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Verfahren und Vorrichtung zur Scheidung unter Anwendung der Fliehkraft.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Scheidung unter Anwendung von Fliehkraft, bei welchen das in einer Flüssigkeit suspendierte Setzmaterial durch eine rotierende Trommel durchgeleitet und auf dem inneren Umfang dieser Trommel abgesetzt wird. Der Gegenstand der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die ringförmige, nach innen nicht eingeschlossene, sondern sich vollständig frei unter dem Einflusse der Fliehkraft entwickelnde Flüssigkeitssäule zwangläufig durch Flügel o. dgl. in bezug auf die rotierende Setzfläche in Umdrehung versetzt wird, und zwar'derart, dass dieselbe, ohne aufgerührt zu werden, eine beträchtliche relative Geschwindigkeit in bezug auf die Setzfläche erhält. Die Flügel sind in radialer Richtung stellbar angeordnet.
Es ist bereits früher vorgeschlagen worden, bei Zentrifugalseparatoren, der Flüssigkeit eine relative Bewegung in der Umfangsichtung in bezug auf die Setzfläche zu erteilen, doch geschah dieses bisher lediglich durch Ausnutzung der Flächenreibung zwischen der Flüssigkeit und einem inneren Kern, welcher gleichzeitig zur inneren Begrenzung des ringförmigen Flüssigkeitskanals diente und. mit verschiedener Geschwindigkeit als die äussere Setzfläche umlief. Dem bekannten Verfahren gegenüber unterscheidet sich der Gegenstand der vorliegenden Erfindung dadurch, dass die ringförmige Flüssigkeitssäule, soweit als möglich als ein Ganzes, zwangsläufig mit derselben Geschwindigkeit wie die Antriebsorgane, z. B. Flügel, angetrieben wird und dass sie infolgedessen eine gleichförmige Bewegung erhält, anstatt durchgerührt und in eine innere Bewegung versetzt zu werden.
Ein wesentlicher Vorteil des verbesserten Verfahrens besteht darin, dass die relative Geschwindigkeit der Flüssigkeit in bezug auf die Setzfläche von vornherein genau bestimmt werden kann, während sie bei den bisherigen Verfahren von der Dichtigkeit der Flüssigkeit und verschiedenen anderen schwer bestimmbaren Faktoren, wie Flächenreibung usw., abhing.
Da bei dem Gegenstand der Erfindung der Flüssigkeitskanal nach innen durch die treibenden Flügel nicht abgeschlossen ist, kann sich derselbe auch nicht verstopfen. Es ist weiters die Möglichkeit gegeben, durch Änderung der Geschwindigkeit der äusseren Trommel, welche die eigentliche Setzfläche enthält, und der treibenden Flügel, sowie durch Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses, ferner durch Änderung der Durchflussgeschwindigkeit, das Verfahren dem jeweiligen Material entsprechend durchzuführen.
In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des verbesserten Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt, und zwar ist Fig. i ein senkrechter Schnitt und Fig. 2 ein wagrechter Schnitt.
Die Vorrichtung besteht aus einer äusseren Trommel a, welche sich um ihre Achse dreht und an dem einen Ende mit Einlassöffnungen c und an dem anderen Ende mit Auslassöffnungen d versehen ist. Nahe dem unteren Ende der Trommel ist eine nach innen vorspringende Flansche e vorgesehen, welche die Stärke der ringförmigen Flüssigkeitssäule während des Betriebes bestimmt. Im Innern der Trommel, jedoch in einem gewissen Abstande von der Innenfläche derselben, sind radiale Flügel f angeordnet, und zwar vorzugsweise derart, dass sie in radialer Richtung eingestellt werden können. Bei der hier dargestellten Ausführungsform sind die Flügel f in radialen Schlitzen zweier Scheiben /und i geführt, welche auf des Welle k aufgekeilt sind, um welche die äussere Trommel sich dreht.
Das obere Ende der äusseren Trommel ist hier in Form einer Riemenscheibe 1 ausgebildet, durch deren innere Öffnung die Flüssigkeit eingeführt wird. Die Flügel können mittels Lenker m verstellt werden, deren äussere Enden mit den Flügeln verbunden sind, während die inneren Enden an die Flanschen n einer Hülse angeschlossen sind, die auf den Naben der
Scheiben h und i lose drehbar ist. Zur Feststellung der Hülse kann eine Klemmschraube o dienen. In der Zeichnung sind bloss die Lager der äusseren Trommel dargestellt, wogegen die Lager, in welchen sich die innere Welle k zusammen mit den Flügeln dreht, nicht veranschaulicht sind. Der Antrieb der inneren Welle erfolgt mittels einer Riemenscheibe p.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Die äussere Trommel und die inneren Flügel werden in Umdrehung versetzt und sodann wird zuerst reines Wasser eingeführt, bis dasselbe an dem Austrittsende der Trommel auszufliessen beginnt. Sodann wird das
Scheidegut enthaltende Wasser eingeführt, und der eigentliche Scheidevorgang begonnen, bei welchem in bekannter Weise die spezifisch schwereren Teilchen an der Innenfläche der Trommel abgesetzt werden, während die leichteren Teilchen zusammen mit der Flüssigkeit am äusseren Ende der Trommel austreten. Nachdem eine genügende Ablagerung der auszuscheidenden Teilchen stattgefunden hat, wird vorteilhafter Weise wieder reines Wasser
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eingeführt, bis an dem Austrittsende reines Wasser auszutreten beginnt. Das abgelagerte Material wird sodann entfernt und der Scheidevorgang wiederholt.
In einzelnen Fällen empfiehlt es sich, das Material zwei oder mehrere Male durch die Vorrichtung durchzuleiten, um eine höhere Ausbeute zu erzielen. Unter Umständen kann man das abgelagerte Material einer nochmaligen Behandlung unterwerfen.
Das vorliegende Verfahren eignet sich insbesondere zur Erzscheidung, es ist jedoch klar, dass die Einzelheiten der Durchführung des Verfahrens von so verschiedenen Bedingungen abhängig sind, dass es in der Regel erforderlich ist, einige Versuche vorzunehmen, um die günstigsten Betriebsverhältnisse zu ermitteln.
Zwecks Entfernung des Setzgutes kann man die Trommel mit einer leichten abnehmbaren Auskleidung versehen, oder es kann auch die Entfernung durch Ausspülen erfolgen. Dieses kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass sobald die abgesetzte Schichte eine gewisse Stärke erreicht hat, die Geschwindigkeit der inneren'Flügel erhöht wird. Dadurch wird das bereits abgelagerte Gut wieder in der Flüssigkeit, es wird vorzugsweise in diesem Stadium reines Wasser durchgeleitet, suspendiert, und an dem äusseren Ende ausfliessen gelassen. Es empfiehlt sich bei dieser Arbeitsweise das äussere Ende mit einer Verbindung zu versehen, die zu einem Setzbehälter führt.
Sobald an dem äusseren Ende der Vorrichtung reines Wasser auszufliessen beginnt, wird die Geschwindigkeit der Flügel wieder herabgesetzt und die Verbindung mit dem Setzbehälter unterbrochen, worauf der Scheidevorgang wiederholt werden kann. Unter Umständen kann es sich empfehlen, die Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem Setzbehälter durch eine automatisch wirkende Vorrichtung zu bewirken.
Das den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren ist in gewisser Hinsicht dem bekannten Verfahren ähnlich, in welchem das, das Setzgut enthaltende Wasser über eine geneigte Setzfläche geleitet wird, auf welcher sich die spezifisch schweren Teilchen ablagern. Die Änlichkeit der beiden Verfahren besteht darin, dass in beiden Fällen das Material durch zwei Krätte beeinflusst wird, welche unter einem rechten Winkel zueinander wirken. Bei dem gewöhnlichen Setzverfahren sind diese Kräfte durch die Schwerkraft und durch die Geschwindigkeit des fliessenden Wassers dargestellt. Bei dem vorliegenden Verfahren tritt an die Stelle der Schwerkraft die Fliehkraft, während die relative Geschwindigkeit des Wassers in bezug auf die Setzfläche an die Stelle der Geschwindigkeit der Wasserströmung bei dem gewöhnlichen Setzverfahren tritt.
Der wesentliche Unterschied der beiden Verfahren, besteht jedoch darin, dass bei dem vorliegenden Verfahren Kräfte zur Anwendung kommen, welche die bei dem gewöhnlichen Setzverfahren auftretenden Kräfte wesentlich übersteigen. Es ist bekannt, dass das Anwendungsgebiet des gewöhnlichen Setzverfahrens ein sehr geringes ist. Dieses ist darauf zurückzuführen, dass die meisten Erze die metallischen Teilchen in einem so fein verteiltem Zustande enthalten, dass es erforderlich ist, diese Erze beinahe auf Staubform zu bringen, um die metallischen Teile von dem Gestein zu trennen.
Selbst wenn eine derartig feine Verteilung des Setzgutes nicht erforderlich wäre, so tritt dieselbe bis zu einem gewissen Grade stets ein, da es unmöglich ist, das ganze Setzgut
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Schlamm bezeichnet. Bekanntlich war es bis jetzt unmöglich, derartigen Schlamm in zufriedenstellender Weise zu behandeln, während die Behandlung von weniger fein verteiltem Material verhältnismässig leichter durchzuführen ist. Es hat sich herausgesteilt, dass je grösser die Feinheit der Verteilung des Setzgutes ist, desto geringer die Tiefe oder Flüssigkeits-
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wärtig zur Anwendung kommenden Schlammsetztischen mit einer ausserordentlich dünnen Flüssigkeitsschichte gearbeitet, wodurch selbstverständlich der Wirkungsgrad wesentlich herabgesetzt wird.
Der wesentliche Vorteil des verbesserten Verfahrens besteht darin, dass-sämtliche Faktoren, welche in Frage kommen, wesentlich vergössert sind. Die Wirkung ist somit eine ähnliche, als wenn man bei dem bekannten Setzverfahren die Grösse'der auszuscheidenden Teilchen. vergrössern würde. Bei dem vorliegenden Verfahren verhält sich somit ein Schlammteilchen in derselben Weise, wie sich bei dem bekannten Verfahren ein Teilchen von beträchtlicher Grösse verhalten würde.
Während somit bei dem bekannten Setzverfahren Schlamm nur in einer ausserordentlich dünnen Wasserschicht behandelt werden kann, ist es bei dem vorliegenden Verfahren möglich, mit einer Flüssigkeitssäule von bedeutender Stärke zu arbeiten.
Es ist selbstverständlich unmöglich, genaue Daten betreffend die Geschwindigkeit der Trommel und die relative Geschwindigkeit des Wassers in bezug auf die Trommel anzugeben, da diese Daten wesentlich von der Beschaffenheit des zu behandelnden Erzes abhängen. Es muss jedoch hervorgehoben werden, dass die Geschwindigkeisdifferenz stets eine beträchtliche sein muss. Würde die relative Geschwindigkeit der Flüssigkeit in bezug auf die
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Gutes gegen die Austrittsöffnung zu zur Folge haben, sie würde jedoch nicht die den eigentlichen Zweck der Erfindung bildende Wirkung hervorbringen, welche darin besteht, dass das Absetzen der schwereren Teilchen durch kontinuierliches Wegtragen der leichteren Teilchen beschleunigt wird.
Es ist somit wesentlich, dass eine relative Geschwindigkeit von beträchtlicher Grösse zur Anwendung kommt. Bei Behandlung einer bestimmten Gattung von Wolframerzen haben Versuche ergeben, dass eine sehr günstige Wirkung erzielt wird, wenn die äussere Trommel 200 Umdrehungen per Minute ausführt, wogegen die Geschwindigkeit der Flügel innerhalb der Trommel 425 Umdrehungen per Minute beträgt. Der Durchmesser der Trommel war bei diesen Versuchen 45 cm. Es empfiehlt sich bei Anwendung der Vorrichtung zwecks Ermittlung der günstigsten Betriebsverhältnisse die inneren Flügel zuerst mit einer doppelt so grossen Geschwindigkeit umlaufen zu lassen als die äussere Trommel Wenn das abgelagerte Material zu viel Gestein enthält, so weist das gewöhnlich darauf hin, dass die Geschwindigkeit der Flügel erhöht werden soll.
Selbstverständlich ist es nicht möglich, ein vollkommen gesteinfreies Setzgut zu erzielen und handelt es sich in der Regel um die Erzielung eines kommerziell nützlichen Produkts. Zeigt es sich dagegen, dass das ausfliessende Wasser Metallteilchen in einem zu hohen Grade enthält, so empfiehlt es sich, zuerst die Speisegeschwindigkeit zu verringern, da unter Umständen das Vorhandensein wertvoller Teilchen in der ausfliessenden Flüssigkeit auf eine zu grosse Speisegeschwindigkeit zurückgeführt werden kann. Wenn die Verringerung der Speisegeschwindigkeit die gewünschte Wirkung nicht hervorbringt, so ist es erforderlich, die Geschwindigkeit der Trommel zu erhöhen.
Der Prozentsatz des in Wasser suspendierten Setzgutes hat gleichfalls einen Einfluss auf das Resultat und muss sich nach der besonderen Beschaffenheit des Materials richten. In der Regel kann man mit einer Mischung beginnen, bei welcher das suspendierte Material ein Gewichtsprozent beträgt. Die Menge des Setzgutes kann sodann erhöht werden, bis sich an dem Abfluss zeigt, dass die Beimengung festen Materials ihre Grenze erreicht hat. Selbstverständlich ist es vorteilhafter, das Verhältnis von Setzgut zu Wasser möglichst gross zu machen, da dadurch die Leistung, d. i. die Menge des innerhalb einer gewissen Zeit abgesetzten Gutes erhöht wird. Die Schwierigkeit der Wasserbeschaffung spielt unter Umständen ebenfalls eine grosse Rolle.
Die Verteilung, d. i. der Grad der Zerkleinerung des Erzes ist bis zu einem gewissen
Grade durch die Feinheit der im Gestein enthaltenden Metallteilchen bestimmt. Es handelt sich darum, die Metallteilchen oder sonstigen schweren Teilchen von dem leichteren Material, bzw. dem Gestein möglichst vollständig zu trennen und eine unvollständige Zerkleinerung des Erzes wird daher stets eine unvollständige Scheidung zur Folge haben. Während jedoch bei dem bekannten Verfahren eine zu weitgehende Zerkleinerung des zu behandelnden Materials den Wirkungsgrad wesentlich verringert, kann bei dem vorliegenden Verfahren das zu behandelnde Material auf eine beliebig feine Form gebracht werden, soweit dieses mit den bestehenden Mitteln möglich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Verfahren zur Scheidung unter Anwendung der Fliehkraft, bei welchem das in einer Flüssigkeit suspendierte Setzmaterial durch eine rotierende Trommel durchgeleitet und auf dem inneren Umfange dieser Trommel abgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige, nach innen nicht eingeschlossene, sondern sich vollständig frei unter dem Einflusse der Fliehkraft entwickelnde hohle Flüssigkeitssäule zwangläufig durch Flügel o. dgl. in bezug auf die rotierende Setzfläche in Umdrehung versetzt wird, und zwar derart, dass dieselbe ohne aufgerührt zu werden, eine beträchtliche relative Geschwindigkeit in bezug
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