DE10127935A1

DE10127935A1 - Verfahren und Einrichtung zum Abscheiden von Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien

Info

Publication number: DE10127935A1
Application number: DE10127935A
Authority: DE
Inventors: Joerg Huenert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2021-06-09
Also published as: DE10127935B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Abscheiden von Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien wird eine Menge des schüttfähigen Materials in einen Behälter eingebracht und in dem Behälter eine Fluidströmung gebildet. Die Strömungsgeschwindigkeit wird vorübergehend so erhöht, daß das schüttfähige Material und die Verunreinigungen in der Fluidströmung vom Boden des Behälters aufsteigen und bei Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit Verunreinigungen, deren Dichte geringer als die Dichte des schüttfähigen Materials ist, langsamer zum Boden des Behälters sinken als das schüttfähige Material. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise das Abscheiden von Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ein richtung zum Abscheiden von Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien.

Kies, Sand und andere schüttfähige Materialien sind häufig mit Verunreinigungen, insbesondere organi schen Ursprungs, beispielsweise Kohle, Holz oder der gleichen, behaftet, die die Qualität des Kieses oder Sandes beeinträchtigen.

Um festzustellen, in welchem Maße der Kies oder Sand mit Verunreinigungen behaftet ist, ist es durch DIN 4226 Teil 3, S. 5.3.6.2.1 bekannt, den Kies oder Sand einem sogenannten Laugentest zu unterziehen, bei dem dem Kies oder Sand eine Lauge zugesetzt wird, die sich in Abhängigkeit von dem Anteil der Verunreinigun gen in dem Kies oder Sand verfärbt.

Es ist ferner bekannt, Kies oder Sand einem Test mit einer Schwereflüssigkeit, beispielsweise Zinkchlo rid, zu unterziehen.

Ein Nachteil der bekannten Verfahren besteht dar in, daß die verwendeten Laugen oder Schwereflüssigkei ten die Umwelt in erheblichem Maße belasten. Außerdem sind die bekannten Verfahren aufwendig und damit teuer in der Durchführung.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren be steht darin, daß die Testergebnisse erst etwa 24 Stun den nach Beginn der Untersuchung vorliegen, so daß eine Auswertung der Untersuchung nur mit erheblicher zeitli che Verzögerung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren anzugeben, mit dem in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise ermittelbar ist, in welchem Maße schüttfähige Materialien mit Verunreinigungen behaftet sind, und bei dem die Unweltbelastung gegenüber den bekannten Verfahren verringert ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angege bene Lehre gelöst.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens an zugeben. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 14 angegebene Lehre gelöst.

Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre be steht darin, Verunreinigungen aus dem schüttfähigen Material abzuscheiden, so daß nach dem Abscheiden er mittelt werden kann, in welchem Maße das schüttfähige Material verunreinigt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Men ge des schüttfähigen Materials in einen Behälter einge bracht und in dem Behälter eine Fluidströmung gebildet. Die Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung wird vorübergehend, insbesondere kurzzeitig, so erhöht, daß das schüttfähige Material und die Verunreinigungen vom Boden des Behälters in der Fluidströmung aufsteigen und bei Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit Verunrei nigungen, beispielsweise organischen Ursprungs, deren Dichte geringer ist als die Dichte des schüttfähigen Materials, langsamer zum Boden des Behälters sinken als das schüttfähige Material.

Aufgrund der unterschiedlichen Sinkgeschwindigkeit des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen setzt sich zunächst das schüttfähige Material am Boden des Behälters als Schicht ab. Auf dieser Schicht setzen sich dann die Verunreinigungen als Schicht ab, die nach dem Absetzen entnommen werden kann. Nach dem Entnehmen der Verunreinigungen kann beispielsweise deren Gewicht ermittelt und ins Verhältnis zum Gewicht des in den Behälter eingebrachten schüttfähigen Materials gesetzt werden, um zu ermitteln, in welchem Maße das schütt fähige Material verunreinigt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Flüssig keiten, insbesondere Wasser, oder Gasen, insbesondere Luft, als Fluid durchführbar, die die Umwelt nicht be lasten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit be sonders umweltschonend.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfah rens besteht darin, daß die Ergebnisse schnell vorlie gen, so daß beispielsweise bei der Produktion von Kies oder Sand sofort reagiert werden kann, wenn sich er gibt, daß der Sand oder Kies in zu hohem Maße verunrei nigt ist. Die Gefahr einer Ausschußproduktion ist damit wesentlich verringert, so daß durch Nacharbeiten ent stehende Kosten vermieden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und kostengünstig durchführbar.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist einfach im Aufbau und damit kostengünstig herstellbar.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah rens sieht vor, daß die Strömungsgeschwindigkeit schlagartig erhöht wird. Auf diese Weise ist sicher gestellt, daß sowohl das schüttfähige Material als auch die Verunreinigungen in das Fluid eintreten.

Um ein schichtweises Absetzen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen zu fördern, ist es zweckmäßig, daß die Strömungsgeschwindigkeit nach der Erhöhung kontinuierlich verringert wird.

Grundsätzlich ist es ausreichend, daß die Strö mungsgeschwindigkeit einmal vorübergehend erhöht wird. Falls erforderlich kann jedoch Schritt c) des erfin dungsgemäßen Verfahrens, in dem die Strömungsgeschwin digkeit vorübergehend erhöht wird, wenigstens einmal wiederholt werden.

Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn eine Be dienperson durch Betrachtung der Schichten des schütt fähigen Materials und der Verunreinigungen, die sich in dem Behälter abgesetzt haben, beurteilt, in welchem Maße das schüttfähige Material verunreinigt ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht jedoch vor, daß in Schritt a) eine vorbestimmte Menge des schüttfähigen Materials in den Behälter eingebracht wird und daß nach dem Absetzen des schüttfähigen Materials und der Ver unreinigungen die Verunreinigungen entnommen und deren Menge ermittelt wird und anhand der vorbestimmten Menge des schüttfähigen Materials und der ermittelten Menge der Verunreinigungen ein Maß für die Verunreinigung des schüttfähigen Materials ermittelt wird.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Untersuchung beliebiger schüttfähiger Materia lien einsetzbar. Zweckmäßige Weiterbildungen sehen vor, daß das schüttfähige Material Sand oder ein Material ähnlicher Korngröße und/oder Kies oder ein Material ähnlicher Korngröße ist.

Bei der Untersuchung von Kies oder einem Material ähnlicher Korngröße ist es zweckmäßig, daß in den Be hälter ein Zuschlagstoff eingebracht wird, dessen Korn größe geringer ist als die Korngröße des schüttfähigen Materials. Bei dieser Ausführungsform setzen sich der feinkörnige Zuschlagstoff als Schicht auf dem schütt fähigen Material und auf der Schicht des Zuschlagstof fes die Verunreinigungen als Schicht ab. Auf diese Wei se ist das Entnehmen der Verunreinigungen aus dem Be hälter vereinfacht.

Grundsätzlich kann der Zuschlagstoff bereits zu Beginn der Untersuchung in den Behälter eingebracht werden. Zweckmäßigerweise wird der Zuschlagstoff jedoch nach Beendigung von Schritt c), gegebenenfalls nach wenigstens einmaliger Wiederholung von Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Behälter einge bracht.

Um ein schichtweises Absetzen von oben nach unten in dem Behälter in der Reihenfolge schüttfähiges Mate rial - Zuschlagstoff - Verunreinigung zu fördern, ist es zweckmäßig, daß nach dem Einbringen des Zuschlag stoffes die Strömungsgeschwindigkeit derart eingestellt wird, daß Verunreinigungen und der Zuschlagstoff in der Fluidströmung vom Boden des Behälters aufsteigen, wäh rend das schüttfähige Material am Boden des Behälters verbleibt.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ist in weiten Grenzen wählbar. Beispielsweise kann die Strö mungsgeschwindigkeit vor der kurzzeitigen Erhöhung null oder größer als null sein. Nach Beendigung von Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Strömungs geschwindigkeit zweckmäßigerweise null, wie dies eine Weiterbildung vorsieht. Auf diese Weise ist das schichtweise Absetzen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen erleichtert. Grundsätzlich kann ein beliebiges strömungsfähiges Fluid verwendet werden, beispielsweise ein Gas, falls die Dichte des schütt fähigen Materials dies erlaubt. Zweckmäßigerweise ist das Fluid jedoch eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Auf diese Weise ist aufgrund der gegenüber einem Gas größeren Dichte der Flüssigkeit ein Aufsteigen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen in dem Fluid erleichtert.

Die Strömungsrichtung des Fluids in dem Behälter ist in beliebiger geeigneter Weise wählbar, solange gewährleistet ist, daß die Verunreinigungen in das Fluid eintreten, so daß sie sich als Schicht auf dem schüttfähigen Material absetzen. Zweckmäßigerweise ver läuft die Strömungsrichtung des Fluids in dem Behälter von unten nach oben. Auf diese Weise ist das Aufsteigen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen in dem Fluid erleichtert.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemä ßen Einrichtung sieht vor, daß der Behälter wenigstens teilweise durchsichtig ist. Auf diese Weise ist der Untersuchungsvorgang beobachtbar und erkennbar, wann das schichtweise Absetzen des schüttfähigen Materiales und der Verunreinigungen abgeschlossen ist. Außerdem ist auf diese Weise bereits optisch beurteilbar, in welchem Maße das schüttfähige Material mit Verunreini gungen beaufschlagt ist.

Andere vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildun gen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Un teransprüchen 15 bis 17 und 19 bis 24 angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beige fügten Zeichnungen näher erläutert, deren einzige Figur in stark schematisierter Seitenansicht ein Ausführungs beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer er findungsgemäßen Einrichtung 2, die einen durchsichtigen Behälter 4 aufweist, in dessen Boden 6 eine Einlaßöff nung 8 für ein strömungsfähiges Fluid gebildet ist. Das strömungsfähige Fluid ist bei diesem Ausführungsbei spiel durch Wasser gebildet, zu dessen Zuführung die Zuführöffnung 8 mit einer Wasserleitung 10 verbunden ist. Die Wassermenge, die pro Zeiteinheit durch die Zuführöffnung 8 in das Innere des Behälters 4 strömt und in dem Behälter eine vom Boden 6 nach oben verlau fende Strömung bildet, und damit die Strömungsgeschwin digkeit des Wassers in dem Behälter ist durch Steuer mittel 12 zeitlich veränderlich steuerbar.

Der Behälter 4 weist an seinem oberen Ende einen Überlauf 14 auf, durch den überschüssiges Wasser aus dem Behälter 4 abströmt.

Zur Zuführung eines zu untersuchenden schüttfähi gen Materiales und eines Zuschlagstoffes ist der Behäl ter 4 ferner mit Zuführeinrichtungen 16, 18 versehen.

Der Behälter 4 weist ferner beabstandet zu dem Boden und oberhalb von diesem einen Zwischenboden 20 auf, der mit Durchbrüchen 22 für den Durchtritt des Wassers versehen ist. Der Zwischenboden 20 ist bei die sem Ausführungsbeispiel austauschbar ausgebildet und zwischen einem Oberteil 4' und einem Unterteil 4" des Behälters 4 gehalten, die über Flansche 24, 26 mitein ander verbunden sind.

Nachfolgend wird die Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens mittels der erfindungsgemäßen Ein richtung 2 bei der Untersuchung von mit Verunreinigun gen beaufschlagtem Sand näher erläutert:
Es wird zunächst eine vorbestimmte Menge von zu untersuchendem Sand über die Zuführeinrichtung 16 in den Behälter 4 eingebracht, wo sich der Sand ein schließlich darin enthaltener Verunreinigungen auf dem Zwischenboden 20 absetzt.
Daran anschließend wird Wasser in den Behälter 4 eingelassen, bis dieser mit Wasser gefüllt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in dem Behälter von unten nach oben kann daran anschließend so einge stellt werden, daß diese null ist oder sich eine Strö mung mit geringer Strömungsgeschwindigkeit ausbildet.
Daran anschließend erhöhen die Steuermittel 12 durch entsprechende Steuerung der Menge an der Zuführ öffnung 8 pro Zeiteinheit zugeführten Wassers die Strö mungsgeschwindigkeit in dem Behälter 4 kurzzeitig, vor zugsweise schlagartig, so stark, daß sowohl der Sand als auch die Verunreinigungen in der Wasserströmung vom Zwischenboden 20 des Behälters 4 aufsteigen und in ei ner sich bildenden Wirbelschicht verbleiben.
Daran anschließend verringern die Steuermittel 12 die Strömungsgeschwindigkeit kontinuierlich, wobei or ganische Verunreinigungen in dem Sand, deren Dichte geringer ist als die Dichte des Sandes, langsamer zum Boden des Behälters 4 sinken als der Sand. Aufgrund dessen setzt sich zunächst eine Schicht Sandes auf dem Zwischenboden 20 ab, auf der sich daran anschließend eine Schicht der Verunreinigungen absetzt.

Aufgrund des schichtweisen Absetzens des Sandes und der Verunreinigungen sind die Verunreinigungen von dem Sand abgeschieden und können aus dem Behälter 4 entnommen werden. Es kann dann beispielsweise das Ge wicht der Verunreinigungen ermittelt und das Verhältnis zu dem Gewicht des eingebrachten Sandes ermittelt wer den, um ein Maß für die Verunreinigung des Sandes zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach, schnell und kostengünstig durchführbar und führt zu keinerlei Belastung der Umwelt.

Das zuvor geschilderte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist grundsätzlich auch zur Untersuchung von Kies oder anderen schüttfähigen Mate rialien geeignet. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß eine sich auf dem Zwischenboden 20 absetzende Kies schicht eine sehr unebene Oberfläche hat, auf der sich die Verunreinigungen absetzen. Dies erschwert das Ent nehmen der Verunreinigungen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils sieht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sätzliche Verfahrensschritte vor. Zunächst werden die zuvor bereits geschilderten Verfahrensschritte durch geführt, so daß sich Verunreinigungen als Schicht auf einer Schicht des Kieses absetzen.

Daran anschließend wird die Strömungsgeschwindig keit des Wassers auf null gesetzt und über die Zuführ einrichtung 18 eine Menge eines feinkörnigen Zuschlag stoffes, bei dem Ausführungsbeispiel Sand, in den Be hälter 4 eingebracht.

Daran anschließend erhöhen die Steuermittel 12 die Strömungsgeschwindigkeit in dem Behälter 4 so, daß Ver unreinigungen und Sand in der Wasserströmung vom Boden 20 des Behälters 4 aufsteigen, während der Kies auf dem Zwischenboden 20 des Behälters 4 verbleibt. Hierbei steigen Verunreinigungen geringerer Dichte in einer sich bildenden Wirbelschicht nach oben.

Daran anschließend wird die Strömungsgeschwindig keit langsam kontinuierlich verringert, so daß sich zunächst der Sand als Schicht auf dem Kies absetzt und sich daran anschließend die Verunreinigungen als Schicht auf dem Sand absetzen. Daran anschließend wird die Wasserzufuhr abgestellt, und die Verunreinigungen können entnommen werden.

Claims

1. Verfahren zum Abscheiden von Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien, bei dem

a) eine Menge des schüttfähigen Materials in einen Behälter eingebracht wird,
b) in dem Behälter eine Fluidströmung gebildet wird und
c) die Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung vorübergehend, insbesondere kurzzeitig, so erhöht wird, daß das schüttfähige Material und die Ver unreinigungen vom Boden des Behälters aufsteigen und bei Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit die Verunreinigungen, deren Dichte geringer als die Dichte des schüttfähigen Materials ist, lang samer zum Boden des Behälters sinken als das schüttfähige Material.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit schlagartig erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit nach der Erhöhung kon tinuierlich verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt c) wenigstens einmal wiederholt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) eine vorbestimmte Menge des schütt fähigen Materials in den Behälter eingebracht wird und daß nach einem schichtweisen Absetzen der Bestandteile des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen am Boden des Behälters die Verunreinigungen entnommen und deren Menge ermittelt und daß anhand der vorbestimmten Menge des schüttfähigen Materials und der ermittelten Menge an Verunreinigung ein Maß für die Verunreinigung des schüttfähigen Materiales ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schüttfähige Material Sand oder ein Material ähnlicher Korngröße ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schüttfähige Material Kies oder ein Material ähnlicher Korngröße ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behälter ein Zuschlagstoff eingebracht wird, dessen Korngröße geringer ist als die Korngröße des schüttfähigen Materials.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff nach Beendigung von Schritt c), gegebenenfalls nach wenigstens einmaliger Wiederholung von Schritt c), eingebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen des Zuschlagstoffes in den Be hälter die Strömungsgeschwindigkeit kurzzeitig so er höht wird, daß der Zuschlagstoff und die Verunreini gungen in der Fluidströmung vom Boden des Behälters aufsteigen, während das schüttfähige Material am Boden des Behälters verbleibt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit nach Beendigung von Schritt c) null ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidströmung in dem Behälter im wesentlichen von unten nach oben verläuft.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser ist.

14. Einrichtung (2) zum Abscheiden von Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien, insbesondere zur Durch führung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einem Behälter (4) zur Aufnahme einer Menge des schüttfähigen Materials,
mit Mitteln zur Erzeugung einer Fluidströmung in dem Behälter und
mit Steuermitteln (12) zur Steuerung der Strömungsge schwindigkeit der Fluidströmung in dem Behälter (4),
wobei die Steuermittel (12) nach dem Einbringen einer Menge des schüttfähigen Materials in dem Behälter (4) die Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung vorüber gehend, insbesondere kurzzeitig, so erhöhen, daß das schüttfähige Material mit den Verunreinigungen in der Fluidströmung vom Boden (6) des Behälters (4) aufsteigt und bei Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit Ver unreinigungen, deren Dichte geringer als die Dichte des schüttfähigen Materials ist, langsamer zum Boden (6) des Behälters (4) sinken als das schüttfähige Material.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Steuermittel (12) die Strömungsgeschwin digkeit schlagartig erhöhen.

16. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Steuermittel (12) die Strömungsgeschwin digkeit nach der Erhöhung kontinuierlich verringern.

17. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Steuermittel (12) die Strömungsgeschwin digkeit der Fluidströmung wenigstens zweimal aufeinand erfolgend vorübergehend erhöhen.

18. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß der Behälter (4) wenigstens teilweise durch sichtig ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß das Fluid eine Flüssigkeit, insbesondere Was ser ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß eine Zuführöffnung (8) für das Fluid im Be reich des Bodens (6) des Behälters (4) angeordnet ist, derart, daß die Strömungsrichtung des Fluids in dem Behälter im wesentlichen von unten nach oben verläuft.

21. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß ein zu dem Boden (6) des Behälters (4) beab standeter Zwischenboden (20) zur Aufnahme des schütt fähigen Materiales vorgesehen ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich net, daß der Zwischenboden (20) austauschbar ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich net, daß der Zwischenboden (20) eine Mehrzahl von Durchbrüchen (22) für den Durchtritt des Fluids auf weist.

24. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß der Behälter einen Überlauf (14) aufweist.