NO863189L - Fremgangsmaate til kompleks og partiell preparering av kvartssand. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av svært rene kvartssand fra naturlige forekomster ved i størst mulig grad å redusere inneholdet av skadelige stoffer for anvendelse som glass-, støperi- og spesialsand.

Prepareringen av kvartssand foregår idag ved anvendelse

av våtkjemiske fremgangsmåter, eksempelvis ifølge DD-PS

148 305, ved en rekke teknologiske prepareringstrinn som klassifisering, oppslemming, nedsliting flotering og anvendelse av tyngdekraft- eller sentrifugalpumpemasseekstraksjon samt ved tørking, sikting eller magnetutskillelse. På grunn av den store hårdheden for kvartssanden (Moh-hårdhet 7)

og de derav følgende abrasive egenskapene anvendes hoved-sakelig tyngdekraftmasseekstraksjon, idet ingen egnede materi-aler som står til disposisjon for en økonomisk forsvarlig pumpeekstraksjon. De bygningstekniske konsekvensene av slike prepareringsanlegg er omstendelige tårnhøybygg av stål henholdsvis stålbetong.

Våtklassifiseringen foretas ved hjelp av strømklassifiser-ingsinnretninger eller med trommel-, bue- henholdsvis mekanisk aktiverte sikter med overrisling eller spyling. Det anvendes vanligvis ubehandlet vann fra forrådet i de fleste åpne vannkretsløp.

Nedknusningene foregår i rørmøller med eller uten malelege-mer, eller det anvendes nedknusningsceller. Avslemmingen foregår i skrue- henholdsvis spiralklassiseringsinnretninger.

Den etterfølgende fjernelsen av vann gjennomføres utelukkende ved tyngekraft inntil jordfuktighet oppnås.

Tørkefremgangsmåtene som vanligvis foregår uten energi-gjenvinning belaster angivelsene som følge av den utilfreds-stillende virkningen og driftsikkerheten for avstøvnings-anleggene (f.eks. sykloner, stoff- eller elektrofilter).

Tørrklassifiseringen gjennomføres bare inntil kornstørrelser større enn 0,5 mm på mekanisk aktiverte sikter. Alternative luftdrevne sikteanlegg gir en meget uskarp adskillelse.

Det skal anvises en fremgangsmåte til fremstilling av masse-og spesialsand ved preparering av naturlig forekommende kvartssand med sterkt varierende kvalitet, for ved prepareringen muliggjør innsparing vedrørende investeringer, energi og arbeidskraft sammenlignet med de vanlige fremgangsmåtene, og som reduserer miljøbelastningene.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgaven å tilveie-bringe en effektiv og miljøvennlig arbeidende fremgangsmåte til kompleks og partiell fremstilling av kvartssandprodukter ved vidtgående reduksjon av innholdet av skadelige stoffer ved preparering av naturlige forekommende kvartssandtyper med sterk varierende kvalitet, med SiC^-innhold på større enn 97%, humusinnhold ifølge ekstinksjonsverdier på mindre enn 2,0, glødetatt på mindre enn 1%, Fe-^O^-innhold på mindre enn 0,5%, samt korn som i et omfang på 90% har en kantlengde mellom 0,1 - 1 mm. Ifølge oppfinnelsen løses oppgaven ved at naturlig forekommende kvartssand prepareres på en slik måte, ved anvendelse og reduksjon av ineffektive, konvensjo-nelle fremgangsmåtetrinn samt ved kobling og komplekst sam-virke mellom nyutviklede teknikker, at

- kvartssand massedannelsen foregår i en blandbeholder med kalket ledningsvann, som befinner seg i et lukket kretsløp, med pH-verdier på 10-11 og Fe(OH)^-innhold på mindre enn 100 mg/liter, hvorved pH-verdien og Fe(OH)^-innholdet opprett-holdes ved hjelp av et automatisk arbeidende reguleringsanlegg ved stadig tilsats av brent finkalk med samtidig lufttilførsel og kontinuerlig fjernelse av det oppstående gips- og jernhydroksydslammet, - våtklassifiseringen foregår i slitasjesterke undervanns dreiesikter med maskevidder fra 0,35 til 5,0 mm og en akse-vinkel på 1:60, - de hydrauliske massefremstillingen av kvartssandmasser foregår i nedslipingsvannstrålemassedannere med etterfølg- ende oppstrøm av slamming, hvorved den intensive nedknusningen oppnås ved hjelp av kavitetene som oppnås og den hydrauliske massehastigheten ligger mellom 1-2 m/sekund, - reduksjonen av restfuktigheten i den:våtbearbeidede kvartssanden reduseres ved hjelp av åpne storrom filterbeholdere utstyrt med vakuumpumper til verdier, for jordfuktigheten og'lavere på mindre eller lik 7%, - den omfattende reduksjon av innholdet av skadelige stof-. fer (f.eks. tunge mineraler) foregår i automatisk arbeidende flotasjonsanlegg, -.tørkingen foregår i automatisk arbeidende anlegg med varm-gassinnretninger, sentrifugalakseltørkere og etter-kobling av spenningskammer, hvorved røkgasstemperaturen utgjør mindre enn 100°C og det for avsvovling og avstøvning .av røkgassen er tilkoblet hvirvel-våtfraskiller, koblet med varmepumper, - utvinningen av den tørre kvartssanden foregår i lukkede og. ved undertrykkarbeidende spesialtransportskruer, hvorved spesialtransportskruene arbeider med eller uten vannavkjøl-ing og relativ-hastigheten mellom kvartssanden og skruevingen utgjør mindre enn 0,3 m/sekund, - tørrklassifiseringen foregår i støtsvingsikter med maskevidde mellom 0,1 og 1 mm, og ved hjelp av dertil koblede magnetfraskillere fjernes magnetiske sekundærforurensninger.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan kvartssand fra naturlige forekomster av sterkt varierende kvalitet effektivt og prisgunstig prepareres, henholdsvis oppnås den påkrevde kvaliteten og kvantiteten først ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte. Fremgangsmåten er forbundet med små miljøbelastninger.....

UtføreIseseksempel

Ved hjelp av de i fig. 1, fig. 2 og fig. 3 angitte flytskje-maene skal den komplekse og partielle prepareringen av i tørrtrinn utvunnet kvartssand fra en naturlig forekomst med varierende innhold av skadelige.stoffer når. det gjelder absolutt mengde og bindingstype: som sulfid-, .oksyd- og silikat-tungmineraler, humus og leirer til fremstilling av kvartssandtyper for forskjellige anvendelsesformål beskri-ves nærmere.

Fig. 1 viser den mekaniske grunnprepareringen, fig. 2 viser fIotasjonsbearbeidelsen og fig. 3 den'tørrmekaniske prepareringen .

Under bearabeidelsen er i de aktuelle fremgangsmåtetrinnene som hovedegenskap sikteegenskapene samt vesentlige kvalitetsparametere (innhold av Si02Fe203, A1203, slamstoffer, humus og glødetapet) bestemt analytisk og angitt i tabellene 1-4. Prøvetaksstedene henholdsvis kvartssandproduktene er kjennetegnet med bokstavene A til Q i fig. 1-3, og i tabellene 1-4 er de tilhørende analytiske resultatene angitt.

Den jordfuktige råsanden (bl.a. Fe^^-innhold på 200 ppm

til 2000 ppm) transporteres kontinuerlig med vingehjul-muddermaskinen 1 av typen "SR 130" over beltetransportanlegg 2 med en ytelse på 400 tonn/time i dagsbunkeren for råsand 3, denne kan maksimalt inneholde 1000 tonn. Med en gjennom-gang på 50 tonn/time råsand tilføres oppredningsanlegget via bunkertømmingsvognen 4 og transportbånd 5 kontunuerlig råsand.

Råsanden siktes deretter i en svingesikt med sentrifugalkraft 6 med en maskevidde på 10 mm, bestanddeler større enn 10

mm kjøres på slagghaugen 7. Massetapet utgjør ca. 1% (prøve-taksposisjon A).

Via et beltetransportbånd 8 føres råsanden til blandbeholderen 9, hvorved råsanden for massedannelse blandes med en mengde pa 100 m 3/time kalkbehandlet ledningsvann, som befinner seg i lukket kretsløp. Et automatisk arbeidende reguleringsanlegg for pH-verdien sørger ved tilsats av brent finkalk og samtidig tilsats av luft for at pH-verdien ligger mellom 10 og 11, og at Fe(OH)^-innholdet utgjør mindre enn 100 mg/liter. Gips- og jernhydroksydslammet som oppstår fjernes kontinuerlig.

Med dette fremgangsmåtetrinnet reduseres den elektrokjemiske korrosjonen av jerndelene som er fuktet.med ledningsvann ved våtbearbeidelsen og det oppnås registrerbare preparerings-effekter vedrørende en senkning av humusinnholdet i råsanden.

Kvartssandmassen føres fra blandbeholderen 9 til undervannsdreiesikten 10 med en maskevidde på 3 mm for adskillelse av-grovere bestanddeler (større enn 3 mm), disse plasseres på slagghaugen 7. Massetapet utgjør mindre enn 0,5% (prøvetag-ningsposisjonen B). Undervannsdreiesikten 10 har en akseskråning på 1:60 og utmerker seg ved driften som utelukkende foregår under vann samt anvendelsen av siktbelegg av kunst-stoff slik at det oppnås slitestyrke, følgelig oppnås det innsparinger vedrørende driftskostnadene.

Kvartssandmassen transporteres deretter hydraulisk ved hjelp av nedknusningsvannstråletransporten 11 inn i den etterinn-koblede avslammingsspissen 12, derved reduseres den skadestoffrike kornfraksjonen på mindre enn 0,1 mm sterkt, denne tilføres til klaringsbassenget 13. Transporthastigheten ligger mellom 1-2 m/sekund.

Den intensive nedknusningen oppnås i den spesielt utviklede nedknusningsvannstråletransportøren ved at det bevisst frem-bringes kavitasjoner. Fordelene ved denne løsningen ligger i. den høye prepareringseffekten, de lave driftskostnadene forårsaket av billige handelsvanlige og raskt skiftbare slitasjedeler, i den høye driftssikkerheten og i de lave investeringskostnadene. Ved denne løsningen unngår man ved prepareringsanlegg,(f.eks. også ved fIotasjonsanlegg) omstendelige tårnhøybygg av stål eller stålbetong ved anvendelse av byggelinjer.

Kvartssandmassen (kornfraksjon 0,1-3 mm) tilføres .til undervannsdreiesikten 14 med en maskevidde på 0,8 mm, siktresten med en kornfraksjon på 0,8-3 mm utvinnes som filtersand eller bygningsgrus (prøvetaksposisjon C).

Kvartssandmassen (prøvetaksposisjon D) med en kornfraksjon

på 0,1-0,8 mm transporteres med nedknusnings vannstråle-transportøren 15 til den etterfølgende avslammingsspissen 16, hvorved den skadestoffrike kornfraksjonen på mindre enn 0,1 mm tilføres til klaringsbassenget 13.

Kvartssandmassen (prøvetagningsposisjon E) spyles ved hjelp av nedknusningsvannstråletransportøren 17 til 8 storromfilter-basseng 18, alle med et maksimalt volum på 150 tonn.

Etter en avvanningstid på 10 timer ved tyngekrafts vannfjern-else eller etter 5 timer ved anvendelse av vakuumpumper foreligger en dråpefri kvartssand med et vanninnhold på

4-6% (prøvetakningsposisjon F), som ved hjelp av automatisk arbeidende tømmingsinnretning 19 med en ytelse på 100 tonn/ time enten føres som ferdigprodukt (kvartssand, fuktig)

til silo- og lagringsanlegget 20 eller tilføres til ytterligere preparering (se fig. 2 og 3).

Fordelen ved storrom filterbassengene ligger ved den videre-førende opparbeidelsen til tørket kvartssand i de betydelige innsparingene i energi for tørkeprosessen, henholdsvis ved anvendelse av vannfjerningen under vakuum i at det ved anvendelsen av den oppdrevede kvartssanden i jordfuktig tilstand kan oppnås en reduksjon av bygningskostnadene for storrom-filterbassengene på ca. 50%.

Via tømningsinnretningen 19, båndtransportøren 21 og doseringsinnretningen 22 og nedknusningsvannstråletransportøren 23 med en ytelse på 20 tonn/time (prøvetagningsposisjon G) føres kvartssanden henholdsvis kvartssandmassen inn i fIotasjonsoppredningsdelen (fig. 2). Først fraskilles den uflotterbare kornfraksjonen på større enn 0,35 mm med undervannsdreiesikten 24 (0,35 mm maskevidde) og transporteres som grove kornfraksjoner ved hjelp av nedknusningsvann-stråletransportøren 25 inn i storromfilterbassenget 26, underkastes en tørkeprosess (prøvetagningsposisjon I), til-føres ved hjelp av automatisk arbeidende tømmingsinnretning 27 i silo- og oppbevaringsanlegget 20, eller foredles videre ved den tørrmekaniske opparbeidelsen (fig. 2).

Nedløpsfraksjonen transporteres ved hjelp av nedknusnings-vannstråletransportøren 28 inn i den deretter følgende avslammingsspissen 29, hvorved kornfraksjonen på mindre enn 0,1 mm føres til klaringsbassenget 13.

For å oppnå stabil massedannelse fortettes kvartssandmassen (prøvetaksposisjon H) med skrueklassifiseringsinnretningen 30. Kornfraksjonen på mindre enn 0,1 mm og vann tilføres til klaringsbassenget 13 og kvartssandmassen (prøvetaksposi-sjon J) samt en definert ferskvannsmengde tilføres til flota-sjonsapparatene 31).

Kvartssandmassen som har fått redusert innhold av tungmineraler føres ved hjelp av nedknusningsvannstråletransportøren 32 til avvanning i storromfilterbassenget 33 (prøvetaksposi-sjon L) og via tømminginnretningen- 34 til silo- og lageranlegg 20, eller føres inn i den tørrmekaniske preparerings-delen (fig. 3).

Ved anvendelse av de allerede omtalte teknikkene (undervanns-sikting, nedknusningstransport med avslammingsspiss samt tørking i storromfilterbassenger) optimaliseres flotasjonen for fremstilling av svært rene kvartssandtyper med lavest mulig innhold av skadelige stoffer eller denne fremstillingen muliggjøres ved hjelp av disse trinnene. Det består også

en mulighet for å omgå fIotasjonsapparatet 31 ved hjelp av nedknusnings vannstråletransportøren 35 og tilføre kvartssandmassen til tørking på storrom filterbassenget 36 (prøve-taksposisjon K). Kvartssandproduktet kan via tømningsinn-retningen 37 tilføres til silo- og lageranlegg 20 eller

videreforedles i den tørrmekaniske opparbeidelsen (fig.

3) .

Råsanden (prøvetagningsposisjon A) eller kvartssandproduktene svarende til prøvetagningsposisjonene F, I, K og L etter den mekaniske grunnprepareringen og fIotasjonsprepareringen videreforedles deretter i den separate tørrmekaniske oppredningen (fig. 3 ) .

Via tømningsinnretningene 19, 27, 34 eller 37 tilføres det tilsvarende kvartssandproduktet via båndtransportøren 38

med en ytelse på 100 tonn/time eller råsanden med båndtrans-portøren 8 for doseringsinnretningen 39 med en ytelse på 45 tonn/time automatisk til tørkeprosessen. Doseringsinnretningen 39 sørger for en kontinuerlig kvartssandtilgang avhengig av røkgasstemperatur ved utgangen av tørkeren. Deretter vurderes den tørrmekaniske prepareringen av kvartssandproduktet F.

Kvartssanden som føres inn i sentrifugalakseltørkeren 40 (type "ASS", SKET Magdeburg) tørkes i løpet av ca. 20 minut-ter til 0% fuktighet. Som energibærer tjener bygass, som oppvarmes til 600°C i varmgassinnretningen 41. Forbruket utgjør ca 20 m"^ i.d.N./tonn sand. Utgangstemperaturen for tørkeluften på 80-100°C, som tilsvarer utgangstemperaturen for sanden, sikres ved doseringsinnretningen for fuktig sand. Kvartssanden (prøvetagning M) med en temperatur på 80-100°C transporteres i lukkede, vannavkjølte spesialtrans-portørskruer 42 som arbeider under undertrykk med utenforliggende aksellagere og en relativ hastighet mellom kvartssanden og skruevingen på mindre enn 0,3 m/sekund til silo-og lageranlegg 20. Denne spesialtransportskruen utmerker seg ved en slitasjestyrke, lang levetid og mulighet for enkel avstøvning.

Etter sentrifugalakseltørkeren 40 er avspenningskammeret

43 koblet, kvartssanden som derved utskilles (prøvetagnings-posisjon N) tilføres ved hjelp av spesialtransportskruen 44 til silo- og lageranlegget 20, eller kan også eksempelvis anvendes til oppblanding av ferdigproduktet N. Idet ca.

20% av den tørkede kvartssandmengden stadig trekkes ut med røkgass-strømmen, sikrer avspenningskammeret 43 en problem forhøyelse av utbyttet til inntil 93% av sanden som bringes med gass-strømmen, det utmerker seg ved lang levetid og driftssikkerhet.

Etter avspenningskammeret 43 når den 80-100°C varme røkgass-strømmen til avstøvning og avsvovling i hvirvel-våtfraskilleren 45. Derved reduseres støvinnholdet fra ca. 40 g/m<3>

til 500 mg/m^ og det oppnås en avsvovling på 50% ved en pH-verdi på 10 for tilførselsvannet. En del av varmeenergien forøkelsen overføres til det kontinuerlig tilstrømmende tilførselsvannet for hvirvel-våtfraskilleren 45 (ca. 4,2

x 10^ kJ/time) og røkgasstemperaturen reduseres til 40-50°C. Andelene mindre enn 0,1 mm føres til slagghaugen 7.

Vannet i hvirvel-våtfraskilleren 45 oppvarmes derved fra

ca. 10°C til 22°C og tjener som kuldebærerstrøm i en deretter koblet varmepumpe 46 av typen "KVS 560", hvor det dannes en varmebærerstrøm (oppvarmingsvann) som tilføres oppvarm-ingsanlegget 47. Varmepumpen 46 reguleres automatisk avhengig av den innstillbare temperaturen for kuldebærerstrømmen.

På denne måten kan ca. 30% av den tilførte energien til tørkeren tilbakevinnes.

Til fremstilling av ytterligere spesielle kvartssandtyper foregår en skarp tørrsandklassifisering ved at kvartssanden ved hjelp av spesialtransporskruen 42 tilføres til støtsving-sikteanlegget 48 med maskevidde på 0,2; 0,25; 0,315; 0,4

og 0,5 mm. Kvartssanden fra gjennomløpet transporteres med speisaltransportskruen 49 og via magnetfraskilleren 50 (prøvetagningsposisjon 0) og overløpe med spesialtransportskruen 51 og magnetfraskilleren 52 (prøvetaksposisjon P) til silo- og lageranlegget 20. Magnetfraskilleren 50

og 52 tjener til fjernelse av magnetiske sekundærforurensnin-

ger, f. eks. rust og avrevne deler.

Med denne tørrsand-klassifiseringen kan det ved lave drifts-kostnader oppnås skarpt klassifiserte kornmengder. Slike kvartssander kan f.eks. anvendes som filtersand for gass-filtere, formsand for finstøpningsfremgangsmåter og ved spesialglass-smelter.

Ved anvendelse av en egnet jordfuktig råsand ved den tørr-mekaniske oppredningen, bringes råsanden med båndtranspor-tøren 50 og doseringsinnretningen 39 inn i sentrifugalaksel-tørkeren 40, transporteres med spesialtransportskruen 40

til stempelsvingsikten 53 med en maskevidde på 0,8 mm, og gjennomløpet (prøvetaksposisjonen Q) kan ved hjelp av spesialtransportskruen 54 tilføres til silo- og lageranlegget 20

som salgsverdig produkt.

Ved denne oppredningsteknikken foreligger ifølge oppfinnelsen en lang rekke kombinasjonsmuligheter av den mekaniske grunnoppredningen, fIotasjonsprepareringen og den tørrmeka-niske prepareringen som muliggjør fremstilling av forskjellige kvartssandprodukter med meget trange, henholdsvis spesifike kornstørrelser og kvalitetsparametere. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg herved spesielt ved at invester-ings- og driftskostnadene er lave og at den er svært miljø-vennlig .

Liste over anvendte henvisningstall.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til kompleks og partiell preparering av kvartssand for fremstilling av kvartssandprodukter med et mest mulig redusert innhold av skadelige stoffer fra naturlig forekommende kvartssand av sterkt varierende kvalitet, karakterisert ved at kvartssandmassedannelsen finner sted i en blandbeholder med kalket forbruksvann, som befinner seg i et lukket kretsløp, med pH-verdier fra 10 til 11 og Fe(OH)^ innhold på mindre enn 100 mg/liter, våtklassifiseringen foregår i slitasjesterke undervanns-dreiesikter med maskevidder fra 0,35 til 5 mm og en akseskråning på 1:60, den hydrauliske transporten av kvartssandmassen foregår ved nedknusningsvannstråle-transportører med deretter koblet oppstrømsavslamming i spissen, hvorved den hudrauliske transporthastigheten ligger mellom 1-2 m/sekund, reduksjonen av restfuktigheten for den våt-opparbeidede kvartssanden reduseres ved hjelp av åpen storromfilterbassenger utstyrt med vakuumpumper til verdiene for jordfuktigheten og lavere på mindre eller lik 7%, den størst mulige reduksjonen i innholdet av skadelige stoffer foregår i automatisk arbeidende fIotasjonsanlegg, tørkingen foregår i sentrifugalakseltørkere og deretter koblede avspenningskammere, hvorved røkgasstemperaturen utgjør mindre enn 100°C og det deretter for avsvovling og avstøvning av røkgassen er tilkoblet hvirvel-våtfraskiller, koblet med varmepumper, transporten av den tørkede kvartssanden foregår i lukkede og ved undertrykk arbeidende spesialtransportskruer med utenforliggende aksellagere, hvorved relativ hastigheten mellom kvartssanden og skruevingen utgjør mindre enn 0,3 m/sekund, tørrklassifiseringen foregår i stempelsving-sikter med maskevidde mellom 0,1 og 1 mm og ved hjelp av deretter koblede magnetfraskillere fjernes magnetiske sekundærforurensninger.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at opprettholdelsen av pH-verdien og Fe(OH)^ -innholdet i forbruksvannet sikres ved hjelp av et automatisk arbeidende reguleringsanlegg ved stadig tilsats av brent finkalk ved samtidig lufttilførsel og kontinuerlig fjernelse av det oppstående gips- og jernhydroksydslammet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at siktbelegget for undervanns-dreiesiktene er av kunststoffer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at spesialtransportskruene arbeider med eller uten vannavkjøling.