DE1249181B - Elektrostatische Trockenauf bereitungsvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

BOc

Deutsche KJ.: Ib-6

Hummer: 1249181

Aktenzeichen: C4O514VIe/lb Anmddctag: 25. Oktober 1966 AuMegcUig-. 7. September 1967

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Trokkcnaufbereituogsvorrichtung, d. h. eine Vorrichtung, die geeignet ist, auf trockenem Weg doe elektrostatische Trennung von Körnern verschiedener Erzarten eines gemahlenen Rohcrzcs bzw. eines aas mindestens zwei verschiedenen Erzarien beliebenden Gemisch« vorzunehmen, wobei die unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften, insbesondere die verschiedene DieJekirizltätskoastante und elektrisch« Leitfähigkeit der zn trennenden Erzarten ausgenutzt wird.

Apf dem Gebiet der elektrostatischen Trockcnaufbereitung tied bereits verschiedene Alten «Ja Vorrichtungen bekannt, von denen die Freifallscheider, die Trommelscheider und die mitunter auch als Zyklone bezeichneten Fltehkraftscheider die wichtigsten sind.

In den Frcifallscheidcrn wird das körnige bzw. staebföenjige Scheidegut in freiem Fall zwischen zwei ein elektrostatisches FeJd bildenden lotrecht stehenden Elektroden hindurcbgcfiihrt, wobei seine Teilchen vor dem Durchfall zwischen diesen Elektroden durch Rcibungs- öder Wärmewirkung oder durch Vorbeibewegucg in der Nähe einer ionisierenden Elektrode, die zufolge Koronawirkung Elektronen und Ionen atastrahlt, elektrisch aufgeladen werden, so daß die Teilchen einer Erzart eine positive und jene einer anderen Erzart eine negative Ladung annehmen.

In den Trommelschcidcrn fallen die Teilchen des Scheidegutes auf die Oberflächen einer sich um ihre Achse drehenden Trommel, welcher Trommel eine oder mehrere Elektroden (oder eine zweite, als Elektrode wirkende Trommel) gegenöberliegen, wobei diese Trommel und die Elektroden mit eiser elektrischen Energiequelle verbunden sind, die zwischen ihnen ein elektrostatisches Feld erzeugt

Bei den Freifall- und Trommelscheider!! werden am unteren Ende bzw. unterhalb einer der dm elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden die Teil· eben voQ Erzarten, die positiv aufgeladen sind, und in der NMbc der anderen Elektrode die negativ aufgeladenen Teilchen gesammelt.

In einigen verbesserten AusfUhrungsartcn dieser Scheider ist lewischen und unter den das elektrostatische Feld erzeugenden beiden Elektroden eine Vorrichtung zum Sammeln jener Teilchen des Scheidegates angeordnet, die seitens der Elektroden alcfct angezogen wurden bzw. deren Bann seitens des elektrostatischen Feldes nicht ausreichend abgelenkt wurde. Diese nicht getrennten Teilchen, welche verschiedener Natur tem können, werden, nachdem sie sesam- Ekktrodtaüiche Trockcnaufbcrcitungs vorrichtung

Anmelder:

Dr.-Ing. Mario Carta, Dr.-Irg. Gtanfranco Ferrari, Dr.-Ing. Clcmcntc Del Fa', CagUari; Dr.-Ing. Raimoodo Ciccu, S. Stefano di Cadore, Belluno (Italien)

Vertreter:

Dr.-Ing. Dipl.-Phys. O. Konig, Patentanwalt,

StettprtW, KlöpfeJstr. 6

Als Erfinder benannt: Dr.-Ing. Mark» Carta. Dr.-Ing. Gianfranco Fcrrara, Dr.-Ing. elemente Del Fa', Cagllari; Dr.-Ing. Raimondo Ciccu, S. Stefano di Cadore, Belluno (Italien) Beanspruchte Italien vom 25. Oktober 196S (23699)

$e melt wurden, mechnnisch nach oben geführt und dort wieder In den Scheider eingebracht, so daß sie einer zyklischen Behandlung unterworfen werden.

In den eteklxomtiscben Fllehkrafucbeidem werden dicSchcidcguttcilchcn in einem Gasstrom suspen-M dicrt gehalten, der mit hoher Gescbwüidigkett in den Scheider eingeleitet wird und in diesem eine Wirbelbewegung ausfahrt Vor dem Eintritt in den Ffiefikraftscheider oder unmittelbar nach dem Eintritt in desselben werden die Teilchen, analog wie dies für den Fall des Frcifalhcheiders ertäutert wurde, elektrisdi aufgeladen.

den elektrostatische» FllchkraftscbcidcrTi sind zwei Elektroden vorgesehen, von denen eine an der Umfangswaad und die andere Im wesentlichen In Achseonähe desSchcidcrs angeordnet ist und diezwi· sehen sich ein elektrostatisches Feld aufbauen, das bestrebt ist, die elektrisch aufgeladenen Guttcilchcn selektiv abzulenken. FUr jene Teilchen, die eine solche Aufladung aufweisen, daß sie von der an der Umso längswand des Schcidcrs angeordneten Elektrode angezogen werden, kommt offenbar zur elektrostatischen Anziehungskraft noch die auf die mit einer

Wirbelbewegung im Scheider rotierenden Teilchen wirkende Fliehkraft hinzu. Der aus dem Scheider austretende Gasstrom wird oft in einen in Reihe mit dem ersten Fliehkraftscheider liegenden zweiten Fliehkraftscheider eingeleitet oder aber in den gleichen Scheider zurückgeführt.

Bevor auf die Mangel der kurz erläuterten Arten von elektrostatischen Scheidern eingegangen werden kann, ist es erforderlich, einige Erscheinungen zu erwähnen, welche die elektrostatische Aufbereitung begleiten.

Wenn die Scheidegutteilchen unter der Wirkung von ionisierenden Elektroden aufgeladen werden, dann nehmen alle jene Teilchen, die sich aufladen, eine negative Ladung an. Vor dem Eintritt zwischen die das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden werden die negativ aufgeladenen Gutteilchen mit einer positiv aufgeladenen bzw. geerdeten Fläche in Berührung gebracht, an der die Teilchen leitender Art ihre negative Ladung verlieren und durch Induktion und Konduktion eine positive Ladung annehmen, während die Teilchen nichtleitender Art bzw. weniger leitender Art als die ersten ihre negative Ladung nicht bzw. nur teilweise verlieren. Um eine wirksame elektrostatische Trennung zu erzielen, ist es wesentlich, daß alle ionisierten Teilchen mit der positiv aufgeladenen Fläche in elektrische Berührung kommen, was bedeutet, daß sich auf dieser Fläche in jedem Augenblick eine einzige bzw. eine genügend dünne Teilchenschicht befinden sollte. Diese Bedingung kann bei den Freif allscheidern, bei denen die ionisierten Teilchen vor dem Eintritt in das elektrostatische Feld auf eine positiv aufgeladene bzw. geerdete schräge Platte fallen, sowie bei den Trommelscheidera, bei denen die Teilchen auf eine positiv aufgeladene bzw. geerdete Trommel fallen, nicht verwirklicht werden, wenn das Scheidegut aus sehr feingemahlenem Erz (beispielsweise unter etwa 0,074 bis 0,058 mm) besteht.

Theoretisch könnte diese Bedingung nur erfüllt werden, wenn die Scheider einen so geringen Wirkungsgrad (Durchsatzmenge) besitzen, daß sie praktisch für die elektrostatische Aufbereitung uninteressant sind. Eine Lösung könnte darin bestehen, daß man anstatt einer statischen bzw. im wesentlichen statischen Berührung der ionisierten Teilchen mit der positiv aufgeladenen bzw. geerdeten Oberfläche eine stark dynamische Berührung vorsieht, wie sie dadurch verwirklicht werden kann, daß die Teilchen unter der Wirkung von Trägheits- oder Fliehkräften auf die Fläche geschleudert oder gezwungen werden, an derselben zu gleiten bzw. sich abzuwälzen. Um dies zu erreichen, dürfen die Gutteilchen nicht unter der Wirkung der Schwerkraft frei fallen gelassen werden, sondern es hat sich gezeigt, daß sie — wie dies bei den Fliehkraftscheidern der Fall ist — durch einen die genannte positiv aufgeladene bzw. geerdete Fläche beaufschlagenden Gas- bzw. Luftstrom befördert werden müssen.

Eine weitere zu berücksichtigende Erscheinung ist jene des Zusammenballens der Teilchen zufolge der Restluftfeuchtigkeit und zufolge von Kräften elektrostatischer Natur, welche Erscheinung besonders stark bei sehr feingemahlenen Teilchen auftritt. Zieht man in Betracht, daß ein zusammengeballtes Klümpchen, welches Teilchen von verschiedenen Erzarten enthält, ein elektrisch neutrales Verhalten annehmen kann, in welchem Fall es, ohne abgelenkt zu werden, das elektrostatische Feld durchquert, oder daß es eine insgesamt vorwiegend positive oder negative Ladung annehmen kann, in welchem Fall es gegen die negative bzw. positive Elektrode abgelenkt wird und dabei Teilchen mitnimmt, die hingegen zur anderen Elektrode abgelenkt werden sollten, dann ist es verständlich, daß eine selektive Trennung sehr feiner Teilchen eines Roherzes bzw. Gemisches unmöglich oder nur äußerst schwer durchführbar ist.

ίο Um diesen Mangel vollauf zufriedenstellend zu beseitigen, hat sich gezeigt, daß es erforderlich ist, daß die Teilchen, ähnlich wie dies bei den Fliehkraftscheidern der Fall ist, von einem Gasstrom, in dem sie suspendiert sind, befördert werden.

Eine weitere, für eine wirksame Trennung von verschiedenartigen Erzen wesentliche und grundlegend wichtige Erscheinung ist die, daß die das seitens der Elektroden erzeugte elektrostatische Feld durchquerenden Teilchen wohl bestimmte Bahnen beschreiben müssen, um seitens des elektrostatischen Feldes um ein innerhalb wohl bestimmter Grenzen festgelegtes Stück abgelenkt zu werden, das für eine wirksame Trennung notwendig ist.

In den Trommel- und Freifallscheidern beschreiben die Teilchen über einer bestimmten Größe unter Schwerkraftwirkung sowie unter der Wirkung des Widerstandes der Luft, in der sie sich bewegen, ganz bestimmte Bahnen, auf denen das elektrostatische Feld auf genaue, vorher bestimmbare Weise wirken kann. Wenn die Teilchen hingegen sehr klein sind, dann wirkt sich auf ihre Fallbewegung der Luftwiderstand maßgebend aus, der die Teilchen veranlaßt, zufällige und in keiner Weise vorherbestimmbare Bahnen zu beschreiben. Die Zufälligkeit dieser Bahnen wird ferner durch die Wirkung der Wirbelbewegungen der Luft in der Nähe der rotierenden Trommel und jene des seitens der ionisierenden Elektroden hervorgerufenen elektrischen Windes, wenn die Teilchen durch Ionisierung aufgeladen werden, beeinflußt und verstärkt. Auf den zufälligen Bahnen, welche die Teilchen oft außerhalb des elektrostatischen Feldes in die Umgebung führen, kann die Wirkung des elektrostatischen Feldes keinerlei für eine wirksame Trennung günstigen Effekt hervorrufen. Es liegt klar auf der Hand, daß dieser zuletzt betrachtete Nachteil ganz besonders stark bei den Fliehkraftscheidern auftritt, bei denen die die Teilchen in die Zone des elektrostatischen Feldes befördernde Luft eine starke Wirbelbewegung annimmt. Daraus folgt, daß die Fliehkraftscheider in den meisten Fällen gänzlich ungeeignet sind, eine wirksame Trennung der verschiedenen Arten eines Scheidegutes durchzuführen, welches zumindest teilweise sehr fein gemahlen ist, was hingegen für die Behandlung zahlreicher Erze wesentlich ist. Die bekannten Arten von Fliehkraftscheidern weisen ferner einen weiteren Nachteil auf, der darin besteht, daß in ihnen im Laufe eines Durchganges der Luft keine scharfe Trennung der positiv aufgeladenen, von den negativ aufgeladenen und von den seitens des durch die beiden Elektroden erzeugten elektrostatischen Feldes nicht angezogenen Teilchen durchgeführt wird.

Bei diesen bekannten Scheidern tritt nämlich die rückzuführende bzw. in einen nachgeschalteten Scheider einzuleitende Luft in der Nähe des unteren Endes einer der beiden Elektroden aus und nimmt dabei einen Teil der seitens dieser Elektrode ange-

zogenen Teilchen mit. Dabei werden mit diesen Teilchen andersartige Teilchen oder Klümpchen in Berührung gebracht, so daß die sich an dem betreffenden Elektrodenende angesammelten Teilchen verunreinigt werden.

Ein weiterer ernsthafter Nachteil der Fliehkraftscheider besteht darin, daß in ihnen starke Druckverluste eintreten. Daher müssen in den Weg der rückgeführten Luft unmittelbar Gebläse eingeschaltet werden, die einer sehr raschen Abnutzung in Berührung mit den Erzteilchen unterliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher in erster Linie, zur Beseitigung der erwähnten Mängel und Nachteile eine Vorrichtung zur elektrostatischen Aufbereitung zu schaffen, in der die Teilchen bzw. Körner des zu behandelnden Erzes, Minerals od. dgl. durch einen Gas- oder Luftstrom befördert werden, welcher die Teilchen, einschließlich jenen sehr geringer Größe, mindestens in einem Teil des Scheiders, in dem die das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden angeordnet sind, ganz bestimmte Bewegungsbahnen beschreiben läßt. Ferner soll im Scheider eine pneumatische Förderung des Scheidegutes gemäß einem Kreislauf erfolgen, von dem kontinuierlich die seitens der einen oder der anderen der beiden das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden angezogenen Teilchen abgetrennt werden, wobei die nicht abgeschiedenen Teilchen kontinuierlich in geschlossenem Kreislauf rückgeführt werden sollen, ohne daß sie mit den unten an den beiden Elektroden angesammelten Teilchen in Berührung gebracht werden. Auch soll dabei die Bewegungsenergie der im geschlossenen Kreislauf geführten Luft nicht unmittelbar durch mechanische Mittel, sondern durch Einleitung eines kontinuierlichen, geregelten Luftbzw. Gasstromes in den Kreislauf aufgedrückt werden. Ferner sollen die zu behandelnden Erzteilchen durch einen Gasstrom befördert werden, der im Fall der elektrischen Aufladung der Teilchen durch eine ionisierende Elektrode eine stark dynamische Berührung der ionisierten Teilchen mit einer positiv aufgeladenen bzw. geerdeten Fläche hervorruft und eine Ablagerung der Teilchen unter Schwerkraftwirkung in irgendeinem Teil des Scheiders sowie jegliche Klumpenbildung verhindert. Die durch die Erfindung geschaffene Vorrichtung soll schließlich eine wirksame elektrostatische Aufbereitung von Teilchen verschiedener Erzarten mit Größen von weniger als 0,074 mm und sogar weniger als etwa 0,03 mm ermöglichen.

Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung mit Hilfe einer elektrostatischen Trockenaufbereitungsvorrichtung gelöst, die im wesentlichen die folgenden Teile umfaßt: eine ringförmige geschlossene Leitung, die in einem Abschnitt mit zwei, im wesentlichen parallelen, ein elektrostatisches Feld erzeugenden Elektroden versehen ist, die je ein Ende aufweisen, welches bezüglich des gegenüberliegenden Endes der anderen Elektrode auseinander läuft; eine Öffnung in der ringförmigen Leitung an der Stelle des auseinanderlaufenden Endes einer jeden der beiden Elektroden; ein Loch in der Wand der ringförmigen Leitung in der Nähe der genannten Öffnungen, in welches Loch ein Rohr mit einem Ende einmündet, welches die ringförmige Leitung im wesentlichen tangential zur Achse der Leitung in der Schnittzone schneidet; Einrichtungen zur Einleitung eines Druckgasstromes in das besagte Rohr und zur Aufgabe des Scheidegutes, wobei das Rohr der ringförmigen Leitung gegenüber derart angeordnet ist, daß der durch das Rohr zugeführte Gasstrom in die Leitung in einer Richtung eintritt, in der er sich von den auseinanderlaufenden Enden der beiden Elektroden wegbewegt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand verschiedener beispielsweiser Ausführungsformen der elektrostatischen Aufbereitungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Scheider in senkrechtem Schnitt, bei dem die Scheidegutteilchen durch Reibungselektrizität aufgeladen werden;
F i g. 2 und 3 sind gleichfalls schematische Vertikaischnitte zweier Scheiderausführungen, bei denen die Scheidegutteilchen durch Ionisierung aufgeladen werden, und

F i g. 4 und 5 veranschaulichen zwei Varianten der Elektrodenformen gegenüber jenen der Scheider nach den Fig. 1 bis 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum elektrostatischen Trennen umfaßt eine im Querschnitt im wesentlichen rechteckige, ringförmige Leitung 1, der zwei gegenüberliegende Elektroden 2 und 3 angehören, die an den positiven bzw. negativen Pol einer elektrischen Stromquelle (nicht dargestellt) angeschlossen sind. Es sei angenommen, daß sich beispielsweise die Elektrode 2 auf negativem und die Elektrode 3 auf positivem Potential befindet, wobei die beiden Elektroden gegeneinander sowie gegenüber dem restlichen Teil der beispielsweise aus metallischem leitendem Werkstoff hergestellten ringförmigen Leitung 1 isoliert sind. Die Elektrode 3 kann auch geerdet sein, oder es kann der restliche Teil der Leitung 1 geerdet sein, in welchem Fall die Elektrode 3 ihm gegenüber natürlich nicht isoliert zu sein braucht und aus einem Stück mit ihm bestehen

„ kann. Wie die F i g. 1 zeigt, sind die Elektroden 2 und 3 im wesentlichen eben und liegen einander über den größten Teil ihrer Länge parallel gegenüber, während ihre Endabschnitte 4 und S auseinanderlaufen. An der Stelle und unterhalb der beiden Elektrodenenden 4 und 5 sind in der Wand der Ringleitung 1 Öffnungen vorgesehen, deren Durchgangsweite mittels zungenartiger Platten 6 bzw. 8, die durch Scharniere 7 bzw. 9 mit den Wänden der Leitung 1 verbunden sind, einregelbar ist.

In der Nähe der Platten 6 und 8 ist in der unteren Wand der Ringleitung 1 ein Loch vorgesehen, in das ein Rohr 10 mit seinem Ende einmündet, wobei die Durchgangsweite dieses Loches mittels einer, um einen Scharnierzapfen 12 schwenkbaren zungenartigen Platte 11 einstellbar ist. Die Vorrichtungen zur Einstellung der zungenartigen Platten 6, 8 und 11 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Jede Platte kann für sich unabhängig von den anderen eingestellt werden. Oberhalb der Platte 11 ist an der Ringleitung 1 ein Zufuhrtrichter 13 für das Scheidegut vorgesehen, der mit Scheidegut gefüllt ist und mit dem Innenraum der Ringleitung in Verbindung steht. Das Rohr 10 steht mit einer Druckgasquelle, beispielsweise einem Gebläse (nicht dargestellt), in Verbindung, welche ein Druckgas, beispielsweise Druckluft, in das Rohr 10 einbläst.

Diese Druckluft gelangt in die Ringleitung 1, wobei ihre Menge und Geschwindigkeit mittels der Platte 11 eingeregelt werden kann, und überträgt ihre Energie auf die bereits in der Leitung 1 befind-

liehe Luft, welche somit innerhalb der Leitung in eine kreisende Strömung gesetzt wird. Ein der Menge der durch das Rohr 10 eingeleiteten Luft entsprechender Teil der in der Leitung umströmenden Luft wird durch die mittels der Platten 6 und 8 einregelbaren öffnungen ausgelassen. Der durch das Rohr 10 in die Leitung 1 eingelassene Luftstrom bildet an der inneren Mündung des Trichters 13, durch die das Scheidegut zugeführt wird und die sich in Strömungsrichtung vor der Eintrittsstelle des Luftstromes befindet, einen Unterdruck.

Während des Betriebes des in F i g. 1 dargestellten Scheiders laden sich die verschiedenartigen Teilchen des durch den Trichter 13 zugeführten Scheidegutes sowie die rückgeführten Teilchen zufolge ihrer unterschiedlichen Dielektrizitätskonstante durch gegenseitigen Stoß, durch die Reibung zwischen den Teilchen und den Wänden der Ringleitung sowie durch die Reibung zwischen den Teilchen und dem Gasstrom mit Reibungselektrizität gegenpolig auf. Die gegenseitige Stoßwirkung der Teilchen wird durch die Wirbelbewegung des Luftstromes in der Leitung 1, durch einen hohen Gehalt an Teilchen im Luftstrom, durch eine hohe Geschwindigkeit des in der Leitung umströmenden Luftstromes, durch die Eintrittsgeschwindigkeit des aus dem Rohr 10 kommenden Luftstromes und durch die Krümmung der Leitung begünstigt. Die Wirksamkreit der Reibung zwischen den Scheidegutteilchen und den Innenwänden der Ringleitung wird außer durch die Geschwindigkeit und Turbulenz des Luftstromes in der Leitung auch durch die Natur des Werkstoffes erhöht, aus dem diese Innenwände hergestellt sind. Der Werkstoff soll vorteilhafterweise eine Dielektrizitätskonstante besitzen, welche zwischen jenen der zu trennenden Teilchen liegt.

Die Reibungswirkung zwischen den Scheidegutteilchen und dem Gasstrom wird durch die Wirbelbewegung des Gasstromes in der Ringleitung und durch die Eintrittsgeschwindigkeit des aus dem Rohr 10 kommenden Stromes beeinflußt.

Die elektrische Aufladung der verschiedenartigen Scheidegutteilchen im Scheider kann selbstverständlich auch mit Wärmeelektrizität oder unter Zuhilfenahme besonderer Gasarten erfolgen, die bekanntlich die elektrische Aufladung von Teilchen und insbesondere die verschiedene Aufladung von Teilchen verschiedener Erzarten begünstigen.

Die angeführten Maßnahmen zur Herbeiführung und Begünstigung der gegenpoligen Aufladung der Teilchen dürfen jedoch den Luftstrom zwischen den Elektroden 2 und 3 nicht störend beeinflussen, da die Teilchen dort möglichst regelmäßige und gleichförmige Bahnen beschreiben sollen. Die seitens des Luftstromes beförderten Teilchen werden, wenn sie zwischen die Elektroden 2, 3 gelangen, der Wirkung des dort bestehenden elektrostatischen Feldes ausgesetzt. Die positiv aufgeladenen Teilchen werden von der Elektrode 2 und die negativ aufgeladenen Teilchen von der Elektrode 3 angezogen. Die Trennung der positiv und negativ aufgeladenen Teilchen ist besonders in der Nähe der Endabschnitte 4 und 5 der Elektroden stark ausgeprägt, wobei nahe der Fläche des Endabschnittes 4 praktisch nur Teilchen jener Art, die positiv aufgeladen worden sind, und nahe der Fläche des Endabschnittes 5 praktisch nur Teilchen jener Art, die negativ aufgeladen worden sind, vorhanden sind.

Die sich in der Nähe der Endabschnitte 4 und 5 der Elektroden bewegenden Teilchen werden durch die entsprechenden öffnungen in den Wänden der Leitung 1, welche mittels der Platten 6 und 8 einregelbar sind, nach außen abgeführt. Es ist klar, daß durch Verkleinerung bzw. Vergrößerung der Durchgangsweite dieser Öffnungen an den unteren Enden der Elektroden 2,3 Teilchen mit größerer bzw. kleinerer Konzentration derjenigen Teilchenart angesammelt werden, die derart aufgeladen wurde, daß sie seitens der entsprechenden Elektrode angezogen wurde.

Die nicht durch die öffnungen unterhalb der Elektroden abgeführten Gutteilchen, die nicht elektrostatisch getrennt wurden, werden vom Gasstrom zwischen die Platten 6 und 8 geleitet und in den Kreislauf zurückgeführt. Es ist bemerkenswert, daß mit dem beschriebenen Scheider auch sehr feinkörniges Gut wirksam getrennt werden kann, da sämtliche durch den Gasstrom beförderten Teilchen zwischen den Elektroden im wesentlichen regelmäßige Bahnen beschreiben.

Wenn das Scheidegut eine erhebliche Menge von sehr feinkörnigen Teilchen enthält, die offenbar schwieriger zu trennen sind, dann ist die Menge der nicht in einem Umlauf getrennten Teilchen, die rückgeführt werden müssen, größer.

In diesem Fall ist daher die kontinuierliche und selbsttätige Rückführung der während eines Umlaufes im Scheider nicht getrennten Teilchen von grundlegender Bedeutung.

Die von den Teilchen zwischen den Elektroden zurückgelegte Bahn kann nicht nur durch Änderung der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden, sondem auch durch Veränderung der Geschwindigkeit der Luft bzw. des Gases im geschlossenen Kreislauf innerhalb der Ringleitung derart verändert werden, daß sie von vornherein oder versuchsmäßig vorbe-

. stimmt werden kann. Es ist jedenfalls erforderlich, daß die Luft sich in der Leitung stets mit einer Geschwindigkeit bewegt, die die pneumatische Förderung der Teilchen in jedem Punkt der Leitung sicherstellt. Um in der Ringleitung hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu haben, braucht man durch das Rohr 10 keine großen Luftmengen zuführen, da es durch Erhöhung des Druckes im Rohr 10 und Verkleinerung der Mündungsöffnung desselben in die Leitung 1 mittels der schwenkbaren Platte 11 möglich ist,, der sich in der Ringleitung im geschlossenen Kreislauf bewegenden Luftströmung eine genügende Energie zu erteilen, damit dieselbe die gewünschte Geschwindigkeit erhält. Dies ist insofern wichtig, weil man dadurch das Mengenverhältnis der zwischen den Elektroden strömenden und der aus dem Scheider zusammen mit den getrennten Teilchen austretenden Luft auf einen günstigsten Wert einregeln kann. Wenn man mit genügend hohen Werten dieses Verhältnisses arbeitet, lassen sich die Erscheinungen der Mitnahme der Teilchen gegen die Austrittsöffnungen, deren Weite mittels der Platten 6 und 8 einstellbar ist, innerhalb vorbestimmter und annehmbarer Grenzen halten. Dies hat insbesondere im Fall der Aufbereitung von sehr feinkörnigem Gut große Bedeutung, da bei diesem die Bahnen der Teilchen mehr durch den Verlauf des Luftstromes zwischen den Elektroden beeinflußt werden, als dies bei grobkörnigeren Teilchen der Fall ist. Ein Wert des besagten Verhältnisses, der sich in vielen Fällen als

zufriedenstellend gezeigt hat, liegt zwischen 5 und 6, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der Ringleitung Ί bis 3m/Sek. beträgt.

Die in¹ Fi g. 1 dargestellte Ringleitung 1 kann auch andere Formen als gezeigt annehmen und der Gutaufgabetrichter 13 kann anstatt an der Leitung 1 am Rohr 10 angebracht sein.

Die F i g. 2 und 3 zeigen ähnliche Ausführungsbeispiele von Scheidein wie die F ig. 1_T wobei gleiche oder wirkungsähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet sind.

Die Ringleitung 1 des Scheiders nach Fig.2 ist oben bogenförmig ausgebildet, wobei an der Innenseite der äußeren Umfangswand der Leitung eine, an die positive Klemme eines Hochspannungsgenerators angeschlossene oder vorzugsweise geerdete Elektrode 14 und an der Innenseite der inneren Umfangswandi der Leitung eine, an die negative Klemme des Hochspannungsgeneiators angeschlossene Elektrode 15 angebracht ist. Die ionisierende Elektrode 15 kann aus einer Metallplatte mit umgebogenen Rändern, welche ein Drahtbündel tragen (beispielsweise Wolframdrähte, die von der Platte entfernt liegen) oder aus einem feinen Drahtnetz oder aus senkrecht zur Elektrodenfläche 14 stehenden Lamellen oder Spitzen bestehen, so daß von dieser Elektrode 15 Ionen und Elektronen in Richtung zur Elektrode 14 ausgestrahlt werden;.

Die elektrostatische Aufladung der Teilchen des im Scheider aufbereiteten Erzes durch Ionisierung kaum zusätzlich oder unabhängig von der vorher beschriebenem Aufladung der Teilchen mit Reibungselektrizität erfolgen.

Die Erzteilchen, welche durch einen Gasstrom befördert zwischen die Elektroden 14 und 15 gelangen, werden negativ aufgeladen. Da sich cfre Elektrode 14 am äußeren Umfang des bogenförmigen: Leitungsfeils befindet^ werden die Gutteilchen durch Fliehkraftwirkung gegen diese Elektrode geschleudert. Dabei geben die ionisierten Teilchen leitender Erzart ihre negative Ladung, die sie bei ihrer Vorbeibewegung an der ionisierenden Elektrode erhielten, ab und laden sich durch Induktion und Konduktion positiv auf. Die ionisierten Teilchen isolierender Erzart bzw. weniger leitender Erzart verlieren ihre negative Ladung nicht oder nur teilweise, nachdem der Scheider derart entworfen ist* daß die Teilchen der weniger leitenden Erzart eine geringere Zeit lang mit der Elektrode 14 in Berührung bleiben, als sie für den Verlust der negativen Ladung erforderlich wäre. Die zwischen die Elektroden 2 und 3 gelangenden Gutteilchen sind somit zum Teil (für eine Erzart) positiv und zum Teil (für eine andere Erzart, die weniger leitend als die erste ist) negativ aufgeladen. Die Trennung in dem durch die Elektroden 1 und 2 erzeugten elektrostatischen Feld erfolgt dann auf die gleiche Weise, wie unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben.

Die in F i g. 2 gezeigte Elektrode 14 besitzt eine größere Bogenausdehnung als die Elektrode 15 und reicht bis in die Nähe des oberen Randes der Elektrode 3, der gegenüber sie in der Figur isoliert dargestellt ist. Es ist aber klar, daß die Elektroden 3 und 14 auch nicht isoliert angeordnet werden und sogar unmittelbar einen Teil der Leitungswand bilden könnten.·,, wenn, dieselbe aus leitendem Werkstoff hergestellt und aus Sicherheitsgründen geerdet ist.

Die ionisierende Elektrode 15, deren Ränder in Fig. 2 in einem beträchtlichen Abstand vom oberen Rand der Elektrode 2 dargestellt sind, könnte sich auch bis in die Nähe des oberen Randes der Elektrode 2 erstrecken, der gegenüber sie auch nicht isoliert zu sein braucht, wenn sie nur gegenüber der Wand der Leitung 1 isoliert ist

Das Hauptkennzeichen des Scheiders, bei dem die Guiteilchen durch Ionisierung aufgeladen werden,

to besteht gegenüber den für den Scheider nach F i g. 1 erläuterten wesentlichen Merkmalen darin, daß die Elektrode 14 vorhanden ist, die sich am äußeren Umfang eines bogenförmigen Abschnittes der Ringleitung einer ionisierenden Elektrode gegenüber oder

rs in Strömungsrichtung nach derselben befindet.

Die F i g. 3 zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie die Fi g. 2j bei der in einem oberen bogenförmigen Teil der Ringleitung 1 in der Nähe des oberen Endes der Elektroden 2 und 3 eine einzige positiv aufgeladene oder geerdete Elektrode 16 an der Innenseite der äußeren Umiangswand vorgesehen ist, während die Ionisierungselektrode 17 und eine Gegenelektrode 18, die an einen Hochspannungsgenerator angeschlossen sind, in Strömungsrichtmng vor der Elektrode 16 in einem geradlinigen Abschnitt der Leitung 1 liegen.

Die elektrische Aufladung der Scheidegutteilchen, welche in dem den Ringraum durchströmenden Gas suspendiert sind, ist durch die ionisierenden Elektrodem sehr wirksam, da die durch das Gas beförderten Teilchen eine rotierende Bewegungskomponente besitzen, so daß ihre gesamte Oberfläche der Wirkung der ionisierenden' Elektroden ausgesetzt ist. Auch die dynamische Berührung, welche durch das Anschleu:- dem der zwischen den ionisierenden Elektroden negativ aufgeladenen Teilchen gegen die Oberfläche einer geerdetem bzw. an eine positive Spannungsfjuelle abgeschlossenem Elektrode 14 (F i g. 2) bzw. 16 (F i g. 3) verwirklicht wird, wobei die Teilchen gezwungen werdeny unter der Wirkung von Trägheits- undi Fliehkräften an dieser Fläche entlangzngleiten bzw, sich auf ihr abzuwälzen^ ist hinsichtlich der Umpolung der Ladung der Teilchen der leitenderen Erzart äußerst wirksam. Das ist bei sehr feinkörnigem Gut ein wesentlicher Faktor für die Trennung.

Die Form der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Elektroden kann in Spezialfällen Abänderungen erfahren, wobei die Elektroden auch einen gekrümmten Verlauf nehmen können.

In F i g. 4 ist eine bauliche Variante der Elektrodenform, beispielsweise bei einer Vorrichtung gemäß F i g. 2, die hier nur zum Teil gezeigt ist, dargestellt. Während die eine, mit 19 bezeichnete Elektrode in feder Beziehung der Elektrode 2 der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele entspricht, unterscheidet sich die andere Elektrode 20 von der entsprechenden Elektrode 3 der F i g. 1 bis 3 dadurch, daß sie einen? einwärts eingebuchteten Abschnitt 21 besitzt

Die Wirkung dieser Einbuchtung 21 ist die, daß sich die Stromumgsrichfcung der Luft zwischen ihr und der Gegenelektrode 19 verändert. Dadurch wird die Bahn der Gutteilchen derart beeinflußt, daß am unteren Ende der Elektrode 20 Teilchen angesammelt werden, die im Vergleich zu der Anordnung der Elektroden gemäß den F i g. 1 bis 3 eine höhere Konzentration von Teilchen jeneT Art, die durch die

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Elektrode 20 angezogen wird, und gleichzeitig eine geringere Konzentration von Teilchen jener Art, die durch die Elektrode 19 angezogen werden sollte, aufweisen.

Die F i g. 5 zeigt eine weitere Variante der Form der das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden, wobei ebenfalls angenommen ist, daß dieselben bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 angewendet sind. Während die Elektrode 22 die Form der Elektrode 3 beibehält, besitzt die Gegenelektrode 23 eine jalousieartige Form. In der Praxis kann die Elektrode 23 aus mehreren um waagerechte Achsen schwenkbaren Flügeln 24 gebildet sein, so daß die Schräglage dieser Flügel verändert werden kann. Die jalousieartige Form der Elektrode ist im Fall der Aufbereitung von Erzarten mit geringer Umpolzeit (praktisch ein Großteil der metallischen Erze, wie Galenit, Pyrit, Eisenerze, Mangan usw.), d. h. von Erzen, deren Teilchen bei Berührung mit einer Elektrode entgegengesetzter Polarität ihre Ladung sehr rasch und vollständig umkehren, notwendig. Die Bewegungsbahn dieser Teilchen wird unmittelbar nach ihrem Eintritt in das elektrostatische Feld unter einem scharfen Winkel derart abgelenkt, daß sie gegen die Elektrode 23 entgegengesetzter Polarität gerichtet wird. Würde dies bei einer Elektrode gemäß den F i g. 1 bis 3 auftreten, dann könnten die Teilchen beim Aufprall auf die Elektrode, nachdem sie zufolge der kurzen Umpolzeit ihre Ladung verloren haben, zurückschnellen, so daß die Wahrscheinlichkeit bestünde, daß dieselben Teilchen zu der am unteren Ende der anderen Elektrode vorgesehenen Öffnung geleitet werden und sich dort mit den von dieser Elektrode angezogenen Teilchen vermischen. Die jalousieförmige Elektrode 23 ist hingegen derart ausgebildet, daß die Teilchen, auch wenn sie auf die Elektrodenfläche auf- und zurückprallen, durch die Spalte zwischen benachbarten Flügeln 24 hindurchtreten und am Boden eines Gehäuses 25 gesammelt werden, das eine oder beide Elektroden umgibt. In diesem Fall müssen im Gehäuse 25 Vorrichtungen vorgesehen sein, die es gestatten, die Teilchen verschiedener Erzarten, welche im Scheider getrennt wurden, getrennt zu halten.

Die Kombination der verschiedenen, in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Arten von Elektroden zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes gestattet es, das Verhalten des Scheiders je nach den gewünschten Ergebnissen bei der Aufbereitung entsprechend zu verändern.

Zur Erläuterung der mit einer Aufbereitungsvorrichtung nach den beschriebenen Ausführungsbeispielen erzielten Ergebnisse wird nachfolgend einer

ίο der zahlreichen Versuche beschrieben, die mit Scheidern nach der Erfindung durchgeführt wurden.

Bei dem in Betracht gezogenen Versuch wurde ein aus einem afrikanischen Lager stammendes Hämatiterz verwendet, dessen Nebengestein vorwiegend aus Quarz und kleinen Mengen von Silikat bestand. Dieses Mineral wurde auf eine Korngröße von weniger als 0,20 mm zerkleinert und dann aufbereitet. Um das Verhalten des Scheiders den verschiedenen Klassen von Korngrößen gegenüber zu beobachten, welche das Versuchsmineral bilden, wurde eine Klassierung nach Korngrößen und eine chemische Analyse der im Scheider getrennten Körner vorgenommen. In der folgenden Tabelle sind die erzielten Ergebnisse und die Werte der Eisenrückgewinnung, bezogen sowohl auf die Gesamtmenge einer jeden Fraktion als auch auf die Beschickung, angegeben.

In den mit A bezeichneten Spalten sind die Werte jener Erzart angeführt, die im Scheider am unteren Ende der negativen Elektrode der das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden abgeschieden wurde, in den Spalten B sind die Werte jener Erzart angeführt, die am unteren Ende der geerdeten bzw. positiven Elektrode abgeschieden wurde, und in den Spalten C sind die Werte der Gesamtmenge der jeweiligen Kornklasse angegeben.

Wie sich aus der Tabelle ergibt, ist der Scheider auch für die feinen Klassen sehr wirksam, da bei den Korngrößen unterhalb 0,04 mm Eisengehalte der am unteren Ende der negativen Elektrode abgeschiedenen Erzart von mehr als 68% erzielt wurden, während die Eisenrückgewinnung bezogen auf die Gesamtmenge der jeweiligen Klasse größer als 97% bzw. 84% war.

Korn-Klassen	Gewichte (0/0)	A	B	C	Eisengehalte (ο/α)	B	C	Aufteilung des Fe auf die Klasse (0/0)	B	C	Aufteilung des Fe auf die Beschickung (%)	B	C
(mm)	23,18	1,37	24,55	A	12,28	61,64	A	1,11	100	A	0,30	26,55
0,2 bis 0,15	15,59	2,55	18,14	64,56	5,36	58,35	98,89	1,29	100	26,25	0,24	18,57
0,15 bis 0,10	12,62	3,37	15,99	67,02	5,13	55,21	98,71	1,96	100	18,33	0,30	15,49
0,10 bis 0,074	4,87	1,65	6,52	68,58	7,37	52,92	98,04	3,53	100	15,19	0,21	6,06
0,074 bis 0,058	11,35	4,13	15,48	68,36	4,69	51,04	96,47	2,45	100	5,85	0,34	13,86
0,058 bis 0,044	4,41	1,15	5,56	67,91	6,62	55,41	97,55	2,47	100	13,52	0,13	5,40
0,044 bis 0,04	9,90	3,86	13,76	68,13	32,15	58,28	97,53	15,47	100	5,27	2,18	14,07
<0,04	68,47	84,53	11,89

Es kann somit abschließend gesagt werden, daß es mit der Vorrichtung nach der Erfindung möglich ist, eine Trennung mit hohem Wirkungsgrad, der im allgemeinen um 90% und manchmal höher liegt, durchzuführen, daß es ferner möglich ist, Minerale mit sehr kleiner Korngröße von weniger als 0,15 mm und sogar weniger als 0,04 mm wirksam aufzubereiten, wobei eine hohe Selektivität der Trennung erreicht wird, und daß es schließlich möglich ist, am unteren Ende der das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden eine hohe Konzentration jener Körner bzw. Teilchen zu erreichen, die durch die betreffende Elektrode angezogen werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrostatische Trockenaufbereitungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine ringförmig geschlossene Leitung (1), die in einem

Abschnitt mit zwei im wesentlichen parallelen, ein elektrostatisches Feld erzeugenden Elektroden (2, 3 bzw. 19, 20 bzw. 22, 23) versehen ist, deren einander gegenüberliegende untere Enden (4 bzw. 5) auseinanderlaufen, durch Öffnungen in der ringförmigen Leitung an der Stelle des auseinanderlaufenden Endes einer jeden dieser beiden Elektroden, durch ein Loch in der Wand der ringförmigen Leitung in der Nähe der genannten Öffnungen, in welches Loch ein Rohr (10) mit seinem Ende einmündet, das die ringförmige Leitung (1) im wesentlichen tangential zu ihrer Achse in der Schnittzone schneidet, durch Einrichtungen zur Einleitung eines Druckgasstromes in das Rohr (10) und durch eine Aufgabe (13) für das Scheidegut, wobei das Rohr (10) der ringförmigen Leitung (1) gegenüber derart angeordnet ist, daß der durch das Rohr zugeführte Gasstrom in die Leitung in einer Richtung eintritt, in der er sich von den auseinanderlaufenden Enden (4, 5) der ao beiden Elektroden wegbewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsweite einer jeden der beiden öffnungen mittels einer zungenartigen, an der entsprechenden Wand der rohrförmigen Leitung (1) scharnierartig befestigten Platte (6, 8) unabhängig einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsweite des Loches, in dem das Rohr (10) in die ringförmige Leitung (1) einmündet, mittels einer scharnierartig an der Leitungswand befestigten Platte (11) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Leitung (1) im wesentlichen lotrecht angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden (1, 2) in dem Abschnitt, in dem sie im wesentlichen parallel verlaufen, eben sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden (19, 20) mindestens eine Einbuchtung (21) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden (22, 23) eine Mehrzahl von quer verlaufenden Spalten aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten der Elektrode (23) durch eine Mehrzahl von um ortsfeste waagerechte Zapfen schwenk- und einstellbare Flügeln (24) gebildet und begrenzt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Leitung (1) in der Nähe des dem auseinanderlaufenden Ende (4, 5) der beiden das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden (2,3) entgegengesetzten Endes eine bogenförmige Gestalt besitzt und daß an der Innenseite des inneren Umfanges dieses bogenförmigen Abschnittes eine an die negative Klemme eines Hochspannungserzeugers angeschlossene ionisierende Elektrode (15) und an der Innenseite des äußeren Umfanges des bogenförmigen Abschnittes eine an die positive Klemme des Hochspannungsgenerators angeschlossene obere geerdete Elektrode (14) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Leitung (1) in der Nähe des dem auseinanderlaufenden Ende (4, 5) der beiden das elektrostatische Feld erzeugenden Elektroden (2, 3) entgegengesetzten Endes eine bogenförmige Gestalt besitzt, daß an der Innenseite des äußeren Umfanges dieses bogenförmigen Abschnittes eine geerdete bzw. an die positive Klemme eines Spannungserzeugers angeschlossene Elektrode (16) angeordnet ist und daß in einem zwischen der Einmündung des Rohres (10) und dem bogenförmigen Abschnitt liegenden Abschnitt der ringförmigen Leitung (1) innen einander gegenüberliegende ionisierende Elektroden (17, 18) angeordnet sind, von denen die eine an die negative und die andere an die positive Klemme eines Hochspannungserzeugers angeschlossen bzw. die letztere geerdet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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