DE1159362B

DE1159362B - Elektrostatischer Scheider

Info

Publication number: DE1159362B
Application number: DEF29370A
Authority: DE
Inventors: Foster Fraas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-09-11
Filing date: 1959-09-11
Publication date: 1963-12-19

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

F 29370 Via/Ib

ANMELDETAG: 11. SEPTEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 19. DEZEMBER 1963

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Scheider für ein Zwei- oder Mehrstoffgemenge. Die Erfindung hat die Aufgabe, das Anwendungsgebiet solcher Scheider zu erweitern und die elektrostatische Scheidung auch noch in Fällen zu ermöglichen, in denen die bisher bekannten Verfahren keinen Erfolg mehr brachten.

Die bekannten elektrostatischen Scheider arbeiten mit einer metallischen Förderelektrode und wenigstens einer Hochspannungselektrode. Die metallische Förderelektrode kann verschieden geformt sein, z. B. als Platte, Band oder zylindrische Walze. Hinsichtlich der Förderelektrode war man bisher der Meinung, ihre Oberflächenbeschaffenheit müßte für eine hohe Trennschärfe den maßgeblichen Eigenschaften ¹S des Gemenges, z. B. physikalischer, elektrischer und chemischer Natur, möglichst weitgehend angepaßt sein. Zur Scheidung von Gemengen aus Kohle, Bergen und anderen Abgängen hielt man z. B. zur scharfen Trennung der Kohle eine aus Kohle gepreßte oder gesinterte Förderelektrode für vorteilhaft. Zumindest erschien es erwünscht, metallische Förderelektroden mit einem Überzug der gleichen Art zu versorgen wie der zu scheidende Stoff.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man bei bestimmter Polarität die Trennschärfe noch weiter erhöhen kann, wenn die metallische Förderelektrode mit einem Oxydfilm überzogen ist. Als Oxydfilm eignen sich dabei besonders die Oxyde des Baumetalls der Förderelektrode, z. B. bei Aluminium-Elektroden Aluminiumoxyd und bei Nickelelektroden Nickeloxydul. Diese Oxydfilme können durch elektrolytische Behandlung der metallischen Elektroden erzeugt werden. Die Dichte des Oxydfilms steigt mit der Oxydationstemperatur.

Die Trennschärfe läßt sich weiter erhöhen, wenn der Oberflächenfilm der Förderelektrode Halbleitereigenschaften hat. Solche Oberflächenfilme erhält man auf Aluminium-Elektroden, wenn auf einen ersten Oberflächenfilm aus Aluminiumoxyd ein zweiter Film aus Kupferoxydul aufgetragen wird. Dieser Erfolg hängt vermutlich mit Halbleitereigenschaften des zu scheidenden Gemenges zusammen. Diese Erklärung wird auch durch die Beobachtung gestützt, daß die Trennschärfe um so besser ist, je ausgeprägter bei der Förderelektrode die den p-Typ bestimmenden Eigenschaften, beim Gemenge dagegen die den η-Typ bestimmenden Eigenschaften ausgebildet sind, und umgekehrt. Die Ausdrücke p- und η-Typ sind dabei entsprechend der Halbleitertechnik der Elektronik zu verstehen. Bei der Berührung von Halbleitern mit einem Metall entsteht eine Grenzschicht mit von der Elektrostatischer Scheider

Anmelder:
Foster Fraas, Hyattsville, Md. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. J. Giliard, Patentanwalt,
München 55, Mittenwalder Str. 34

Foster Fraas, Hyattsville, Md. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Stromrichtung abhängigem Leitwert. Dadurch kommt die für die Trennung entscheidende Entladung der Gemengepartikeln in Abhängigkeit von der Polung der Förderelektrode, die später aus Versuchen nachgewiesen wird.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung an Hand eines bekannten elektrostatischen Walzenscheiders.

Aus dem Rüttler 1 wird das zu trennende Gemenge über einen Bandförderer 2 auf die die Förderelektrode bildende Walze 3 gegeben. An die Hochspannungselektrode 4, die entweder eine Platte oder Spitze sein kann, ist eine elektrische Stromquelle 5 über einen Umschalter 6 und ein Strommesser 9 angeschlossen. Der Umschalter 6 ist außerdem mit einem Hochspannungsmesser 10 zur Potentialermittlung verbunden. In etwas Abstand vom Mantel der Walze 3 ist eine Verteilerplatte 8 angeordnet, die die Gemengepartikeln nach größerer und kleinerer Leitfähigkeit aufteilt. Die in der Figur weiter vorgesehene Teilkante 7 ist nur bei Großflächen-Hochspannungselektroden 4 nötig. Der Mantel der Walzenelektrode 3 ist durch Wärme oder elektrolytische Behandlung oxydiert.

Die Hochspannungselektrode 4 steuert das Verhalten der Partikeln auf der Walze 3. Im Beispiel besteht die Hochspannungselektrode 4 aus einer einzelnen Litze aus 0,025-cm-Durchmesser-Draht parallel zur Walzenachse. Hat die Hochspannungselektrode 4 Spannung, dann wird der Raum zwischen ihr und der an Masse liegenden Walzenelektrode 3 je nach der Polarität der Hochspannung positiv oder negativ ionisiert. Die Mantelfläche der Walzenelektrode 3 besteht nach der Erfindung aus einem dünnen

309 769/84

Metalloxydfilm oder einem Halbleiter. Geeignete Oxydfilme erhält man z. B. durch elektrolytische Behandlung von bestimmten Metallen, wie z. B. Aluminium, Tantal oder Titan, oder durch Oxydation von Metallen bei hoher Temperatur. Dazu wurde z.B. eine Aluminiumwalze in einem 10⁰/oigen Schwefelsäurebad als Anode eingesetzt, dann in verdünnter Ammoniaklösung gewaschen und schließlich getrocknet. Nach 15 Tagen Alterung war diese Walzenelektrode verwendungsfertig.

Eine Nickelwalze wurde in einem belüfteten Glühofen unter Temperatursteigerung von 900 bis 1000° C 30 Minuten lang oxydiert. Nacjh. der Abkühlung hatte diese Elektrode einen harten und festhaftenden grünen Nickeloxydfilm.

Eine Halbleiterfläche erhält man durch Anstrich eines harten Aluminiumoxydzylinders mit einer wäßrigen Suspension von Kupferoxyd und Trocknen und Erhitzen bis zu 1100° C ha einem belüfteten Glühofen. Nach Kühlung besteht die Mantelfläche aus schwarzem Kupferoxyd. Diese Oberfläche wurden mit Aluminium- und Nickelflächen verglichen. Zum Vergleich mit der Aluminiumfläche wurde nur die Hälfte der Länge des Aluminiumzylinders galvanisch behandelt. Zum Vergleich mit Nickel wurde die Hälfte des Nickeloxydulzylinders so gesäubert, daß der blanke Nickel darunter wieder zum Vorschein kam. Zum Vergleich mit Aluminium wurde die Hälfte des Kupferoxydzylinders mit einer Aluminiumfolie abgedeckt. Bei den Versuchen mit verschiedenen Mineralien wurde jedes Mineral der Reihe nach über jede Zylinderhälfte gefördert.

Zur Trennung der haftenden und nichthaftenden Partikeln wurde eine der üblichen Bauart ähnliche Teilkante mit etwa 4 mm Abstand von der Walzenelektrode 3 aufgebaut. Dies entspricht einer Teilung in gute und schlechte Leiter. Dann wurde das geschiedene Gut in Prozenten der Gesamtaufgabe und in Abhängigkeit vom Strom an der Hochspannungselektrode ermittelt. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 1 auf die verschiedenen Flächen aufgegliedert.

Halbleiterschichten kann man auf den Förderelektroden z. B. durch Gießen,. Gesenkpressen und die Glasierungsverfahren der keramischen Industrie erhalten. Im Beispiel wurde ein Zylinder mit einer harten Aluminiumoxydfläche mit Kupferoxyd überzogen. Die Überzüge wurden durch Brennen bei hoher Temperatur in oxydierender Atmosphäre gehärtet.

Die Empfindlichkeit des Scheiders gegen Umpolen beweist die hohe Trennschärfe. Der Einfluß der Polarität ist in der Tabelle 1 ebenfalls dargestellt.

Tabelle

Versuch Nr.	Mineral	Fläche der Trägerelektrode	Strom in Mikroampere	Anteil an geschie positive Elektrode	denem Gut in °/o negative Elektrode
1	Zinkblende	Nickel	200	33	33
1	Zinkblende	Nickeloxydfilm	10	22	49
2	Zinnstein	Nickel	200	46	46
' 2	Zinnstein	Nickeloxydfilm	10	56	70
3	Hämatit	Aluminium	30	63	66
3	Hämatit	Kupferoxyd	30	70	41

Die Trennung von Zweistoffgemengen in mehreren Durchläufen wird in den Tabellen 2 und 3 erläutert. Mit einer oxydierten Walzenelektrode aus Aluminium läßt sich Columbit wirksamer von Ilmenit als mit einer Elektrode aus Remaluminium trennen.

Tabelle 2

Trennung von Columbit und Ilmenit mit einer Aluminiumelektrode bei 150 Mikroampere

Tabelle 3

Scheidung von Columbit und Ilmenit mit einer thermisch oxydierten oder einer galvanisch behandelten Aluminium-Elektrode bei 10 Mikroampere

Durchlauf	Abgeschiedene Menge in Gewichtsprozent der Gesamt auflage	Columbit- anteil der geschiedenen Menge in ⁰Zo	Anteil vom Gesamt- columbit- gehalt in %
1 2 3 Rest	18 13 9 60	35 36 35 65	12 9 6 73
Gesamt ...	100	53	100

Durchgang	Abgeschiedene Menge in Gewichtsprozent der Gesamt aufgabe	Columbit- anteil in °/o	Anteil vom Gesamt- columbit in°/o
55 1 2 3 60 „ Rest	25 11 10 54	90 76 63 25	44 17 12 27
Gesamt ...	100	51	100

65

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrostatischer Scheider für ein Zwei- oder Mehrstoffgemenge mit einer metallischen Förderelektrode und wenigstens einer Hochspannungs-

elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Förderelektrode mit einem Metalloxydfilm bedeckt ist.

2. Elektrostatischer Scheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Förderelektrode mit einem Oxydfilm des Förderelektrodenmetalls bedeckt ist.

3. Elektrostatischer Scheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelektrode aus Aluminium, der Film aus Aluminiumoxyd ίο besteht.

4. Elektrostatischer Scheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelektrode aus Nickel, der Film aus Nickeloxydul besteht.

5. Elektrostatischer Scheider nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxydfilm durch elektrolytische Oxydation der Förderelektrode erzeugt ist.

6. Elektrostatischer Scheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxydfilm durch Oxydation bei hoher Temperatur erzeugt ist.

7. Elektrostatischer Scheider für ein Zwei- oder Mehrstoffgemenge mit einer metallischen Förderelektrode und wenigstens einer Hochspannungselektrode, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Oberflächenfilm mit Halbleitereigenschaften auf der Förderelektrode.

8. Elektrostatischer Scheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelektrode aus Aluminium, ein erster Oberflächenfilm aus Aluminiumoxyd und ein zweiter Oberflächenfilm aus Kupferoxydul besteht.

9. Elektrostatischer Scheider nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelektrode mit einem p-Typ- oder n-Typ-Halbleiter bedeckt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 829 282, 744 805;
USA.-Patentschriften Nr. 1153 182, 2197 864, 445 229;

Tonindustrie-Zeitung, 1953, S. 86.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 309 769/84 12.63