DE1216211B - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Klassieren und/oder Sortieren von Feststoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B 03 b

Deutsche Kl.: la-13

Nummer: 1216211

Aktenzeichen: J 25564 VI a/l a

Anmeldetag: 28. März 1964

Auslegetag: 12. Mai 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Klassieren und/oder Sortieren von Feststoffen in einem strömungsfähigen Medium in zwei Phasen.

Die hydraulische Klassierung ist bisher in Vorrichtungen durchgeführt worden, die zu den folgenden Gruppen gehören:

a) In offenen Sandkegeln, wo die feineren Teilchen

in einer etwa horizontalen Strömung über ein kreisförmiges Wehr fließen, während die infolge Schwerkraft absinkenden Sandteilchen durch verschiedene Ventilvorrichtungen an der unteren Spitze des Konus abgezogen werden. Bei manchen bekannten Sandkegeln wird das Gemisch von Wasser und Sand tangential zugeführt. Wegen des schlechten Trennergebnisses gelten Sandkegel allgemein als veraltet.

b) In mechanischen Klassiervorrichtungen, die einen offenen Setzbehälter und eine mechanische Einrichtung für den Transport des Sandes aufweisen, werden die feinen Teilchen in einer etwa horizontalen Strömung über ein Wehr ausgetragen, während die absinkenden Sande mit Hilfe von hin- und hergehenden Rechen, langsam umlaufenden Transportschnecken oder anderen Mitteln auf die entgegengesetzte Seite des länglichen Behälters gefördert werden. Obwohl die Kontrolle dieses Klassierverfahrens grob und begrenzt ist, wird es doch in vielen Fällen angewandt.

c) Bei Hydrozyklonen wird die Trübe mittels einer Pumpe oder ähnlicher Druckquelle tangential in einen feststehenden Behälter eingeführt. Die Trübe rotiert in dem Behälter um dessen Achse, wobei infolge der Zentrifugalkraft eine Trennung in feine und gröbere Teilchen erfolgt. Die feinen Teilchen werden durch ein zentral liegendes Austragsrohr ausgetragen, während die gröberen Teilchen durch eine Öffnung an der Spitze des Konus abgezogen werden. Hydrozyklone haben Anwendung insbesondere für die Abscheidung feinster Teilchen gefunden.

Vorrichtungen zur kontinuierlichen Klassierung mittels Luft sind in vielen Ausführungen bekannt. Eine zusammenfassende Beschreibung der verschiedenen Luftsichter und Staubabscheider, ihre Konstruktion, Wirkungsweise, Leistung und andere Angaben sind in folgenden Literaturstellen verzeichnet: A. F. Taggart, »Handbook of Mineral Dressing«, veröffentlicht durch John Wiley & Sons, Inc., New York, 1945, S. 9-29 bis 9-37 und S. 9-05 bis 9-18.

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Klassieren und/oder Sortieren von Feststoffen

Anmelder:

Insinööritoimisto-Engineering
Bureau R. T. Hukki,
Otaniemi (Finnland)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. B. Fischer, Patentanwalt,
Köln-Sülz, Remigiusstr. 41/43

Als Erfinder benannt:

Risto Tapani Hukki, Otaniemi (Finnland)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 8. April 1963 (13 847)

Es ist bekannt, daß die Wirkungsweise aller hydraulischen und pneumatischen Klassiereinrichtungen unbefriedigend ist, insbesondere hinsichtlich ihrer Trennungsschärfe. Dies ergibt sich daraus, daß in der grobkörnigen Fraktion immer ein Teil des feinen Gutes verbleibt. Es ist beispielsweise nicht selten, daß das Gewicht der genügend feinen Teilchen, die in der gröberen Fraktion eingeschlossen und zurückgehalten werden, das Gewicht der als feines Produkt ausgetragenen feinen Teilchen übersteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in zwei Phasen erfolgendes Klassier- und Sortierverfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe eine bessere Trennschärfe erzielt werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der ersten Phase das Rohgut in einem turbulenten Strömungsabschnitt in zwei Fraktionen getrennt und die abgesetzte Fraktion als Sinkgut ausgebracht wird und daß in der zweiten Phase die leichtere bzw. feinere Fraktion durch Nachklassieren in einem aufwärts gerichteten beruhigten, laminaren Strömungsabschnitt desselben Mediums in zwei weitere Fraktionen getrennt wird, wobei nur die leichtere bzw. feinere Fraktion als Überlaufgut ausgebracht wird, wogegen die schwerere bzw. gröbere Fraktion, die als Zwischenfraktion aus fehlgeleiteten Teilchen besteht, unter Schwerkraftwirkung wieder in die turbulente erste Phase absinkt. In der zweiten Phase entspricht die Strömung vorteil-

609 568/82

haft einer Reynoldschen Zahl unter 3100, vorzugsweise unter 2000. Beide Verfahrensphasen finden in ein und derselben Vorrichtung statt. Durch die Nachklassierung bzw. -sortierung in der zweiten Phase werden Fehlausträge vermieden, und es wird eine besonders gute Trennschäfe gewährleistet.

Die veränderlichen Faktoren, die das oben beschriebene Verfahren, die Qualität des anfallenden Produktes, dessen Kornzusammensetzung, Trennungsschärfe und andere charakteristische Merkmale beeinflussen, sind:

Bemessung der Aufgabemenge;

das in dem Verfahren bestehende Verhältnis zwischen Flüssigkeit und Feststoff;

das Ausmaß der Bewegung in der turbulenten Zone;

die Regelung der Austragsmenge des Produkts im Unterlauf; das übrige Gut wird im Überlauf ausgetragen;

die Menge des zusätzlichen Mediums, das in das Bett des in der ersten Wirbelstufe gewonnenen Unterlaufgutes eingeleitet wird;

die Art wie das zusätzliche Medium eingeleitet wird; es kann z. B. tangential in nur einer Ebene oder an mehreren vertikal gegeneinander versetzten Ebenen eingeleitet werden;

die Neigung der aufwärts gerichteten laminaren Strömung in der zweiten Stufe des Verfahrens; die Fließgeschwindigkeit der laminaren Strömung in der zweiten Stufe des Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich für die folgenden zwei Verwendungszwecke vorgesehen:

a) für die Trennung nach der Korngröße, wobei ein grobes Unterlauf- und ein feines Überlaufprodukt erzeugt wird;

b) zur Sortierung, d. h. zur Anreicherung, wobei z. B. das Gut mit dem hohen spezifischen Gewicht in das Unterlaufprodukt und das Gut mit dem geringen spezifischen Gewicht in das Uberlaufprodukt gelangt.

Bei der Verarbeitung von Mineralgemischen kann auch die Trennung nach der Korngröße mit der Trennung nach dem spezifischen Gewicht kombiniert werden.

Die bei Anwendung der Erfindung bevorzugte Vorrichtung weist einen Behälter auf mit einer Agitatorvorrichtung im konischen unteren Teil und Beruhigungseinbauten im oberen Behälterteil.

Das zu klassierende Aufgabegut und das Medium werden in einer bestimmten gleichmäßigen Menge in den mittleren Bereich etwa in der Höhe eingebracht, wo der konische und der zylindrische Teil zusammentreffen. Das in dem konischen Teil befindliche Gut wird in Wirbelbewegungen versetzt, die kreisförmig um die Achse der Vorrichtung verlaufen. Eine erste Trennung in zwei Fraktionen erfolgt in dem genannten mittleren Bereich. Die schwereren Teilchen setzen die kreisförmigen Wirbelbewegungen fort entlang einer abwärts gerichteten spiralförmigen Bahn und werden schließlich zusammen mit einer gewissen Menge des Mediums durch die Öffnung am unteren Ende des Konus ausgetragen. Die in der Hauptmenge des Mediums schwebenden Teilchen werden gezwungen, aufwärts in den zylindrischen Teil der Vorrichtung zu strömen, wo nahe aneinander eingebaute Elemente dafür sorgen, daß die in der darunterliegenden mittleren Zone herrschende turbulente Strömung gebrochen und in eine aufwärts gerichtete, kontrollierte laminare Strömung umgewandelt wird. Die laminare Strömung eignet sich sehr gut für die letzte Trennung in zwei

ίο neue Fraktionen, von denen nur die scharf begrenzte schwebende Fraktion zusammen mit dem Medium aufwärts strömt und abgeführt wird. Die sich absetzende andere Fraktion, welche Fehlgut aus der ersten Trennung enthält, bildet ein Mittelprodukt, welches infolge seines Gewichtes nach un'en in die erste Wirbelzone zurückgelangt. Die in dem Medium schwebenden Teilchen werden als Endprodukt in einer geeigneten Vorrichtung aufgefangen.

Der zylindrische Teil kann denselbsn Durchmesser aufweisen wie der obere Teil des Konus. Der zylindrische Teil kann aber auch einen kleineren Durchmesser besitzen. Eine solche Konstruktion ist dann zu bevorzugen, wenn die Menge der groben Teilchen ungewöhnlich groß ist im Vergleich zu der Menge der feinen Teilchen.

Der feststehende Behälter oder Kessel der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann, im Horizontalschnitt gesehen, auch eckig ausgeführt sein.
Das Aufgabegut wird der Vorrichtung mit oder ohne das Medium vorzugsweise mittels einer zentral angeordneten feststehenden Leitung von oben senkrecht in den mittleren Bereich der Vorrichtung zugeführt. Normalerweise wird das Gut mit Hilfe der Schwerkraft eingeleitet. In besonderen Fällen kann das Aufgabegut auch mit Hilfe einer Pumpe, einem Gebläse oder einer ähnlichen Druck- oder Vakuumquelle tangential in die Vorrichtung, insbesondere in die mittlere Wirbelzone im oberen Bereich des konischen Teils, eingeführt werden.

Die kreisförmige turbulente Bewegung in dem konischen Teil wird vorzugsweise durch mechanische Mittel erzeugt, z. B. durch eine Mischvorrichtung mit zentral angeordneter, vertikaler Antriebswelle. Diese weist mindestens einen Rührflügel auf und wird mit bekannten Mitteln in der gewünschten Drehzahl angetrieben.

Die Beruhigungseinrichtung im oberen Teil der Vorrichtung umschließt vorzugsweise ein offenes Rohr oder Zylinder, welches am unteren Ende auch eine konische Erweiterung besitzen kann. Das Rohr dient zur Aufnahme des Aufgabegutes. An der Außenseite des Rohres sind Rippen mit gleichem Abstand voneinander radial angebracht, die so bemessen sind, daß diese Beruhigungseinrichtung leicht in den oberen zylindrischen Teil der Vorrichtung eingesetzt werden kann. Der Abstand der Rippen richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Zweckmäßig wird eine laminare Strömung erreicht, die durch eine Reynoldsche Zahl unter 3100, vorzugsweise unter 2000, gekennzeichnet ist. Die radial angeordneten Rippen können vertikal oder geneigt angeordnet sein. Der Neigungswinkel kann ebenfalls verstellbar sein. Die Beruhigungseinrichtung kann gegenüber dem Hauptgehäuse höhenverstellbar eingerichtet sein. Ferner kann die Beruhigungseinrichtung so gestaltet sein, daß der Ringraum zwischen der zylindrischen Hauptgehäusewand und dem inneren Aufgaberohr einen nach oben zunehmend enger werdenden Kanal bildet.

Die Beruhigungseinrichtungen können verschiedenartig gestaltet sein. Einige der zweckmäßigsten Ausbildungen sind folgende:

Die radialen Rippen bilden einen einzigen Ring um das Gutsaufnahmerohr;

die radialen Rippen sind in zwei oder mehr voneinander getrennten Ringen angeordnet;

der winklige Abstand der Rippen ist in allen Ringen gleich;

die Rippen weisen in jedem Ring einen anderen winkligen Abstand auf, z. B. in dem untersten Ring etwa 10° und in dem obersten Ring etwa 5°;

der Neigungswinkel ist in jedem Ring gleich, z. B. 70°;

der Winkel in jedem Ring ist unterschiedlich, z. B. 80° in dem untersten und 60° in dem obersten Ring.

Die Rippen sind jeweils so steil anzuordnen, daß der Raum zwischen den Rippen offengehalten wird. Die Beruhigungseinrichtung muß sich, mit anderen Worten gesagt, selbsttätig reinigen.

Schließlich können auch andere als die beschriebenen Ausführungsformen der Beruhigungseinrichtung verwendet werden.

In einem eckigen Behälter stehen die vertikal oder geneigt angeordneten Platten der Beruhigungseinrichtung entweder radial oder parallel zu den Wänden des Behälters.

Um die Trennschärfe und die Qualität des grobkörnigen Gutes zu verbessern, kann zusätzlich ein Medium unter Druck in den unteren konischen Teil der Vorrichtung in verschiedenen Höhen eingeführt werden. Hierdurch wird der größte Teil des eingeschlossenen Feingutes weggeführt, bevor das gröbere Gut durch die Öffnung nach unten ausgetragen wird.

Das bei Anwendung benutzte flüssige Medium besteht aus Wasser und wasserlöslichen Stoffen oder Flüssigkeit mit geringem spezifischem Gewicht, Flüssigkeiten mit hohem spezifischem Gewicht, wie Tetrabromoethane, oder sogenannten Schwertrüben, wie z. B. eine Suspension von feingemahlenem Magnetit in Wasser. Alle diese Medien gehören zum Gebiet der hydraulischen Klassierung, wogegen Luft oder andere Gase als Medium unter die pneumatische Klassierung fallen.

Demgemäß sind in der vorliegenden Erfindung zwei Arten von Vorrichtungen enthalten, nämlich hydraulische und pneumatische Klassierer.

Der einzige wesentliche Unterschied zwischen der hydraulischen und der pneumatischen Vorrichtung liegt in dem einfachen und natürlichen Merkmal, daß die hydraulische Vorrichtung einen normalerweise oben offenen Behälter oder Kessel aufweist, während die pneumatische Vorrichtung oben geschlossen ist, um die angereicherten feinen Teilchen als Suspension mit der Luft oder dem Gas auszuscheiden.

Gegenstand der Erfindung ist also auch eine mit Hilfe eines fluiden Mediums arbeitende Klassierter richtung, welche

auf dem neuen zweifachen Verfahrensprinzip beruht, bei dem die erste Trennung unter turbulenten Bedingungen und die zweite Trennung unter laminaren Bedingungen erfolgt;

in der Konstruktion äußerst einfach ist;
eine kompakte Bauweise besitzt;
eine große Leistungsfähigkeit hat;
eine geringe Antriebsleistung benötigt;

einfache aber wirksame Mittel zur Kontrolle des Klassiervorganges aufweist und

eine Trennschärfe ergibt, welche die zur Zeit bekannten Klassiervorrichtungen bei weitem übertrifft.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, entnommen werden. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine hydraulische Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I in F i g. 1, F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel im Querschnitt,

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine pneumatische Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 4. Die hydraulische Vorrichtung gemäß F i g. 1 weist einen feststehenden vertikalen Kessel auf mit einem offenen, zylindrischen oberen Teil 1 und einem konischen unteren Teil 2. In der Vorrichtung ist zentral eine Welle 3 drehbar angeordnet, die mittels einer nicht dargestellten Antriebsmaschine eine gewünschte Drehzahl erhält. Am unteren Ende der Welle ist ein Flügel 4 befestigt.
Zum Austragen der sich absetzenden Fraktion ist am unteren Ende des konischen Teils 2 ein Ventil 5 vorgesehen, dessen Öffnung von Hand oder durch eine selbsttätige Einrichtung verstellbar ist. Der obere zylindrische Teil der Vorrichtung ist mit einem offenen zylindrischen Rohr 6 ausgestattet, in welches das zu klassierende Gut eingebracht wird. In dem Ringraum zwischen den Wänden 1 und 6 sind radial verlaufende Rippen in zwei voneinander getrennten Ringen 7 und 8 angeordnet. Die Rippen teilen den Ringraum in offene Kammern 9, welche vertikal oder geneigt sein können. Die Ringe 7 und 8 sind so ausgeführt, daß die Beruhigungseinrichtung, welche im wesentlichen aus dem Rohr 6 und den Ringen 7 und 8 besteht, ohne Schwierigkeit in den oberen Teil der Vorrichtung eingesetzt werden kann. Die schwebende endgültige Fraktion fließt über das Wehr 10. Der Überlauf sammelt sich in einer den zylindrischen Teil 1 umschließenden Rinne 11. Die Vorrichtung ist ferner mit einem oder mehreren Leitungen 12 ausgestattet, durch die ein flüssiges Medium unter Druck tangential in den konischen Teil 2 eingeleitet wird. Das Aufgabegut wird durch eine Leitung 13 zugeführt.

Die in F i g. 3 gezeigte hydraulische Vorrichtung unterscheidet sich von der in F i g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung in folgenden Punkten:

Hier ist der Kessel selbst anders ausgebildet, da der konische Teil 2 oben einen größeren Durchmesser aufweist als der zylindrische Teil 1. Die Beruhigungseinrichtung, welche aus dem Rohr 6 und den Ringen 7 und 8 besteht, ist in gewissen Grenzen in vertikaler Richtung verstellbar. Die Welle 3 ist mit einem Hohlkörper 14 als Fortsetzung ausgestattet, der nach unten hin offen ist und im oberen Teil ein oder

mehrere große öffnungen 15 aufweist. An dem Hohlkörper sind eine Platte 16, Verteiler 17 und Flügel 18 angeordnet, die mittels der Welle 3 angetrieben werden.

Die hydraulische Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 gelangt das aus der Leitung 13 austretende Aufgabegut infolge der Schwerkraft in den konischen Teil 2 und wird hier mit Hilfe der Flügel 4 in kreisförmige turbulente Bewegung versetzt. Hierdurch werden infolge der Zentrifugalkraft die gröberen Teilchen schnell an die Innenwand des Trichters 2 geschleudert. Die kreisförmige Bewegung, die erzeugte Zentrifugalkraft, die Schwerkraft und die durch die sich verengende trichterförmige Wand bewirkte starke Zusammendrängung verhindern gemeinsam, daß feine Gutsteilchen zwischen die gröberen gelangen und daß darin eingeschlossene feine Teilchen festgehalten werden. Das grobkörnige Gut wandert in spiralförmiger Bahn abwärts zur Spitze des Trichters und wird in Form einer dicken Trübe durch das Ventil 5 abgezogen. Die groben Teilchen können, wenn dies erforderlich ist, mit Wasser gewaschen werden, welches unter Druck tangential durch die Rohre 12 eingeleitet wird. Die im Trichter 2 erzeugte kreisförmige Bewegung wird in dem oberen Raum zwischen den Wänden 1 und 6 und durch die hier angeordneten Rippen 7 und 8 gebrochen. Die schmalen Rippen in dem Ring 7 stellen eine Art Wellenbrecher dar, in denen schon ein wesentlicher Teil der in der darunterliegenden Zone herrschenden Wirbelströmung gebrochen wird. Die endgültige laminare Strömung der aufsteigenden Trübe wird durch die Rippen des Ringes 8 erreicht. In dem Ring 7 können die radialen Rippen beispielsweise alle 10°, in dem Ring 8 beispielsweise alle 5° angeordnet sein. Der schmale freie Raum zwischen den zwei Ringen dient dem Druck- und Strömungsausgleich der Trübe. In dem Ring 8 findet die endgültige zweite Klassierung, wie bereits beschrieben, statt. Die schließlich noch suspendierte Fraktion fließt über das Wehr 10 und wird in der Rinne 11 gesammelt.

In F i g. 3 ist eine etwas kompliziertere Vorrichtung für solche Verfahren vorgesehen, bei denen das Gut der groben Fraktion gründlich von feinen Teilchen frei sein muß. Das in den konischen Teil 2 eintretende Gut wird zunächst durch eine rotierende Scheibe 16 nach außen weggeschleudert. Durch den Gutsschleier wird Spülwasser hindurchgeleitet, welches durch die Leitungen 12 eingeführt wird. Hierbei werden bereits feine Teilchen mit der aufsteigenden Strömung nach oben getragen. Die sich absetzende Fraktion wird noch mehrmals von Wasser durchströmt, welches durch die in verschiedenen Höhen angeordneten Rohre eingeleitet wird. Das durch das mittlere Rohr einströmende Wasser fließt aufwärts in Richtung auf die Einrichtung 17. Das durch das unterste Rohr 12 strömende Wasser tritt mit den schwebenden Teilchen in den Hohlkörper 14 ein und gelangt so etwa bis in die Höhe der Platte 16. Durch wiederholtes Aufschließen und Waschen des groben Gutes mittels des eingeführten Wassers und durch die mehrfache Umlagerung der Teilchen wird eine sehr wirkungsvolle Ausscheidung unerwünschter Teilchen aus dem Bett der abgesetzten Teilchen erreicht.

Der Aufbau der pneumatischen Vorrichtung gemäß der F i g. 4 und 5 stimmt im wesentlichen mit den hydraulischen Vorrichtungen überein. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß der zylindrische Teil 1 der Vorrichtung oben mit einem Deckel verschlossen ist, der einen Auslaß 20 für die Gas- oder Luftsuspension als Endprodukt aufweist.

Bei der pneumatischen Vorrichtung weist der an Welle 3 befestigte Verteiler 21 an der Oberseite radial verlaufende Rippen auf. Die Flügel 22 sorgen für eine zusätzliche Bewegung und Durch wirbelung im konischen Teil 2. Ferner ist der Trichter so ausgeweitet,

ιό wie dies in F i g. 5 dargestellt ist. Zum Einführen der Luft oder des Gases ist die Vorrichtung mit einer Einströmöffnung 24 und Nebenöffnungen 25 für zusätzliche Luftzufuhr versehen.
Das trockene Aufgabegut gelangt aus der Leitung 13 in das Rohr 6 und fällt infolge der Schwerkraft auf den umlaufenden Verteiler 21, der das Gut in Form eines feinen Schleiers an der Innenseite der Vorrichtung verteilt. Die unterhalb davon eingeblasene Luft oder das Gas muß durch den Gutsschleier hindurchtreten und bewirkt dabei dasselbe wie das Wasser bei der bereits beschriebenen hydraulischen Vorrichtung. Die grobe Fraktion wird durch das Rohr 5 ausgetragen und die endgültige feine Fraktion durch den Auslaß 20.

Mit Hilfe der Luft- oder Gasströme, welche durch die Einlaßöffnungen 24 und 25 einströmen, wird eine sehr gute Sichtung des abgesetzten Feststoffbettes erreicht. Diese Reinigungswirkung wird durch die dargestellte erweiterte Ausbildung des Trichters 2 weiter verbessert. Hinzu kommen zwei weitere Vorteile:

1. Das Gut wird auf einer kreisförmigen Bahn bewegt, die jeweils im Bereich der Ausbuchtung 23 aufgelockert wird.

2. Die durch die Öffnungen 24 und 25 eintretenden Luft- oder Gasströme sind im Hinblick auf die aufgelockerte Gutsschicht sehr wirksam.

Die Einführöffnungen 24 und 25 können mit Düsen geeigneter Art ausgerüstet sein. Die Menge und der Druck der in den Trichter einzublasenden Luft können den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Das zu klassierende Gut kann aber auch mit dem

Medium durch die öffnung 24 eingeführt werden.

In diesem Fall können die Leitung 13 und der Verteiler 21 entfallen.

Die besondere erweiterte Ausbildung des Trichters 2 kann auch bei der hydraulischen Klassiervorrichtung angewandt werden.

Der untere konische Teil der Vorrichtung kann die Form eines einfachen Trichters gemäß F i g. 1 besitzen. Der Trichter kann auch aus konischen und zylindrischen Abschnitten bestehen, wobei die zylindrischen Abschnitte eine Erhöhung der Waschsäulfc bewirken. Der Innenwinkel des Trichters beträgt normalerweise 20 bis 60°, ist aber nicht auf diese Werte beschränkt.

Um zu verhindern, daß magnetisierbares Gut, z. B. Magnetit, am Überlauf der Vorrichtung austritt, können ein oder mehrere Magnetgürtel an der Außenseite der Vorrichtung angeordnet sein. Das Magnetfeld kann feststehend oder rotierend ausgebildet sein. Die genaue Arbeitsweise gemäß der Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht:

Die Voraussetzung für eine wirkungsvolle Klassierung in einem flüssigen Medium ist die laminare Strömung desselben. Untersuchungen der Strömungsverhältnisse basieren auf den Reynoldschen Zahlen.

In kreisförmigen Rohren ist die Strömung laminar, wenn:

Re =

Dvq

<2000.

In dieser Gleichung bedeutet D = Innendurchmesser des Rohres in cm,
ν = Durchschnittsgeschwindigkeit der Strömung hinter einem gegebenen Querschnitt in

cm s-¹,
ρ = das spezifische Gewicht der Flüssigkeit

in g cm"³,
μ = die Viskosität der Flüssigkeit in g cm""¹ s"¹.

Wenn die Gleichung (1) im Hinblick auf den hydraulischen Radius Rn für Rohre mit einem Innendurchmesser D ausgedrückt wird, dann ist

Fläche des Querschnitts
benetzter Umfang des Querschnitts

Re= ^4RhV

<2000.

Die Gleichung (2) kann auch für nicht kreisförmige Kanäle angewandt werden, nämlich bei solchen Strömungselementen, wie sie bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung durch die Beruhigungseinrichtung gebildet werden. In erster Annäherung kann der hydraulische Radius für Kanäle der genannten Art mit der Hälfte des freien Abstandes angenommen werden. Bei einer Vorrichtung von industriellem Ausmaß kann Ru mit 2 cm angenommen werden.

Die Grenzgeschwindigkeit für die laminare Strömung ergibt sich durch die Auflösung der Gleichung (2) für v.

ν <

2000 μ

Für die Aufbereitung einer mineralhaltigen Trübe in einer Flotationsanlage kommen folgende Werte in Betracht:

μ = 0,03 g cm-¹ s-¹,
ρ = 1,5 g cm-³,
Rh =2 cm.

Bei diesen Voraussetzungen ist
ν < 5 cm/Sek.,
ν < 3 m/Min.,
ν < 180 m/Std.

Die maximale Kapazität eines hydraulischen Klassierers bei Laminarströmung beruhend auf Re = 2000 und bei einem gesamten Flächenquerschnitt von nur einem Quadratmeter sollte etwa 180 cbm/Std. überfließender Trübe oder 270 t Trübe pro Stunde unter den erwähnten Bedingungen betragen.

In diesem Zusammenhang ist noch von Interesse, daß die Absinkgeschwindigkeit der Partikel von 48 mesh (0,3 mm) eines sulfidischen Minerals unter den gleichen Bedingungen etwa 5 cm/Sek. beträgt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist daher für die Naßklassierung von Mineralien besonders geeignet.

Mit dieser Vorrichtung kann eine große Leistung erzielt werden.

Die Gleichung (3) kann auch für pneumatische Klassierer angewandt werden.

Für Luft ist

μ = 1,7 -10-⁴gem"¹ s-¹,
ρ = 1,2 · ΙΟ-³ g cm"³.

Wenn Rn = 2 cm ist, ergibt sich

ν < 35 cm/Sek.,
ν < 21 m/Min.,
ν < 1260 m/Std.

Für Luft, die feine Mineralteilchen enthält, ist die Grenzgeschwindigkeit ν höher als die obengenannte Geschwindigkeit für reine Luft.

Als Vergleich sei angegeben, daß die Absinkgeschwindigkeit von Quarzteilchen mit einer Korngröße von 150 mesh (0,1 mm) in Luft etwa 30 cm/Sek.

beträgt (Ta g g a r t, S. 9-02, F i g. 1). Dies zeigt, daß der pneumatische Klassierer gemäß der Erfindung besonders zur Trockenklassierung von Kornklassen unter 0,1 mm geeignet ist. In der Industrie ist dieser Trennungsbereich von besonderer Bedeutung, z. B.

bei der Zementherstellung.

Diese Beispiele zeigen ferner, daß der hydraulische Radius Rh in Abhängigkeit von dem Aufbau und der Wirkungsweise der Vorrichtung sehr wichtig ist. In der Praxis kommt meist ein Bereich für Rh von 1 bis 5 cm für Klassierer bis zu 1 m Durchmesser in Betracht.

In Vorrichtungen, in denen die Laminarströmung vertikal aufwärts gerichtet ist, legt die Strömungsgeschwindigkeit ν die maximale Korngröße im Überlaufgut unter den gegebenen Voraussetzungen fest. Wenn die Strömung geneigt verläuft, so vermindert sich die der Geschwindigkeit ν entsprechende maximale Teilchengröße mit abnehmender Neigung der Rippen zur Horizontalen, mit der Abnahme des hydraulischen Radius und mit der Zunahme des vertikalen Abstandes zwischen den Einlaß- und Auslaßebenen der laminaren Zone.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können den folgenden Daten entnommen werden:

Die Versuche wurden in einer Versuchsanlage durchgeführt, die aus einem großen Trübebehälter, einer 3"-Zentrifugalpumpe, einem Versuchsklassierer, der der vorliegenden Erfindung entspricht, und den erforderlichen Leitungen bestand. Die Durchführung der Versuche erfolgte in einem geschlossenen Kreislauf, und zwar in der Weise, daß die gewonnenen Produkte in den Trübebehälter zurückgeführt wurden. Der Durchmesser des zylindrischen oberen Teils des Versuchsklassierers betrug 50 cm. Der Innenwinkel des Trichters betrug 40°, und der Flügel wurde mit 280 Umdrehungen pro Minute angetrieben. Das Aufgabegut bestand aus schweren sulfidischen Erzen, die in einer Stabmühle gemahlen wurden. Die Aufgabemenge schwankte zwischen 2 und 26 t/Std. Trockengut.

Die am Überlauf ausgetragene feinkörnige Fraktion betrug 50 bis 90°/₀ der Aufgabemenge. Der Feststoffgehalt schwankte bei der Aufgabetrübe zwischen 50 und 60%, bei der feinen Fraktion zwischen 45 und 55% und bei der groben Fraktion zwischen 75 und 85%. Die nachfolgende Aufstellung gibt eine aufgegliederte Übersicht über die Ergebnisse des Versuchsklassierers bei durchschnittlicher Leistung ohne Zugabe von Spülwasser:

609 568/62

ί 216

Aufgabegut °/ο Durchgang Feinprodukt
°/o Durchgang

Grobprodukt
°/o Durchgang

Trennschärfe

Maschenweite

0,417 mm

0,295 mm

0,208 mm

0,147 mm

0,104 mm¹

0,074 mm

Trockengut, t/Std.
Feststoff, °/₀

96,8 89,2 74,9 54,2 36,9 24,7 9,92 54

98,7
93,0
80,7
60,5
42,2
28,7
8,04
50

88,9
74,7
50,1
27,5
14,0
7,5
1,88
85

82,6
84,5
87,3
90,3
92,9
94,3

Es ist zu erwähnen, daß der höchste Wert der Trennschärfe mit diesem Aufgabegut bei 0,208 mm etwa 93% beträgt.

Unter Trennschärfe versteht man das prozentuale Ausbringen von — χ mm Kornklasse in der feinen Fraktion, in anderen Worten ausgedrückt, das prozentuale Verhältnis zwischen dem Gewicht der Kornklasse von —x mm in der feinen Fraktion und dem Gesamtgewicht dieser Kornklasse im Aufgabegut.

Um die oben angegebenen Werte richtig einschätzen zu können, seien sie mit den in einem Rechenklassierer von 2,4 · 9 m ebenso bei der Verarbeitung von gemahlenen, schweren sulfidischen Erzen erzielten Resultaten verglichen. Die entsprechenden Werte sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen:

Aufgabegut	Feinprodukt	Grobprodukt	Trennschärfe
°/o Durchgang	°/o Durchgang	°/0 Durchgang	°/o
92,2	99,0	88,0	40,2
83,6	97,3	75,4	43,6
73,3	95,6	59,9	48,8
52,6	85,7	32,8	60,9
45,4	81,4	23,8	67,2
29,5	63,5	9,1	80,7
93,9	35,1	58,8
45,6	26,4	80,5

Maschenweite

0,417 mm

0,295 mm

O,2O8mm

0,147 mm

0,104 mm

0,074 mm

Trockengut, t/Std.

Feststoff, %

Verwendet man an Stelle eines Rechenklassierers einen Hydrozyklon, so ist die erzielte Trennschärfe etwas niedriger als oben angegeben.

Es ist interessant festzustellen, daß die Kapazität der kleinen Versuchsklassierer von 50 cm Durchmesser mit Bezug auf das erzeugte Endprodukt (8,041 Trockengut pro Stunde) im Vergleich etwa 23°/_? des sehr großen Klassierers (2,4 · 9 m) ausmacht. Die äußerste Leistung der Versuchsvorrichtung war höher, etwa doppelt so hoch wie der oben angegebene Wert. Hierbei wich jedoch die Kornzusammensetzung der einzelnen Erzeugnisse nicht wesentlich voneinander ab. Die Resultate des Rechenklassierers entsprechen etwa den besten industriellen Ergebnissen.

Es ist bekannt, daß bestimmte Arten von mechanischen Hydraulikklassierern ebenso wie Hydrozyklone zum Anreichern in Verbindung mit dem Sink-Schwimm-Verfahren verwendet werden. Bei diesem Verfahren werden verschiedene Arten von Trennmedien verwendet, wie Ferrosilizium, Magnetit- oder Bleiglanzsuspensionen oder eine echte Schwereflüssigkeit.

Bei der Sink-Schwimm-Auf bereitung werden zumeist Trichter oder konische Behälter verschiedener Ausführungen verwendet. Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtungen besteht im Austrag des schweren Sinkgutes, für den Druckluftheber mit schlechtem Wirkungsgrad allgemein üblich sind.

Es wurde nun gefunden, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch für die Sink-Schwimm-Aufbereitung verwendet werden kann. Es ist Tatsache, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung den bekannten Einrichtungen in vielen Beziehungen weit überlegen ist. Die wesentlichsten Vorteile sind:

Es ist keine Preßluft für den Austrag des Sinkgutes erforderlich, da keine Luftheber vorhanden; vereinfachte Ausführung der Vorrichtung;

die Möglichkeit, jedes geeignete Medium einschließlich Suspensionen und Schwerflüssigkeiten zu verwenden sowie auch Suspensionen, die aus dem zu verarbeitenden Material selbsttätig entstehen. Anders ausgedrückt, können zahlreiche Feststoffe in genügend feiner Suspension als autogene Medien zur Sortierung grober Kornklassen von demselben Material, das aus mindestens zwei Komponenten verschiedener Wichte besteht, verwendet werden;

die Suspensionen können auch aus solchen bisher nicht benutzten Stoffen hergestellt werden, die ein zu geringes spezifisches Gewicht aufweisen, da die für die Trennung ausschließlich auf Grund des Auftriebs von Teilchen zweier Klassen unterschiedlicher Wichte fehlende erforderliche Wichte der Suspension leicht im gewünschten Ausmaß kompensiert werden kann durch Regelung der Geschwindigkeit des aufwärts gerichteten Stromes im ringförmigen Raum der Vorrichtung; eine

solche Regelung ist bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich;

die Schwierigkeiten, welche bei der Sink-Schwimm-Aufbereitung feiner Kornklassen, wie sandigen Materials, auftreten, werden durch die Erfindung weitgehend behoben.

Es ist verständlich, daß die hydraulische Klassierung, beispielsweise unter Verwendung von Wasser als Medium zur Gewinnung von grobkörnigen Unterlauf- und feinkörnigen Überlauffraktionen, im wesentlichen das gleiche Verfahren darstellt wie die Verwendung einer Schwereflüssigkeit oder -trübe zur Gewinnung von Sinkgut hoher Wichte und Schwimmgut geringer Wichte. Im ersten Fall stellt das Ergebnis des Verfahrens in erster Linie aber nicht ausschließlich eine Klassierung nach der Korngröße, im zweiten Fall eine Sortierung in einem flüssigen Medium dar.

Die einzelnen Teile der Vorrichtung gemäß der Erfindung sollen aus einem guten verschleißfesten Material hergestellt sein.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann entweder allein oder in Gruppen, parallel oder in Serie geschaltet angewandt werden, mit oder ohne zusätzliche Klassier- oder sonstige Vorrichtungen zur Behandlung jedes geeigneten Materials in jedem geeigneten Medium.

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Klassieren und/oder Sortieren von Feststoffen in einem strömungsfähigen Medium in zwei Phasen, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Phase das Rohgut in einem turbulenten Strömungsabschnitt in zwei Fraktionen getrennt und die abgesetzte Fraktion als Sinkgut ausgebracht wird und daß in der zweiten Phase die leichtere bzw. feinere Fraktion durch Nachklassieren in einem aufwärts gerichteten, beruhigten, laminaren Strömungsabschnitt desselben Mediums in zwei weitere Fraktionen getrennt wird, wobei nur die leichtere bzw. feinere Fraktion als Überlaufgut ausgebracht wird, wogegen die schwerere bzw. gröbere Fraktion, die als Zwischenfraktion aus fehlgeleiteten Teilchen besteht, unter Schwerkraftwirkung wieder in die turbulente erste Phase absinkt.

2. Verfahren zur Sortierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Medium aus Schwereflüssigkeit besteht.

3. Verfahren zur Klassierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassierung von trockenem Gut in einem Medium wie Luft oder Gas erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einer Agitatoreinrichtung im konischen unteren und Beruhigungseinbauten im zylindrischen oberen Behälterteil.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des oberen Endes des konischen Teils größer ist als der des zylindrischen Teils.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungseinrichtung einen im und koaxial zu dem zylindrischen Teil angeordneten Zylinder mit wesentlich kleinerem Durchmesser umfaßt, an dessen Außenwand eine Vielzahl von sich in Richtung auf die Innenwand des zylindrischen Teils erstreckenden Rippen angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Rippen in senkrechten Ebenen angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Rippen in Ebenen angeordnet sind, die zur Senkrechten geneigt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der radialen Rippen einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungseinrichtung vertikal verstellbar in dem zylindrischen Teil angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen in zwei oder mehr voneinander getrennten, übereinanderliegenden Kränzen an dem Zylinder angebracht sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabstände zwischen den Rippen im untersten Kranz am größten und im obersten Kranz am kleinsten sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der in einem Kranz an dem Zylinder angebrachten Rippen von der Neigung der in dem oder den anderen Kränzen angebrachten Rippen verschieden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Teil eine oder mehrere stufenförmige, nach unten verlaufende Ausbuchtungen als Agitatoreinrichtung aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Teil mit mindestens einem Einsatz zum Einleiten von zusätzlichem Medium zwecks Agitation versehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einsätze in übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlasse im Bereich der Ausbuchtungen angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Agitator ein auf einer sich durch den zylindrischen Teil in den konischen Teil erstreckenden, vertikalen Welle angeordneter Rührflügel ist und daß ein Verteiler oberhalb des Rührflügel an der Welle angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 853 017;
USA.-Patentschrift Nr. 2 564 963.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 568/82 5. 66 © Bundesdruckerei Berlin