DE3440108A1 - Verfahren und vorrichtung zum sortieren von mineralischen stoffen unterschiedlicher dichte in wenigstens drei dichtefraktionen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum sortieren von mineralischen stoffen unterschiedlicher dichte in wenigstens drei dichtefraktionen

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DE3440108A1 DE19843440108 DE3440108A DE3440108A1 DE 3440108 A1 DE3440108 A1 DE 3440108A1 DE 19843440108 DE19843440108 DE 19843440108 DE 3440108 A DE3440108 A DE 3440108A DE 3440108 A1 DE3440108 A1 DE 3440108A1
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Description

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Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutζ
Aktiengesellschaft
vom 26. Oktober 1984
Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von mineralischen Stoffen unterschiedlicher Dichte in wenigstens drei Dichtefraktionen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von mineralischen Stoffen unterschiedlicher Dichte in wenigstens drei Dichtefraktionen mittels Schwertrübe in einem Zyklon mit zylindriscnem uoerteil und konischem Unterteil, woDei die mineralischen Stoffe unu Schwertrübe tangential in aen ZyKlon zugeführt werden, wobei die Stoffe sortiert und voneinander getrennt aus dem Zyklon ausgetragen werden.
Aus der DE-OS 33 37 862 ist ein zylindrisch konischer Dreibeziehungsweise Vierprodukte-Zyklon bekannt, der zwei beziehungsweise drei durch Querwände voneinander getrennte Trennkammern aufweist. Die zu trennenden Feststoffe werden zusammen mit einem Teil der Schwertrübe unter Druck tangential in die konische Trennkammer eingegeben. Das Schwergut wird aus der Spitze der konischen Trennkammer abgezogen, während das leichtere Gut durch aie mit einem Rohr versehene Querwand axial in die zylindrische Trennkammer gelangt, in welcher es in ein durch die Außenwandung tangential abgezogenes Mittelgut und ein durch die der Querwandung gegenüberliegende Stirnwandung axial abgezogenes Leichtgut sortiert wird. Nachteilig bei diesem
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aus wenigstens zwei Trennkammern bestehenden Zyklon ist, daß für das erneute Beschleunigen der axial in die zweite beziehungsweise dritte Trennkammer eintretenden Feststoffe im Zentrifugalfeld eine nochmalige (mehrmalige) tangentiale Trübezuführung unter Druck erforderlich ist, die bis zu ca. 25 % der gesamten für normale Zyklone erforderlichen Trübemenge ausmacht, wofür gegebenenfalls eine weitere separate Trübepumpe nötig ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das ν unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine Sortierung von mineralischen Stoffen unterschiedlicher Dichte in wenigstens drei Dichtefraktionen mittels Schwertrübe in einem aus einer einzigen Trennkammer . bestehenden Zyklon ermöglicht.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Zuführung der mineralischen Stoffe und der Schwertrübe gemeinsam in ihrer Gesamtmenge in das zylindrische Oberteil des Zyklons erfolgt. Durch diese Maßnahme wird sehr vorteilhaft erreicht, daß bei der Feststoffsortierung von Mineralien wie beispielsweise Kohle oder Erze in drei oder vier £- Dichtefraktionen eine nochmalige Trübezuführung und das Erfordernis einer weiteren Trübedruckpumpe entfällt. Die im Kreislauf geführte Trübemenge ist bei entsprechenden Sortierungsergebnissen im Vergleich zu dem bekannten Zyklon geringer, wodurch sich ebenfalls geringere Betriebskosten ergeben.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die mineralischen Stoffe in- drei Dichtefraktionen sortiert werden, wobei das Leichtgut der mineralischen Stoffe axial aus dem zylindrischen Oberteil des Zyklons und das Mittelgut sowie das Schwergut der mineralischen Stoffe voneinander getrennt aus dem konischen Unterteil des
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Zyklons ausgetragen werden. Auf diese einfache Weise des Materialaustrages kann sehr vorteilhaft eine Sortierung der Feststoffe in drei Dichtefraktionen in einem aus einer einzigen Trennkammer bestehenden Zyklon durchgeführt werden, wobei das Schwergutund das Mittelgut in gleicher Richtung, entgegengesetzt zu der des Leichtgutes ausgetragen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die mineralischen Stoffe in drei Dichtefraktionen sortiert werden, wobei das Leichtgut sowie das Mittelgut der mineralischen Stoffe voneinander getrennt axial aus dem zylindrischen Oberteil des Zyklons una das Schwergut aer mineralischen Stoffe durch die Spitze des konischen Unterteiles des Zyklons ausgetragen werden. Bei dieser Verfahrensvariante erfolgt der Austrag des Mittelgutes und des Leichtgutes in gleicher Richtung entgegengesetzt zu der des Schwergutes. Hierbei kann ein Schwanenhals, der zur Einstellung eines entsprechenden 'Gegendruckes in den Austragsleitungen erforderlich ist, in der Austragsleitung des Mittelgutes entfallen, da neben dem Leichtgut auch aas Mittelgut nach oben ausgetragen wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die mineralischen Stoffe in vier Dichtefraktionen sortiert werden, wobei das Leichtgut sowie ein erstes Mittelgut voneinander getrennt axial nach oben aus dem zylindrischen Oberteil des Zyklons ausgetragen werden, und wobei das Schwergut sowie ein zweites Mittelgut voneinander getrennt durch die Spitze des konischen Unterteiles des Zyklons nach unten ausgetragen werden. Hierdurch wird sehr einfach und vorteilhaft eine Sortierung aer Feststoffe in vier Dichtefraktionen in dem nur aus einer einzigen Trennkammer bestehenden Zyklon unter Aufwendung geringstmöglicher Betriebskosten erreicht.
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In vorrichtungsmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem Zyklon mit zylindrischem Oberteil und konischem Unterteil vorgesehen, daß der Zyklon im zylindrischen Oberteil für die gemeinsame Zuführung der mineralischen Stoffe und der Schwertrübe in ihrer Gesamtmenge eine tangentiale Zuführungsöffnung aufweist, wobei im zylindrischen Oberteil und im konischen Unterteil des Zyklons Auslaßöffnungen für den getrennten Austrag der sortierten Stoffe angeordnet sind. Durch diese besondere konstruktive Ausgestaltung des Zyklons ist es sehr vorteilhaft möglich, in einem bautechnisch einfach gestalteten Zyklon mit nur einer einzigen Trennkammer eine Sortierung von Feststoffen in wenigstens drei Produkte mit verschiedenen Dichten ohne nochmaliges Zuführen von Schwertrübe durchzuführen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auslaßöffnung für das Leichtgut im oberen Bereich des zylindrischen Oberteiles und die Auslaßöffnung für oas Mittelgut sowie die Auslaßöffnung für das Schwergut voneinander getrennt in der Spitze des konischen Unterteiles*des Zyklons angeordnet sind. Bei der Sortierung von -mineralischen Stoffen im Zentrifugalfeld wird das spezifisch leichte Gut von dem spezifisch schwereren Gut verdrängt und nach innen zum Zentrum gedrückt, während sich das spezifisch schwere Gut in Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht an der Innenwandung des Zyklons schichtet, wobei im konischen Teil des Zyklones eine~weitere Verdichtung des Materials stattfindet.
So kann die Drei-Produkte-Sortierung auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß die Entnahme des sortierten Mittelgutes und des Schwergutes voneinander getrennt durch zwei in der Spitze des konischen Unterteiles des Zyklons angeordnete Auslaßöffnungen erfolgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auslaßöffnungen für das Mittelgut und für das Schwergut als konisch zulaufende, zentriert ineinander angeordnete Austragsdüsen ausgebildet sind, jpurch einfaches Einsetzen einer konisch auslaufenden Düse für den Mittelgutabzug in die Spitze des konischen Zyklonunterteiles ergibt sich zwischen der Düse und der inneren Zyklonwandung eine weitere ringförmig konisch zulaufende Düse für den" Abzug des Schwergutes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die innere Austragsdüse für das Mittelgut gegenüber dem konischen Zyklonunterteil axial verstellbar angeordnet. So kann auf vorteilhafte Weise durch einfaches Verschieben der inneren Austragsdüse in axialer Richtung zum Beispiel mit Hilfe eines Zahnrades und einer Zahnstange oder ähnlichen Verstelleinrichtungen sogar während des Betriebes des Zyklons eine Lageveränderung des Trennschnittes vorgenommen werden. Dadurch kann der Trennschnitt beliebig verändert und den erforderlichen Betriebsbedingungen beziehungsweise einem unterschiedlichen aufgegebenen Feststoffmaterial entsprechend angepaßt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellten Zyklons näher erläutert, aus dem weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung zu entnehmen sind.
Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Zyklon 1 mit zylindrischem Oberteil 2 und konischem Unterteil 3, wobei der Zyklon 1 im zylindrischen Oberteil 2 für die gemeinsame Zuführung der mineralischen Stoffe, wie zum Beispiel Kohle oder Erze, und der Schwertrübe in ihrer Gesamtmenge eine tangentiale Zuführusgsöffnung 4 aufweist, und wobei im zylindrischen Oberteil 2 und im konischen Unterteil 3 des
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Zyklons 1 Auslaßöffnunqen 5, 6, 7 und/oder 8 für den getrennten Austrag der sortierten Stoffe angeordnet sind.
Die einzige Trennkammer des Zyklons 1 innerhalb des zylindrischen Oberteils 2 und des konischen Unterteiles 3 wird auf der dem konischen Unterteil 3 gegenüberliegenden Seite durch eine Stirnwand 9 abgeschlossen, in welcher mit^ Abstand voneinander zwei konzentrisch ineinander ragende Uberlaufdüsen 10 und 11 mit Auslaßöffnungen 7 und 8 für ein Mittelgut und das Leichtgut angeordnet sind. Die leerlaufdüse 10 ist konzentrisch in der Stirnwand 9 befestigt. An die Stirnwand 9 schließt sich ein Zyklondeckel 12 mit einem seitlichen Rohr 13 an. Mittig durch den Zyklondeckel 12 und die äußere leerlaufdüse 10 ist die innere leerlaufdüse 11 geführt, die bis in die Trennkammer des Zyklons 1 hineinragt. Mittels eines auf dem Zyklondeckel 12 angeordneten Spannflansches 14 und Dichtung 15 kann die innere leerlaufdüse 11 in Pfeilrichtung 16 axial verstellt werden.
Das zylindrische Oberteil 2 des Zyklons 1 ist aus wenigstens einem zylindrischen Segment 2a mit beidseitigen, / lösbaren Flanschen 17 und dazwischenliegenden Dichtungsringen ausgebildet. Entsprechend den Eigenschaften des Aufgabegutes beziehungsweise entsprechend den Anforderungen an einen hohen Trenneffekt kann das zylindrische Oberteil 2 auch aus mehreren zylindrischen Segmenten 2a und 2b mit unterschiedlicher Länge der Segmente 2a und 2b zusammengesetzt sein.
Das konische Unterteil 3 des Zyklons 1 mündet über die Auslaßöffnung 5 in einen Ringraum 18, der von dem Gehäuse 19 mit seitlichem Austragsrohr 20 für das Schwergut umschlossen wird. KiBrz oberhalb der Auslaßöffnung 5 beziehungsweise Austragsdüse 32 im konischen Unterteil 3
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oder kurz unterhalb der—Auslaßoffnung 5 im Kingraum 18 des Gehäuses 19 ist die Auslaßoffnung 6 angeordnet, die als konisch zulaufende, zentriert in der Auslaßoffnung 5 angeordnete Austragsdüse 21 ausgebildet ist. Mittig durch das Gehäuse 19 des Ringraumes 18 ist ein Rohr 22 geführt, das innerhalb des konischen Unterteiles 3 beziehungsweise innerhalb des Ringraumes 18 in der trichterförmigen Austragsdüse 21 für Mittelgut endet. Das Rohr 22 mit der inneren Austragsdüse 21 ist mittels eines Spannflansches mit Dichtung 24 verstellbar in dem Gehäuse 19 befestigt.
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Zyklones 1 erfolgt die Zuführung der mineralischen Stoffe und der Schwertrübe gemeinsam in ihrer Gesamtmenge unter Druck durch die tangentiale Zuführungsöffnung 4 in das zylindrische Oberteil 2. Im Zentrifugalfeld schichten sich die zu sortierenden mineralischen Stoffe in Abhängigkeit von ihrem spezifischen Gewicht an der Innenwandung des Zyklons 1. Dabei wird das Schwergut durch die ringförmige Auslaßoffnung 5 beziehungsweise Austragsdüse 32 ÜDer den Ringraum 18 und das seitliche Rohr 20 gemäß Pfeil 26 abgezogen. Ein Mittelgut wird durch die Auslaßoffnung 6 in der Austragsdüse 21 und das sich daran anschließende Rohr 22 gemäß Pfeil 28 abgezogen. An die Rohre 20 und 22 zum Austrag des Schwergutes und des Mittelgutes können höhenverstellbare Schwanenhälse 27 angeschlossen sein. Durch eine einfache Höhenverstellung der Schwanenhälse, die als verschleißfeste Schläuche oder flexible Metallrohre ausgebildet sind, wird sehr vorteilhaft eine Beeinflussung der Austragsmengen von Schwergut und Mittelgut beziehungsweise auch der Lage des Trennschnittes bewirkt. Durch die axiale Verschiebbarkeit des Rohres 22 gemäß Pfeil 29 beziehungsweise der Austragsdüse 21 mit der Auslaßoffnung 6 innerhalb der Spitze des konischen Unterteiles 3 kann sehr vorteilhaft der Trennschnitt
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zwischen Schwer- und Mittelgut verändert und den erforderlichen Betriebsbedingungen beziehungsweise einem unterschiedlichen aufgegebenen^ Feststoffmaterial entsprechend angepaßt werden.
Bei der Vier-Proaukte-Sürtierung wira ein weiteres Mittelgut durch die Auslaßöffnung 7 aer in der Stirnwand 9 Defindlichen AustragsdüsO 10 über aas Rohr 13 im Zyklondeckel 12 gemäß Pfeil 30 abgezogen. Das Leichtgut wird zentral durch die Auslaßöffnung 8 aer Austragsdüse Ii gemäß Pfeil 31 nach oben ausgetragen. Ebenso wie das Rohr . 22 gemäß Pfeil 29 im konischen Zyklonunterteil 3 kann auch die Austragsdüse 11 für das Leichtgut gemäß Pfeil 16 im Zyklondeckel 12 axial verschoben weraen, wodurch eine entsprechende Veränderung des Trennschnittes zwischen Mittelgut und Leichtgut erreicht wird.
Bei der Drei-Produkte-Sortierung kann der Mittelgutabzug wahlweise über die Austragsdüse 21 nach unten oder über die Austragsdüse 10 nach oDen erfolgen.
Da die Sortierung im Zentrifugalfeld unter anderem besonders von der Länge des zylinarischen Zyklonoberteiles 2 abhängig ist, kann aurch aen Einoau von menreren zusätzlichen zylindrischen Segmenten 2a, 2b mit beidseitigen, lösbaren Flanschen 17 sehr vorteilhaft die Länge des zylindrischen Zyklonoberteiles 2 verändert und die Trennschärfe beziehungsweise aer Sortierungseffekt den besonderen Erfordernissen des.,Aufgabegutes angepaßt werden.
Das Gehäuse 19 kann auf vorteilhafte Weise nach unten von einem lösbaren angeflanschten Deckel 33 verschlossen sein. Dieser Deckel 33 trägt das Rohr 22 mit der Austragsdüse 21
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und den Spannflansch 23. So kann sehr einfach durch Lösen des Deckels 33 das Rohr 22 mit der Austragsdüse 21 nach unten ausgebaut werden.
Der Zyklon 1 wird bevorzugt in einer ca. 60 ° aus der Senkrechten geneigten Lage betrieben.
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Claims (11)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Sortieren von^mineralischen Stoffen unterschiedlicher Dichte in wenigstens drei Dichtefraktionen mittels Schwertrübe in einem Zyklon mit zylindrischem Ooerteii und konischem Unterteil, wobei die mineralischen Stoffe und Schwertrübe tangential in den-Zyklon zugeführt werden, wobei die Stoffe sortiert und voneinander getrennt aus dem Zyklon ausgetragen weraen,~~ dadurch gekennzeichnet, daw die Zuführung uer mineralischen Stoffe und der Schwertrübe gemeinsam in ihrer Gesamtmenge in das zylindrische Oberteil des Zyklons erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mineralischen Stoffe in drei Dichtefraktionen sortiert werden, wobei das Leichtgut der mineralischen Stoffe axial aus dem zylindrischen Oberteil des Zyklons und das Mittelgut sowie das Schwergut der mineralischen Stoffe voneinander getrennt aus dem konischen Unterteil des Zyklons ausgetragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mineralischen Stoffe in drei Dichtefraktionen sortiert werden, wobei das Leichtgut sowie das Mittelgut der mineralischen Stoffe voneinander getrennt axial aus dem zylindrischen Oberteil des Zyklons und das Schwergut der mineralischen Stoffe durch aie Spitze aes konischen Unterteiles des Zyklons ausgetragen weraen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mineralischen Stoffe in vier Dichtefraktionen sortiert werden, wobei das Leichtgut sowie ein erstes Mittelgut
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voneinander getrennt axial nach oben aus dem zylindrischen Oberteil des Zyklons ausgetragen werden, und wobei das Schwergut sowie ein zweites Mittelgut voneinander getrennt durch die Spitze des konischen. Unterteiles des Zyklons nach unten ausgetragen werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung aes Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durcn einen Zyklon (i) mit zylindrischem Oberteil (2) und konischem Unterteil (3), wobei der Zyklon (1) im zylindrischen Oberteil (2) für die gemeinsame Zuführung der mineralischen Stoffe und der Schwertrübe in ihrer Gesamtmenge eine tangentiale Zuführungsöffnung (4) aufweist, und wobei im zylindrischen Oberteil (2) und im konischen Unterteil (3) des Zyklons (1) Auslaßoffnungen (5, 7 und/oder 6 und/oder 8) für den getrennten Austrag der sortierten Stoffe angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (8) für das Leichtgut im oberen Bereich des zylindrischen Oberteiles (2) und die Auslaßöffnung (6) für das Mittelgut sowie die Auslaßöffnung (5) für das Schwergut voneinander getrennt in der Spitze des konischen Unterteiles (3) des Zyklons (1) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßoffnungen (5, 6) für das Mittelgut und für das Schwergut als konisch zulaufende, zentriert ineinander angeordnete Austragsdüsen (21, 32) ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Austragsdüse (21) für das Mittelgut axial verstellbar angeordnet ist.
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9. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Oberteil (2) auf der dem konischen Unterteil (3) gegenüberliegenden Seite eine Stirnwand (9) aufweist, in welcher mit Abstand voneinander zwei konzentrisch ineinander ragende Uberlaufdüsen (10, 11) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Uberlaufdüse (11) axial verschiebbar angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 Ms 10, dadurch gekennzeichnet, aaß aas zylinarische Oberteil (2) aus wenigstens einem zylindrischen Segment (2a, 2b) mit beidseitigen, lösbaren Flanschen (17) ausgebildet ist.
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