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Verfahren und Einrichtung zum Zerkleinern von Mineralien und keramischen
Rohstoffen im Naßprozeß Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Zerkleinern von Mineralien und keramischen Rohstoffen im Naßprozeß, bei dem
der in einer Trägerflüssigkeit aufgeschwemmte Rohstoff beim Durchwandern eines Gefäßes
der Wirkung von Druckwellen ausgesetzt wird.
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Es ist bekannt, das Zerkleinern in der keramischen und chemischen
Industrie benötigter Rohstoffe mechanisch durchzuführen. Hierfür werden verschieden
aufgebaute Zerkleinerungsanlagen und Mühlen verwendet. Alle diese Zerkleinerungs-
und Mühlenanlagen beruhen auf dem Prinzip, daß durch verschiedene Teile dieser Anlage
mechanische Stöße und Drücke auf den Rohstoff übertragen werden. Nachteilig ist
hierbei, daß diese Anlagen sehr schnell verschleißen und hohe Investitions- und
Unterhaltungskosten erfordern.
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Dies ist insbesondere bei Kugelmühlen der Fall, bei denen eine erhebliche
elektrische Betriebsenergie erforderlich ist. Zusammenfassend kann gesagt werden,
daß die Betriebskosten bisher bekannter Zerkleinerungsvorrichtungen für ein mechanisches
Aufschließen außerordentlich hoch sind.
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Bei der Flotation, d. h. bei der Trennung des Beinerzes von Bergen,
die entlang den Verwachsungsflächen erfolgt, ist es bekannt, die Erze in einer Flüssigkeit
gleichzeitig einem Ultraschall und einem erhöhten hydrostatischen Druck auszusetzen.
Zusätzlich sind hierbei noch gewisse magnetische Einwirkungen zum Trennen der Bestandteile
des Gutes vorgesehen. Ein derartiges Verfahren ist jedoch für eine Aufschließung
harter Teilchen nicht geeignet.
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Es ist auch bereits bekannt, zur Zerkleinerung von Stoffen mit hoher
Dielektrizitätskonstante elektromagnetische Wellen zu verwenden, wobei das Mühlengehäuse
und die Mahlkörper aus Stoffen mit niedriger Dielektrizitätskonstante bestehen.
Bei diesem Verfahren wird eine vollständige chemische Reinheit des Produktes nicht
gewährleistet. Weiterhin wird der Wirkungsgrad dieses Verfahrens dadurch herabgesetzt,
daß ein Teil der zugeführten Energie in Wärme umgewandelt wird.
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Erfindungsgemäß werden bei einem Verfahren der eingangs angegebenen
Art die Druckwellen durch elektrische Entladungen in der Trägerflüssigkeit hervorgerufen.
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Es kann zweckmäßig sein, daß das zerkleinerte und abgeschiedene Mahlgut
nach dem Austritt aus der Zerkleinerungs- und Abscheideeinrichtung in an sich bekannter
Weise gesichtet und eingedickt wird, wobei die überschüssige Flüssigkeit und die
noch nicht genügend zerkleinerten Teile des Mahlgutes zur weiteren Bearbeitung zurückgeführt
werden.
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Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Durchführung des
Verfahrens ein geneigt liegendes konisches Rohr vorgesehen, mit einem am stärkeren
Ende vorgesehenen nach aufwärts: gerichteten Krümmer mit Fülltrichter, das durch
gelochte Scheidewände in hintereinanderliegende Druckkammern mit Funkenentladungsstrecken
unterteilt ist und am schwächeren Ende in eine Sichtvorrichtung sowie in eine Eindickungsvorrichtung
mündet.
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Die Druckkammern können mit Ausbauchungen versehen sein. Die Funkenstrecken
können diametral zum gesamten Querschnitt des Rohres oder diametral innerhalb der
Ausbauchungen verlaufen.
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In den Figuren der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigt Fig.l eine Schemaskizze der Gesamtanordnung
der Einrichtung, Fig. 2 und 3 Querschnitte durch die Druckkammern entlang der Linien
A -B und C-D der Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie E-F der
Fig. 2 und Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie G-H der Fig. 1.
Die
Zerkleinerung des Rohstoffes und die Abscheidung des zerkleinerten Rohstoffes erfolgt
gemäß der Erfindung durch Druck- und Stoßwellen, die durch elektrische Entladungen
in der Flüssigkeit hervorgerufen werden. Der zu bearbeitende Rohstoff wird in einen
rohrförmigen Körper eingeführt, wo er im Füllraum mit einer Flüssigkeit zwecks Druckerhöhung
der Wellen gemischt wird. Die Flüssigkeit mit dem zu bearbeitenden Rohstoff wandert
entweder infolge der Neigung des Körpers oder unter der Wirkung der Druckwellen
durch den Körper. Die durch die elektrischen Entladungen in der Flüssigkeit zwischen
den Funkenstrecken hervorgerufene Druckwelle breitet sich nach allen Seiten aus,
durch ihre Wirkung wird der Rohstoff zerkleinert, und die zerkleinerten Teile werden
weiter zum Austritt hingetrieben. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrmals, da Funkenstrecken
in mehreren aufeinanderfolgenden Druckkammern angebracht sind. Durch geeignete Synchronisierung
der Funkenstrecken vermögen die Druckwellen den Rohstoff nicht nur zu zerkleinern
und weiterzutreiben, sondern auch gegen die mit Panzerplatten verkleideten Wände
des rohrförmigen Körpers zu schleudern, wodurch die Zerkleinerungswirkung vergrößert
wird. Die Entladung verläuft in Zonen von ungleicher Intensität je nach der Entfernung
der Welle vom Ort der Entladung. Bei geeigneter Frequenz und geeigneter Gleichrichtung
der Druckwellen kann in allen Druckzonen eine Zerkleinerungswirkung erreicht werden.
Die Anzahl von Funkenstrecken und deren Frequenz in den einzelnen Kammern des rohrförmigen
Körpers hängt von der Korngröße und von der Härte des zu bearbeitenden Materials
ab.
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Den Hauptteil der Einrichtung gemäß der Erfindung bildet ein sich
verjüngendes Rohr 11 mit einem Krümmer und einem Trichter 13 am stärkeren Ende sowie
eine über dem Trichter angebrachte Schütteinrichtung 1 zum Zuführen des Gutes. Das
Rohr 11 kann einen kreisförmigen, quadratischen oder anderen geeigneten Querschnitt
haben. Die Flüssigkeit wird in das Rohr mittels eines Rohres 2 zugeführt. Das Rohr
11 verläuft in der Regel etwas geneigt zur Horizontalen, kann aber je nach den Eigenschaften
des zu bearbeitenden Rohstoffes von der horizontalen Lage bis zu 90° auf- oder abwärts
abweichen. Das Rohr 11 ist durch gelochte Scheidewände 3-3 ""' in hintereinanderliegende
Druckkammern 4-4"" unterteilt. Die Zahl der Scheidewände 3 und somit auch die Zahl
der Druckkammern 4 hängt von den Betriebsbedingungen und von den Eigenschaften
des zu bearbeitenden Materials ab. Die Größe und die Zahl der Löcher zu den Scheidewänden
hängt von den Bedingungen des technologischen Vorganges, d. h. von der Wirkung des
entwickelten Druckes; von der Neigung des Rohres 11, von der Größe des Kornes am
Anfang des Prozesses und von der Menge des zu bearbeitenden Materials ab. Die Druckkammern
4 weisen Ausbauchungen 4a auf, die entweder nebeneinander (Fig. 2) oder einander
gegenüber (Fig. 3), gegebenenfalls auch in ungerader Zahl am Umfang des Rohres 11
angeordnet sein können. In den Druckkammern 4 sind die Funkenstrecken 14 bis 17
(Fig.4) und 20 (Fig. 3) vorgesehen, die mit elektrischem Strom aus irgendeiner
Quelle 19 gespeist werden. Zweckmäßig verlaufen die Funkenstrecken diametral zum
gesamten Querschnitt des Rohres oder diametral in den Ausbauchungen. In jeder Druckkammer
können mehrere Funkenstrecken vorgesehen werden unter Anordnung innerhalb einer
Querschnittsebene oder in Richtung des Rohres hintereinander.
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Die Zeit sowie die Zahl der Einschaltungen der einzelnen Funkenstrecken
14 bis 17 und 20 sind einstellbar und hängen mit der Gesamtanordnung der Druckkammern
4 zusammen.
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Am Austrittsende ist das Rohr 11 mit einer bekannten Sichteinrichtung
5 und mit einer parallel dazu angeordneten Eindickvorrichtung 6 verbunden. Die aus
diesen Vorrichtungen austretende Flüssigkeit kann durch eine Leitung 18 zum Fülltrichter
13 zurückgeleitet und zur Ergänzung der Füllung des Rohres 11 verwendet werden.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Der zu verarbeitende
Rohstoff 12 wird aus der Schütteinrichtung 1 durch den Trichter 13 in das Rohr 11
zugeführt. Im Schüttraum wird der Rohstoff mit der aus dem Rohr 2 und aus der Eindickvorrichtung
6 zugeführten Flüssigkeit gemischt. Die Flüssigkeit mit dem zu bearbeitenden Rohstoff
bewegt sich vom Eintritt zum Austritt entweder durch Eigengewicht, falls das Rohr
11 eine genügende Neigung in der Richtung der Bewegung des Rohstoffes hat, oder
zwangsweise unter der Wirkung der Druckwellen, falls der Rohstoff mit Rücksicht
auf die Lage des Rohres 11 steigen muß.
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Durch die von den elektrischen Entladungen hervorgerufene Druckwelle
wird der Rohstoff zerkleinert und fortschreitend in die weiteren Kammern
4 mit Funkenstrecken 14 bis 17 und 20 getrieben, wo er derselben Druckwirkung
ausgesetzt wird.
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Durch die Anwendung des nassen Zerkleinerungs-und Abscheideverfahrens
gemäß der Erfindung und der dazu dienenden Einrichtung in Zementwerken statt der
bisher gebräuchlichen Kugelmühlen werden die Kosten beträchtlich herabgesetzt. In
Steinbrüchen kann der Rohstoff als eingedickter Schlamm in die Vorratsbehälter befördert
werden, wodurch die mit der Rohstoffbeförderung verbundenen Kosten herabgesetzt
werden können.