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Partikelförmiges Material kann durch
eine Vielzahl von Techniken getrennt werden, die grob in Nasstechniken
und Trockentechniken unterteilt werden können. Nasstechniken können in
Fällen
verwenden werden, wenn Wasser für
die nachfolgende Verarbeitung erforderlich ist. Wenn dies jedoch
nicht der Fall ist, ist die Einführung
von Wasser in ein Trennverfahren nicht wünschenswert, weil sich dadurch
die Kosten im Zusammenhang mit der Materialhandhabung, -verdickung,
-filtrierung, -trocknung usw. drastisch erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung und ein Verfahren für die physikalische Trockentrennung
von partikelförmigem
Material; es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende
Erfindung auch für
die Trennung von nassem oder feuchtem Material verwendet werden
kann. Die Vorrichtung und das Verfahren finden in der physikalischen
Trockentrennung sowohl bei der Aufbereitung als auch bei der Größenklassifizierung
Anwendung.
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Die vorliegende Erfindung findet
besondere, wenngleich nicht ausschließliche, Anwendung bei der Trennung
von partikelförmigem
Material beim Bergbau und in verwandten Industrien. Der Wert einiger
partikelförmiger
Materialien, z. B. Schotter, metallhaltige Erze oder Kohle, kann
wesentlich erhöht werden,
indem Partikel entfernt werden, die bei nachfolgenden Behandlungsverfahren
schädlich
sind. Im Fall von Eisenerzen, die eine Mischung aus Gesteins- und
Mineralarten aufweisen, kann die Entfernung von nur einer geringen
Menge schädlicher
Partikel durch ein physikalisches Trockentrennverfahren deren Wert
oder Vermarktbarkeit wesentlich erhöhen. Im Fall einiger Steinbruchprodukte
kann die Verwendung eines physikalischen Trockentrennverfahrens
einen wesentlichen Anteil großer
Halden zu einem vermarktbaren Produkt machen.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmliche Trockentrenntechniken
nutzen Unterschiede bei den physikalischen Eigenschaften der Partikel
wie Größe, Form
und Dichte sowie magnetische und elektrostatische Eigenschaften.
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Trockentrennung nach Größe und nach Form
wird normalerweise auf Sieben durchgeführt, wenn die Trenngröße zwischen
ungefähr
150 mm und 1 mm liegt. Unter etwa 4 mm wird das Trockensieben schwierig,
besonders bei Vorhandensein von Feuchtigkeit, wobei die Kapazität sinkt
und es schwieriger wird, eine gute Trenneffizienz zu erreichen.
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Trockentrennung nach Größe und relativer Dichte
kann erreicht werden, indem unterschiedliche Absetzgeschwindigkeiten
der Partikel unterschiedlicher Größe und relativer Dichte in
Luft genutzt werden. Solche Techniken werden Klassifikationstechniken
genannt und werden herkömmlicherweise
verwendet, um Partikel im Größenbereich
von etwa 100 μm
bis hinunter zu etwa 10 μm
zu trennen. Drehende Schaufelklassierer und Luftzyklone sind Beispiele
für Einrichtungen,
die Klassifikationstechniken nutzen. Solche Einrichtungen stoßen auf
Grenzen, da sie nicht für
feuchte Materialien verwendet werden können, einen geringen Durchsatz
haben und nur eine festgelegte Schnittgröße bieten.
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Unterschiede bei Reibungseigenschaften wurden
als Grundlage für
eine Trockentrenntechnik vorgeschlagen. Die SU 1315875 lehrt eine
Vorrichtung zur Trennung von frei fließenden Materialien wie Pflanzensamen.
Die Vorrichtung umfasst einen geneigten Vibrationstisch, der einer
linearen Vibration in der Ebene des Tisches ausgesetzt wird. Samen
werden auf der Vibrationstisch-Oberfläche angeordnet, wobei angeblich
rauere, einfache und weniger elastische Samen auf dem Vibrationstisch
nach oben wandern, während
reife Samen auf dem Vibrationstisch nach unten wandern. Die SU 1315875
lehrt eine Unterdrückung
der Rollbewegung. Die
US 5069346 lehrt
ein Verfahren, durch das eine Mischung aus zwei oder mehr getrennten
partikelförmigen
Materialien mit unterschiedlichen Gleit-Reibungskoeffizienten getrennt
werden können,
wobei ein Verfahren verwendet wird, bei dem Geschwindigkeitsunterschiede
ausgenutzt werden, die durch die Aufbringung einer Kraft auf die
Mischung erzeugt werden, um eine Bewegung der Mischung über eine
Oberfläche
hervorzurufen. Eine Ausführungsform
lehrt eine Vibrationstischvorrichtung, die einer linearen zyklischen
Bewegung unterzogen wird, die dem Deck des Vibrationstischs in der
Ebene des Decks mitgeteilt wird. Eine Aufbereitung wird durch Unterschiede
bei den Reibungseigenschaften zwischen Erz und Gangmineralien erreicht,
wobei die Vorrichtung dafür
vorgesehen ist, während
des gesamten Trennverfahrens einen größtmöglichen Reibungskontakt zwischen
dem Vibrationstisch und dem partikelförmigen Material aufrechtzuerhalten.
Die Beschreibung des europäischen
Patents EP-A-0 139 783 offenbart eine Einrichtung zur Verarbeitung
von Schrott, Abfall o. Ä., z.
B. Nichteisenschrott, indem dieser in wenigstens zwei Komponenten
aufgeteilt wird. Sie umfasst wenigstens eines Sortierplatte, die
mit einer Neigung bezüglich
der Horizontalen angeordnet ist, und eine Eingabeeinrichtung, die
oberhalb der Sortierplatte angeordnet ist und von der das zu verarbeitende
Material in freiem Fall auf die Sortierplatte gebracht wird, wobei
die Sortierplatte durch wenigstens eine Antriebseinheit sowohl horizontal
als auch vertikal bewegbar ist.
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Es wird angenommen, dass keine Trockentrenntechnik,
die auf Unterschieden der Reibungseigenschaften von partikelförmigem Material
beruht, gewerblich angewandt worden ist.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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In einem ersten Aspekt stellt die
Erfindung eine Vorrichtung zur physikalischen Trockentrennung von
partikelförmigem
Material zur Verfügung,
wobei die Vorrichtung aufweist:
eine geneigte Trennfläche mit
einem oberen und einem unteren Rand, Schwingungserzeugungsmittel zum
Induzieren einer nichtlinearen Schwingungsbewegung der Trennfläche, und
Zuführungsmittel
zum Zuführen
des partikelförmigen Materials
auf die Trennfläche
zwischen dem oberen und dem unteren Rand, wobei die Trennfläche auf
einer Basis montiert ist, die auf Federn montiert oder gelagert
ist.
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In einem zweiten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur physikalischen Trockentrennung
von partikelförmigem
Material zur Verfügung,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Induzieren einer
nichtlinearen Schwingungsbewegung einer geneigten Trennfläche mit
einem oberen und einem unteren Rand, wobei die Trennfläche auf einer
Basis montiert ist, die auf Federn montiert oder gelagert ist, und
Zuführen
des partikelförmigen
Materials auf die Trennfläche
zwischen dem oberen und dem unteren Rand, wobei sich ein erster
Teil des partikelförmigen
Materials nach oben in Richtung auf den oberen Rand und ein zweiter
Teil des partikelförmigen
Materials nach unten in Richtung auf den unteren Rand bewegt.
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Im Einsatz „wirft" die nichtlineare Schwingungsbewegung
der Trennfläche
das partikelförmige Material
die Trennfläche
hinauf in Richtung des oberen Rands, während die Schwerkraft eine
Gegenströmungskraft
in der Richtung des unteren Rands bildet. Unterschiedliche Partikel
innerhalb des partikelförmigen
Materials verhalten sich unterschiedlich, wenn sie wieder mit der
Trennfläche
in Berührung
kommen. Es wird angenommen, dass die Trennung auftritt, weil gröbere Partikel
die Trennfläche
hinunter in Richtung auf deren unteren Rand springen und rollen,
während
die feineren Partikel sich fortschreitend die Trennfläche hinauf
bewegn, indem sie springen, gleiten und geworfen werden, bis sie
den oberen Rand der Trennfläche
passieren. Hochgeschwindigkeits-Filmaufnahmen zeigen, dass das Geworfenwerden
in Richtung auf den oberen Rand der Trennfläche, während keine Berührung mit
der Trennfläche besteht,
die wesentlichste Art ist, in der sich feine Partikel die Trennfläche hinauf
bewegen. Es wird angenommen, dass die Trennung durch den niedrigeren
Roll-Reibungskoeffizienten
kombiniert mit dem höheren
Gleit-Reibungskoeffizienten feinerer Partikel unterstützt wird.
Bei der Bewegung die Trennfläche hinauf
ist zu beachten, dass Partikel sich auf der Trennfläche leicht
abwärts
bewegen können,
bevor sie sich danach die Trennfläche hinauf bewegen, und dass
dadurch die Aufwärtsbewegung
aus einer Reihe von abschnittweisen Aufwärtsbewegungen bestehen kann.
Bei der Bewegung die Trennfläche
hinauf ist zu beachten, dass einzelne Partikel dazu neigen, sich
einander anzunähern
und lose Partikelagglomerationen zu bilden, die schneller die Trennfläche hinauf
geworfen werden als einzelne Partikel. Dieses Phänomen kann dadurch visualisiert
werden, dass es ähnlich
wie bei einzelnen Regentropfen auf einer Fensterscheibe ist, die
sich treffen und einen Strom bilden, der sich schneller die Fensterscheibe
hinunter bewegt als ein einzelner Tropfen.
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Es wird angenommen, dass die erfindungsgemäße Trennung
großenteils
unabhängig
von der Partikelform ist; und die Veränderung mehrerer unten genannter
Variablen kann den Schnittpunkt verändern, an dem die Größentrennung
auftritt. Größentrennungen
von 1 mm bis zu weniger als 100 μm
sind entsprechend der vorliegenden Erfindung für ein partikelförmiges Material
erreicht worden, das einen Gehalt an freier Feuchtigkeit von weniger
als 10 Gew.-% hat. Im Fall von trockenem Zufuhrmaterial wurden Größentrennungen
mit einer Schnittgröße bis hinunter
zu 30 μm
erreicht.
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Die nichtlineare Schwingungsbewegung
ist vorzugsweise eine elliptische oder exzentrische Bewegung, und
die genaue Art der Bewegung beeinflusst den Grad, bis zu dem Partikel
die Trennfläche hinauf
geworfen werden, die wiederum das Ausmaß des Gleitens und/oder Springens
der Partikel, die Schnittgröße (Partikelgröße, bei
der 50% des Zufuhrmaterials sich zu den groben bzw. den feinen Produkten
bewegen), die Trennungseffizienz und die Geschwindigkeit des Partikeltransports
beeinflusst. Die geneigte Trennfläche ist vorzugsweise auf einer
Basis gelagert, die vorzugsweise auf Federn montiert oder gelagert
ist. Die bevorzugte elliptische Bewegung kann durch einen Regelmotor
induziert werden, der ein unwuchtiges Standard-Schwungrad antreibt, wobei
die Basis mit Gewichten versehen ist, um die kreisförmige Bewegung
zu modifizieren, die andernfalls induziert würde. Alternativ kann die Bewegung induziert
werden, indem zwei oder mehr nichtparallele, aber lineare Bewegungen
mitgeteilt werden, wodurch die resultierende Gesamtbewegung eine
nichtlineare Schwingungsbewegung ist. In einigen Situationen hat
es sich auch als wünschenswert
herausgestellt, eine Sekundärbewegung
der Trennfläche
zu ermöglichen,
so dass die Bewegung beispielsweise nicht rein elliptisch ist. Eine
solche Sekundärbewegung
kann induziert werden, indem die Trennfläche so montiert wird, dass
etwas Bewegung zwischen der Trennfläche und ihrer Montagebasis
möglich
ist. Alternativ kann die Sekundärbewegung
induziert werden, indem ein zusätzlicher
Regelmotor verwendet wird, der eine lineare Bewegung in einem Winkel
zu der Achse der nichtlinearen Schwingungsbewegung mitteilt. Vorteilhafterweise
kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung
durch Abänderung
herkömmlicher Klassifikations-/Aufarbeitungsvorrichtungen
hergestellt werden.
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Die Trennfläche kann von beliebiger zweckmäßiger Fom
sein, ist aber vorzugsweise plan und rechteckig. Die Trennfläche hat
vorzugsweise die Form eines Decks, das aus einer Vielzahl von Materialien
gebildet sein kann, wobei unter verschiedenen Umständen verschiedene
Materialien wünschenswert
sind. Trennflächen
mit sehr kleinen Reibungskoeffizienten sind für eine scharfe und feine Größentrennung
wünschenswert,
während
die Größentrennung
von Partikeln mit glatten und runden Oberflächen besser auf einer Trennfläche ermöglicht wird, die
grob und abschleifend ist. Weiterhin kann die Trennfläche so ausgewählt sein,
dass sie das Spring- und Rollverhalten der Partikel verstärkt. Vorzugsweise
ist die Trennfläche
aus einem industriellen, abnutzungsresistenten Material wie einem
Metall- oder Kunststoffmaterial gebildet. Z. B. kann die Trennfläche aus
Polyethylen, natürlichem
oder synthetischem Kautschuk, beschichtetem Polyurethan und Chrom-Stahl-Legierungen
gebildet sein.
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Die Frequenz und Amplitude der nichtlinearen
Bewegung sind vorzugsweise unabhängig
voneinander variabel, wobei die optimale Frequenz und Amplitude
von der Art des Partikelmaterials und seinem Feuchtigkeitsgehalt
abhängig
ist. Eine erhöhte Frequenz
verringert tendenziell die Partikelgröße, bei der bei feuchten partikelförmigen Materialien
die Trennung auftritt. Eine erhöhte
Amplitude verstärkt tendenziell
das Springen und Rollen gröberer
Partikel, was zu feineren und schärferen Größentrennungen sowohl bei feuchtem
als auch bei trockenem partikelförmigen
Material führt.
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Der Neigungswinkel der Trennfläche ist
vorzugsweise variabel. Der Neigungswinkel kann vor dem Betrieb bestimmt
werden oder kann während des
Betriebs geändert
werden. Je steiler die Neigung der Trennfläche, desto schwieriger ist
es für
die Partikel, sich die Trennfläche
hinauf zu bewegen, was dazu führt,
dass eine verstärkte
Neigung die Aufwärtsbewegung
kleinerer Partikel begünstigt,
die höhere
Gleit- und niedrigere
Roll-Reibungskoeffizienten haben. Eine Vergrößerung des Neigungswinkels führt deshalb
tendenziell dazu, dass die Schnittgröße der Trennung verringert
und ein feineres Produkt erzeugt wird. Der Neigungswinkel liegt
vorzugsweise im Bereich von 1–20° und liegt
typischerweise im Bereich von 10–15°; es ist jedoch zu beachten,
dass Neigungswinkel außerhalb
dieser Bereiche in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
fallen.
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Eine Vielzahl von Trennflächen kann
erfindungsgemäß für eine Verwendung
in Reihe vorgesehen sein. Z. B. kann partikelförmiges Material einer ersten
Trennfläche
zugeführt
werden, wobei das grobe oder feine Material, das von dem unteren
bzw. oberen Rand der Trennfläche
eingesammelt wird, einer anderen Trennfläche zugeführt wird, die dafür vorgesehen
ist, entweder eine verbesserte Trennung nach gleichen Partikelgrößen oder
eine weitere Trennung nach unterschiedlichen Partikelgrößen durchzuführen. Jede
der Vielzahl der Trennflächen
kann ein Bauteil einer einzelnen erfindungsgemäßen Vorrichtung sein. Vorzugsweise
ist jedoch die Vielzahl der Trennflächen auf einer gemeinsamen
Basis montiert, wodurch sie Bauteile einer einzigen Vorrichtung bilden.
Es ist daher offensichtlich, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung
verwendet werden kann, um eine Zufuhr von partikelförmigem Material
in verschiedene Fraktionen zu trennen, wobei die Größenbereiche
der Partikel in den verschiedenen Fraktionen variabel sind.
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Das Zuführungsmittel zum Zuführen des
partikelförmigen
Materials auf die Trennfläche
kann eine Vielzahl verschiedener Formen haben, ist jedoch bevorzugt
eine Vibrations-, Band- oder Schneckenzuführeinrichtung, die das partikelförmige Material
vorzugsweise als einheitliche Wand über die Breite der Trennfläche zuführt.
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Wie zuvor erwähnt betrifft die vorliegende
Erfindung eine physikalische Trockentrenntechnik, kann jedoch auch
für die
Trennung von nassem oder feuchtem partikelförmigem Material verwendet werden.
Wenn das partikelförmige
Material feucht ist, ist die effektive Trenngröße tendenziell höher, im
Vergleich zu einer trockenen Probe des gleichen Materials, da Partikel
dazu neigen, zusammenzukleben, so dass sie sich wie größere Partikel
verhalten. Das Vorhandensein von Feuchtigkeit neigt auch dazu, den Reibungskoeffizienten
eines Partikels zu ändern. Eine
feuchte Probe von partikelförmigem
Material neigt dazu, bei gröberer
Größe getrennt
zu werden, im Vergleich zu einer trockenen Probe des gleichen Materials.
Eine erhöhte
Frequenz neigt jedoch dazu, die größeren Partikel aufzubrechen
und verringert deshalb die Größe, bei
der eine Trennung auftritt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
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2(a) und 2(b) Darstellungen der nichtlinearen
Schwingungsbewegung sind;
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3 eine
schematische Darstellung einer Reihe von drei Trennflächen ist,
die auf einer gemeinsamen Basis der Vorrichtung von 1 montiert sind;
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4 und 5 Graphen der Größentrennungseffizienz
bzw. der Partikelgrößen-Verteilungen einer Eisenerzprobe
sind, wobei eine Vorrichtung gemäß 3 verwendet wurde;
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6 ein
vergleichender Graph identischer Eisenerzproben ist, die von der
Vorrichtung von 1 bzw.
einer Vorrichtung gemäß dem Stand
der Technik verarbeitet wurden,
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7 ein
Graph der Wirkung der Frequenz auf identische Proben von feuchtem
Eisenerz ist, die von der Vorrichtung von 1 verarbeitet wurden;
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8 ein
vergleichender Graph der Wirkung der Zufuhrrate auf identische Proben
von Eisenerz ist, die von der Vorrichtung von 1 bzw. von der Vorrichtung gemäß dem Stand
der Technik, der in Bezug auf 6 genannt
wurde, verarbeitet wurden;
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9 ein
vergleichender Graph der Feinpartikel-Trennungseffizienz bei identischen
Proben von Eisenerz ist, die von der Vorrichtung von 1 bzw. der Vorrichtung gemäß dem Stand
der Technik, der in Bezug auf 6 genannt
wurde, verarbeitet wurden; und
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10 ein
Graph der Partikelgrößenverteilungen
einer Probe von Gesteinsstaub ist, wobei eine Vorrichtung gemäß 3 verwendet wurde.
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Aus 1 ist
ersichtlich, dass die Vorrichtung 10 durch eine Abänderung
eines Standard-Denver-Dillon-Siebdecks hergestellt wurde und eine
Basis 12, die auf Federn 14 montiert ist und eine
Trennfläche 16 in
Form eines planen rechteckigen Decks trägt, aufweist. Der Neigungswinkel
der Trennfläche 16 ist
variabel, und die Trennfläche 16 ist
mit Decks aus anderen Materialien austauschbar. Partikelförmiges Material wird
der Trennfläche 16 durch
Zuführmittel
(nicht gezeigt) in Form einer Vibrations-Zuführeinrichtung
zugeführt,
wobei diese dafür
vorgesehen ist, das partikelförmige
Material fortschreitend als gleichmäßige Wand über die Breite der Trennfläche 16 zuzuführen. Aufnahmebehälter (nicht
gezeigt) sind vorgesehen, um das grobe Produkt und das feine Produkt
zu sammeln. Das Standard-Siebdeck wurde abgeändert, indem die Siebe durch
die Trennfläche 16 ersetzt
wurden, und indem die Standard-Vibrationsbewegung
durch Schwingungserzeugungsmittel zum Induzieren einer nichtlinearen
Schwingungsbewegung der Trennfläche
abgeändert
wurde. Die nichtlineare Schwingungsbewegung wird durch einen Regelmotor 18 mitgeteilt,
der ein Paar unwuchtige Standard-Schwungräder 20 antreibt, die
von einem Antriebsschaft 22 mit der Basis 12 verbunden sind,
die mit Gewichten versehen ist, um die kreisförmige Bewegung zu modifizieren,
die andernfalls induziert würde.
Die Art der nichtlinearen Schwingungsbewegung, die mitgeteilt werden
kann, ist schematisch in 2(a) und 2(b) dargestellt, wobei 2(a) eine annähernd kreisförmige Bewegung
ist und 2(b) eine annähernd lineare
Bewegung ist.
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4 ist
ein Graph der Größentrennungseffizienz
einer Probe von Eisenerz, das mit einer Zufuhrrate von 560 kg/Stunde
pro m2 Trennfläche der Vorrichtung von 3 zugeführt wird. Eine sehr scharfe,
feine (ungefähr
50 μm) Größentrennung wurde
erreicht, und alle freien Feinpartikel (weniger als 38 μm) waren
nach 3 Durchgängen über die
Vorrichtung, die mit Polytehylendecks mit Neigungen von 15° versehen
war, entfernt. Jedes Deck hatte eine Oberfläche von 0,09 m2,
und die Vorrichtung wurde mit einer Frequenz von 50 Hz und einer
Amplitude von 9 mm betrieben.
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5 ist
ein Graph der Partikelgrößenverteilung
der Zufuhr und der Produkte für
eine Probe von Eisenerz, das der Vorrichtung von 3 mit einer Zufuhrrate von 560 kg/Stunde
pro m2 Trennfläche zugeführt wurde. Die Vorrichtung
war mit Polyethylendecks mit Neigungen von 15° versehen. Jedes Deck hatte
eine Oberfläche
von 0,09 m2, und die Vorrichtung wurde mit
einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von 9 mm betrieben.
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6 ist
ein vergleichenender Graph identischer Proben von Eisenerz, die
von der Vorrichtung von
1 ((A)
und (B)) bzw. einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik (C) verarbeitet
wurden. Die im Fall (C) verwendete Vorrichtung war ähnlich der Lehre
nach dem Stand der Technik, wobei die in dem Deck induzierte Bewegung
eine lineare Schwingungsbewegung in der Ebene des Decks war, wie von
der SU 1315875 und der
US 5069346 gelehrt. Bei
(A) und (B) war die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem beschichteten
Polyurethandeck bzw. einem Polyethylendeck versehen, und in beiden
Fällen
lag die Neigung bei 15°.
Bei (C) war die Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit einem
gestrichenen Deck mit einer Neigung von 22,2° versehen. In allen Fällen hatte
das Deck eine Oberfläche
von 0,09 m
2, und die Vorrichtung wurde mit
einer Frequenz von 50 Hz betrieben. Bei (A) und (B) wurde die Vorrichtung
mit einer Amplitude von 9 mm betrieben, und bei (C) wurde sie mit
einer Amplitude von 5 mm betrieben. Bei (A), (B) und (C) wurden
das Deckmaterial, die Amplitude und die Neigung so gewählt, dass
die Ergebnisse bezüglich
der Größentrennung optimiert
wurden. Wie aus dem Graph zu ersehen ist, wurden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung überlegene
Ergebnisse erzielt. Der einzige Unterschied zwischen (A) und (B)
war die Wahl des Deckmaterials, und es ist darauf hinzuweisen, dass
die Änderung
des Deckmaterials die Feinheit des Schnitts beeinflusste.
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7 ist
ein Graph der Wirkung der Frequenz auf identische Proben von feuchtem
Eisenerz, das der Vorrichtung von 1 zugeführt wird,
wobei die einzigen Variablen der Feuchtigkeitsgehalt und die Frequenz
waren. In allen Fällen
bestand das Deck aus Linatex rot und hatte eine Oberfläche von 0,09
m2 und eine Neigung von 11°, und die
Vorrichtung wurde mit einer Amplitude von 9 mm betrieben. Es ist
zu beachten, dass verbesserte Ergebnisse für feuchtes Zufuhrmaterial bei
höherer
Frequenz erzielt wurden.
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8 ist
ein vergleichender Graph der Wirkung der Zufuhrrate auf identische
Proben von Eisenerz, die von der Vorrichtung von 1 ((G), (H) und (I)) bzw. der Vorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik ((J) und (K)) verarbeitet wurden. In allen Fällen war
die Vorrichtung mit einem Linatex rot-Deck versehen, das eine Oberfläche von
0,09 m2 und eine Neigung von 11° hatte. In
allen Fällen
wurde die Vorrichtung mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben. Bei (G),
(H) und (I) wurde die Vorrichtung mit einer Amplitude von 9 mm,
und bei (J) und (K) mit einer Amplitude von 5 mm betrieben. Die
Zufuhrraten pro m2 Trennfläche bei
(G), (H), (I), (J) und (K) war 870 kg/Stunde, 1.170 kg/Stunde, 2.250
kg/Stunde, 500 kg/Stunde bzw. 780 kg/Stunde. Es ist zu beachten, dass
leicht überlegene
Ergebnisse mit der erfindungsgemäßen Vorrich tung
im Vergleich zu der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik erzielt
wurden, sogar bei einer mehr als vierfachen Erhöhung der Zufuhrrate, d. h.
2.250 kg/Stunde pro m2 Trennfläche im Vergleich
zu 500 kg/Stunde pro m2 Trennfläche.
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Der Versuch (G) wurde mit normaler
Geschwindigkeit auf Video aufgezeichnet und wurde auch mit einer
Hochgeschwindigkeitskamera (800 Bilder pro Sekunde) gefilmt. Eine
Zeitlupenwiederholung der mit normaler Geschwindigkeit gemachten Aufnahme
zeigte, dass grobes Material praktisch sofort die Trennfläche hinunter
sprang und rollte, in Richtung des unteren Randes der Trennfläche und schließlich über diesen,
wobei ein kleiner Prozentsatz gröberer
Partikel zunächst
in Richtung des oberen Randes sprang, nachdem er zum ersten Mal
auf die Trennfläche
aufgeschlagen war. Nach ein oder zwei Sprüngen in Richtung des oberen
Randes sprang und rollte der kleine Prozentsatz gröberer Partikel
rasch in Richtung des unteren Rands. Das feine Material erschien
wie ein pulsierendes Bett, das sich fortschreitend die Trennfläche hinauf
in Richtung des oberen Randes der Trennfläche und schließlich über diesen
bewegte. Der Fortschritt der feinen Partikel war schneller in den
Bereichen, wo die feinen Partikel agglomerierten und dazu neigten,
sich als agglomerierte Masse zu bewegen. Eine Ultra-Zeitlupenwiederholung
(Hochgeschwindigkeitsfilm mit 800 Bildern pro Sekunde wiedergegeben
mit 25 Bildern pro Sekunde) zeigte, dass die feinen Partikel den Kontakt
mit der Trennfläche
verloren und dann viele Male wieder mit der Trennfläche in Berührung kamen,
während
sie sich fortschreitend die Trennfläche hinauf bewegten. Die feinen
Partikel bewegten sich nur dann fortschreitend die Trennfläche hinauf,
während
sie nicht in Berührung
mit der Trennfläche
waren. Bei der Wiederberührung
der Trennfläche
hielten die feinen Partikel die Position bezüglich der Trennfläche bis
zum nächsten
Zyklus der nichtlinearen Schwingungsbewegung, bei dem sie die Trennfläche wieder
verließen,
um in Richtung des oberen Rands der Trennfläche bewegt zu werden. Es wurde
beobachtet, dass Agglomerationen feiner Partikel leichter den Kontakt
mit der Trennfläche
verloren und sich weiter durch die Luft bewegten als einzelne feine
Partikel.
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9 ist
ein vergleichender Graph der Feinpartikel-Trennungseffizienz an
identischen Proben von Eisenerz, die von der Vorrichtung (L) gemäß dem Stand
der Technik und der erfindungsgemäßen Vorrichtung (M) von 1 verarbeitet wurden. In
beiden Fällen
hatte das Deck eine Oberfläche
von 0,09 m2, und die Vorrichtung wurde mit
einer Frequenz von 50 Hz betrieben. Bei (L) wurde die Vorrichtung
mit einer Amplitude von 5 mm betrieben, und bei (M) wurde die Vorrichtung
mit einer Amplitude von 9 mm betrieben. Es ist hervorzuheben, dass
die vorliegende Erfindung sehr feine Partikel entfernen kann (d.
h. unter 100 μm
und bis hinunter zu 20 μm),
während
die Vorrichtung nach dem Stand der Technik keine Größentrennung
unter 100 μm
erreicht.
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10 ist
ein Graph der Partikelgrößenverteilung
der Zufuhr und der Produkte für
eine Probe von Gesteinsstaub, der mit einer Zufuhrrate von 570 kg/Stunde
pro m2 Trennfläche im ersten Durchgang und
einer Zufuhrrate von 200 kg/Stunde pro m2 Trennfläche im zweiten
Durchgang der Vorrichtung von 3 zugeführt wurde.
Die Vorrichtung war mit mit einem Linatex rot-Deck mit einer Neigung
von 11 ° zur
Horizontalen versehen. Jedes Deck hatte eine Oberfläche von
0,09 m2, und die Vorrichtung wurde mit einer
Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von 9 mm betrieben. Ein sehr
feiner Rückstand
wurde aus der Zufuhr (N) nach dem ersten Durchgang (P) über das
Deck erzeugt, wobei P8O weniger als 35 μm war. Das
grobe Produkt (0) aus dem ersten Durchgang wurde nachfolgend
unter den gleichen Bedingungen wie bei dem ersten Durchgang über das
Deck geleitet, was zu einer ähnlichen
Feinproduktgrößenverteilung
(Q wie bei dem ersten Durchgang (P) führte. Die erreichte Größentrennung
(weniger als 35 μm)
ist wesentlich feiner als die, die für die Produktion von künstlich
hergestelltem Sand aus Gesteinsstaub erforderlich ist (weniger als
75 μm).
Die Variablen der Vorrichtung können
einfach optimiert werden, um die weniger schwierige Aufgabe zu erfüllen, die
etwas gröbere
Trennung zu erreichen, die für die
Erzeugung künstlich
hergestellten Sands erforderlich ist, mit verbesserter Trennungseffizienz
und höheren
Durchsatzmengen, als mit herkömmlichen Vorrichtungen
möglich
ist.