Vorrichtung zur elektrostatischen Trennung der Bestandteile eines Gemisches kleiner Teilchen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elek trostatischen Trennung der Bestandteile eines Gemi sches kleiner Teilchen, die verschiedene elektrostati sche Eigenschaften (Kontaktpotentiale) haben. Die Trennung kann den Zweck haben, einen wertvollen Bestandteil des Gemisches auszusondern oder eine Anreicherung hinsichtlich dieses Bestandteils zu er zielen, oder aber, das Gemisch in zwei oder mehr Fraktionen zu zerlegen, deren jede eine bestimmte Reinheit aufweist und daher für gewisse industrielle Zwecke einen grösseren Nutzen hat.
Alle bekannten Vorrichtungen der elektrostati schen Trennung beruhen darauf, dass man den zu trennenden Teilchen verschiedene elektrostatische Ladungen erteilt. Dies geschieht durch Erzeugung eines wiederholten Kontaktes und wiederholter Tren nung zwischen den Teilchen untereinander sowie zwischen den Teilchen und den sie umgebenden Flä chen. Im allgemeinen wird angenommen, dass die Ladung der Teilchen durch Reibung erzeugt wird, in Wirklichkeit ist sie aber die Folge eines wiederholten Kontaktes und wiederholter Trennung.
Die bisher bekannten Vorrichtungen zur elektro statischen Trennung der verschiedenen Bestandteile eines Gemisches sind verhältnismässig schwach in der Wirkung und haben eine verhältnismässig geringe Anwendungsbreite. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beheben und eine Vor richtung zur trockenen elektrostatischen Trennung der Bestandteile eines Gemisches zu schaffen, durch die bei gleichzeitig vergrösserter Anwendungsbreite eine raschere und bessere Trennung der Bestandteile erzielt wird als dies mit den bisher bekannten Ein richtungen möglich war.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch ge- löst, dass alle Flächen, mit denen die Teilchen in der mit Einrichtungen zur kräftigen mechanischen Bewe gung und Durchmischung der Teilchen versehenen Ladezone, in der Zuführungszone und in der Trenn zone vom Beginn der Aufladung bis zur endgültigen Trennung in Berührung kommen, aus dielektrischem Material bestehen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele hervor.
Fig. 1 ist eine etwas schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung im Schnitt.
Fig. 2 zeigt die Ablenkvorrichtung 47 der Fig. 1 in etwas abgeänderter Ausführungsform.
Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht, teil weise im Schnitt, einer abgeänderten Ausführungs form der Erfindung.
Fig. 4 ist die Aufsicht auf eine Schüttelrinne, wie sie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 zur Anwen dung kommen kann.
Fig. 5 ist ein Schnitt nach V-V der Fig. 4.
Fig. 6 zeigt einen Teil der Fig. 3 in abgeänderter Ausführungsform.
Fig.7 ist eine schematische Seitenansicht, teil weise im Schnitt, einer weiterhin abgeänderten Vor richtung nach der Erfindung, die zum Trennen ver schiedenartiger Faserteilchen voneinander oder zum Trennen von Faserteilchen und anderen Teilchen bestimmt ist.
Fig. 8 ist eine Aufsicht auf die Trennscheiben der Fig. 7 mit ihren Abstreifern und Ladeelektroden.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung.
Fig. 10 ist ein Schnitt nach X-X der Fig. 9.
Fig. 11 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 10. Die weiter unten verwendeten technischen Be zeichnungen sollen ihre allgemein anerkannte Bedeu tung haben. Viele dieser Bezeichnungen sind notwen digerweise etwas relativ in ihrer Bedeutung und ihrem Umfang. Sie haben jedoch einen gewissen Grad an Bestimmtheit, der ihre Bedeutung klar er kennen lässt.
Eine einem Leiter erteilte Ladung greift beispiels weise sofort auf alle Teile des Körpers über, während dielektrische Materialien, Nichtleiter oder Isolatoren Körper sind, die verschiedenartige elektrische Ladungen aufnehmen können. Eine einem Teil eines Nichtleiters erteilte Ladung wird nicht auf die ande ren Teile dieses Körpers übertragen.
Die Teilchengrösse wird im folgenden nach der Tyler'schen Siebskala angegeben. Das Wort plus bedeutet, dass die Teilchen auf einem Sieb der ange gebenen Maschenweite verbleiben, während das Wort minus anzeigt, dass die Teilchen durch das Sieb hindurchfallen. Die Nummern der Siebskala be ziehen sich daher, wo Grenzwerte angegeben sind, auf die Teilchengrössen.
Bezüglich der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Bedingungen sei bemerkt, dass die Werte der Temperatur, der relativen Feuchtigkeit und der Teilchengrösse, obwohl bedeutungsvoll, in nerhalb verhältnismässig weiter Grenzen schwanken können.
Wenn das zu trennende Material nicht besonders wärmeempfindlich ist, kann es erforderlichenfalls getrocknet werden, wobei die Ausstosstemperaturen zwischen 104 C und 182 C liegen können, wie bei der Trocknung von Mineralien üblich. Trockner für Nahrungsmittel, Chemikalien und organische Stoffe haben im allgemeinen eine Ausstosstemperatur, die durch die Empfindlichkeit des behandelten Materials begrenzt wird. Die Ausstosstemperatur kann in die sem Fall bei etwa 60 C liegen. Wenn das Material nicht besonders wärmeempfindlich ist, liegt sie jedoch im allgemeinen oberhalb des Siedepunktes von Wasser, d. h. oberhalb von 100 C, um eine voll ständige Oberflächentrocknung zu erzielen.
Die relative Feuchtigkeit ist bei der elektrostati schen Trennung nur insoweit wichtig, als verhindert werden muss, dass das Material nach der Trocknung Feuchtigkeit aufnimmt, die seine Fähigkeit, eine elektrostatische Ladung aufzunehmen und zu behal ten, beeinträchtigt. Eine feuchte oder nasse Oberflä che ist eine leitende Oberfläche; ihr Kontakt mit dem elektrostatisch zu trennenden Material bewirkt eine Ableitung oder Neutralisation der Ladung. Ist die relative Feuchtigkeit zu hoch, so müssen daher gut abschliessende Gehäuseteile vorgesehen sein.
Bezüglich der Teilchengrösse der elektrostatisch zu trennenden Stoffe ist zu sagen, dass extrem kleine Teilchen oder Staub zu vermeiden sind, da sie an den grösseren Teilchen anhaften und deren Oberflächen bedecken, was den Verlust ihrer elektrischen Eigen schaften und die Unmöglichkeit einer sauberen Tren nung zur Folge hat. Wenn ein Gemisch verschiedener Stoffe gründlich entstaubt ist, können die meisten Stoffe, die überhaupt trennbar sind, gut getrennt wer den, wenn die Teilchen nicht wesentlich kleiner sind als Siebnummer 200 (Grösse der Sieböffnungen 0,07 nun) und nicht wesentlich gröber als Siebnum mer 6 (Öffnungsgrösse 3,36 mm).
Im Falle der Tren nung mineralischer Teilchen wurden gute Ergebnisse mit einem Gemisch von minus 6 plus 200 erzielt; noch bessere Ergebnisse werden jedoch im allgemei nen erhalten, wenn das Material durch vorherige Sie- bung in zwei Fraktionen von minus 12 plus 40 und minus 40 plus 200 geteilt wird (Die Siebnummer 12 entspricht einer Grösse der Sieböffnungen von 1,41 mm, die Siebnummer 40 einer Öffnungsgrösse von 0,35 mm).
Da Kunststoffe im allgemeinen ge- schliffen werden können, ohne dass übermässig feine Teilchen in nennenswertem Umfang erhalten werden, wird das Material vorzugsweise geschliffen und durch Siebung in zwei Teilmengen von minus 6 plus 35 und minus 35 plus 100 zerlegt (Die Siebnummer 35 ent spricht einer Grösse der Sieböffnungen von 0,42 mm, die Siebnummer 100 einer solchen von 0,15 mm).
Was die Stoffe betrifft, die auf elektrostatischem Wege getrennt werden können, so können diejenigen, die mit den bisher bekannten Vorrichtungen getrennt werden konnten, durch die Vorrichtung nach der Er findung schneller und gründlicher getrennt werden. Darüber hinaus können gewisse Gemische, die bisher nicht in befriedigender Weise getrennt werden konn ten, durch die Vorrichtung nach der Erfindung in wirtschaftlicher Weise getrennt, bzw. die erhaltenen Fraktionen angereichert werden.
Die Voraussetzung für die elektrostatische Tren nung zweier Stoffe durch die Vorrichtung nach der Erfindung ist eine Verschiedenheit der dielektrischen Konstanten. Die kommerzielle Trennung hängt natürlich davon ab, ob die Gemische in grossen Men gen zur Verfügung stehen, wie beispielsweise im Falle mineralischer Erze, natürlicher Sandgemische, verunreinigter Nährstoffe, von Kunststoffabfällen o. dgl.
Das Minimum des Unterschiedes der dielektri- schen Konstanten von Stoffen, die getrennt oder nicht getrennt werden können, wurde nicht quantita tiv ermittelt; es liegen jedoch Werte vor, die darauf hinweisen, dass eine ausreichende Trennung möglich ist, wenn die dielektrischen Konstanten der zu tren nenden Stoffe sich um eine Einheit unterscheiden.
Methylmetacrylat-Polymere, mit einem DC (dielektri- sehe Konstante) von 3,5 bis 4,5 wurden in zufrieden stellender Weise von Polystyrenharzen mit einem DC von 2,45 bis 2,46 getrennt. Ein Vinylharz mit einem DC von 3,2 bis 3,6 wurde von Gummibestandteilen mit einem DC von 5,4, und von einem Polyethylen- harz mit einem DC von 2,25 bis 2,35 getrennt.
Durch Vergleichsversuche wurde festgestellt, dass durch das Verfahren nach der Erfindung unter Ver wendung von dielektrischen Flächen in der Zufüh rungszone und in der Trockenzone eine Erhöhung des Durchsatzes und eine Verringerung der Zahl der erforderlichen Stufen erreicht werden konnte, um einen gewünschten Grad der Trennung oder der An reicherung bei einem bestimmten Gemisch zu erzie len.
Bei der Trennung von Quarzbestandteilen von kohlensaurem Kalk, beispielsweise zur Entfernung unlöslicher Stoffe zum Zwecke der Erzielung eines an kohlensaurem Kalk angereicherten Materials, wie es als Füllstoff für die Herstellung von Kunststoffen oder Farben benötigt wird, waren beispielsweise nach den bisher bekannten Verfahren vier Stufen für eine Materialzuführung von 300 kg pro Meter der Länge der Zuführungswalze und pro Stunde erforderlich, während bei dem Verfahren nach der Erfindung nur zwei Stufen erforderlich sind, und die Zuführung auf 1500 kg pro Meter der Länge der Zuführungswalze und pro Stunde erhöht werden konnte.
Ein weiteres Beispiel ist folgendes. Bei der Verar beitung von Kunststoffabfällen waren bisher acht Stufen für eine Zuführung von 230 kg/m/st erforder lich, während bei dem Verfahren nach der Erfindung die gleiche oder eine bessere Trennung in zwei Stufen mit einer Zuführung von 630 kg/m/st erzielt wurde.
Verschiedene Vorrichtungen nach der Erfindung sind mehr oder weniger schematisch in der Zeich nung dargestellt. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrich tung ist eine Trennvorrichtung mit Kontakt-Zufüh- rungswalzen. Die in Fig. 3 bis 6 dargestellte Vorrich tung ist eine Vorrichtung zur Trennung der Teilchen im freien Fall, bei der eine Schüttelrinne zur Zufüh rung des Materials und eine abgeänderte elektrostati sche Trenn- und Auffangvorrichtung zur Anwendung gelangt.
In Fig. 7 und 8 ist eine Trennvorrichtung mit einer Mehrzahl von dielektrischen Scheiben zur Trennung von feinen Fasern verschiedener Art oder Eigenschaften voneinander oder von Fremdstoffen bzw.
Verunreinigungen dargestellt. Fig. 9 bis 11 zei gen verschiedene Arten von Trocknungsvorrichtun- gen anstelle der in Fig. 1 und 3 dargestellten Trock- nungsvorrichtungen. Fig.2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer Ablenkvorrichtung, die an stelle der in Fig. 1 dargestellten Ablenkvorrichtung verwendet werden kann, wenn die Trennung nicht so schwierig ist,
dass eine Ablenkkante mit einem ein stellbaren Potential erforderlich ist.
Eine geeignete (in der Zeichnung nicht darge stellte) Quelle eines hohen Gleichstrompotentials dient zur Speisung der Elektroden der elektrostati schen Trennzonen der verschiedenen, in der Zeich nung dargestellten Ausführungsformen. Im allgemei nen wird vorzugsweise mit einem Spannungsunter schied in der Grössenordnung von 1200 bis 6000 Volt/cm des Abstandes zwischen den Trennelektro den gearbeitet. Diese Spannung soll konstant gehal ten werden und frei von Wechselstromkomponenten sein.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spiel bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen an sich bekannten Drehtrommeltrockner mit einem zylindri schen Gehäuse 13, welches um eine Achse 14 dreh- bar und an einer Grundplatte 15 angeordnet ist. Das zu trocknende Material wird am einen Ende der Trocknungsvorrichtung durch einen Trichter 16 zu geführt und am anderen Ende durch eine Öffnung 17 in einen Auslasskanal 18 abgeführt, der aus dielektri- schem Material oder aus Metall mit einer Ausklei dung von dielektrischem Material besteht.
Der Aus lasskanal 18 führt die getrockneten und zu trennen den Teilchen einem Trichter 20 am unteren Ende einer Fördervorrichtung zu, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 21 bezeichnet ist. Die Fördervorrich- tung 21 enthält ein verhältnismässig hohes, vertikal angeordnetes Gehäuse 22, das aus Metall bzw. die lektrischem Material bestehen kann, oder mit einer Auskleidung aus dielektrischem Material versehen ist, und das einander gegenüber angeordnete, nach oben divergierende Wände 23 und 24 und eine hori zontale obere Wand 25 hat.
Ein endloser Förderer 26, der im wesentlichen parallel zur Hinterwand 24 angeordnet ist, läuft über eine untere Rolle 28 und eine obere Rolle 27. Das Fördeband 26 besteht aus dielektrischem Material, beispielsweise aus Gummi. Es ist mit einer Anzahl von Schaufeln 29 besetzt, welche das Material aus dem Trichter 20 zum oberen Ende der Vorrichtung 21 befördern, wo ein Teil desselben in einen nach unten gerichteten Kanal 30 gegeben wird, der zur elektrostatischen Trennzone 31 führt. Ein Teil des durch die Schaufeln des Förderbandes 26 nach oben beförderten Materials fällt zum Boden des Gehäuses zurück, wie beim Bezugszeichen 32 angedeutet.
Das zu trennende Material wird daher durch die Schau feln des Förderbandes stark durchgearbeitet und mechanisch bewegt, wobei ein wiederholter Kontakt und eine Unterbrechung des Kontaktes zwischen den zu trennenden Teilchen sowie zwischen diesen und den Förderschaufeln sowie den Gehäusewandungen auftritt. Es ist dafür gesorgt, dass alle Flächen, mit denen das Material bis zur endgültigen Trennung in Berührung kommt, aus dielektrischem Material be stehen. Um eine Entstaubung des Materials in der Vorrichtung 21 zu erzielen, ist das Gehäuse mit Ein lässen 33 und 33a versehen, durch welche Heissluft in den Kanal 30 und das untere Ende des Gehäuses 22 eingeführt wird.
Durch ein Abführungsrohr 34 am oberen Ende der Vorrichtung 21 wird die ver brauchte und mit Staub angereicherte Luft abgeführt und gelangt in ein (in der Zeichnung nicht dargestell tes) Gebläse und einen Staubabscheider. Eine am oberen Ende des Gehäuses angeordnete, nach unten gerichtete Zwischenwand oder Prallplatte 35 verhin dert im wesentlichen, dass andere Teile als Staub mit der Heissluft abgeführt werden.
Die Vorrichtung 21 dient daher nicht nur zur Aufwärtsbeförderung des elektrostatisch zu trennen den Materials, sondern auch zur elektrostatischen Aufladung und zur Entstaubung desselben, bevor es in die elektrostatische Trennzone 31 gelangt. Der Kanal 30 und der Trichter 20 sollen in jedem Falle an ihrer Innenseite dielektrische Flächen aufweisen. Die elektrostatische Trennzone 31 ist von einem Gehäuse umgeben, welches mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet ist.
Dieses nicht mit dem zu trennenden Gut in Berührung kommende Gehäuse kann aus Metall bestehen; es hat lediglich den Zweck, die elek trostatische Trennzone gegen die Aussenluft abzu schirmen, um die Einwirkung der Temperatur, der Feuchtigkeit und der stets vorhandenen Luftströmun gen auf die elektrostatische Trennzone auszuschalten. Eine angetriebene Zuführungswalze 37 ist am oberen Ende des Gehäuses 36 direkt unterhalb des Endes des Kanals 30 angeordnet. Die Walze 37 dient dazu, das zu trennende Material in die elektrostatische Trennzone 31 zu befördern.
Ein verstellbarer Schie ber 38 dient zur Einstellung der in der Zeiteinheit der Walze 37 zugeführten Materialmenge. Der Kanal 30, der einstellbare Teil des Schiebers 38 und die Zufüh- rungswalze bestehen alle aus dielektrischem Material oder sind mit solchem bekleidet, so dass ein Kontakt des zu trennenden Materials mit leitenden, geerdeten Flächen vom Beginn der Ladung in der Vorrichtung 21 bis zur Trennung des Materials in der Trennzone 31 vermieden wird.
Die Zuführungswalze 37 wird im Uhrzeigersinn der Fig. 1, wie durch den Pfeil 40 angedeutet, mit einer solchen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, dass ein maximaler Durchsatz entsprechend dem ge wünschten Grad der Trennung oder Anreicherung des Materials erzielt wird. In einem bestimmten Ab stand von der Zuführungswalze 37 ist eine rotierende Elektrode 41, die mit einer endlosen Fläche aus die lektrischem Material versehen ist, angeordnet, deren Durchmesser kleiner ist als der der Walze 37; wenn der Elektrode 41 über das Hochspannungskabel 42 das gewünschte Potential erteilt wird, wird daher zwi schen der Elektrode 41 und der Walze 37 ein Span nungsgradient erstellt.
Vorzugsweise ist die Walze 37 über den Leiter 43 und das Gehäuse 36 geerdet; es versteht sich jedoch, dass sowohl die Walze 37 als auch die Elektrode 41 an Quellen hoher Gleichspan nung angeschlossen sein können, die sich derart in der Höhe der Spannung oder in dem Vorzeichen der selben oder in beidem unterscheiden, dass zwischen der Walze und der Elektrode ein Potentialgradient erzeugt wird. Ein Kratzer 44 legt sich regelbar gegen die Oberfläche der Walze 37 an ihrer hochgehenden Seite und entfernt die an der Walze 37 anhaftenden Teilchen.
In ähnlicher Weise ist die Elektrode 41 auf ihrer Rückseite mit einem Kratzer 45 versehen, der die an der Elektrodenwalze 41 anhaftenden Teilchen entfernt.
Unterhalt des Spaltes zwischen der Walze 37 und der Elektrode 41 ist eine Ablenkvorrichtung ange ordnet, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 47 bezeichnet ist. Sie hat den Zweck, den von der Walze 37 ausgehenden und dem Potentialgradienten zwi schen der Walze und der Elektrode unterworfenen Materialstrom zu teilen und in verschiedene Richtun gen zu lenken. Infolge der Tatsache, dass einige der Teilchen von der Elektrode 41 angezogen und andere von ihr abgestossen oder von der Walze 37 angezo gen werden, ergibt sich im allgemeinen eine Teilung des Materialstromes in verschiedene Teilströme;
diese Teilströme sind in der Zeichnung durch die ge strichelten Linien und die Bezugszeichen S1, S2 und S9 angedeutet. Die Ablenkvorrichtung 47, die den Hauptstrom des Materials in die Teilströme S1 und S2 teilt, besteht vorzugsweise aus Platten dielektri- schen Materials mit den schrägen Oberflächen 47a und 47b und aus einer nach oben gerichteten, klin- genartigen Trennwand 47e.
Das in Fig.l dargestellte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Trennzone 31 enthält ausser der genannten Stufe noch eine zweite und eine dritte Stufe. Jede dieser Stufen besteht aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Walzen (entsprechend den Walzen 37 und 41), zwischen denen ein hoher Poten tialgradient erzeugt wird. Die entsprechenden Teile der zweiten und dritten Stufe sind mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit dem Zusatz 2 bzw. 3 be zeichnet.
Die Zuführungswalzen 37-2 und 37-3, die in glei cher Weise ausgebildet sind wie die Zuführungswalze 37, sind vertikal unter der Walze 37 angeordnet und werden in der gleichen Richtung angetrieben, wie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet. Ebenso sind die rotierenden Elektroden 4l-2 und 41-3 in gleicher Weise ausgebildet wie die Elektrode 41 und unterhalb derselben angeordnet. Alle Elektroden 41, 41-2 und 41-3 können an die gleiche Hochspan nungsquelle angeschlossen, und alle Zuführungswal zen 37, 37-2 und 37-3 können geerdet sein. Statt des sen können natürlich auch andere Anordnungen vor gesehen sein, um die gewünschten Potentialgradien ten in den verschiedenen Stufen zu erstellen.
Nach dem der Strom S1 durch die Klinge 47c vom Strom SZ der ersten Stufe getrennt ist, fällt er durch die Schwerkraft in den Raum zwischen den Ablenkvor- richtungen und der Gehäusewand 48. Die Wand 48 braucht nicht aus dielektrischem Material zu beste hen, da der mit ihr in Berührung kommende Materi alstrom bereits endgültig geteilt ist. Eine schräge Platte 49 leitet den Strom S1 in eine trogartige Sam- melvorrichtung 50 am Boden der elektrostatischen Zone 31.
Der Materialstrom S2 wird durch die schräge Wand 47b der Ablenkvorrichtung 47 auf die Ober seite der Zuführungswalze 37-2 geleitet. Ein Teil des von der Walze 37-2 abgegebenen Stromes, nämlich der Teilstrom S4, der aus Teilchen besteht, welche von der Elektrode 41-2 angezogen werden, wird durch die Ablenkvorrichtung 47-2 derart abgelenkt, dass er sich mit dem Strom S1 vermischt und in die Sammelvorrichtung 50 fällt.
Auf der linken Seite der Ablenkvorrichtung 47 werden die Ströme S2 und S3 der ersten Stufe durch die schräge Fläche 47b und eine weitere Fläche 51 auf die Zuführungswalze 37-2 geleitet. In ähnlicher Weise werden die von der Walze 37-2 abgegebenen Ströme durch die schräge Wand (der Ablenkvorrichtung) 47-2 und eine weitere Wand 52 auf die Zuführungswalze 37-3 gegeben. Die von der Walze 37-3 abgegebenen Ströme, die von der Walze 37-3 angezogen werden oder an ihr anhaften, fallen in eine trogartige Sammelvorrichtung 53.
In den Sammelvorrichtungen 50 und 53 sind Förder- schnecken 55 angeordnet, die das Material abführen.
Was die Ablenkvorrichtung 47 (und die dieser entsprechenden Vorrichtungen 47-2 und 47-3) be trifft, so besteht die Klinge 47c vorzugsweise aus lei tendem Material und wird über eine Leitung 56 auf einem Potential gehalten, welches dem Potentialabfall oder Potentialgradienten zwischen den Walzen 41 und 37 entspricht. Hierdurch wird die Klinge also auf einem bestimmten Potential gehalten.
Der Zweck dieser Massnahme besteht darin, jede Verzerrung des Potentialgefälles an diesem Punkte des Hochspan nungsfeldes zwischen der Zuführungswalze und der rotierenden Elektrode zu verhindern, oder, mit ande ren Worten, einen gleichmässigen Potentialabfall in dem Spalt zwischen den Walzen 41 und 37 zu erhal ten. Es hat sich gezeit, dass diese Anordnung beson ders zur Trennung von Stoffen geeignet ist, die sich sonst nur schwer auf elektrostatischem Wege trennen lassen.
Um den Grad der Trennung zu erhöhen, be stehen die linken Platten 47b der Ablenkvorrichtung 47 und die entsprechenden Platten der Vorrichtungen 47-2 und 47-3 aus Isoliermaterial; das gleiche gilt für die Führungsplatten 51, 52 und 54 sowie für die Kratzer 44, 44-2 und 44-3. Die rechte Seite der Ab lenkvorrichtungen mit den Platten 47a und den ent sprechenden Platten der anderen Ablenkvorrichtun- gen ebenso wie die Schaber 45, 45-2 und 45-3 kön nen aus Metall bestehen, da das mit ihnen in Berüh rung kommende Material nicht mehr weiter getrennt wird.
Da die Ströme S. und S3 noch einer weiteren Trennung in der zweiten und dritten Stufe unterlie gen, müssen die mit ihnen in Berührung kommenden Flächen jedoch aus dielektrischem Material bestehen.
Fig.2 zeigt eine vereinfachte und abgeänderte Ausführungsform der Ablenkvorrichtung 47 der Fig. 1. Die Ablenkvorrichtung der Fig. 2 ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 60 bezeichnet. Sie enthält eine klingenartige Wand 61, die nach links unten in eine Wand 62 übergeht. Beide bestehen aus dielektri- schem Material. Die nach rechts gerichtete Ablenk- wand 63 dagegen kann aus Metall bestehen.
Bei die ser Ablenkvorrichtung, die für wenige schwierige Trennungen Anwendung finden kann, wird der Klin- genteil 61 nicht mit einer besonderen Spannungs quelle verbunden.
Wie bei jeder elektrostatischen Trennvorrichtung mit Walzenelektrode wird die Polarität der rotieren den Elektrode 41 entsprechend den Eigenschaften desjenigen Materialanteils gewählt, welcher abge trennt oder bezüglich dessen die Mischung angerei chert werden soll. Im allgemeinen wird die Polarität der rotierenden Elektrode so gewählt, dass sie dieje nigen Teilchen des Gemisches anzieht, von denen im Gemisch ein kleinerer Anteil enthalten ist als von den übrigen Stoffen.
Die rotierende Elektrode kann daher zum Zwecke der wirkungsvollsten Trennung entwe der positiv oder negativ geladen werden, und die Zu führungswalze 37 kann entweder geerdet oder mit einem entgegengesetzten Potential verbunden sein. Der Potentialabfall oder Potentialgradient zwischen der Zuführungswalze und der rotierenden Elektrode wird so gewählt, dass die bestmögliche Trennung oder Anreicherung erzielt wird. In Fig. 1 sind drei hintereinandergeschaltete Trennungsstufen darge stellt.
Es versteht sich, dass auch eine kleinere oder grössere Anzahl von Stufen verwendet werden kann, und dass gewünschtenfalls auch ein Mittelgut abge sondert werden kann, also dass drei anstatt zwei Fraktionen erhalten werden.
Die abgeänderte Ausführungsform der Fig.3 zeigt eine Trennvorrichtung ohne angetriebene Zu führungswalze, bei der das Material im freien Fall getrennt wird. Die Vorrichtung enthält eine rotie rende Trocknungsvorrichtung, die ähnlich ausgebil det ist wie die Trocknungsvorrichtung der Fig. 1, und eine im wesentlichen horizontal angeordnete Schüt telrinne, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 65 bezeichnet ist. Dem einen Ende der Schüttelrinne wird das getrocknete Material über einen Trichter 66 zugeführt.
Eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Vibrationseinrichtung setzt die Schüttelrinne 65 in irgendeiner an sich bekannten Weise in vibrierende Bewegung. Die Schüttelrinne 65 hat eine Breite, die im wesentlichen der Breite der elektrostatischen Trennzone entspricht. Sie besteht aus dielektrischem Material oder ist an ihrer Oberfläche und den Seiten 65a mit einem solchen ausgekleidet, um den erwähn ten Vorteil zu erzielen, dass das geladene und zuge führte Material nicht mit leitenden Flächen in Berüh rung kommt.
Infolge der Vibration und/oder der leichten Nei gung der Schüttelrinne 65 wird das zu trennende Material vom linken Ende der Schüttelrinne 65 zu ihrem Abführungsende 67 befördert, von wo es durch die Schwerkraft in die elektrostatische Trenn zone 68 fällt. Die Trennzone 68 enthält zwei Riemen anordnungen 69 und 69a, von denen nur eine im einzelnen beschrieben werden soll. Die Riemenan ordnung 69 enthält zwei Walzen 70 und 71, von denen nur eine angetrieben wird, und über die ein endloser Riemen 72 läuft, der in Pfeilrichtung bewegt wird.
Eine dielektrische Erdungsvorrichtung 73 ist in der Nähe des oberen Endes des hochgehenden Teils des Riemens 72 angeordnet, während eine Ladungs elektrode 74 an einer entsprechenden Stelle des hochgehenden Teils des dielektrischen Riemens 72a angeordnet ist. Hierdurch wird der erwünschte Potentialgradient in dem Spalt zwischen den Riemen 72 und 72a zwischen den oberen Walzen 70 und 70a erzeugt. Die nach unten gehenden Teile 75 und 75a der Riemen sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, obwohl sie von dieser Richtung auch nach der einen oder anderen Seite etwas abweichen können.
Ein Kratzer 76 aus Isoliermaterial ist in der Nähe des unteren Endes des nach oben gehenden Teils des Riemens 72 angeordnet, um die an dem Riemen 72 anhaftenden Teilchen zu entfernen, bevor sie geerdet und in die eigentliche elektrostatische Zone zurückgeführt werden. In ähnlicher Weise ist ein Kratzer 76a aus Isoliermaterial in der Nähe des unteren Endes des hochgehenden Teils des Riemens 75a angeordnet, um die an dem Riemen 75a anhaf tenden Teilchen zu entfernen, bevor der Riemen wie der durch die Elektrode 74 aufgeladen wird.
Unterhalb der elektrostatischen Trennzone ist eine Sammelzone angeordnet, welche die drei Sam- meltröge 77, 78 und 79 enthält, die parallel zueinan der angeordnet und mit Ablenkschaufeln 80 und 81 versehen sind, die zwischen dem mittleren und den äusseren Trögen angeordnet sind. Ferner sind schräge Ablenkwände 82 und 83 vorgesehen, die an den äusseren Enden der Tröge 77 und 79 angeordnet sind. Die Ablenkwände 80 und 81 sind einstellbar ausgebildet, um ihre Oberkanten in die günstigste Stellung bringen zu können.
Schneckenförderer, die ähnlich ausgebildet sind wie die Förderer 55 der Fig. 1, sind in den Trögen 77, 78 und 69 angeordnet. Sie sind mit den Bezugszeichen 85 bezeichnet.
Fig.6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der im freien Fall der Teilchen beschickten Trenn zone der Fig. 3, der das zu trennende Material durch eine Schüttelrinne zugeführt wird. Fig. 6 enthält eine erste Trennstufe, in welcher die im wesentlichen parallel zueinander angeordneten endlosen Riemen 86 und 87 angeordnet sind, sowie eine zweite Trenn stufe mit den in ähnlicher Weise ausgebildeten endlo sen Riemen 88 und 89, welche direkt unter den Rie men 86 und 87 angeordnet sind.
Zwischen der ersten und der zweiten Trennstufe sind Ablenkvorrichtun- gen 90 und 91 angeordnet, die aus dielektrischem Material bestehen oder mit einem solchen bekleidet sind. Jede der Trennvorrichtungen 90 und 91 hat eine umgekehrte V-Form. Die Trennvorrichtung 90 leitet einen Teil des durch die elektrostatische Trenn zone der ersten Stufe fallenden Materials nach links ab, und einen anderen Teil in den Zwischenraum zwischen den nach unten gehenden Teilen der Rie men 88 und 89.
In ähnlicher Weise leitet die Trenn vorrichtung 91 einen Teil des fallenden Materialstro mes nach rechts ab, und einen anderen Teil in die elektrostatische Trennzone der zweiten Stufe zwi schen den Riemen 88 und 89. Die Trennvorrichtun gen 90 und 91 können als ein Zwischenstück be trachtet werden, welches diejenigen Materialteilchen, die nicht eindeutig von einem der geladenen Riemen 86 und 87 der ersten Stufe angezogen werden, in Form eines dünnen Materialstromes in den Zwi schenraum zwischen den geladenen unteren Riemen 88 und 89 leitet.
Die Trennvorrichtungen 90 und 91 können entweder vollständig aus Isoliermaterial be stehen, oder nur die konvergierenden inneren Teile 90a und 91a; die äusseren Flächen 90b und 91b kön nen aus Metall bestehen, da die mit ihnen in Berüh rung kommenden Teilchen nicht weiter getrennt wer den. Eine abgeänderte Ausführungsform der Schüttel rinne ist in Fig. 4 und 5 dargestellt.
Sie findet vor zugsweise in denjenigen Fällen Anwendung, in denen eine maximale Ladung der Teilchen durch starken und wiederholten Kontakt und Trennung der Teil chen untereinander sowie der Teilchen mit den di- elektrischen Flächen erwünscht ist. Diese abgeänderte Ausführungsform der Schüttelrinne besteht aus einer verhältnismässig flachen Rinne 95, die sich vom Zu führungsende 96 zum Abführungsende 97 verengt und schräge Seitenwände 98 und 99 enthält, die am Zuführungsende durch eine Endwand 100 verbunden sind.
Eine Mehrzahl von Zwischenwänden 101 und 102, die sich von der Unterseite 103 der Schüttel rinne nach oben erstrecken, sind im Abstand vonein ander angeordnet, um die mechanische Durcharbei- tung des die Schüttelrinne passierenden Materials zu erhöhen. Die Wände 101 sind parallel zueinander von der Endwand 100 bis etwa zur Mitte der Schüt telrinne 95 angeordnet, während die Wände 102, die gegenüber den Wänden 101 versetzt sind, von der Mitte der Schüttelrinne bis zu ihrem Abführungsende reichen, um den Fluss des Materials nach dem Ab- führungsende hin zu unterbrechen.
Die gesamte Schüttelrinne 95 besteht entweder aus dielektrischem Material, oder aber alle mit den Teilchen in Berüh- rung kommenden Flächen sind mit einem solchen Material bekleidet, um den zu trennenden Teilchen eine maximale Ladung zu erteilen.
In Fig. 7 und 8 ist eine abgeänderte Ausführungs- form einer Trennvorrichtung dargestellt, die eine Mehrzahl von Trennscheiben enthält, und die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 105 (Fig. 7) bezeich net ist. Diese Vorrichtung dient zur Trennung von Fasern verschiedener Eigenschaften untereinander oder dazu, um Fasern von anderen Bestandteilen zu trennen. Fig. 7 zeigt einen Trichter 106, dem das Fasermaterial in leicht verfilztem Zustand zugeführt wird.
Die Trennung der Fasern erfolgt durch eine angetriebene, rotierende Bürste 107, deren Borsten 108 aus Nylon oder einem anderen dielektrischen Material bestehen, und die sich radial nach aussen erstrecken. Ein feststehendes Krempeltuch 109, des sen Stifte 109a in Isoliermaterial 109b eingesetzt sind, ist am unteren Ende des Trichters 106 angeord net und arbeitet mit den Stiften 108 der rotierenden Bürste 107 zusammen, um die Fasern aufzulockern und in einzelne Fasern zu zerlegen, die in den Raum des Gehäuses 110 abgeschleudert werden, welches vorzugsweise aus dielektrischem Material besteht.
Der abgeschleuderte Faserstrom ist durch das Be zugszeichen 111 bezeichnet.
Eine Mehrzahl von aus dielektrischem Material bestehenden Trennscheiben 112 ist auf einer Welle 113 befestigt. Sie rotieren im unteren, offenen Teil des Gehäuses 110, dessen Breite derjenigen der rotie renden Bürsten 107 entspricht. Elektroden 114, die durch die Hochspannungskabel 115 mit einer geeig neten Quelle eines hohen Gleichstrompotentials ver bunden sind, sind zwischen je zwei benachbarten Scheiben 112 angeordnet, um deren einander zuge kehrten Flächen eine Ladung der gleichen Polarität zu erteilen. Statt dessen kann es unter gewissen Um ständen erwünscht sein, den einander gegenüber an geordneten Flächen Ladungen verschiedener Polari tät zu erteilen. Zur Trennung von Fasern mittels sol cher Scheiben sind wenigstens zwei Trennscheiben erforderlich.
Es versteht sich, dass jede gewünschte Anzahl von Scheiben auf der gemeinsamen Welle angeordnet sein kann. Die Anzahl der Trennräume ist gleich der Anzahl der Trennscheiben minus Eins.
Radial angeordnete Kratzer 116 (Fig. 7 und 8) sind zwischen je zwei einander gegenüber angeordne ten Flächen der Trennscheiben 112 angeordnet, um die an den Scheiben anhaftenden Teilchen vor der Ladezone von den Scheiben zu entfernen; die Dreh richtung der Scheiben ist durch den Pfeil 117 der Fig. 7 angedeutet. Eine Ablenkvorrichtung <B>118</B> von umgekehrter V-Form ist einstellbar unter den Schei ben 112 angeordnet und trennt den Materialstrom am Punkte der grössten Wirksamkeit in zwei Fraktionen 119 und 120.
Zur Führung des Materialstromes die nen ausserdem geneigte Platten 118a und 118b, die aus Metall bestehen können, da die Trennung bereits vollzogen ist, wenn die Fasern mit diesen Platten in Berührung kommen.
Die Arbeitsweise der in Fig. 7 und 8 dargestellten Trennvorrichtung ist folgendermassen. Die durch die Krempelwirkung der rotierenden Bürste 107 und des Krempelelements 109 gelockerten und getrennten Fasern werden in der Breite der gesamten Scheiben anordnung über die rotierenden Scheiben 112 ge worfen und fallen durch die Schwerkraft in die Zwi schenräume zwischen den Scheiben. Hierbei wird ein Teil der Fasern von den Scheiben 112 angezogen und ein anderer Teil der Fasern bzw. des sontigen Mate rials nicht.
Die von den Scheiben angezogenen Fasern bleiben an den Scheiben haften und werden durch die Kratzer 116 von ihnen entfernt, so dass sie als ein Materialstrom 119 (Fig. 7) in den Zwischen raum zwischen der Ablenkvorrichtung 118 und der Wand 188a fallen. Die nicht durch die Scheiben an gezogenen Teilchen fallen als ein Materialstrom 120 in den Zwischenraum zwischen der Ablenkvorrich- tung 118 und der Platte 118b.
Für den Fall, dass die einander gegenüberliegenden Flächen benachbarter Scheiben 112 eine verschiedene Ladung erhalten, und dass die an der einen Scheibe anhaftenden Teil chen von den an der gegenüberliegenden Scheibe an haftenden Teilchen -,:trennt werden sollen, müssen getrennte Kratzer für die verschieden geladenen Scheibenflächen vorgesehen sein, die das Material an verschiedenen Stellen abführen. Normalerweise jedoch erfolgt nur eine Trennung zwischen den Fasern oder zwischen Fasern und anderen Teilen, wobei die eine Fraktion das Material ist, das von den geladenen Flächen der Scheiben angezogen wird, während die andere Fraktion das nicht von den Scheiben angezogene Material darstellt.
Fig. 9 zeigt mehr oder weniger schematisch eine rotierende Trocknungsvorrichtung 120. Die Vorrich tung 120 enthält ein angetriebenes und geneigt ange ordnetes zylindrisches Gehäuse 121, welches mit einer Welle 122 verbunden ist, die in den Lagern 123 gelagert ist. Ein Zuführungstrichter 124 dient dazu, das Material am höher gelegenen Ende des Zylinders 121 zuzuführen; das getrocknete Material, welches den Zylinder 121 verlässt, wird am unteren Ende des selben durh einen Abführungstrichter <B>125</B> abge führt.
Durch ein Rohr 126 wird am unteren Ende des Zylinders erhitzte Luft zugeführt; die verbrauchte Luft wird am oberen Ende des Zylinders durch eine Saughaube 127 und ein Rohr 128 abgeführt; das Rohr 128 führt zu einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Gebläse und einer Sammelvorrichtung für d_ n Staub. Die Trocknungsvorrichtung der Fig. 9 kann in Verbindung mit der elektrostatischen Trenn vorrichtung der Fig. 1 und 3 verwendet werden.
Entsprechend den Erkenntnissen der Erfindung hat der Zylinder 121 an seiner Innenseite eine kera mische Auskleidung, die mit dem Bezugszeichen 130 der Fig. 10 bezeichnet ist. Natürlich können auch andere Auskleidungen aus nichtleitendem und abnut zungsbeständigem Material verwendet werden, das für den vorliegenden Zweck geeignet ist; eine Aus kleidung aus keramischem Material ist jedoch beson ders vorteilhaft für die Gegenstromtrocknung von körnigen und scharfen Teilchen und die gleichzeitige Ladung dieser Teilchen infolge der durch die Dre hung der Trommel erzeugten Reibung.
Um den Grad dieser Reibung zu erhöhen, kann die Innenseite des Zylinders 121 mit radial angeordneten, verhältnis- mässig niedrigen Wänden oder Schaufeln 131 (Fig. 11) versehen sein. Die Drehung des Zylinders erzeugt ein Durcheinanderfallen des Materials, wobei durch die Neigung des Zylinders eine Vorschubbewe- gung von links nach rechts der Fig. 9 erzeugt wird. Das Material wird daher gleichzeitig getrocknet, elektrisch aufgeladen und in Längsrichtung des Zylinders 121 transportiert, bevor es in die elektro statische Trennzone gelangt.
Vorzugsweise wird das Material hierbei direkt vom Trockner aus der elek trostatischen Trennzone zugeführt, ohne dass es mit irgendwelchen leitenden Flächen in Berührung kommt, und ohne dass sich etwas an dem getrockne ten und geladenen Zustand der Teilchen ändert.
Um die grössere Leistungsfähigkeit der elektro statischen Trennung nach der Erfindung zu beweisen, bei der dielektrische Beschickungs-, Zuführungs- und Trennflächen verwendet werden (im Gegensatz zu leitenden Flächen in diesen Stufen oder Zonen), wur den Vergleichsversuche angestellt, bei denen das gleiche Ausgangsmaterial unter im übrigen gleichen Bedingungen verwendet wurde. Es waren also in bei den Fällen gleich: 1. Durchsatz des Förderers; 2. Umfangsgeschwindigkeit der Zuführungswalze; 3. Drehzahl der rotierenden Elektrode; 4.
Ladung der Elektrode und der Zuführungswalze, sowohl hin sichtlich der Polarität als auch hinsichtlich der Span nung; 5. Einstellung der dielektrischen Elektrode; und 6. Arbeitstemperatur. Bei einer derartigen Arbeitsweise müssen alle Unterschiede in den Ergeb nissen darauf beruhen, dass im einen Fall dielektri- sche Flächen, und im anderen leitende Flächen in der Lade- der Zuführungs- und der Trennzone zur An wendung gelangen. Des besseren Vergleiches wegen wurden die Versuche auf jeweils eine Trennstufe be schränkt.
Einer dieser Vergleichsversuche wurde mit einer Mischung von gemahlenem weissem Luzit (einem Polymethacrylat) und einem roten Polystyren-Kunst- stoff gemacht, der zu einer Feinheit von minus 8 plus 20 gesiebt war.
Bei Verwendung von dielektrischen Flächen wurden 61,4 % des Gemisches als eine weisse Luzitfraktion abgetrennt, die frei von rotem Polystyren war, und 38,
6 % der Mischung wurden als eine Mischung von rotem und weissem Kunststoff ausgeschieden.
Bei Anwendung von leitenden Kontaktflächen wurden unter sonst gleichen Bedingungen 79,9 % des Gemisches als eine Fraktion abgetrennt, die stark durch roten Kunststoff verunreinigt war, und 20,1 0/0 des Gemisches wurden als eine Mischung von weis- sem Luzit und rotem Polystyren ausgeschieden. Diese Trennung war nicht zufriedenstellend.
Bei einem anderen Vergleichsversuch bestand das zugeführte Gemisch aus Kalkspat (Kalzit), der durch natürliches Ganggestein verunreinigt war, welches aus Quarz und dunklem Schiefer (wahrscheinlich Silikaten) bestand. Der gemahlene Kalkspat wurde gesiebt zu einer Feinheit von minus 20 plus 70. Vor jedem Versuch wurde die dieser Fraktion entnom mene Versuchsmenge auf 127 C erhitzt, um die Teilchen oberflächentrocken zu machen, und dann auf 55 C abgekühlt, um den Temperaturgradienten zu verringern und plötzliche Änderungen während der Vergleichsversuche auszuschalten.
Bei Verwendung von dielektrischen Kontaktflä- chen, wie oben beschrieben, wurden 95,1 % des zu- geführten Gemisches als eine Fraktion abgetrennt,
die erheblich weisser war als das Ausgangsmaterial und nur wenige dunkle Flecken enthielt; 4,9 % des Gemisches wurden als eine graue Mischung ausge schieden, welche Quarzkristalle und Ganggestein ent hielt.
Bei Verwendung leitender Kontaktflächen wur- den unter sonst gleichen Bedingungen 97,1 % des Gemisches als eine Fraktion abgetrennt, die erheblich dunkler war als die mit dielektrischen Kontaktflächen erhaltene Fraktion, so dass sie keine nennenswerte Verbesserung gegenüber dem Ausgangsmaterial zeigte. 2,
9 % des Gemisches wurden als eine Fraktion ausgeschieden, die von grauer Farbe war und erheb lich weniger Quarzkristalle enthielt als die entspre chende, mit dielektrischen Kontaktflächen erhaltene Fraktion.
Auch ohne Anstellung von Analysen zeigt bei den beschriebenen Vergleichsversuchen allein die Be trachtung durch das Auge eindeutig, dass bei elektro statischer Trennung weit bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn in der Zuführungs-, der Lade- und der Trennzone dielektrische Kontaktflächen, und keine leitenden Kontaktflächen verwendet werden.
Um entsprechend den Unterschieden der Kon taktpotentiale ein Maximum an differenzierten Ladungen der zu trennenden Teilchen zu erhalten, empfiehlt es sich, nicht nur dafür zu sorgen, dass die durch Reibungskontakt erzielte Ladung der Teilchen nicht verringert wird, sondern auch die Entstehung irgendwelcher Ladungen zu vermeiden, welche den Trennvorgang stören oder beeinträchtigen könnten. Zu diesem Zweck sollen Infrarottrockner vermieden werden, da sie in einem Gemisch trockener Teilchen Ladungen erzeugen, die gross genug sein können, um, die den Teilchen durch Reibung erteilten Kontaktla dungen derart zu verändern,
dass keine zufriedenstel lende Trennung erzielt wird.
In ähnlicher Weise sollen keine Sprübionen- Elektroden verwendet werden, die auf das Ausgangs material einwirken, bevor es in das elektrostatische Feld eintritt, da solche Elektroden je nach der Leitfä higkeit der verschiedenen Teilchen verschiedene Wirkungen hervorrufen und keine direkte Beziehung zu dem Vorzeichen oder Potential der nützlichen Kontaktpotentiale haben, die durch Reibung allein hervorgerufen werden. Daher ist eine reine Oberflä chenladung, die die natürlichen Kontaktpotentiale der zu trennenden Teilchen ausnutzt, unter Ausschal tung jeglicher Fremdladung o. dgl., zu bevorzugen.
Device for the electrostatic separation of the constituents of a mixture of small particles The invention relates to a device for the electrostatic separation of the constituents of a mixture of small particles which have different electrostatic properties (contact potentials). The purpose of the separation can be to separate out a valuable component of the mixture or to enrich it with regard to this component, or else to split the mixture into two or more fractions, each of which has a certain purity and therefore a greater one for certain industrial purposes Has benefit.
All known devices for electrostatic separation are based on the fact that the particles to be separated are given different electrostatic charges. This is done by creating repeated contact and separation between the particles and between the particles and the surfaces around them. It is generally believed that the charge on the particles is created by friction, but in reality it is the result of repeated contact and separation.
The previously known devices for the electrostatic separation of the various components of a mixture are relatively weak in their effect and have a relatively small range of applications. The invention is based on the object of overcoming this disadvantage and providing a device for dry electrostatic separation of the components of a mixture, through which a faster and better separation of the components is achieved than is possible with the previously known A directions while increasing the scope of application was.
According to the invention, the object is achieved in that all surfaces with which the particles in the charging zone, which is provided with devices for strong mechanical movement and mixing of the particles, in the feed zone and in the separation zone from the start of charging to the final separation in Come into contact, consist of dielectric material.
Further details of the invention emerge from the following description of some exemplary embodiments.
Fig. 1 is a somewhat schematic representation of a device according to the invention in section.
FIG. 2 shows the deflection device 47 of FIG. 1 in a somewhat modified embodiment.
Fig. 3 is a schematic side view, partly in section, of a modified embodiment of the invention.
Fig. 4 is a plan view of a vibrating chute, as it can be used in the embodiment of FIG.
FIG. 5 is a section along V-V of FIG. 4.
FIG. 6 shows part of FIG. 3 in a modified embodiment.
7 is a schematic side view, partly in section, of a further modified device according to the invention, which is intended for separating ver different-like fiber particles from one another or for separating fiber particles and other particles.
FIG. 8 is a plan view of the cutting disks of FIG. 7 with their scrapers and charging electrodes.
Figure 9 is a side view of a modified embodiment of the drying apparatus.
FIG. 10 is a section along X-X of FIG. 9.
FIG. 11 shows a modified embodiment of the arrangement according to FIG. 10. The technical terms used below are intended to have their generally recognized meaning. Many of these terms are necessarily somewhat relative in their meaning and scope. However, they have a certain degree of certainty that makes their meaning clearly known.
A charge given to a conductor, for example, immediately spreads to all parts of the body, while dielectric materials, non-conductors or insulators are bodies that can accept various types of electrical charges. A charge given to one part of a non-conductor is not transferred to the other parts of this body.
The particle size is indicated below according to the Tyler sieve scale. The word plus means that the particles remain on a sieve of the specified mesh size, while the word minus indicates that the particles fall through the sieve. The numbers on the sieve scale therefore relate to the particle sizes wherever limit values are given.
With regard to the conditions required to carry out the process, it should be noted that the values of the temperature, the relative humidity and the particle size, although significant, can fluctuate within relatively wide limits.
If the material to be separated is not particularly sensitive to heat, it can be dried if necessary, whereby the ejection temperatures can be between 104 C and 182 C, as is usual for drying minerals. Food, chemical and organic dryers generally have an output temperature that is limited by the sensitivity of the material being treated. In this case, the discharge temperature can be around 60 ° C. However, unless the material is particularly sensitive to heat, it will generally be above the boiling point of water; H. above 100 C in order to achieve complete surface drying.
Relative humidity is only important in electrostatic separation insofar as it is necessary to prevent the material from absorbing moisture after drying, which would impair its ability to absorb and retain an electrostatic charge. A damp or wet surface is a conductive surface; their contact with the material to be electrostatically separated causes a discharge or neutralization of the charge. If the relative humidity is too high, well-sealed housing parts must therefore be provided.
With regard to the particle size of the substances to be electrostatically separated, it should be said that extremely small particles or dust should be avoided, as they adhere to the larger particles and cover their surfaces, which results in the loss of their electrical properties and the impossibility of a clean separation Has. If a mixture of different substances has been thoroughly dedusted, most of the substances that can be separated at all can be separated well if the particles are not much smaller than sieve number 200 (size of the sieve openings 0.07 now) and not much coarser than sieve number 6 (opening size 3.36 mm).
In the case of the separation of mineral particles, good results have been obtained with a mixture of minus 6 plus 200; However, even better results are generally obtained if the material is divided into two fractions of minus 12 plus 40 and minus 40 plus 200 by prior sieving (the sieve number 12 corresponds to a sieve opening size of 1.41 mm, the sieve number 40 with an opening size of 0.35 mm).
Since plastics can generally be sanded without excessively fine particles being obtained to a significant extent, the material is preferably sanded and divided into two partial amounts of minus 6 plus 35 and minus 35 plus 100 (the sieve number 35 corresponds to one Size of the sieve openings of 0.42 mm, the sieve number 100 such of 0.15 mm).
As for the substances that can be separated electrostatically, those that could be separated with the previously known devices can be separated faster and more thoroughly by the device according to the invention. In addition, certain mixtures which could not previously be separated in a satisfactory manner can be separated economically by the device according to the invention, or the fractions obtained can be enriched.
The prerequisite for the electrostatic separation of two substances by the device according to the invention is a difference in the dielectric constants. The commercial separation depends of course on whether the mixtures are available in large quantities, such as in the case of mineral ores, natural sand mixtures, contaminated nutrients, plastic waste or the like.
The minimum of the difference in the dielectric constants of substances that can or cannot be separated has not been determined quantitatively; however, values are available which indicate that sufficient separation is possible if the dielectric constants of the substances to be separated differ by one unit.
Methyl methacrylate polymers with a DC (dielectric constant) of 3.5 to 4.5 have been satisfactorily separated from polystyrene resins with a DC of 2.45 to 2.46. A vinyl resin with a DC of 3.2 to 3.6 was separated from rubber components with a DC of 5.4 and from a polyethylene resin with a DC of 2.25 to 2.35.
By comparative tests it was found that by the method according to the invention using dielectric surfaces in the feed zone and in the drying zone, an increase in throughput and a reduction in the number of stages required could be achieved by a desired degree of separation or the To achieve enrichment with a certain mixture.
In the separation of quartz constituents from carbonate of lime, for example to remove insoluble substances for the purpose of obtaining a material enriched in carbonate of lime, as is required as a filler for the production of plastics or paints, for example, according to the previously known method, four stages were for one Material feed of 300 kg per meter of the length of the feed roller and per hour required, while in the method according to the invention only two stages are required, and the feed could be increased to 1500 kg per meter of the length of the feed roller and per hour.
Another example is the following. In the processing of plastic waste, eight stages for a feed of 230 kg / m / st were previously required, while in the method according to the invention the same or better separation is achieved in two stages with a feed of 630 kg / m / st has been.
Various devices according to the invention are shown more or less schematically in the drawing voltage. The device shown in FIG. 1 is a separating device with contact feed rollers. The device shown in Fig. 3 to 6 Vorrich is a device for separating the particles in free fall, in which a vibrating chute for Zufüh tion of the material and a modified electrostatic separating and collecting device is used.
In Figs. 7 and 8, a separating device having a plurality of dielectric disks for separating fine fibers of different kinds or properties from each other or from foreign substances or
Impurities shown. 9 to 11 show different types of drying devices instead of the drying devices shown in FIGS. 1 and 3. Fig. 2 shows a modified embodiment of a deflector which can be used in place of the deflector shown in Fig. 1 if the separation is not so difficult,
that a deflecting edge with an adjustable potential is required.
A suitable (not shown in the drawing) source of a high direct current potential is used to feed the electrodes of the electrostatic separation zones of the various embodiments shown in the drawing. In general, a voltage difference of the order of magnitude of 1200 to 6000 volts / cm of the distance between the separating electrodes is preferably used. This voltage should be kept constant and free from AC components.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the reference number 12 designates a rotary drum dryer known per se with a cylindrical housing 13 which is rotatable about an axis 14 and is arranged on a base plate 15. The material to be dried is fed at one end of the drying device through a funnel 16 and at the other end is discharged through an opening 17 into an outlet channel 18 which consists of dielectric material or of metal with a lining of dielectric material.
The outlet channel 18 feeds the dried and separated particles to a funnel 20 at the lower end of a conveying device which is designated by the general reference numeral 21. The conveying device 21 contains a comparatively high, vertically arranged housing 22, which can consist of metal or the electrical material, or is provided with a lining of dielectric material, and the oppositely arranged, upwardly diverging walls 23 and 24 and has a horizontal upper wall 25.
An endless conveyor 26, which is arranged essentially parallel to the rear wall 24, runs over a lower roller 28 and an upper roller 27. The conveyor belt 26 consists of a dielectric material, for example rubber. It is equipped with a number of paddles 29 which carry the material from the hopper 20 to the top of the device 21, where part of it is placed in a downwardly directed channel 30 leading to the electrostatic separation zone 31. A portion of the material conveyed upward by the blades of the conveyor belt 26 falls back to the bottom of the housing, as indicated by reference numeral 32.
The material to be separated is therefore heavily worked through the blades of the conveyor belt and moved mechanically, with repeated contact and interruption of contact between the particles to be separated and between them and the conveyor blades and the housing walls. It is ensured that all surfaces with which the material comes into contact until it is finally separated are made of dielectric material. In order to remove dust from the material in the device 21, the housing is provided with a vents 33 and 33 a through which hot air is introduced into the channel 30 and the lower end of the housing 22.
Through a discharge pipe 34 at the upper end of the device 21, the ver used and enriched with dust air is discharged and enters a (not dargestell th in the drawing) fan and a dust collector. A downwardly directed intermediate wall or baffle plate 35 arranged at the upper end of the housing essentially prevents parts other than dust from being carried away with the hot air.
The device 21 is therefore not only used to transport the material to be electrostatically separated upwards, but also for electrostatic charging and for dedusting the same before it reaches the electrostatic separation zone 31. The channel 30 and the funnel 20 should in any case have dielectric surfaces on their inside. The electrostatic separation zone 31 is surrounded by a housing which is designated by the reference symbol 36.
This housing, which does not come into contact with the material to be separated, can be made of metal; its only purpose is to shield the electrostatic separation zone from the outside air in order to switch off the effects of temperature, humidity and the constant air currents on the electrostatic separation zone. A powered feed roller 37 is located at the top of the housing 36 just below the end of the channel 30. The roller 37 serves to convey the material to be separated into the electrostatic separation zone 31.
An adjustable slide over 38 is used to adjust the amount of material fed to the roller 37 in the unit of time. The channel 30, the adjustable part of the slide 38 and the feed roller are all made of dielectric material or are covered with such, so that a contact of the material to be separated with conductive, earthed surfaces from the beginning of the charge in the device 21 until the separation of the material in the separation zone 31 is avoided.
The feed roller 37 is clockwise in FIG. 1, as indicated by arrow 40, driven at such a peripheral speed that a maximum throughput is achieved according to the desired degree of separation or enrichment of the material. At a certain distance from the feed roller 37 is a rotating electrode 41, which is provided with an endless surface of the lectric material, is arranged, the diameter of which is smaller than that of the roller 37; when the electrode 41 is given the desired potential via the high-voltage cable 42, a voltage gradient is therefore created between the electrode 41 and the roller 37.
Preferably, roller 37 is grounded through conductor 43 and housing 36; it is understood, however, that both the roller 37 and the electrode 41 can be connected to sources of high DC voltage which differ in the level of the voltage or in the sign of the same or in both that between the roller and the electrode a potential gradient is generated. A scraper 44 is adjustable against the surface of the roller 37 on its rising side and removes the particles adhering to the roller 37.
Similarly, the electrode 41 is provided on its back with a scraper 45 which removes the particles adhering to the electrode roller 41.
Maintaining the gap between the roller 37 and the electrode 41, a deflection device is arranged, which is denoted by the general reference number 47. Its purpose is to divide the material flow proceeding from the roller 37 and subject to the potential gradient between the roller and the electrode and to direct it in different directions. As a result of the fact that some of the particles are attracted by the electrode 41 and others are repelled by it or attracted by the roller 37, there is generally a division of the material flow into different partial flows;
these partial flows are indicated in the drawing by the dashed lines and the reference symbols S1, S2 and S9. The deflection device 47, which divides the main flow of the material into the partial flows S1 and S2, preferably consists of plates of dielectric material with the inclined surfaces 47a and 47b and an upwardly directed, blade-like partition 47e.
The embodiment of an electrical separation zone 31 shown in Fig.l contains, in addition to the stage mentioned, a second and a third stage. Each of these stages consists of two spaced apart rollers (corresponding to rollers 37 and 41), between which a high potential gradient is generated. The corresponding parts of the second and third stage are identified by the same reference numerals, but with the addition of 2 and 3 respectively.
The feed rollers 37-2 and 37-3, which are formed in the same way as the feed roller 37, are arranged vertically under the roller 37 and are driven in the same direction, as indicated by the arrows drawn. Likewise, the rotating electrodes 41-2 and 41-3 are designed in the same way as the electrode 41 and are arranged below the same. All electrodes 41, 41-2 and 41-3 can be connected to the same high voltage source, and all feed rollers 37, 37-2 and 37-3 can be grounded. Instead of the sen, of course, other arrangements can also be seen in order to create the desired potential gradients in the various stages.
After the stream S1 is separated from the stream SZ of the first stage by the blade 47c, it falls by gravity into the space between the deflectors and the housing wall 48. The wall 48 does not have to consist of dielectric material, since the material flow coming into contact with it is already finally divided. An inclined plate 49 conducts the current S1 into a trough-like collecting device 50 at the bottom of the electrostatic zone 31.
The material flow S2 is passed through the inclined wall 47b of the deflector 47 on the upper side of the feed roller 37-2. A part of the flow emitted by the roller 37-2, namely the partial flow S4, which consists of particles which are attracted by the electrode 41-2, is deflected by the deflection device 47-2 in such a way that it mixes with the flow S1 and falls into the collector 50.
On the left side of the deflector 47, the first stage currents S2 and S3 are directed through the inclined surface 47b and another surface 51 onto the feed roller 37-2. Similarly, the streams discharged from the roller 37-2 are passed through the inclined wall (deflector) 47-2 and another wall 52 onto the feed roller 37-3. The streams discharged from the roller 37-3, which are attracted by the roller 37-3 or adhere to it, fall into a trough-like collecting device 53.
In the collecting devices 50 and 53, screw conveyors 55 are arranged, which remove the material.
As for the deflector 47 (and those corresponding devices 47-2 and 47-3), the blade 47c is preferably made of conductive material and is held by a line 56 at a potential which corresponds to the potential drop or potential gradient between the rollers 41 and 37 corresponds. This keeps the blade at a certain potential.
The purpose of this measure is to prevent any distortion of the potential gradient at this point in the high voltage field between the feed roller and the rotating electrode, or, in other words, to maintain a uniform potential drop in the gap between rollers 41 and 37. It has turned out that this arrangement is particularly suitable for separating substances that are otherwise difficult to separate electrostatically.
In order to increase the degree of separation, the left plates 47b of the deflector 47 and the corresponding plates of the devices 47-2 and 47-3 are made of insulating material; the same applies to the guide plates 51, 52 and 54 and to the scrapers 44, 44-2 and 44-3. The right side of the deflecting devices with the plates 47a and the corresponding plates of the other deflecting devices, as well as the scrapers 45, 45-2 and 45-3, can be made of metal, since the material that comes into contact with them is no longer is further separated.
Since the currents S. and S3 are subject to a further separation in the second and third stages, the surfaces that come into contact with them must, however, consist of dielectric material.
FIG. 2 shows a simplified and modified embodiment of the deflection device 47 of FIG. 1. The deflection device of FIG. 2 is designated by the general reference numeral 60. It contains a blade-like wall 61 which merges into a wall 62 at the bottom left. Both are made of dielectric material. The deflection wall 63 directed to the right, on the other hand, can consist of metal.
In this deflection device, which can be used for a few difficult separations, the blade part 61 is not connected to a special voltage source.
As with any electrostatic separator with a roller electrode, the polarity of the rotating electrode 41 is selected according to the properties of that portion of the material which separates or which the mixture is to be enriched with. In general, the polarity of the rotating electrode is chosen so that it attracts those particles in the mixture, of which the mixture contains a smaller proportion than the other substances.
The rotating electrode can therefore be charged either positively or negatively for the purpose of the most effective separation, and the feed roller 37 can either be grounded or connected to an opposite potential. The potential drop or potential gradient between the feed roller and the rotating electrode is chosen so that the best possible separation or enrichment is achieved. In Fig. 1, three successive separation stages are Darge provides.
It goes without saying that a smaller or larger number of stages can also be used and that, if desired, a medium product can also be separated off, that is to say that three instead of two fractions are obtained.
The modified embodiment of Figure 3 shows a separating device without driven to guide roller, in which the material is separated in free fall. The device includes a rotating drying device, which is similar ausgebil det as the drying device of FIG. 1, and a substantially horizontally arranged Schüt telrinne, which is denoted by the general reference numeral 65. The dried material is fed to one end of the vibrating chute via a funnel 66.
A vibration device (not shown in the drawing) sets the vibrating chute 65 in a manner known per se in vibrating motion. The vibrating chute 65 has a width which corresponds essentially to the width of the electrostatic separation zone. It consists of dielectric material or is lined with such a material on its surface and sides 65a in order to achieve the advantage mentioned that the material charged and supplied does not come into contact with conductive surfaces.
As a result of the vibration and / or the slight inclination of the vibrating chute 65, the material to be separated is conveyed from the left end of the vibrating chute 65 to its discharge end 67, from where it falls into the electrostatic separation zone 68 by gravity. The separation zone 68 contains two belt assemblies 69 and 69a, only one of which will be described in detail. The Riemenan arrangement 69 contains two rollers 70 and 71, only one of which is driven, and over which an endless belt 72 runs, which is moved in the direction of the arrow.
A dielectric grounding device 73 is arranged near the upper end of the up-going part of the belt 72, while a charging electrode 74 is arranged at a corresponding position of the up-going part of the dielectric belt 72a. This creates the desired potential gradient in the gap between belts 72 and 72a between upper rollers 70 and 70a. The downwardly extending parts 75 and 75a of the belts are arranged essentially parallel to one another, although they may deviate somewhat from this direction to one side or the other.
A scraper 76 of insulating material is positioned near the lower end of the upwardly extending portion of the belt 72 to remove the particles adhering to the belt 72 before they are grounded and returned to the actual electrostatic zone. Similarly, a scraper 76a of insulating material is placed near the lower end of the upstanding portion of the belt 75a to remove debris attached to the belt 75a before the belt is charged like that by the electrode 74.
Below the electrostatic separation zone there is a collecting zone which contains the three collecting troughs 77, 78 and 79 which are arranged parallel to one another and are provided with deflecting blades 80 and 81 which are arranged between the middle and the outer troughs. Furthermore, inclined deflection walls 82 and 83 are provided, which are arranged at the outer ends of the troughs 77 and 79. The deflecting walls 80 and 81 are designed to be adjustable in order to be able to bring their upper edges into the most favorable position.
Screw conveyors, which are designed similarly to the conveyors 55 of FIG. 1, are arranged in the troughs 77, 78 and 69. They are denoted by the reference symbol 85.
FIG. 6 shows a modified embodiment of the separation zone of FIG. 3 charged in the free fall of the particles, to which the material to be separated is fed through a vibrating chute. Fig. 6 contains a first separation stage in which the substantially parallel endless belts 86 and 87 are arranged, and a second separation stage with the similarly formed endless belts 88 and 89, which men directly under the belts 86 and 87 are arranged.
Deflection devices 90 and 91, which consist of dielectric material or are clad with such a material, are arranged between the first and the second separation stage. Each of the separators 90 and 91 has an inverted V shape. The separator 90 diverts part of the material falling through the electrostatic separation zone of the first stage to the left and another part into the space between the downwardly extending parts of the belts 88 and 89.
Similarly, the separating device 91 diverts part of the falling material flow to the right and another part into the electrostatic separation zone of the second stage between the belts 88 and 89. The separating devices 90 and 91 can be viewed as an intermediate piece , which those material particles that are not clearly attracted by one of the charged belts 86 and 87 of the first stage, in the form of a thin stream of material in the inter mediate space between the charged lower belts 88 and 89 passes.
The separators 90 and 91 can either be made entirely of insulating material, or only the converging inner parts 90a and 91a; the outer surfaces 90b and 91b can be made of metal, since the particles that come into contact with them are not further separated. A modified embodiment of the chute is shown in Figs.
It is preferably used in those cases in which a maximum charge of the particles through strong and repeated contact and separation of the particles from one another and of the particles with the dielectric surfaces is desired. This modified embodiment of the vibrating chute consists of a relatively shallow chute 95 which narrows from the feed end 96 to the discharge end 97 and contains inclined side walls 98 and 99 which are connected by an end wall 100 at the feed end.
A plurality of partition walls 101 and 102, which extend upward from the underside 103 of the vibrating chute, are arranged at a distance from one another in order to increase the mechanical processing of the material passing through the vibrating chute. The walls 101 are parallel to each other from the end wall 100 to about the middle of the Schüt telrinne 95, while the walls 102, which are offset from the walls 101, extend from the center of the Schüttelrinne to its discharge end to the flow of the material after to interrupt towards the end of the delivery.
The entire vibrating chute 95 consists either of dielectric material, or else all surfaces that come into contact with the particles are clad with such a material in order to give the particles to be separated a maximum charge.
7 and 8 show a modified embodiment of a separating device which contains a plurality of separating disks and which is denoted by the general reference number 105 (FIG. 7). This device is used to separate fibers of different properties from one another or to separate fibers from other components. FIG. 7 shows a funnel 106 to which the fiber material is fed in a slightly matted state.
The fibers are separated by a driven, rotating brush 107, the bristles 108 of which are made of nylon or another dielectric material and which extend radially outward. A fixed card cloth 109, the sen pins 109a are used in insulating material 109b, is net angeord at the lower end of the funnel 106 and cooperates with the pins 108 of the rotating brush 107 to loosen the fibers and break them into individual fibers that are in the Space of the housing 110 are thrown off, which is preferably made of dielectric material.
The fiber stream thrown off is denoted by reference number 111.
A plurality of separating disks 112 made of dielectric material are mounted on a shaft 113. They rotate in the lower, open part of the housing 110, the width of which corresponds to that of the rotating brushes 107. Electrodes 114, which are connected ver through the high voltage cable 115 with a suitable source of a high direct current potential, are arranged between two adjacent discs 112 to give their mutually facing surfaces a charge of the same polarity. Instead, under certain circumstances, it may be desirable to give charges of different polarity to each other on ordered surfaces. At least two cutting disks are required to separate fibers by means of such disks.
It goes without saying that any desired number of disks can be arranged on the common shaft. The number of separation spaces is equal to the number of separation disks minus one.
Radially arranged scratches 116 (FIGS. 7 and 8) are arranged between two oppositely arranged surfaces of the separating disks 112 in order to remove the particles adhering to the disks in front of the loading zone from the disks; the direction of rotation of the discs is indicated by arrow 117 in FIG. An inverted V-shaped deflector 118 is adjustable under the disks 112 and separates the flow of material into two fractions 119 and 120 at the point of greatest effectiveness.
In order to guide the material flow, the inclined plates 118a and 118b, which can be made of metal, are also used, since the separation is already complete when the fibers come into contact with these plates.
The operation of the separating device shown in FIGS. 7 and 8 is as follows. The fibers loosened and separated by the carding action of the rotating brush 107 and the carding element 109 are thrown over the rotating disks 112 across the width of the entire disk arrangement and fall by gravity into the spaces between the disks. Here, some of the fibers are attracted by the disks 112 and another part of the fibers or the other material is not.
The fibers attracted by the discs adhere to the discs and are removed from them by the scrapers 116 so that they fall as a stream of material 119 (FIG. 7) into the space between the deflector 118 and the wall 188a. The particles not drawn by the disks fall as a stream of material 120 into the space between the deflector 118 and the plate 118b.
In the event that the opposing surfaces of adjacent disks 112 receive a different charge and that the particles adhering to one disk are to be separated from the particles adhering to the opposite disk, separate scratches must be used for the differently charged Disc surfaces can be provided which remove the material at different points. Usually, however, there is only separation between the fibers or between fibers and other parts, one fraction being the material that is attracted to the charged surfaces of the disks while the other fraction is the material not attracted by the disks.
9 shows, more or less schematically, a rotating drying device 120. The device 120 contains a driven and inclined cylindrical housing 121 which is connected to a shaft 122 which is mounted in the bearings 123. A feed hopper 124 is used to feed the material at the higher end of the cylinder 121; the dried material leaving the cylinder 121 is discharged at the lower end of the same through a discharge funnel 125.
Heated air is supplied through a tube 126 at the lower end of the cylinder; the used air is discharged at the top of the cylinder through a suction hood 127 and a pipe 128; the pipe 128 leads to a fan (not shown in the drawing) and a collecting device for the dust. The drying device of FIG. 9 can be used in conjunction with the electrostatic separation device of FIGS. 1 and 3.
According to the findings of the invention, the cylinder 121 has a ceramic lining on its inside, which is denoted by the reference numeral 130 in FIG. Of course, other linings made of non-conductive and wear-resistant material may be used which are suitable for the present purpose; From clothing made of ceramic material is, however, FITS advantageous for the countercurrent drying of granular and sharp particles and the simultaneous charge of these particles as a result of the friction generated by the Dre hung of the drum.
In order to increase the degree of this friction, the inside of the cylinder 121 can be provided with radially arranged, relatively low walls or blades 131 (FIG. 11). The rotation of the cylinder creates a mess of the material, the inclination of the cylinder creating a feed movement from left to right of FIG. The material is therefore dried, electrically charged and transported in the longitudinal direction of the cylinder 121 at the same time before it enters the electrostatic separation zone.
In this case, the material is preferably fed directly from the dryer from the electrostatic separation zone, without it coming into contact with any conductive surfaces, and without any change in the dried and charged state of the particles.
In order to demonstrate the greater efficiency of the electrostatic separation according to the invention, in which dielectric feed, feed and separation surfaces are used (as opposed to conductive surfaces in these steps or zones), comparative tests were made using the same starting material under otherwise the same conditions were used. The following were therefore the same in both cases: 1. Throughput of the conveyor; 2. peripheral speed of the feed roller; 3. speed of the rotating electrode; 4th
Charge of the electrode and the feed roller, both in terms of polarity and in terms of voltage; 5. Adjustment of the dielectric electrode; and 6. working temperature. With such a method of operation, all differences in the results must be based on the fact that in one case dielectric surfaces and in the other conductive surfaces are used in the charging, supply and separation zones. For the sake of better comparison, the tests were each limited to one separation stage.
One of these comparative tests was made with a mixture of ground white lucite (a polymethacrylate) and a red polystyrene plastic which had been sieved to a fineness of minus 8 plus 20.
When using dielectric surfaces, 61.4% of the mixture was separated as a white lucite fraction that was free from red polystyrene, and 38,
6% of the mixture was excreted as a mixture of red and white plastic.
When conductive contact surfaces were used, under otherwise identical conditions, 79.9% of the mixture was separated off as a fraction which was heavily contaminated by red plastic, and 20.1% of the mixture was found as a mixture of white lucite and red polystyrene eliminated. This separation was not satisfactory.
In another comparative experiment, the mixture supplied consisted of calcite (calcite), which was contaminated by natural gangue rock, which consisted of quartz and dark slate (probably silicates). The ground calcite was sieved to a fineness of minus 20 plus 70. Before each test, the test amount removed from this fraction was heated to 127 C to make the particles surface dry, and then cooled to 55 C to reduce the temperature gradient and sudden Deactivate changes during the comparison attempts.
When using dielectric contact surfaces, as described above, 95.1% of the supplied mixture was separated off as a fraction,
which was considerably whiter than the starting material and contained only a few dark spots; 4.9% of the mixture was excreted as a gray mixture which contained quartz crystals and gangue.
When using conductive contact surfaces, 97.1% of the mixture was separated under otherwise identical conditions as a fraction which was considerably darker than the fraction obtained with dielectric contact surfaces, so that it showed no appreciable improvement over the starting material. 2,
9% of the mixture was excreted as a fraction which was gray in color and contained considerably fewer quartz crystals than the corresponding fraction obtained with dielectric contact surfaces.
Even without making any analyzes, in the comparison tests described, just looking by the eye clearly shows that with electrostatic separation far better results are achieved if dielectric contact surfaces and no conductive contact surfaces are used in the supply, charging and separating zones will.
In order to obtain a maximum of differentiated charges of the particles to be separated in accordance with the differences in the contact potentials, it is advisable not only to ensure that the charge of the particles due to frictional contact is not reduced, but also to avoid the creation of any charges. which disrupt or could impair the separation process. For this purpose, infrared dryers should be avoided, as they generate charges in a mixture of dry particles that can be large enough to change the contact charges given to the particles by friction in such a way that
that no satisfactory separation is achieved.
Similarly, no spray ion electrodes should be used, which act on the starting material before it enters the electrostatic field, since such electrodes produce different effects depending on the conductivity of the various particles and have no direct relationship to the sign or potential of the have useful contact potentials caused by friction alone. Therefore, a pure surface charge that utilizes the natural contact potentials of the particles to be separated while eliminating any extraneous charge or the like is to be preferred.