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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein trockenes Trennverfahren nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
deutsche Patentschrift
DE
4214950 C1 oder die deutsche Patentschrift
DE 2609048 C2 betreffen
ein solches, eingangs genanntes Verfahren. Diese Verfahren kommen
bei der Ausbeutung von Kalilagerstätten zur Anwendung.
In solchen Kalilagerstätten kommen die verschiedenen Komponenten eines
Kalirohsalzes meist in Kombination miteinander vor, sodass es nicht
eine triviale Aufgabe ist, die einzelnen Komponenten voneinander
zu trennen. Die wichtigsten Komponenten sind dabei:
Steinsalz
(Halit), Kieserit, Sylvinit, Carnallit, sowie Kainit.
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Insbesondere
die Aufbereitung von carnallitischen Mischsalzen erfordert spezielle
Maßnahmen mit dem Ziel, den Carnallit allein oder zusammen
mit Sylvin von den Begleitmineralien zu trennen, die Kali nicht
oder nur in geringen Mengen enthalten.
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Bei
der Auftrennung dieser Mischsalze in die einzelnen Komponenten des
Gemisches werden im Stand der Technik elektrostatische Trennverfahren angewendet,
bei denen vorzugsweise eine gegensinnige, reibungselektrische Aufladung
der einzelnen Komponenten vorgenommen wird, und dann die aufgeladenen
Komponenten in einem elektrostatischen Feld im freien Fall befindlich
den elektrostatischen Kräften ausgesetzt werden, wodurch
sich die Falllinien der einzelnen Mineralien je nach ihrer vorherigen Aufladung
unterscheiden.
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Das
elektrostatische Trennverfahren benötigt einen vorab erfolgten
gegenseitigen Austausch elektrischer Ladungen, der beim Kontakt
der verschiedenen Körner der Salzkomponenten erfolgt. Dabei
können Einzelheiten wie Stärke, Selektivität und
Richtung des Ladungsaustauschs durch verschiedene Konditionierungsmittel
beeinflusst werden, siehe beispielsweise
Chem.-Ing.-rech
1981, 53(12), 916–924. Zusätzlich zu
dieser chemischen Konditionierung sollte die relative Luftfeuchtigkeit
auf einen Wert zwischen 5 und 25% eingestellt werden, was vorteilhaft
durch Einstellung der Temperatur erfolgen kann, siehe beispielsweise
die deutsche Patentanmeldung
DE
1 249 783 . Durch die Auswahl eines geeigneten Konditionierungsmittels
und der geeigneten Luftfeuchtigkeit können zumeist die
Ladungseigenschaften der Gemischkomponenten so eingestellt und gesteuert
werden, dass ein Rohsalz auch mit komplexerer Zusammensetzung in
seine einzelnen Komponenten aufgetrennt werden kann, siehe auch
Proceedings
of the first International Potash Technology Conference Potash,
83, 03.-05-10 1983, Saskatoon, Sasketchewan, Pergamoon Press, Toronto,
1983, 589–595.
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Der
Mechanismus dieses Ladungsaustauschs beruht auf dem Elektronentransfer
zwischen sich berührenden Mineraloberflächen,
die passende Oberflächeneigenschaften haben müssen.
Dies kann gegeben sein, wenn ihre Oberflächenenergien durch die
chemischen Konditionierungsmittel und den partiellen Wasserdampfdruck
passend eingestellt sind, siehe auch:
- L. Ernst:
Zur Ursache und zum Mechanismus der Kontaktaufladung von NaCl und
KCl-Kristallen bei der elektrostatischen Rohsalztrennung, in Kali
Steinsalz, 1986,)(9), 275–286, oder
- L. Ernst: The Surface-vacancy Bonded H2O Mollecule an
an Alcali Halide (100) Crystal Face and a Model of the Stimulated
Contact Charging in the Electrostatic Potash Salt Processing; Ber.
Bunsenges. Phys. Chem. 1990, 94, 857–863, oder
in
- L. Ernst: Electrostatic processing of Mineral Salt Mixtures:
The Selectively Stimulated Contact Charging of Kieserite. An Interpretation.
Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1990, 94, 1435–1439.
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Das
aufzutrennende Rohsalzgemisch wird dabei in einer Vorstufe zu Korngrößen
von wenigen Millimetern (bevorzugt > 0,5 mm) Durchmessern zermahlen. Damit
sich die einzelnen Komponenten, also die oben genannten Komponenten
Steinsalz, Kieserit, Sylvinit und Carnallit voneinander relativ
gut trennen lassen, müssen diese Komponenten in ihrem Ausgangsgemisch
mit einem Konditionierungsmittel (20 g bis 100 g pro Tonnen Rohsalz)
vorbehandelt werden, wie es ebenfalls im Stand der Technik beispielsweise
durch Zugabe des Konditionierungsmittels in fester, flüssiger
oder gasförmiger Form in einem Fließbetttrockner
bekannt ist. Hier kommen Stoffe wie Milchsäure, Salicylsäure,
sowie einige andere Stoffe in Frage, die in diversen Patentschriften zu
diesem einschlägigen Stand der Technik veröffentlicht
sind. Beispielsweise sei noch die
DE-1076593 genannt,
die eine Nachkonditionierung mit wenigstens drei Kohlenstoffatome
im Molekül aufweisenden Fettsäuren vorschlägt.
Das konditionierte Salz wird danach in Luft mit bevorzugter Luftfeuchtigkeit
von 2,5 bis 10% bei einer Temperatur von 40 bis 80°C durch
lebhafte Bewegung der Salzteilchen zueinander beispielsweise in
einem Fließbetttrockner aufgeladen und erwärmt,
bevor es dann beispielsweise in einem Freifallscheider in drei Fraktionen
aufgetrennt wird, wobei sich eine Fraktion an der positiven Elektrode,
die andere an der negativen Elektrode und eine dritte, das sogenannte
Mittelgut, in der Mitte zwischen beiden Elektroden sammelt.
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Im
Stand der Technik ist weiter bekannt, dann die einzelnen Fraktionen
einer weiteren solchen Prozessabfolge zu unterwerfen, um bestimmte Teilfraktionen
abzutrennen. Auf diese Weise wird häufig zunächst
die Hauptmenge des Steinsalzes abgetrennt, wobei in weiteren Stufen
dann beispielsweise das Sylvin und der Carnallit von dem Kieserit
abgetrennt wird. Durch verschiedene Konditionierungsverfahren ist
es prinzipiell möglich, in einer Abfolge von den oben genannten
Prozessschritten, die verschiedenen, oben genannten Komponenten
zu einem relativ hohen Reinheitsgrad voneinander zu trennen.
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Oft
entsteht jedoch ein Problem dadurch, dass Steinsalz (NaCl) in relativ
großem Anteil in dem Rückstand der ersten Verfahrensstufe
vorhanden ist, in der das Steinsalz von den Kalisalzen abgetrennt wurde.
Beispielhaft sei eine Zusammensetzung eines Rückstandes
genannt wie folgt:
Ca. 80% Steinsalz, ca. 7% Sylvin, ca. 4%
Carnallit und ca. 10% Kieserit. Die Dichteunterschiede zwischen
den Komponenten sind gering.
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In
nachteilhafter Weise ist im Stand der Technik kein trocken arbeitendes
Trennverfahren bekannt, mit dem man solche geringanteilige Komponenten,
wie hier beispielsweise Carnallit, die nur in einem sehr geringen
Anteil von beispielsweise unter 5% oder unter 10% in dem Ausgangsgemisch
vorliegen, von dem Rest des Gemisches trennen kann.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zu schaffen, mit dem man besonders solche geringanteilige Komponenten
aus einem vorhandenen Komponentengemisch trocken trennen kann.
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Vorteile der Erfindung
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Mit
den Maßnahmen des unabhängigen Anspruchs wird
diese Aufgabe gelöst.
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In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen Weiterbildungen
und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung angegeben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
trockenen Trennen von vermahlenen Komponenten eines verschiedene
Kalirohsalze enthaltendes Ausgangsgemisches offenbart, wobei in
dem Ausgangsgemisch eine vorbestimmte abzutrennende Komponente in
einem Minderheitsanteil, das heißt in einem relativ geringen
Anteil von typischerweise 10% und weniger im Verhältnis
zu dem Gesamtanteil der Restkomponenten des Ausgangsgemischs vorhanden
ist,
wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende
Schritte:
- a) Hinzufügen von Partikeln
eines Hilfsstoffes zum Ausgangsgemisch, wodurch sich ein Zwischengemisch
ergibt,
- a1) wobei die reibungselektrischen Eigenschaften des Hilfsstoffes
so gewählt und vorbereitet sind, dass sich die Partikel
des Hilfsstoffes bei einer gegenseitigen reibungselektrischen Aufladung
der Partikel des Zwischengemischs elektrisch gleichartig – positiv
und positiv bzw. negativ und negativ – mit denen der abzutrennenden
Komponente aufladen,
- a2) wobei die zugefügte Menge der Partikel des Hilfsstoffes
so gewählt ist, dass die elektrische Kapazität
der Summe der Anteile der abzutrennenden Komponente und des Hilfsstoffes
etwa gleich ist der elektrischen Kapazität des Gesamtanteils
der Restkomponenten des Ausgangsgemisches, und
- a3) wobei in optionaler Weise die Dichte der Partikel des Hilfsstoffes
sich signifikant von der Dichte der Partikel der abzutrennenden
Komponente unterscheidet,
- 6b) Durchführen eines Konditionierungsschrittes am
Zwischengemisch, der an eine nachfolgende elektrostatisch bewirkte
Trennung der abzutrennenden Komponente zusammen mit den Partikeln des
Hilfsstoffes von den Partikeln der Restkomponenten des Zwischengemisches
angepasst ist,
- c) reibungselektrisches Aufladen des Zwischengemisches,
- d) elektrostatisches Trennen der Komponenten des Zwischengemisches
mittels einer elektrostatischen Trennungsanlage, in einem oder in
mehreren Stufen, wobei die Partikel des Hilfsstoff und die abzutrennende
Komponente gemeinsam abgeschieden werden,
- e) Zuführen des Gemischs aus abgetrennten Partikeln
aus Hilfsstoff und abzutrennender Komponente in eine Anlage zur
Schweretrennung, und
- f) Trennen der abzutrennenden Komponente von dem Hilfsstoff
in der Anlage zur Schweretrennung, indem die abzutrennende. Komponente
von den Hilfsstoffpartikeln aufgrund unterschiedlicher Dichte abgetrennt
wird.
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Wie
der Fachmann erkennt, werden durch das Zugeben der Partikel des
Hilfsstoffes Ladungspartner für die Partikel der abzutrennenden
Minderheitskomponente zur Verfügung gestellt, die sich gleichartig
mit den Partikeln der Minderheitskomponente aufladen. Dadurch wird
in vorteilhafter Weise verhindert, dass sich beim reibungselektrischen
Aufladungsprozess Partikel von höheranteiligen Komponenten
des Ausgangsgemisches gleichartig wie die Partikel der abzutrennenden
Komponente aufladen, wodurch die Effizienz der Trennung in dem späteren Freifallscheideverfahren
nachteilig beeinflusst würde.
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Somit
ist sichergestellt, dass bei der Ladungstrennung jeweils Pärchen
aus positiv und negativ geladenen Teilchen entstehen, wobei die
Ladungen der Partikel der Restkomponenten gleichartig sind und die
Ladungen der Hilfsstoffpartikel mit denen der Partikel der abzutrennenden
Komponente gleichartig sind.
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Beispielsweise
werden Carnallitpartikel zusammen mit den Partikeln des Hilfsstoffes
während der reibungselektrischen Aufladephase negativ aufgeladen,
und die Partikel von Steinsalz, Sylvin und Kieserit werden positiv
aufgeladen.
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Das
Verfahren kann aber auch so eingestellt werden, dass Carnallitpartikel
zusammen mit den Partikeln des Hilfsstoffes und denen von Sylvin
während der reibungselektrischen Aufladephase negativ aufgeladen,
und die Partikel von Steinsalz und Kieserit werden positiv aufgeladen.
Wichtig ist die Zugabe des richtigen Hilfsstoffes mit der richtigen
Dielektrizitätskonstante und der dazu passenden richtigen Menge.
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Wenn
die auf eine Volumeneinheit bezogene elektrische Kapazität
der zugefügten Hilfsstoffpartikel beispielsweise geringer
sein sollte, als die entsprechende Kapazität der Partikel
der abzutrennenden Komponente, dann können die Hilfsstoffpartikel
in vermehrten Umfang beigefügt werden, und umgekehrt, falls
deren elektrische Kapazität niedriger sein sollte (je nach
Dilektrizitätskonstante).
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Entscheidend
ist, dass die Hilfsstoffpartikel in ausreichender Menge hinzugefügt
werden. Werden zu wenige hinzugefügt, so können
sich Partikel der Hauptkomponenten in nachteilhafter Weise gegensätzlich
aufladen, was das Trennergebnis verschlechtert. Werden zu viele
Hilfsstoffpartikel zugefügt, so steigt die Wahrscheinlichkeit,
dass sich die Hilfsstoffpartikel ungleichartig aufladen, was zur
Folge hätte, dass zunehmend Hilfsstoffpartikel auf der Seite
der Hauptkomponenten abgeschieden werden.
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Das
weitere Merkmal, dass die Dichte der Hilfsstoffpartikel sich signifikant
von der Dichte der Partikel der abzutrennenden Komponente unterscheidet,
ist wesentlich nur für den Fall, dass die Hilfsstoffpartikel
in einem dem elektrostatischen Trennschritt nachfolgenden Schritt
wieder von der abzutrennenden Komponente entfernt werden müssen.
Sollte dies kein Erfordernis sein, so ist dieses Kriterium nicht
maßgeblich für den Erfolg des Trennverfahrens.
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Da
Kunststoffe im allgemeinen eine deutlich geringere Dichte haben,
als die Kalirohsalze, kommen sie bevorzugt als Lieferant für
die Hilfsstoffpartikel in Frage. In besonders bevorzugter Weise
können hier auch Granulate aus Abfallstoffen verwendet
werden, da sie kostengünstig zu beschaffen sind. Für
die Durchführung der Konditionierungsmaßnahmen
am Zwischengemisch kann auf den Stand der Technik verwiesen werden,
wie er bekannt ist für die Trennung von einzelnen Rohsalzkomponenten
untereinander, oder aber auch für die Trennung von einzelnen Komponenten
aus Kunststoffgemengen, siehe etwa die europäische Patentanmeldung
EP 0713728 , oder die deutsche
Patentschrift
DE 4127574 oder
DE 4127575 zur Trennung
von Polyethylen von Polypropylen bzw. zur Trennung von Polyethylenterephtalat (PET)
von Polyvinylchlorid (PVC).
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Für
die Schritte der reibungselektrischen Aufladung des Zwischengemisches
in einem Rüttelfließbett, ggf. unter Wärmezufuhr
und bei sehr trockener Luft kann auf den Stand der Technik verwiesen werden.
Gleiches gilt für den nachfolgenden Prozessschritt der
Trennung der Partikel in eine elektrostatisch wirksamen Anlage,
beispielsweise einem ESTA-Röhrenfallscheider. Derartige
Anlagen werden in der Praxis seit langen Jahren beispielsweise von dem
Unternehmen K + S AG, Kassel zur Trennung solcher Salzkomponenten
eingesetzt.
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Soll
nun in einem weiteren Schritt eine Trennung der an sich abzutrennenden
Rohsalzkomponente von den Hilfsstoffpartikel vollzogen werden, so werden
beide Komponenten, die sich dann aus einer einzigen Fraktion am
Ausgang des Röhrenfallscheiders ergeben, in eine weitere
Anlage überführt, die auf dem Prinzip der Schweretrennung
arbeitet. Hierzu kommen die im Stand der Technik bekannten, die Zentrifugalkraft
ausnutzenden Zentrifugentrennanlagen oder Freifall-Luftgegenstromanlagen
bevorzugt in Frage.
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Als
weiterer optionaler Verfahrensschritt kann dann der durch die Schweretrennung
gewonnenen Hilfsstoff wieder zum Ausgangsgemisch zugefügt
werden, wodurch sich ein Recycling des Hilfsstoffs und damit insoweit
ein im wesentlichen geschlossener Kreislauf für den Hilfsstoff
ergibt.
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In
vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße
Verfahren zur trockenen Abtrennung der Rohsalzkomponente Carnallit
verwendet werden.
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Es
ist ebenfalls möglich, das erfindungsgemäße
Verfahren für die Komponenten Kieserit und Sylvinit zu
verwenden. Da prinzipiell der Anteil der zugefügten Hilfsstoffpartikel
frei variiert werden kann, ist es mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren möglich, bestimmte Komponenten aus dem Ausgangsgemisch
abzutrennen, selbst wenn diese abzutrennenden Komponenten nur in
einem sehr geringen Anteil darin vorhanden sind. Damit können
Anteile von weniger als 5%, beispielsweise 2% oder 1%ige Anteile aus
einem Gemisch entfernt werden. In vorteilhafter Weise ist die Partikelgröße
der Hilfsstoffpartikel mit der Größe der Partikel
der vermahlenen Komponenten des Ausgangsgemisches im wesentlichen
identisch.
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Eine
bevorzugte Anwendung für das erfindungsgemäße
Verfahren ist die Abtrennung von Carnallit aus dem im wesentli chen
Steinsalz enthaltenden Reststoff, der nach derzeitiger Praxis bei
der Herstellung von Kali-Mineraldünger aufgehaldet wird. Hier
bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren, dass der
Reststoff praktisch kein Carnallit mehr enthält. Der Reststoff
kann ebenso weitgehend frei von dem Wertstoff Sylvin oder Kieserit
gehalten werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch
durch geeignete Wahl der Konditionierungsmittel dahingehend verwenden,
dass nicht nur eine einzelne Minderheitskomponente, sondern gleichzeitig zwei
geeignete Minderheitskomponenten (mit ähnlicher Dielektrizitätskonstante)
aus dem Gemisch abgetrennt werden. Ein Beispiel wäre die
gemeinsame Abtrennung von Carnallit und Sylvin vom Steinsalz.
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Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert.
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1 zeigt
in der Diagrammform die wesentlichen Schritte eines Ausführungsbeispiels
des Trennungsverfahrens gemäß Erfindung, bei dem
Carnallit aus einem Rohsalzausgangsgemisch getrennt werden soll,
wobei Carnallit in einem Anteil von weniger als 5% im Ausgangsgemisch
vorhanden ist.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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In
einem ersten Schritt 100 wird mit Bezug zu 1 das
Rohsalzausgangsgemisch zerkleinert und zermalen, bis eine übliche
Korngröße vorhanden ist, wie sie im Stand der
Technik auf dem technischen Gebiet der elektrostatischen Trennung
von Rohsalzkomponenten als günstig erkannt worden ist.
Beispielhaft sei hier ein Partikeldurchmesser von 0,5 bis 5 mm genannt.
Für dieses Beispiel hat das Rohsalzausgangsgemisch folgende
Zusammensetzung:
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Zusammensetzung des Rohsalz-Ausgangsgemischs:
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- Menge eines Kontrollvolumens 100 Liter
- 79% Steinsalz
- 7% Sylvin
- 4,5% Carnallit = abzutrennende Komponente
- 9,5% Kieserit
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In
einem weiteren Schritt 110 werden die Hilfsstoffpartikel
vorbereitet, damit sie von ihrer Form, Größe,
Oberflächenstruktur, Dichte für das erfindungsgemäße
Verfahren geeignet sind. Dafür können beispielsweise
aus Kunststoff bestehende Partikel, beispielsweise aus Polyethylen
oder Polypropylen oder Polycarbonat verwendet werden.
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Die
Materialen sollten trocken sein und nicht elektrisch leitend, damit
sie für die spätere Aufladung geeignet sind. Wesentlich
ist, dass sie eine Ladefähigkeit besitzen, die sie für
eine gleichartige Aufladung geeignet machen, so wie die Aufladung
der Partikel der abzutrennenden Komponente. In diesem Ausführungsbeispiel
sollen die Carnallitpartikel abgetrennt werden.
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Es
können als Hilfsstoffpartikel auch beispielsweise Schaumgranulatpartikel
verwendet werden, beispielsweise Glasschaumgranulatpartikel, wie sie
bei der Rezyklierung von Altglas anfallen. Durch das niedrige spezifische
Gewicht der vorgenannten Kunststoffe im Verhältnis zu den
hier genannten Salzmineralien bzw. bei Schaumpartikeln durch die Einschlüsse
von Luft bedingt ergeben sich deutliche Dichteunterschiede, wobei
die hier genannte Hilfsstoffpartikel eine deutlich geringere Dichte
haben als die Salzpartikel.
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Damit
die Hilfsstoffpartikel im richtigem Mengenverhältnis zum
Rohsalzausgangsgemisch beigefügt werden, muss zunächst
in einem Vorversuch untersucht werden, wie das Aufladungs verhalten
der verwendeten Hilfsstoffpartikel bei einer typischen reibungselektrischen
Aufladung ist, wenn sie in dem Ausgangsgemisch befindlich aufgeladen
werden.
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Wenn
das Ziel des erfindungsgemäßen Trennverfahrens
beispielsweise darin besteht, die Carnallitmineralien möglichst
vollständig aus dem Restgemisch aus Steinsalz, Sylvin und
Kieserit zu entfernen, dann müssen zumindest so viele Hilfsstoffpartikel
hinzugefügt werden, dass eine ungleichartige Aufladung
von Steinsalz-Sylvin und Kieseritpartikeln verhindert wird. Steinsalz,
Sylvin und Kieserit sollen also beispielsweise sämtlich
positiv und die Carnallitpartikel und die Hilfsstoffpartikel sollen
negativ aufgeladen werden.
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Die
richtige Menge an Hilfsstoffpartikeln wird daher bevorzugt in einem
Vorversuch ermittelt, wobei die einschlägig bekannten Randbedinungen
der nachfolgenden Konditionierung und Aufwärmung der Partikel
sowie die Fließbettbedingungen bei der reibungselektrischen
Aufladung mit berücksichtigt werden. Als Ergebnis ergibt
sich eine bestimmte, für die vorgenannten Randbedingungen
geeignete Hilfsstoffkonzentration in dem Zwischengemisch, das sich ergibt
durch die spätere Zugabe der Hilfsstoffpartikel zum Ausgangsgemisch,
siehe Schritt 120.
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Bei
einer besonderen, hier exemplarisch angeführten Vorauswahl
und Vorbehandlung der Hilfsstoffpartikel, die dazu führen,
dass die Hilfsstoffpartikel die gleiche volumenbezogene Dielektrizitätskonstante
besitzen wie die abzutrennende Carnallitpartikel, ergibt sich, dass
die Summe der Volumenanteile von Carnallit und Hilfsstoffen gleich
groß ist, wie die Summe der restlichen Anteile. Dann werden
Carnallit und der Hilfsstoff in einer gemeinsamen Fraktion im Freifallscheider
getrennt und landen aufgrund ihrer negativen Aufladung an der positiven
Elektrodenseite. Die andere Fraktion an der negativen Elektrodenseite
enthält nur noch sehr wenig Carnallit. Das Mittelgut enthält
je nach Einstellung der Trennzungen unterschiedliche Zusammensetzungen.
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Beispiel:
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Wenn
in einem bestimmten Kontrollvolumen des Ausgangsgemisches 4,5 Liter
Carnallit, 9,5 Liter Kieserit, 7 Liter Sylvin und 79 Liter Steinsalz
gleichmäßig verteilt vorhanden sind, sollte unter
den oben genannten Voraussetzungen gleicher, volumenbezogener Dielektrzitätskonstante
von Hilfsstoff und Carnallit eine Zugabe von 91 Liter Hilfsstoffpartikel erfolgen,
damit die Summe der Volumina an Carnallit und an Hilfsstoffen gleich
groß ist wie die Summe an Kieserit, Sylvin und Steinsalz.
Die neuen prozentualen Anteile ergeben sich dann wie folgt: Carnallit
ist jetzt nur noch in einem Verhältnis von 4,5/191 vorhanden,
also etwa in einer Konzentration von 2,365%. Die Zusammensetzung
des Zwischengemisches ist danach wie folgt:
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Zwischengemisch:
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- Kontrollvolumen etwa 191 liter
- 41,4% Steinsalz
- 3,67% Sylvin
- 2,36% Carnallit
- 5,0% Kieserit
- 47,68% Hilfsstoff
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Dieses
Zwischengemisch wird nun Konditionierungsmaßnahmen unterworfen,
wie sie im Stand der Technik hinlänglich bekannt und oben
erwähnt sind, und darüber hinaus durch Patentschriften
in der Klasse B03C oder C01D beispielsweise aus den Patentschriften
DE 4214950 C1 ,
DE 2609048 C2 ,
EP 0713728 A1 ,
oder
DE 4127574 C1 ,
DE 4127575 C1 ,
DE 142802 einschließlich
der darin zitierten Sekundärliteratur offenbart sind.
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Beispiele
hierfür sind: Carbonsäuren, die mindestens 3 Kohlenstoffatome
im Molekül aufweisen, siehe z. B. die
DE 1076593 zur Abtrennung von Carnallit
allein oder im Gemisch mit Sylvin, organische Säuren, wie
beschrieben in der
DE 1142802 , oder
in der
DE 1056551 ,
DE 1076593 oder
DE 1142802 .
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Nach
dieser Konditionierung, siehe Schritt 130 in 1,
wird das Zwischengemisch trockener Luft mit einer relativen Feuchte
von 5 bis 25% ausgesetzt bei einer Temperatur im Bereich von vorzugsweise
20 bis 80°C oder höher, je nach absoluter Luftfeuchtigkeit
und je nach Stabilität der Hilfsstoffpartikel. Für
optimale Ergebnisse können auch hierbei Vorversuche mit
verschiedenen Randbedingungen durchgeführt werden, wobei
auf die oben beschriebene Literatur zurückgegriffen werden
kann.
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In
einem weiteren Schritt 140 werden die Partikel des Zwischengemisches
reibungselektrisch Aufgeladen, wobei ebenfalls auf die im vorgenannten Stand
der Technik einschlägig vorbekannte Anlagen und Verfahrensweisen
zurückgegriffen werden kann. Beispielsweise sei ein rüttelnder
Fließbettwarmer genannt.
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In
einem weiteren Schritt 150 werden die somit vorkonditionierten
Partikel in ein Hochspannungsfeld einer elektrostatisch arbeitenden
Anlage zur elektrostatischen Trennung eingebracht, wodurch der Trennvorgang
der Partikel des Zwischengemisches in eine Fraktion aus Carnallit
und Hilfsstoff, in eine weitere Mittelgutfraktion und in eine An
Carnallit abgereicherte Restfraktion getrennt, die im wesentlichen
aus Steinsalz besteht. Für Einzelheiten zu diesen ESTA-Anlagen
sei ebenfalls auf den oben genannten Stand der Technik verwiesen.
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Je
nach speziell vorgenommener Vorkonditionierung und je nachdem, wie
die Trennzungen der ESTA-Freifallscheideanlage eingestellt sind,
ergibt sich ein mehr oder weniger großer Anteil des Mittelgutes.
Die Restfraktion, aus der das Carnallitmineral entfernt worden ist,
kann daher beispielsweise folgende Zusammensetzung besitzen:
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Abgereicherte Restfraktion
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- < 0,5%
Carnallit
- < 1% Hilfsstoff
- 83% Steinsalz
- 6,5% Sylvin
- 9,0% Kieserit
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Die
Fraktion aus Carnallit und Hilfsstoff kann im wesentlichen die folgende
Zusammensetzung besitzen:
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Fraktion aus Carnallit und Hilfsstoff
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- 8,0% Carnallit
- 88% Hilfsstoff
- 3% Steinsalz
- 0,5% Sylvin
- 0,5% Kieserit
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In
einem weiteren Schritt wird nun vorzugsweise das Mittelgut in das
Ausgangsgemisch oder in das Zwischengemisch rückgeführt,
um das Verfahren mit möglichst geringen Ausschuss durchzuführen, siehe
Schritt 160 in 1. Dabei wird das Mittelgut
in bevorzugter Weise wieder frisch konditioniert, wobei die neue
Zusammensetzung des Ausgangsgemischs berücksichtigt wird,
indem auf die Ergebnisse von entsprechenden Vorversuchen Bezug genommen wird.
Die Vorversuche sollten unterschiedliche Mengenverhältnisse
der Komponenten und der verwendeten Hilfsstoffe umfassen und das
jeweilig passende „Konditionierungsrezept".
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In
einem weiteren bevorzugten Arbeitsschritt wird dann die Fraktion
aus Carnallit und Hilfsstoff in eine Anlage, die auf dem Prinzip
der Trennung durch unterschiedliche spezifische Dichte der zu trennenden
Medien arbeitet, überführt. Dies kann beispielsweise
auf einem Fließband erfolgen. Hierfür können Zentrifugenabscheider
oder Anlagen mit einem gegen das Schwerefeld der Erde gerichteten
Luftstrom in bevorzugter Weise benutzt werden.
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In
einem weitern Schritt 180 durchläuft diese Fraktion
aus Carnallit und Hilfsstoff die vorgenannte Schweretrennungsanlage,
wodurch die Hilfsstoffpartikel aufgrund ihrer deutlich geringeren
Dichte sehr effektiv von den Carnallitpartikeln mit höherer
Dichte getrennt werden.
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Wenn
ein Anhaften der Partikel aneinander weitgehend vermieden werden
kann, was bei ausreichender Trockenheit der Partikel der Fall ist,
kann dieser Trennprozess mit sehr großer Reinheit erfolgen.
Auch hier wird auf Stand der Technik verwiesen, wie er bei trockenen
Trennverfahren für Partikel unterschiedlicher Dichte üblich
ist. Durch diesen Verfahrenschritt 180 ergibt sich eine
Hilfsstofffraktion, die in bevorzugter Weise wieder in Schritt 110 in
das Verfahren zurückgeführt werden kann, damit
möglichst wenig Ausschuss entsteht. Die andere, durch diese
Schwerkrafttrennung resultierende Fraktion besteht dann im wesentlichen
aus Carnallit und bestimmten Anteilen von Steinsalz, Sylvin und
Kieserit. Dieser Wertstoff kann nach dem Stand der Technik weiterverarbeitet
werden.
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Beispielhafte Zusammensetzungen:
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Fraktion aus Carnallit:
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- 50,0% Carnallit
- < 0,5% Hilfsstoff
- 37,5% Steinsalz
- Ca. 6% Sylvin
- Ca. 6% Kieserit
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Fraktion aus Hilfsstoff:
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- < 0,5%
Carnallit
- 99,5% Hilfsstoff
- < 0,5% Steinsalz
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Die
oben in Schritt 150 abgetrennte, an Carnallit abgereicherte,
zumeist Steinsalz enthaltende Restfraktion enthält kaum
noch Carnallit. Der Anteil an Carnallit kann deutlich unter 1% gehalten
werden.
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Dieser
Anteil kann, wie der Fachmann auf dem speziellen Gebiet der ESTA-Trennung
erkennt, noch niedriger gehalten werden, indem dieses Verfahren
in mehreren Stufen wiederholt wird. Eine nachgeordnete, zweite Verfahrensstufe
kann beispielsweise diese an Carnallit abgereicherte Restfraktion
aus Schritt 150 als neues Ausgangsgemisch im Sinne von
Schritt 100, wie oben beschrieben verwenden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Verfahrensvarianten:
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Das
in dem obigen Ausführungsbeispiel gezeigte Trennverfahren
kann auch zur Abtrennung von anderen Komponenten eines Salzgemisches
verwendet werden, beispielsweise zur Abtrennung von Kieserit oder
zur gemeinsamen Abtrennung von Carnallit und Sylvin oder zur alleinigen
Abtrennung von Sylvin. Hierzu müssen die Hilfsstoffpartikel
in geeigneter Weise zu einer jeweils gleichartigen Aufladung mit
der oder den abzutrennenden Komponenten vorbereitet werden. Dazu
kann ergänzend noch auf die Patentanmeldung
WO/2001/036101 zurückgegriffen
werden, die eine Trennung von Kunststoffen mittels reibungselektrischer
Aufladung und nachfolgender elektrostatischer Trennung offenbart.
Hierin ist beschrieben, dass die Dielektrizitätskonstante für
bestimmte Partikel beeinflusst werden kann, dass die Partikel eine
bestimmte Trockenheit, eine bestimmte Oberflächenrauigkeit,
einen bestimmten Durchmesser und eine bestimmte Temperatur aufweisen.
Auch die dort eingeführten, sogenannte Wertzahlen „Dielektrizitätkonstante
minus-Dichte" können in vorteilhafter Weise zur systematischen Durchführung
von Vorversuchen übernommen werden.
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Der
Fachmann erkennt, dass das vorliegende erfindungsgemäße
Verfahren auch mit bestimmten Opitmierungsmöglichkeiten
der Trennzungeneinstellungen bei mehrstufigen ESTA-Prozessen noch weiter
optimiert werden kann. Beispielsweise kann in einer ersten ESTA-Prozessstufe
das Verfahren so eingestellt sein, dass es einen relativ großen
Anteil an Mittelgut erzeugt und in einer zweiten, nachfolgenden
ESTA-Prozessstufe kann dieses Mittelgut vom Anteil her deutlich
reduziert werden, indem die Trennzungen entsprechenden verstellt
werden.
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Schließlich
können die Merkmale der Unteransprüche im wesentlichen
frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen
vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie
unabhängig voneinander sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4214950
C1 [0002, 0041]
- - DE 2609048 C2 [0002, 0041]
- - DE 1249783 [0005]
- - DE 1076593 [0007, 0042, 0042]
- - EP 0713728 [0022]
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