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Einrichtung zur Schwimm- und Sinkscheidung von feinkörnigen Mineralien,
insbesondere von Feinkohle Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Schwimm-
und. Sinkscheidung von feinkörnigen Mineralien, insbesondere von Feinkohle.
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Bei der Schwimm- und Sinkscheidung ist man bestrebt, den Beschwerungsatoff,
wie z. B. Magnetit, in möglichst grobkörniger Form, beispielsweise in der Korngröße
von über o,o6 mm, zu verwenden, und zwar deshalb, weil er sich um so leichter und
vollständiger zurückgewinnen läßt, je gröber er beschaffen ist. Andererseits hat
aber in Wasser suspendierter grobkörniger Magnetit eine hohe Endfall-<,#eschwindigkeit,
die sich nach der Rittingersche-n Formel z. B. für ein Magnetitkorn von o, i mm
in einer Trübe von y = 1,8 zu v = 32,5 mm/sec ermitteiIt. Es muß also- bei der Verwendung
von grobkörnigein Beschwerungsstoff in besonders hohem Maße Vorsorge dafür getroffen
werden" daß er im Scheidebehälter nicht eindickt.
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Um das Eindicken von Beschwerungsstoff zu verhindern" sind Schwimm-
und Sinkeinrichtungen bekannt, die mit einem Aufstrom im Scheidebehälter arbeiten.
Dabei hat man bei der Aufbereitung von grobstückigem Gut, z. B. von Steinkohle:
mit einer Korugrößei über 1o mm, auch gute Ergebnisse, erzielt. Für die Aufbereitung
von feinkörnigen Stoffein, z. B. Feinkohle, in der Kornspanne von
0,5
bis
ro mm, darf jedoch, um ein reines Schwimmgut zu erhalten, die Geschwindigkeit des
A.ufstromes nicht größer sein als die Endfallgeschwindigkeit des in der Kohle enthaltenen
kleinstem Gren.zko,rnes. Nach der Rittingerschen Formel sind in einer Schweretrübe
mit einer Wichte von 1,8 die Endfallgeschwindigkeiten
v für Körner
von
1,79 Wichte folgende:
| 10 min . . . . . . . . . , .. . v =i8,2 1nln/sec |
| min . . . . . . . . . . . . . z' = 12,8 nim/sec |
| 1 mm . . . . . . . . . . . . . -,'= 5,7 mm/sec |
| 0,5 mm . . . . . . . . . . . . . z' = 4,1 1-111n/Sec |
Dies bedeutet, daß schon bei einem Aufstroin mit einer Geschwindigkeit von 4,1 mm/sec
die Grenzkörner mit einer um o,oi geringeren Wichte als die Wichte der Trübe mit
der Kohle ausgetragen würden. Bei der Aufbereitung von feinkörnigem Gut darf also
im Interesse eines reinen Schwimmproduktes der Aufstrom nur verhältnismäßig schwach
sein. Durch einen schwachen. Aufstro:m kann man aber nicht verhindern, daß sich
grober Magnetit im Scheidebehälter eindickt.
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Es ist ferner bekannt, daß man dem Eindicken von Beschwerungsstoffen
dadurch begegnen kann, indem man in dem Scheidebehälter einen Ab.strom erzeugt,
dessen. Geschwindigkeit gleich oder größer ist als die Endfallgeschwindigkeit des
Beschwerungsstoffes. Bei den bisher bekannten Schwimm-und Sinkeinrichtungen, die
mit einem Ahstrom arbeiten, ist es aber nicht möglich, dessen Geschwindigkeit so
groß zu wählen., daß dadurch die Eindickung von grobkörnigen Beschwerungsstoffen,
z. B. Magnetit in, der genannten Korngröße von über o,o6 mm, verhindert wird. Es
würde dann nämlich in dem oberen Bereich des Scheidehchälters, wo. sich der eigentliche
Scheidevorgang abspielt, ein so hoher Abstrom herrschen, daß Schwimmgut mit nach
unten gerissen und mit dein Sinkgut ausgetragen würde.
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Die Erfindung geht von einer Schwimm- und Sinkeinrich.tung aus, die
mit einem Abstrom arbeitet und aus einem Scheidebehälter mit einem Oberlauf für
den Austrag des. Schwimmgutes auf ein. Sieb sowie- einer unteren Öffnung für den,
Austrag des Sinkgutes auf ein zweites Sieb: besteht, und Rohre aufweist,- welche
der Rückführung der Durchla,uftrübe beider Siebe in denSdieidebehälter dienen. Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwimm- und Sinkeinrichtung zu schaffen,
bei welcher zum Zwecke: der Verwendung von grobkörnigem Beschwerungsstoff, z. B.
von Magnetit in der Korngröße über o-,o6 mm, bei der Aufbereitung ven feinkörnigem
Gut, z. B. von Feinkohle in der Kornspanne o.5 bis io mm, im oberen Bereich des
Scheidebehälters ein möglichst geringer Abstrom, in seinem übrigen Bereich jedoch
ein so hoher Abstrcm herrscht, daß eine schädliche Eindickung des Beschwerungsstoffes
nicht eintritt. Diese. Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Scheidebehälter
im oberen Bereich als Parallelepiped mit quadratischem Querschnitt und im unteren
Bereich, als Kegel mit einem Kegelwinkel von etwa 3o bis 4o° ausgebildet ist., daß
der Ziegel unten eine Öffnung für den Austrag des Sinkgutes besitzt und daß in ihm
ein zentraler, kegelförmiger Verdrängungskörper angeordnet ist., der den gleichen
Kegelwinkel wie der kegelige Teil des Scheidebehälters aufweist. ES ist ein Scheidebehälter
bekannt, der im unteren Bereich als Kegel ausgebildet ist. An seine untere Spitze
ist ein Zuleitungsrohr für eine Flüssigkeit angeschlossen, die im Scheidebehälter
einen, Aufstrom erzeugt. Zentral in dein Scheidebehälter ist ein umlaufender Einsatzkörper
angeordnet, der oben, zylindrisch und unten doppelkegelförmig ausgebildet ist. Der
untere Kegel besitzt jedoch einen, beträchtlich größeren Kegelwinkel als der kegelige
Teil des Scheidebehälters. Ferner ist der Einsatzkörper mit Riihreletnenten versehen.
Durch den Ennsatzkörper soll verhindert werden, daß der Aufstrom in der Mitte eine
wesentlich größere Geschwindigkeit hat als in den Randzonen, und mit den Rührelementen
wird der Zweck verfolgt, daß in dem obersten Teil des Bades, in welchem die eigentliche
Scheidung stattfindet, eine gleichmäßige Verteilung des Feststoffes in der Flüssigkeit
erzielt wird. Die bekannte Schwimm- und Sinkeinrich.tung unterscheidet sich somit
nicht nur grundsätzlich in der Betriebsweise von der Erfindung, sondern: weist dieser
gegenüber auch erhebliche bauliche Unterschiede auf.
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Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder, und.
zwar zeigt Abb. 1 die Aufbereitungseinrichtung im mittleren Längsschnitt, Abh. 2
einen. Schnitt nach der Linie II-11 und Abb. 3 ein Schema der gesamten Schwimm-
und S inkanl age.
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Der Scheidebehälter 1 ist im oberen Bereich als Parallelepiped 2 mit
quadratischem Querschnitt ausgebildet und geht unten in einen Kegel 3 über, dessen:
Kegelwinkel a etwa 4o° beträgt. C1ber der Wand 4 des Parallelepipeds endet eine
Rinne 5, die sich oben an ein Förderband 6 anschließt. Die gegenüberliegende Wand
7 ist mit einem Überlauf 8 für den Austrag des Schwimmgute versehen. An seiner Spitze
weist der Kegel 3 eine Öffnung g für den Austrag des Sinkgutes auf. .
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Zentral in dem Scheidebehälter ist ein Verdrängungskörper 1o angeordnet,
der vorteilhaft die Form eines Doppelkegels aufweist. Sein unterer Kegel i i besitzt
den gleichen Kegelwinkel a wie der kegelige Teil 3 des Scheidebehälters. Der obere
Kegel 1:2 ist dagegen zweckmäßig wesentlich stumpfer ausgebildet. Der Verdrängungskörper
ist starr mit einer senkrechten Welle 13 verbunden. Die Verbindung wird einmal
durch Rippen 1-. herbeigeführt, welche einerseits an, dem Verdrängungskörper, andererseits
an der Welle angeschweißt sind., und zum anderen dadurch, daß die Welle an der Eintrittsstelle
in den Verdrängungskörper mit ihm verschweißt ist. Die Welle ragt oben weit aus
dem Scheidebehälter heraus und ist hier durch zwei Lager 15 und 16 hindurchgeführt.
Diese sind in einem Gestell angeordnet, das aus drei senkrechten Wänden 17, 18,
1g besteht und mittels der Fußplatten 20, 21 und 22 (Abb.2) auf dem Scheidebehälter
ruht. In dem unteren Lager 15 ist drehbar eine Büchse 24 angeordnet, welche mit
ihrem oberen Bund 25 auf der Stirnfläche des
Lagers aufliegt. LTnniittelbar
über der Büchse 2.1. sitzt auf der Welle ein Kegelrad 26 imit- einer Stellschraube
28. Sowohl die Büchse 24 als auch das Kegelrad 26 sind mit einer Nut versehen, in
welche eine entsprechende Feder 23 der Welle hineinragt. Hierdurch sind die Teile
24 und 26 gegen Drehen auf der Welle gesichert. Die Welle besitzt in der Büchse
24, dem Kegelrad 26 und dem oberen Lager 16 so viel Spiel, daß sie leicht in axialer
Richtung verschoben und hierdurch die Höhenlage des Verdrängungskörpers geändert
werden kann. Dabei sind die, Welle 13 und die Feder 23 so lang heniessen, da:ß der
Verdrängungskörper in jede Lage zwischen der ausgezogen. gezeichneten. oberen Stellung
und der strichpunktierten unteren Stellung gebracht werden kann. Auf diese Weise
kann man die,-Weite des freien Raumes 5 1 zwischen dem Verdrängungskörper
und, dem kegeligen Teil 3 des Scheidebehälters in weiten Grenzen regeln. Wie man
sieht, hat der Verdrängungskörper vorteilhaft eine solche Höhe, daß er in seiner
höchsten Stellung nur wenig, d. 1i. nur mit dem oberen Kegel 12, in den als Parallelepiped
ausgebildeten Teil :2 des Scheidebehälters hineinragt.
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In der gewünschten Höhenlage des Verdrängungskörpers wird die Stellschraube
28 des Kegelrades 26 angezogen. Das Kegelrad sitzt nun fest auf der Wedle, wodurch
der Verdrängungskörper nach unten hin gehalten ist. Um ilin auch gegen eine Verschiebung
nach oben infolge des Auftriebes in. dem mit Schwereflüssigkeit gefüllten Scheidebehälter
zu sichern, ist vorteilhaft unter dein cberen Lager 16 ein Stellring 30 vorgesehen.
Das Kegelrad 26 steht im Eingriff mit einem zweiten Kegelrad 3 i, das auf dem einen
Ende einer Welle 32 sitzt. Die Welle ist drehbar in Lagern 33 und 34 geführt, welch
in. der Geste:llwand 17 untergebracht sind, und trägt an. seinem anderen.
Ende eine Keilriemenscheibe 35, die- mit einem nicht gezeichneten Motor in Verbindung
steht.
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Wie man aus dein Schema: gemäß A11. 3 sieht, ist der Überlauf 8 des
Scheidebehälters über eine Rinne 4o mit dem oberen Ende eines Siebes 41 verbunden,
welches unterhalb der Siebfläche einen Auffangtrichter 42 besitzt. An der unteren
Auslaßöffnung 9 des Scheidebehälters ist das eine Ende des U-förmig gebogenen Rohres
43 angeschlossen. Der aufsteigende Teil dieses Rohres ist nach Art einer Ma,minutpumpe
mit einem Anschluß 52 für die, Druckluft versehen und mündet über dem oberen Ende
des zweiten Siebes 44, welches unterhalb der Siebfläche einen Auffangtrieliter.45
aufweist. Die- beiden Siebe 43 und 44 sind der größeren Deutlichkeit wegen übereinander
liegend gezeichnet. In der Regel wird man jedoch (las Siel> _.I auf der gleichen
Höhe wie das Sieb 41 anordnen. Die Auffangtrichter 42 und 45 sind mit Rohren 46
und 47 versehen, welche sich. bei 48 zu einem einzigen U-förmig gebogenen Rohr 49
vereinigen. Der aufsteigende Schenkel dieses Rohres ist ebenfalls nach Art einer
Ma.mmutpumpe mit einem Anschluß 5o für Druckluft versehen und mündet über dem oberen
Ende der Rinne 5. Ini Betrieb wird die Rinne 5 mittels des Förderbandes 6 mit dem
zu- scheidenden Gut, z. B. mit Rohsteinkohle in der Korngröße von 0,5 bis
io mm (Feinkohle), beschickt. Gleichzeitig wird der Rinne durch das Rohr 49 Schwe;retrübe,
zugeführt., die z. B. aus einer Suspension aus gemahlenem Magnetit in der Kornspanne:
von etwa o,o6 bis 0,20 mm und Wasser besteht sowie eine Wichte von 1,8 besitzt.
Die Schweretrübe schwemmt die Rohkohle in den Scheidebehälter. In ihm fließt eine
Teilmenge derTrübe in einem waagerechten Strom zum Überlauf ä. Der andere Teil der
Trübe strömt unter der Einwirkung der Druckluft, die bei 52 in (las Rohr 43 eingeführt
wird, durch den schmalen Raum 5 i zur Auslaßöffnung 9. Die Menge dieses Abstroines
wird. durch Änderung der Luftzufuhr in das Rohr 43 geregelt. In dem Ra,nrn 5 i steigt
die Geschwindigkeit des Abstromes infolge des sich hier ständig verringernden Durchtrittsquerschnitts
sehr schnell an. Durch entsprechende Höheneinstellung des Verdrängungskörpers wird
die Weite des Raumes so, gewählt, daß die Geschwindigkeit des Abstromes kurz nach
seinem Eintritt in den Raum 5 i auf die Endfallgeschwindigkeit des gröbsten Magnetitkorn:s
ansteigt. Auf diese: Weise wird mit Sicherheiit erreicht, ,daß innerhalb des Sc.heidebehälters
eine Eindickung des Magnetits nicht eintritt. Dadurch, daß der obere Teil des Scheidebehälters
als Pa,ra,llelepiped abgebildet ist und der obere Teil des Verdrängungskörpers nur
wenig in diesen Bereich hineinragt, steht dem Abstrom hier ein. sehr großer Durchtrittsquerschnitt
zur Verfügung. Demgemäß ist die Geschwindigkeit des Abstromes in dem Teil :2 des
Scheid.ebehälter s nur sehr gering. Dies ist von großem Nutzen, weil dadurch der
eigentliche Scheidevorgang der Rohfeinkohle in reine: Kohle und. Berge, der sich
hier abspielt, von dein Abstrom praktisch nicht beeinflußt wird, die. reine Kohle
daher ungestört aufschwimmen kann. Die Tiefe dieses Raumes ist außerdem so- groß
bemessen, daß er reichlich Platz für den Trennvorgang bietet. Die aufschwininiende
Kohle wird von dem waagerechten Strom über den Überlauf 8 abgeführt und gelangt
von dort über die Rinne- 4o auf das Sieb 41. Auf ihm wird sie von der mit ausgetragenen
Trübe getrennt, die sich in dem Trichter 42 sammelt.
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Die Berge fallen durch den 1Za.uni 5 i in die untere Austragsöffnung
9. Das Schwebegut, d. h. der Gutsa.nteil, welcher die gleiche Wichte wie die Magnetittrübe
besitzt, wird von (lein Abstro:m mitgeführt und ebenfalls der Austragsöfnung 9 zugeleitet.
Hierdurch werden Ansammlung von Schwebegut und davon herrührende Verstopfungen des
Scheidebehälters vermieden.
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Vorteilhaft wird während des Betriebes der Verdrängungskörper mittels
der Antriebsteile, 35, 32, 31 und 26 in Umlauf versetzt, und. zwar mit einer solchen.
Drehgeschwindigkeit, daß alle Teile, die sich auf dem oberen Kegel des Verdrängungskörpers
absetzen, infolge der Fliehkraft nach außen. in den. Raum 51 abgeschleudert werden.
Hierdurch ist vermieden, daß sich Gut und
Magnetit auf dein Verdrängungskörper
ablagert, von ihm von Zeit zu Zeit abrutscht und dadurch Betriebsstörungen verursacht.
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Die Berge und das Schwebegut werden zusammen mit dem Trübestrorn,
der bei 9 austritt, durch das Rohr 43 auf das S.ieb 44 getragen., auf dem die Berge
und das Scjhwimmgut ausgehalten werden. Die hier abgetrennte Trübe wird in dem Trichter
45 aufgefangen.
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Aus den Trichtern q2 und 45 fließt die- Trübe durch die Rohre 46 und
47 in das gemeinsame Rohr 49. Durch dieses wird sie mittels der bei 50 eingebrachten
Druckluft nach Art einer Mammutpumpe in ständigem Kreislauf nach, oben in die Rinne
5 geleitet, aus der sie wieder in den Scheidebehälter gelangt.
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Neben dem beschriebenen. Trübekreislauf ist in der Regel noch ein
sogenannter Brausewasserkreislauf vorhanden. Von dem darin umlaufenden Wasser wird
der Beschwerungsstoff, der an den gewonnenen Produkten anhaftet, abgebraust. Anschließend
wird die Brausetrübe durch einen Eindicker oder Klärapparat geleitet. Die abgebrausten
Beschwerungsstoffe fallen hier aus und sammeln sich in einer eingedickten Trübe.
Diese wird anschließend in den ersten. Kreislauf eingebracht. Das geklärte Wasser
wird zum größeren Teil den Brausen zugeführt und zum restlichen. kleineren Teil
aus dem System abgeleitet. Mit dem abgeleiteten Wasser wird ständig ein Teil des
Berge-Schlammes, der in dem geklärten Wasser enthalten ist, aus dem System abgezogen.
Hierdurch ist dafür gesorgt, daß es nicht zu einer Verdickung der Trübe durch die
feinen Berge kommen kann.
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Es ist nicht erforderlich, den unteren Teil des Scheidebchälters kegelig
auszubilden. Das Ziel der Erfindung wird vielmehr auch dann erreicht, wenn der Scheidebehälter
unten als Pyramide, beispielsweise einer solchen, mit quadratischem Querschnitt,
ausgebildet ist, deren Wände parallel zur Erzeugeraden des unteren Kegels i i des
Verdrängungskörpers io verlaufen.