen das Bestreben, sich
zur Oberflache der Sandschicht hin einzuordnen.
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Dies gelingt in dem vorderen Bereich aber nur den Teilchen, die sich
in den oberen Schichten der Sandschicht befinden.
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Für die tiefer liegenden Kohleteilchen wird die Viskosität und damit
die Reibung zu hoch. Auf seinem Wege durch den Trog durchläuft nun die Sandsdicht
die Zonen 3 und 4, in denen von unten über eine Vielzahl von Öffnungen zusätzlich
Wasser zugeführt wird. Jeweils in diesen Zonen wird durch das zusätzlich zugeführte
Wasser das Gefüge der Sandschicht aufgelockert, so daß die tiefer liegenden Kohleteilchen
an die'Oberfläche der Schicht gelangen können. Da die Zonen für die Zufuhr von zusätzlichem
Wasser von unten mit Abstand voneinander angeordnet sind, kann so der Vorgang innerhalb
des Troges mehrfach wiederholt werden.
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Da nun der Auflockerung durch das von unten zugeführte Wasser hinsichtlich
der Ausströmgeschwindigkeit Grenzen durch die Bedingung gesetzt sind, daß die Sandschicht
nicht so stark aufgewirbelt
werden darf, daß bereits an der Oberfläche
befindliche Teilchen wieder unter die Sandschicht gespült werden, wird zusätzlich
zu der von unten erfolgenden zonenweisen Beaufschlagung mit Wasser die Sandschicht
über eine oder mehrere Stufen geführt, wobei sie weitgehend dem freien Fall ausgesetzt
ist.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Stufen im vorderen Bereich, d.
h. im Bereich des Aufgabeendes, einen höheren Niveauunterschied bilden als in den
dem Austragsende naher liegenden Trogbereich. Dadurch wird erreicht, daß im vorderen
Bereich, sofern notwendig, eine wiederholte, gute Auflockerung der Sandschicht erfolgt,
um auch tiefer liegenden Kohleteilchen die Einordnung in den oberen Bereich der
Sandschicht zu ermöglichen.
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Durch die Einstellung eines niedrigeren Niveauunterschiedes im austragsseitigen
Trogbereich wird die Sandschicht ebenfalls einer Fallbewegung mit entsprechender
Auflockerung unterworfen, aber die Durchwirbelung ist nicht so stark, daß bereits-ausgeschiedene,
d. h. an der Oberfläche befindliche Kohleteilchen wieder in die Sandschicht zurückgelangen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es hierbei
zweckmäßig, wenn der Niveauunterschied zwischen zwei benachbarten Trogteilen einstellbar
ist. Dies geschieht beispielsweise derart, daß der Trog in einzelne Trogabschnitte
unterteilt ist, die in einem schwingungsfähig gelagerten Rahmen jeweils mit ihrem
aufgabeseitigen Ende gelenkig verbunden sind und mit ihrem abgabeseitigen Ende den
nächsten Trogabschnitt überlappen. Auf
der Unterseite Jeweils des
abgabeseitigen Endes eines jeden Trogabschnittes sind entsprechende Einrichtungen
vorgesehen, mit denen dieses Ende gegenüber dem gelenkig mit dem Rahmen verbundenen,
anschließenden Trogabschnite in seiner Höhe einstellbar ist. Die jeweils benachbarten
Abschnitte sind über entsprechende Dichtelemente aus Gummi oder ähnlichen Materialien
miteinander wasserdicht verbunden. Hierdurch ist es mögsich, die erforderliche Fallhöhe
der einzelnen Stufen sehr genau an der Eigenschaft des jeweiligen Gutes anzupassen,
wobei die Fallhöhen über die Länge des Troges unterschiedlich eingestellt werden
können.
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Zur Unterstützung der durch den freien Fall bewirkten Auflockerung
ist unterhalb der Stufenoberkante der Stufe 11 eine sich über die ganze Trogbreite
erstreckende Zufuhreinrichtung 16 angeordnet, die aus einem Rohr mit einer Reihe
von dicht nebeneinander liegenden Rinzeld-<sen gebildet ist, deren Strahlrichtung
auf die frei von der Stufenkante herabfallende Sandschicht gerichtet ist. Die Zufuhreinrichtung
16 ist ebenfalls unter Zwischenschaltung eines entsprechenden Ventils mit der Speiseleitung
8 verbunden.
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Insbesondere im Zusammenhang mit einer derartigen Zufuhreinrichtung
für zusätzliches Wasser ist es vorteilhaft, wenn die obere Kante der Stufe über
den Fuß in Austragarichtung gesehen
vorspringt. Hierdurch wird
einmal eine saubere Ablösung der Sandschicht von dem höher gelegenen Trogabschnitt
erreicht, zum anderen bewirkt eine vorspringende Kante einen Schutz der Düsenöffnungen
der Zufuhreinrichtung 16.
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Im Hinblick auf die Auflockerung mit Hilfe der Stufen ist es ferner
vorteilhaft, wenn in einem verhältnismäßig kurzen Bereich (zum Beispiel 6) unmittelbar
vor einer Stufe (zum Beispiel 12) über die gesamte Breite des Trogbodens Öffnungen
für die Zufuhr von Wasser angeordnet sind. Hierdurch wird mit Vorteil bereits eine
Auflockerung unmittelbar vor der Fallbewegung eingeleitet und der mit Hilfe der
Stufe bewirkte Auflockerungseffekt verbessert. Je nach dem Trennverhalten des aufzubereitenden
Gemenges ist es zweckmäßig, wenn bei der Anordnung mehrerer Stufen nur bei einem
Teil der Stufen tsnmittelbar vor den Stufen Zufuhröffnungen angeordnet sind. Dies
geschieht vorzugsweise nur im vorderen Bereich, um eine erneute Untermischung bereits
abgetrennter Teilchen zu vermeiden, wie dies im hinteren Bereich der Fall sein kann.
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Bei dem geschilderten Beispiel der Entfernung von Kohleteilchen aus
Sand, der für die Herstellung von Kalksandstein bestimmt ist, besteht nun die Aufgabe
darin, die Kohleteilchen praktisch vollständig zu entfernen, da die Qualität der
Steine selbst schon bei geringen Kohlegehalten im Sand nachteilig
beeinflußt
wird. Für derartige Aufgabenstellungen, bei denen eine sehr hohe Trennschärfe gefordert
wird, ist es zweckmäßig, mehrere Tröge gemäß der Erfindung hintereinander annuordnen,
wobei die hintereinander angeordneten Tröge nicht notwendigerweise gleichartig sein
müssen, sondern auch entsprechend den Anforderungen so ausgebildet sein können,
daß beispielsweise im ersten Trog zunächst nur mehrere hintereinander angeordnete
Zufuhrzonen angeordnet sind, an den sich dann ein oder mehrere Tröge mit Stufen
und gegebenenfalls zusätzlichen Zufuhrzonen anschließen. Auf diese Weise wird im
Verlaufe des gesamten Aufbereitungsprozesses stufenweise die abzutrennende Gemenge
komponente, hier die Kohle, aus dem Gesamtgutstrom abgetrennt, so daß eine erneute
Vermischung unterbunden ist. Hierbei kann die Hintereinanderschaltung der Tröge
schon in der Weise erfolgen, daß der Übergang von einem Trog zum anderen bereits
eine Stufe gemäß der Erfindung darstellt und gegebenenfalls mit einer zusätzlichen
Zufuhreinrichtung 16 versehen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf das geschilderte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern ist wegen seiner guten Trennschärfe für alle anderen mineralischen
Gemenge, insbesondere im Feinkornbereich anwendbar.
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- Patentansprüche -