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i Schwimm- und Sinkeinrichtung zur Aufbereitung von feinkörnigen Mineralien,
insbesondere von Feinkohle Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwimm- und Sinkeinric'htung
zur Aufbereitung von feinkörnigen Mineralien, insbesondere von Feinkohle.
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Bei der Schwimm- und Sinkscheidung ist man bestrebt, den Beschwerungsstoff,
wie z. B. Magnetit, möglichst grobkörnig, beispielsweise in der Korngröße von über
0,06 mm zu verwenden, und zwar deshalb, weil er sich um so leichter und vollständiger
zurückgewinnen läßt, je gröber er beschaffen ist. Andererseits hat aber in Wasser
suspendierter grobkörniger Magnetit eine hohe Endfallgeschwindigkeit, die sich nach
der Rittingerschen Formel z. B. für ein Magnetitkorn von 0,1 mm in einer Trübe von
y = 1,8 zu v = 32,5 mm/sec ermittelt. Es muß also bei der Verwendung von grobkörnigem
Beschwerungsstoff in besonders hohem Maße Vorsorge dafür getroffen werden, daß er
im Scheidebehälter nicht eindickt.
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Um das Eindicken von Beschwerungsstoff zu verhindern, sind Schwimm-
und Sinkeinriehtungen bekannt, die mit einem Aufstrom im Scheidebehälter arbeiten.
Dabei hat man bei der Aufbereitung von grobstöckigem Gut, z. B. von Steinkohle mit
einer Korngröße über 10 mm, auch gute Ergebnisse erzielt. Für die Aufbereitung von
feinkörnigen Stoffen, z. B. Feinkohle in der Kornspanne von 0,5 bis 10 mm, darf
jedoch, um ein reines Schwimmgut zu erhalten, die Geschwindigkeit des Aufstromes
nicht größer sein als die Endfallgeschwindigkeit des in der Kohle enthaltenden kleinsten
Grenzkornes. Nach der Rittingerschen Formel sind in einer Schweretrübe mit einer
Wichte von 1,8 die Endfallgeschwind,igkei-ten v für Körner von 1,79 Wichte folgende:
| 10,0 mm . . . . . . . . . . . . . . v = 18,2 mm/sec |
| 5,0 mm . . . . . . . . . . . . . . v = 12,8 mm/sec |
| 1,0 mm . . . . . . . . . . . . . . v = 5,7 mm/sec |
| 0.5 mm . . . . . . . . . . . . . . v = 4,1 mm/sec |
Dies bedeutet, daß schon bei einem Aufstrom mit einer Geschwindigkeit von 4,1 mm/sec
die Grenzkörner mit einer um 0,01 geringeren Wichte als die Wichte d-#-r Trübe mit
der Kohle augetragen würden. Bei der Aufbereitung von feinkörnigem Gut darf also
im Interesse eines reinen Schwimmproduktes der Rufstrom nur verhältnismäßig schwach
sein. Durch einen schwachen Rufstrom kann man aber nicht verhindern, daß sich grober
Magnetit im Scheidebehälter eindickt.
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1s ist ferner bekannt, daß man dem Eindicken von Beschwerungsstoffen
dadurch begegnen kann, indem man in dem Scheidebehälter einen Abstrom erzeugt, dessen
Geschwindigkeit gleich oder größer ist als die Endfallgeschwindigkeit des Beschwerungsstoffes.
Bei den bisher bekannten Schwimm- und Sinkeinrichtungen, die mit einem Abstrom arbeiten,
ist es aber nicht möglich, dessen Geschwindigkeit so groß zu wählen, daß dadurch
die Eindickung von grobkörnigen Beschwerungsstoffen, z. B. Magnetit in der genannten
Korngröße von über 0,06 mm, verhindert wird. Es würde dann nämlich in dem oberen
Bereich des Scheidebehälters, wo sich der eigentliche Scheidevorgang abspielt, ein
so hoher Abstrom herrschen, daß Schwimmgut mit nach unten gerissen und mit dem Sinkgut
ausgetragen würde.
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Die Erfindung geht von einer Schwimm- und Sinkeinrichtung aus, die
mit einem Abstrom arbeitet und aus einem Scheidebehälter mit einem oberen Austrag
für das Schwimmgut auf ein erstes Sieb sowie einer unteren Öffnung für den Austrag
des Sinkgutes auf ein zweites Sieb besteht und Rohre aufweist, welche der Rückführung
der Durchlauftrübe beider Siebe in den Scheidebehälter dienen. Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Schwimm- und Sinkeinrichtung zu schaffen, bei welcher
zum Zwecke der Ver-,#vQndung von grobkörnigem Beschwerungsstoff, z. B. von Magnetit
in der Korngröße über 0,06 mm, bei der Aufbereitung von feinkörnigem Gut, z. B.
von Feinkohle in der Kornspanne 0,5 bis 10 mm, im oberen Bereich des Scheidebehälters
ein möglichst geringer Abstrom, in seinem übrigen Bereich jedoch ein so hoher Abstrom
herrscht, daß eine schädliche Eindickung des Beschwerungsstoffes nicht eintritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Scheidebehälter im oberen
Bereich als Zylinder mit kreisrundem Querschnitt und im unteren Bereich als Kegel
mit einem Kegelwinkel von etwa 30 bis 40° ausgebildet ist, daß das Rohr für die
Rückleitung der Trübe mit einer Einrichtung zum Einbringen des Rohgutes in den Trübestrom
versehen ist und tange.ntial
in dem zylindrischen Bereich des Scheidebehälters
mündet, daß dieser mit einem Deckel versehen ist, welcher eine zentrale bffnung
für de'n Austrag des Schwimmgutes aufweist, daß der Kegel unten eine Öffnung für
den Austrag des Sinkgutes besitzt und daß in ihm 'ein zentraler, kegelförmiger Verdrängungskörper
angeordnet ist, der den gleichen Kegelwinkel wie der kegelige Teil des Scheidebehälters
hat.
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Es ist ein Scheidebehälter mit einem t%erlauf für den Austrag des
Schwimmgutes und einer unteren Öffnung für den Austrag des Sinkgutes bekannt. Er
ist im oberen Bereich als Zylinder und im unteren Bereich als Kegel ausgebild@°t.
Das zu trennende Gut wird durch einen zentralen Stutzen in den Scheidebehälter eingebracht.
An diesem sind in verschiedenen Höhen Zuleitungsrohre für Schwereflüssigkeit angeschlossen.
Sie soll in dem Scheidebehälter einen Aufstrom erzeugen, und zwar zu dem Zweck,
um die Beschwerungsteile in Suspension zu halten. Im Innern des Scheidebehälters
ist ein Rührwerk angeordnet; ein Verdrängungskörper ist dagegen überhaupt nicht
vorhanden. 3,lit dem Rübrw'erk wird der Zweck verfolgt, daß im obersten Teil des
Bades, in welchem die eigentliche Scheidung stattfindet, eine gleichmäßige Verteilung
des Beschwerungsstoffes in der Flüssigkeit erzielt wird. Da hier mit einem Aufstrom
gearbeitet wird, ist man insbesondere bei der Trennung von feinkörnigem Gut, wie
z. B. Feinkohle, auf die Verwendung sehr feiner Beschwerungsstoffe angewiesen. Außerdem
besteht bei der Arbeitsweise mit einem Aufstrorn die Gefahr, daß sich das Schwebegut,
d. h. der_jeiii° Gutsanteil, welcher die gleiche Wichte wie die Schwereflüssigkeit
hat, in dem Scheidebehälter ansammelt. Diese Gefahr besteht bei der Erfindung nicht,
weil hier das Schwebegut von dem Abstrom mitgenommen wird. Der Scheidebehälter,
welcher bei der Erfindung benutzt wird, unterscheidet sieh also nicht mir in der
Betriebsweise und in baulicher Hinsicht von dem bekannten, vielmehr weist er diesem
gegenüher auch noch erhebliche Vorteile auf.
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Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. und
zwar zeigt Abb. 1 die Aufbereitungseinrichtung im mittleren L,#nffssc'hnitt.
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Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-II und Abb. 3 ein Schema der
gesamten Schwimm- und Sinlzanlaae.
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Der Scheidebehälter 1 ist im oberen Bereich als Zylinder 2 mit kreisrundem
Ouerschnitt ausgebildet lind geht unten in einen Kegel 3 über, dessen Kegelwinkel
.e etwa d0° beträgt. Der Scheidebehälter ist oben durch einen Deckel 5 abgeschlossen,
der vorteilhaft eine kegeli;ge Form besitzt. In ihm ist eine zentrale Auslaßöffnung
6 für das Schwimmgut angeordnet, an welche sich ein zylindrischer Stutzen 7 anschließt.
Er ragt durch den geneigten Boden 8 einer Rinne 55 hindurch, deren oberes Ende den
Stutzen mit Abstand umgibt. Innerhalb der Rinne endet der Stutzen mit Abstand von
einer Platte 56, welche die Rinne im Bereich des Stutzens nach oben hin abschließt.
Der zylindrische Teil des Scheidebehälters ist mit einem Rohrstutzen 57 zum Zuführen
der Schweretrübe und des zu scheidenden Minerals versehen, der, ,vie man aus den
Abl. 1 und 2 erkennt, tangential in den Scheidebehälter mündet. An der unteren Spitze
weist der Kegel 3 eine Öffnung 9 für den Austrag des Siiilsgutes auf.
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Zentral in dem Scheidebehälter ist ein Verdrängungskörper 10 angeordnet,
der vorteilhaft die Form eines Doppelkegels aufweist. Sein unterer Kege:1 11 besitzt
den gleichen Kegehvinke'l a wie der kegelige Teil 3 des Scheidebehälters. Der obere
Kegel 12 ist dagegen zweckmäßig wesentlich stumpfer ausgebildet. Der Verdrängungskörper
ist starr mit einer senkrechten Welle 13 verbunden. Die Verbindung wird einmal
durch Rippen 14 herbeigeführt, welche einerseits an dem Verdrängungskörper, andererseits
an der Welle angeschweißt sind, und zum anderen dadurch, daß die Welle an der Eintrittsstelle
in den Verdrängungskörper mit ihm verschweißt ist.
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Die Welle ist oben durch den Stutzen 7 und die Platte' 56 hindurchgeführt.
Hier ist die Welle in zwei Lagern 15 und 16 geführt. Sie sind mittels der Rippen
17 und 18 an -einem Bock 19 gehalten, der seinerseits auf der Platte 56 ruht. In
dem unteren Lager 15 ist drehbar eine Büchse 24 angeordnet, welche mit ihrem oberen
Bund 25 auf der Stirnfläche des Lagers aufliegt. Unmittelbar über der Büchse 24
sitzt auf der Welle ein Kegelrad 26 mit einer Stellschraube 28. Sowohl die Büchse
24 als auch das Kegelrad 26 sind mit einer Nut versehen, in welche eine entsprechende
Feder 23 der Welle hineinragt. Hierdurch sind die Teile 24 und 26 gegen Drehen auf
der Welle gesichert. Die Welle besitzt in der Büchse 24, dem Kegelrad 26 und dem
oberen Lager 16 so viel Spiel, daß sie leicht in axialer Richtung verschoben und
hierdurch die Höh-nlage des Verdrängungskörpers geändert werden kann. Die Welle
13 und die Feder 23 sind so lang bemessen. daß der Verdrängungskörper in jede Lage
zwischen der ausgezogen gezeichneten oberen Stellung und der strichpunktierten:
unteren Stellung gebracht werden kann. Auf diese Weise kann man die Weite des freien
Raumes 51 zwischen dem Verdrängungskörper und dem k'egeligen Teil 3 des Scheidebehälters
in weiten Grenzen regeln. Wie man sieht, hat der Verdrängungskörper vorteilhaft
eine solche Höhe, daß er in seiner höchsten Stellung nur wenig, d. h. nur mit dem
oberen Kegel 12, in den als Zylinder ?, ausgebildeten Teil des Scheidebehälters
hineinragt.
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In der gewünschten Höhenlage des Verdrängungs-Izörpers wird die Stellschraub,
28 des Kegelrades 26 an gezogen. Das Kegelrad sitzt nun fest auf der Welle, wodurch
der Verdrängungskörper nach unten hin gehalten ist. Um ihn auch gegen .eine Verschiebung
nach oben infolge des Auftriebes in dem mit Schwereflüssigkeit gefüllten Scheidebehälter
zu. sichern, ist vorteilhaft unter dem oberen Lager 16 ein Stellring 30 vorgesehen.
Das Kegelrad 26 stellt im Eingriff mit einem zweiten Kegelrad 31, das auf dem einen
Ende einer Welle 32 sitzt. Die Welle ist drehbar in Lagern 33 und 34 geführt, welche
in dem Bock 19 untergebracht sind, und trägt an seinem anderen Ende eine Keilriemenscheibe
35, die mit einem nicht gezeichneten Motor in Verbindung steht.
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Wie man aus dem Schema gemäß Abb. 3 sieht, führt die Rinne 55 zu dem
oberen Ende eines Siebes 41, welches unterhalb der Siebfläche einen Auffangtrichter
42 besitzt. An der unteren Auslaßöffnung 9 des Scheidebehälters ist das eine Ende
des U-förmig gebogenen Rohres 43 angeschlossen. Der aufsteigende Teil dieses Rohres
ist nach Art einer :Mammutpumpe mit .einem Anschluß 52 für die Druckluft versehen
und mündet über dem oberen Ende eines zweiten Siebes 44, welches unterhalb der Siebfläche
einen Auffangtrichter 45 aufweist. Die beiden Siebe 43 und 44 sind: der größeren
Deutlichkeit wegen übereinanderliegend gezeichnet. In der Regel wird man jedoch
das Sieb 44 auf der gleichen Höhe wie das Sieb 41 anordnen. Die Auffangtrichter
42 und 45 sind mit Rohren 46 und 47
versehen, «-elche sich bei 48
zu eitlem einzigen U-förmig gebogenen Rohr 49 vereinigen. Der aufsteigende Schenkel
dieses Rohres ist ebenfalls nach Art einer 7-flammutpumpe mit einem Anschluß 50
für Druckluft versehen und mündet über einem Auffanggefäß 60, das oberhalb des Scheidebehälters
-angeordnet ist. Über dein Auffanggefäß endet ferner eine Rutsche 61, und unten
ist an ihm ein Fallrohr 62 angeschlossen, das mit dem Rohrsttitzn 57 in Verbindung
steht.
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Im Betrieb «wird das Auffanggefäß 60 mittels der Rutsche 61 mit dem
zu scheidenden Mineral, z. B. mit Rohsteinkohle in der Korngröße von etwa 0,5 bis
10 mm (Feinkohle), beschickt. Gleichzeitig wird dem Auffanggefäß durch das Rohr
49 Schweretrühe zugeführt, die z. B. aus ein°r Suspension aus gemahlenem Magnetit
in der ILoriispanne von etwa 0,06 bis 0,20 mm und Wasser besteht sowie eine Wichte
von etwa 1,8 besitzt. Die Schweretrübe fließt zusammen mit der Feinkohle durch das
Fallrohr 62 ab und gelangt dann über den Ralirstutzen 57 in den zylindrischn-i Bereich
des Scheidebehälters. Dadurch, daß der Rohrstutzen tangential mündet, erhält die
mit der Feinkohle beladene Schweretrübe in dem Scheidebehälter eine Rotationsbewegung.
Dabei muß beachtet werden, daß die Rotationsgeschwindigkeit nur so groß sein darf,
daß die Zentrifugalbeschleunigung, welche hierdurch auf die mitgeführten Rohkohlenteile
ausgeübt wird, kleiner als die Erdbeschleunigung g ist. Die richtige Geschwindigkeit
kann leicht durch Versuche ermittelt werden, indem man die Höhenlage des Auffanggefäßes
über dem Scheidebehälter ändert. In dem Scheidebehälter fließt ein Teil der Schweretrübe
in kreisender Bewegung zu dem Stutzen 7 und tritt aus ihm, immer noch kreisend,
über seinen oberen Rand aus. Der andere Teil der Trübe strömt unter der Einwirkung
der Druckluft, die bei 52 in das Rohr 43 eingeführt wird, durch den schmalen Raum
51 zur Auslaßögitttiig 9. Die Menge dieses Abstromes wird durch Änderung der Luftzufuhr
in das Rohr 43 geregelt. In dem Raum 51 steigt die Geschwindigkeit des Abstromes
infolge des sich hier ständig verringernden Durchtrittsquerschnittes sehr schnell
an. Durch entsprechende Höheneinstellung des Verdrängungskörpers «wird die Weite
des Raumes so gewählt, daß die Geschwindigkeit des Abstromes kurz nach seinem Eintritt
in den Raum 51 auf die Endfallgeschwindigkeit des gröbsten Magnetitkorns ansteigt.
Auf diese Weise wird mit Sicherheit erreicht, daß innerhalb des Scheidebehälters
eine Eindickung des Magnetits nicht eintritt. Dadurch, daß der obere Bereich des
Scheidebehälters als Zylinder 2 ausgebildet ist und der obere Teil des Verdrängungskörpers
nur wenig in diesen Bereich hineinragt, steht dem Abstrom hier ein sehr großer Durchtrittsquerschnitt
zur Verfügung. Demgegenüber ist die Geschwindigkeit des Abstromes in dem Bereich
2 des Scheidebehälters nur sehr gering. Dies ist von großem Nutzen, weil dadurch
der eigentliche Scheidevorgang der Rohfeinkohle in reine Kohle und Berge, der sich
hier abspielt, von dem Abstrom praktisch nicht beeinflußt wird, die reine Kohle
daher ungestört aufschwimmen kann. Die Tiefe dieses Raumes ist außerdem so groß
bemessen, daß er reichlich Platz für den Trennvorgang bietet. Ferner ist dadurch,
daß die Trübe hier eine kreisende Bewegung ausführt, dafür gesorgt, daß sich der
Trennvorgang auf einem langen Wege vollziehen kann. Dies ist sehr vorteilhaft, weil
dadurch auch den feinen Bergeteilen reichlich Gelegenheit geboten ist, sich von
der Kohle zu trennen und abzusinken. Auf diese Weise wird eine besonders gute Trennung
in reine Kohle und Berge erzielt. Die aufschwimmende Kohle wird von dem kreisenden
Trübestrom mitgenommen und schließlich über den Rand des Stutzens 7 in die Rinne
55 ausgetragen. Aus ihr gelangt sie auf das Sieb 41 und wird hier von der mit ausgetragenen
Trübe getrennt. Die abgetrennte Trübe sammelt sich in dem Trichter 42.
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Die Berge fallen durch den Raum 51 in die untere Austragsöffnmig 9.
Das Schwebegut, d. h. der Gutsanteil, welcher die gleiche Wichte wie die Magnetittrübe
besitzt, wird von dem Abstrom mitgeführt und ebenfalls der Austragsöffnung 9 zugeleitet.
Hierdurch werden Ansammlung von Schwebegut und davon herrührende Verstopfungen des
Scheidebehälters vermieden.
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Vorteilhaft wird während des Betriebes der Verdrängungskörper mittels
der Antriebsteile 35, 32, 31 und 26 in Umlauf versetzt, und zwar mit einer solchen
Drehgeschwindigkeit, daß etwaige Magnetit- oder Gutsablagerungen auf dem oberen
Kegel des Verdrängungskörpers infolge der Fliehkraft nach außen in den Raum 51 abgeschleudert
werden. Hierdurch ist vermieden, daß solche Ablagerungen von Zeit zu Zeit von dem
Verdrängungskörper abrutschen und dadurch Betriebsstörungen verursachen.
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Die Berge und das Schwebegut werden zusammen mit dem Trübestrom, der
bei 9 austritt, durch das Rohr 43 auf das Sieb 44 getragen, auf dem die Berge und
das Schwimmgut ausgehalten werden. Die liier abgetrennte Trübe wird in dem Trichter
45 aufgefangen.
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Aus den Trichtern 42 und 45 fließt die Trübe durch die Rohre 46 und
47 in das gemeinsame Rohr 49. Durch dieses wird sie mittels der bei 50 eingebrachten
Druckluft nach Art einer Mammutpumpe in ständigem Kreislauf nach oben in das Auffanggefäß
60 geleitet, aus dem sie wieder in den gelangt.
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Neben dem beschriebenen Trübekreislauf ist in der Regel noch ein sogenannter
Brausewasserkreislauf vorhanden. Von dem darin umlaufenden Wasser wird der Bescbwerungsstoff,
der an den gewonnenen Produkten anhaftet, abgebraust. Anschließend wird die Brausetrübe
durch einen Eindicker oder Klärapparat geleitet. Die abgebrausten Beschwerungsstoffe
fallen hier aus und sammeln sich in einer eingedickten Trübe. Diese wird anschließend
in den ersten Kreislauf eingebracht. Das geklärte Wasser «wird zum größeren Teil
den Brausen zugeführt und zum restlichen kleineren Teil aus dem System abgeleitet.
Mit dem abgeleiteten Wasser wird ständig ein Teil des Bergeschlammes, der in dem
geklärten Wasser enthalten ist, aus dem System abgezogen. Hierdurch ist dafür gesorgt,
daß es nicht zu einer Verdickung der Trübe durch sehr feine Berge kommen kann.