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Verfahren zum Trennen von Gemischen fester Stoffe nach dem spezifischen Gewicht, insbesondere von steinkohlenhaltigen Gemischen
Die vorliegende Erfindung betrifft das Scheiden nach dem spezifischen Gewicht von Gemischen fester Stoffe, deren Teilchen sich gegenseitig in
Abmessungen und spezifischem Gewicht unter- scheiden, insbesondere von steinkohlenhaltigen
Gemischen.
Es ist bekannt, Gemische fester Stoffe, deren
Teilchen sowohl verschiedenes spezifisches
Gewicht als auch verschiedene Abmessungen haben, zur Trennung nach den spezifischen
Gewichten in ein stillstehendes Bad zu bringen, worin sich eine Flüssigkeit mit einem spezifischen
Gewicht gleich der gewünschten Trennungswichte befindet. Die Teile, welche spezifisch leichter sind als die Flüssigkeit, schwimmen, die spezifisch schwereren Teile sinken. Die in dieser Weise getrennten Teile können mit dazu geeigneten Vorrichtungen, wie Kratzerketten, Eimerleitern usw., aus dem Bade entfernt werden.
Wenn jedoch die Abmessungen der zu trennenden Teile kleiner sind, wird die Ausführung einer derartigen Trennung schwieriger, weil die resultierende, auf die Teile wirkende Kraft, welche also den Weg, den ein Teil im Bade zurücklegen wird, bestimmt geringer ist, da die Reibung zwischen Teil und Flüssigkeit viel weniger verschieden ist von der auf den Teil wirkenden Kraft als dies bei grossen Teilen der Fall ist, u. zw. infolge des Unterschiedes im spezifischen Gewicht zwischen Teil und Flüssigkeit.
Vorrichtungen zur Trennung nach der Wichte eines Stoffgemisches, dessen Bestandteile klein sind, in stillstehenden Bädern haben deshalb sehr grosse Abmessungen oder eine sehr geringe Kapazität.
In den Kohlewäschereien z. B. wird daher die rohe Feinkohle mit Hilfe von Vorrichtungen, bei denen andere Verfahren angewandt werden, aufbereitet. So sind hier z. B. die sogenannten Dünnungswaschmaschinen sehr verbreitet, bei denen pulsierende Wasserströme benutzt werden.
Es ist jedoch eine bekannte Erscheinung, dass sobald man bei einer Trennung fester Stoffe, deren Teilchen sich gegenseitig sowohl im spezifischen Gewicht als auch in Abmessungen unterscheiden, ein strömendes Medium benutzt, diese
Strömungen die Trennung ungünstig durch den
Unterschied der Abmessungen der zu trennenden
Teile beeinflussen. Dies ist der Tatsache zuzu- schreiben, dass nicht mehr ausschliesslich die Wichte den Weg eines Teilchens bestimmt, sondern dass auch die Abmessungen und die Form dabei eine Rolle spielen.
Wenn auch Verfahren, bei denen strömende Media benutzt werden, gegenüber Verfahren, bei denen stillstehende Media benutzt werden, den Vorteil haben mögen, dass sie Vorrichtungen ermöglichen, die vernünftige Abmessungen und Kapazität haben, so wird dadurch doch der Nachteil, dass die Trennung nicht genügend scharf ist, nicht beseitigt.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht nun eine äusserst scharfe Trennung, so dass eine ausgezeichnete Ausbeute erhalten wird, während zugleich die Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt wird, ausserordentlich kleine Abmessungen und dennoch eine sehr geeignete Kapazität hat.
Nach der Erfindung führt man das zu trennende Gemisch fester Stoffe, dessen Teile sich gegenseitig in Wichten und Abmessungen unterscheiden, zusammen mit einer Flüssigkeit, deren Wichte zwischen den Wichten der zu trennenden Teile liegt, tangential unter Druck in einen Zyklon, so dass die getrennten Fraktionen den Zyklon an der Spitze und an der gegenüberliegenden Seite zentral verlassen.
Es ist schon bekannt, mit Hilfe eines Zyklons Aufschwemmungen von festem Stoff in Wasser einzudicken. Die Aufschwemmung wird dabei tangential unter Druck in einen Zyklon gespritzt und verlässt diesen wieder teilweise durch die zentrale Öffnung an der Spitze und teilweise durch die ebenfalls zentrale Öffnung an der gegenüberliegenden Seite. Die Teile des festen Stoffes werden durch die schnell rotierende Flüssigkeit im Zyklon mitgeschleppt. Auf die dadurch gleichfalls schnell rotierenden Teile wirkt nun einerseits die Zentrifugalkraft und anderseits die Reibungskraft zwischen Flüssigkeit und festen Teilen. Welche dieser Kräfte auf einen bestimmten Teil überwiegt, ist von den Ab-
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messungen des Teiles, der Beschaffenheit der
Oberfläche, usw. abhängig.
Die grösseren Teile werden nach der Wand geschleudert, die kleineren
Teile bleiben mehr oder weniger nahe beim Kern.
Die nach der Wand geschleuderten Teile werden von dem dort herrschenden Strom nach der
Spitze des Zyklons mitgenommen und verlassen ihn hier, in einem kräftig spritzenden Flüssigkeits- strahl. Die in dieser Weise an der Spitze ab- gelassene Aufschwemmung hat durch die hohe
Konzentration an festem Stoff ein viel höheres mittleres spezifisches Gewicht als die Ausgangs- flüssigkeit. Die sehr feinen Teile, die nahe beim
Kern bleiben, werden schliesslich von dem im
Zentrum des Zyklons herschenden, nach der gegenüberliegenden Seite, der Spitze des Zyklons gerichteten Strom mitgenommen und sie ver- lassen den Zyklon an dieser Seite in einem kegelförmigen Strahl.
Die den Zyklon an dieser Seite verlassende Flüssigkeit, die nur die sehr feinen Teile enthält, ist dadurch sehr verdünnt und hat ein spezifisches Gewicht, das je nach den Eigenschaften des Zyklons wenig vom spezifischen Gewicht des Aufschwemmungsmittels verschieden ist.
Ein derartiger Zyklon wurde bis jetzt noch nicht für eine Trennung nach dem spezifischen Gewicht benutzt, da man eine Trennung erwarten konnte, die nicht nur nach dem spezifischen Gewicht, sondern aus den oben erwähnten Gründen zugleich nach der Grösse der Teile stattfinden würde.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass, wenn man die Massnahmen nach der Erfindung trifft, eine Trennung rein nach dem spezifischen Gewicht, somit ungeachtet der Abmessungen der zu trennenden Teile, mit Hilfe eines Zyklons trotz der sehr verwickelten Strömungsfigur, die im Zyklon herrscht, ausgeführt werden kann.
Die Erklärung dieser unerwarteten Erscheinung muss wahrscheinlich darin gesucht werden, dass die Teile, die spezifisch schwerer sind als das Trennungsmedium, zwar infolge ihrer verschiedenen Abmessungen auch verschiedentlich von den im Zyklon herrschenden Strömungen beeinflusst werden, doch dass die auf diese Teile wirkende Zentrifugalkraft, die ein Vielfaches der Schwere ist, sie genügend weit von der im Zentrum des Zyklons herrschenden Aufwärtsströmung entfernt hält, so dass nicht die Gefahr besteht, dass sie hiedurch mitgeschleppt werden und dadurch den Zyklon mit den spezifisch leichteren Teilen verlassen.
Hierbei muss man bedenken, dass die auf die spezifisch leichteren Teile wirkende Zentripetalkraft ebenfalls ein Vielfaches ist von der treibenden Kraft, so dass diese Teile nach dem Kern des Zyklons getrieben werden mit einer Kraft, welche viel grösser ist als diejenige, welche sie in einem stillstehenden Bad nach der Oberfläche treiben würde.
Die Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung sind sehr gross, besonders für die Trennung von feinem Material.
An erster Stelle sei auf die sehr geringen Abmessungen hingewiesen, die eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens erhält. Man kann z. B. mit Hilfe eines Zyklons mit einem Höchst- durchmesser von 20 cm und einer Höhe von 52 cm leicht eine Kapazität von 3. 5 t zu waschendes Produkt pro Stunde erreichen.
An zweiter Stelle ist es möglich, mit dem vorliegenden Verfahren Kohlen mit sehr geringen Abmessungen mit einer ausgezeichneten Ausbeute zu waschen, sogar mit Abmessungen, die bis jetzt nur für eine Trennung in Schaummaschinen in Frage kamen.
Schliesslich ist eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ausserordentlich einfach und übersichtlich und benötigt deshalb sehr wenig Aufsicht.
Als Trennungsflüssigkeit kann jede geeignete Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht, das zwischen den spezifischen Gewichten der zu trennenden Teile liegt, z. B. Salzlösungen, wie Lösungen von Kaliumcarbonat, Calciumnitrat oder Calciumchlorid oder organische Flüssigkeiten, wie Trichlormethan, Tetrachlormethan, Tetrachloräthan usw. dienen.
Die Erfindung sei noch mit Hilfe eines Ausführungsbeispieles erläutert.
Es wird rohe Feinkohle von 0-5 bis 8 mm mit einer Pottaschelösung mit einem spezifischen Gewicht von 1-437 in einem Zyklon mit einem Höchstdurchmesser von 20 cm und einer Höhe von 52 cm gewaschen. Das gewaschene Produkt hat folgende Zusammensetzung :
EMI2.1
<tb>
<tb> sp. <SEP> Gew. <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> j <SEP> 1, <SEP> 3-1, <SEP> 35 <SEP> j <SEP> 1, <SEP> 35-1, <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 1, <SEP> 4-1, <SEP> 45
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<tb> % <SEP> 1 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> j <SEP> 5,1 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> j-
<tb>
Die Zusammensetzung des festen Stoffes, der den Zyklon an der Spitze verlässt (die Steine), ist wie folgt :
EMI2.2
<tb>
<tb> sp. <SEP> Gew. <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> j <SEP> 1, <SEP> 3-1, <SEP> 35 <SEP> ! <SEP> 1, <SEP> 35-1, <SEP> 411, <SEP> 4-1, <SEP> 45
<tb> %-0, <SEP> 006 <SEP> 0, <SEP> 009 <SEP> 0, <SEP> 15
<tb> sp. <SEP> Gew. <SEP> 1, <SEP> 45-1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5-1, <SEP> 55 <SEP> ! <SEP> 1, <SEP> 55-1, <SEP> 6 <SEP> 1, <SEP> 6
<tb> % <SEP> I <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> I <SEP> 0, <SEP> 71 <SEP> 3, <SEP> 09 <SEP> ! <SEP> 94, <SEP> 6
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Dieser Erfolg wurde bei einer Belastung von nahezu 3-5 t Rohprodukt pro Stunde erreicht.