DE1268082B - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbereiten von Feststoffgemengen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 03 c

Deutsche Kl.: 1 b - 6

P 12 68 082.9-24 20. Mai 1965 16. Mai 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Aufbereiten eines Feststoffgemenges, das durch einen vorzugsweise erhitzten Gasstrom zu einem Wirbelbett fluidisiert wird, in dem die Teilchen des Gemenges vorwiegend durch Berührungselektrisierung selektiv aufgeladen und dann im elektrostatischen Feld getrennt werden. Ferner wird mit der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, die für die Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignet ist.

Bei bisher bekannten derartigen Verfahren und Vorrichtungen (USA.-Patentschrift 2 899 055; französische Patentschrift 1184 679) wird zwischen senkrechten Plattenelektroden ein horizontales elektrostatisches Feld gebildet, das die Teilchen des Gemenges veranlaßt, entsprechend ihrer Ladung im Innern des Wirbelbettes seitlich abzuwandern, so daß sie dann durch zwischen den Wandungen des Behälters und den Elektroden vorgesehene Öffnungen fallen. Hierbei besteht jedoch der wesentliche Nachteil, daß es auf Grund der Ausbildung des horizontalen elektrostatischen Feldes unvermeidbar ist, daß viele mit falschem Vorzeichen aufgeladene Teilchen aus dem Wirbelbett in die seitlichen Öffnungen fallen und so in dem falschen Sammelbehälter gesammelt werden. Dies führt nur zu einer ziemlich mäßigen Reinheit der zu trennenden Bestandteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile vermeiden läßt und zu wesentlich höheren Reinheitsgraden der getrennten Bestandteile des Gemenges führt. Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren vor allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das elektrostatische Feld senkrecht in einer solchen Richtung angelegt wird, daß die zu trennenden Teilchen des auf dem Gemenge auszuscheidenden Bestandteils nach oben gezogen werden und die aus dem Wirbelbett herausgehobenen Teilchen in einem über dessen freien Oberfläche liegenden Bereich gesammelt werden. Die Restbestandteile verbleiben demgegenüber im Wirbelbett und werden auf bekannte Weise abgeführt. Auf diese Weise erzielt man außerordentlich hohe Reinheitsgrade für den auszuscheidenden Bestandteil, so daß der Wirkungsgrad dieses Verfahrens und eines für seine Durchführung geeigneten Geräts wesentlich größer ist.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der für seine Durchführung vorgeschlagenen Vorrichtung gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung hervor, die Vorrichtungen der erfindungs-Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbereiten von Feststoffgemengen

Anmelder:

Societe Anonyme de Machines Electrostatiques, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky, Patentanwalt, 8000 München 21, Gotthardstr. 81

Als Erfinder benannt:

Roger Morel, Grenoble, Isere; Pierre Tauveron,

Saint-Martin-de-Vinoux, Isere (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 21. Mai 1964 (4690),

vom 18. Januar 1965 (4755 Isere) - -

gemäßen Art in zwei beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in gleicher Darstellungsweise.

Bei der in F i g. 1 wiedergegebenen Ausführungsform dient der aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Behälter 2 der Aufnahme des elektrostatisch aufzubereitenden Feststoffgemenges. Der Behälter 2 besitzt rechteckigen Querschnitt, einen Boden 4 und eine waagerechte, durchbrochene oder poröse Wand 6, die die zu fluidisierenden Gemengeteilchen aufnimmt. Die Wandung 6 besteht aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material, wie gesintertem Messing oder anderem gesintertem Pulvermetall. Die Wand 6 kann eine starre poröse Platte sein oder die Form eines Drahtgewebes von genügend feiner Maschenweite aufweisen, um die Teilchen zurückzuhalten. Die Wand 6 ist in einem Abstand zum

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sigkeit hydrostatischen Gesetzen gehorcht. Die in Schwebe gehaltenen Teilchen steigen in dem Behälter 2 auf eine Höhe 16, die dem Spiegel einer Flüssigkeit ähnelt. Das Anheben des Niveaus 16 erfolgt 5 durch entsprechende Geschwindigkeiten des Einlaß- und Ausflusses durch die Förderschnecke 12 und die Auslaßöffnung 14. Bei gleichmäßigen Einlaß- und Ausnußgeschwindigkeiten bleibt das obere Niveau 16 des Wirbelbettes konstant.

Der dem Behälter 2 über die Leitung 8 zugeführte Druckluftstrom wird auf eine vorbestimmte hohe Temperatur erhitzt, um so die Temperatur der in Schwebe gehaltenen Teilchen anzuheben. Obwohl die Temperatur der Teilchen über einen verhältnis-

Boden4 angeordnet und bildet mit letzterem eine Kammer, in die über ein Rohr 8 ein Preßluft- oder sonstiger Gasstrom eingeleitet wird, um das Teilchengemenge zu einem Wirbelbett zu fluidisieren, indem der Gasstrom die poröse Wand 6 durchdringt.

In Abstand über dem oben offenen Behälter 2 befindet sich ein die aus dem Wirbelbett nach oben herausgehobenen Teilchen aufnehmendes endloses Förderband 18, das aus elektrisch leitendem Material wie
etwa einer Graphit enthaltenden Gummibahn besteht io
und um die beiden Umlenkscheiben 20 und 22 ständig umläuft. Die Umlenkscheibe 22 liegt an einem
Antrieb, der durch die gestrichelte Linie 30 schematisch angedeutet ist und das Förderband 18 mit einer
im wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeit um- 15 mäßig weiten Bereich schwanken kann, wird die laufen läßt. Das Förderband 18 ist in Längsrichtung Teilchentemperatur zur Erzielung optimaler Ergebgegenüber dem Behälter 2 in Richtung der Teilchen- nisse gleichmäßig innerhalb des Bereichs von etwa zufuhr versetzt. Die Umlenkscheibe 20 liegt somit 60 bis 100° C gehalten. Durch Halten der Temperaüber einem Bereich zwischen den Enden des Behäl- tür der Teilchen innerhalb dieses Bereiches wird das ters2, etwa in einem Punkt, der um eine etwa ein 20 Laden oder Elektrisieren der Teilchen wesentlich Viertel bis die Hälfte der vollen Länge des Behälters verbessert.

entsprechende Strecke von der Zufuhrendwand des Das Aufladen der Teilchen innerhalb des Wirbel-

Behälters (links in Fig. 1) entfernt liegt, während bettes erfolgt im wesentlichen durch Berührungsdie Umlenkscheibe 22 etwas jenseits der entgegen- oder Reibungselektrisierung, was zum Aufbau von gesetzten Endwand des Behälters 2 liegt, um so über 25 Ladungen verschiedener Vorzeichen auf Teilchen einem Aufnahmetrichter 26 zu liegen. Das untere verschiedener Bestandteile führt. Beispielsweise erwaagerechte Trum 24 des Förderbandes 18 befindet halten bei einigen Ausführungsformen die Teilchen sich in einem nahen Abstand zum Behälter 2 und eines aus dem Gemenge herauszulösenden nützlichen wird ständig in Richtung des Pfeiles A zum Auf- Bestandteils eine positive Ladung, während andere nahmetrichter 26 hin angetrieben. Eine Bürste 28 30 Bestandteile eine negative Ladung bekommen. Unter oder sonstige Teilchenabstreifeinrichtung ist hinter diesen Bedingungen befinden sich die positiv geladeder Umlenkscheibe 22 unmittelbar über dem Trich- nen Teilchen in der Mitte eines elektrostatischen Felter 26 angeordnet. Der Behälter 2 besitzt für die des, das zwischen der als positive untere Elektrode stetige Zufuhr des aufzubereitenden Teilchengemenges dienenden leitenden porösen Wand 6 und dem die in den Behälter einen Eingabetrichter 10 und eine 35 negative (geerdete) obere Elektrode bildenden För-Förderschnecke 12. Die Förderschnecke 12 ist zwi- dertrum 24 aufgebaut wird. Die positiv geladenen

Teilchen werden durch die Kraftlinien dieses Feldes aufwärts getrieben und an das Trum 24 angezogen, an dem sie durch elektrostatische Anziehung haften-40 bleiben. Wenn das Trum 24 sich in Richtung des Pfeils A bewegt, werden diese Teilchen zum Aufnahmebehälter 26 geführt, über dem sie von dem Förderband 18 durch die Bürste 28 abgestreift werden und so in den Aufnahmebehälter 26 fallen. Die Teilchengemenges abgeleitet werden, die in der nach- 45 in dem Behälter 2 verbleibenden Teilchen, die auf stehend beschriebenen Weise nicht getrennt wurden. negative Polarität elektrisierte Bestandteile umfassen, Beispielsweise kann der Auslaß 14 als Siphon aus- werden über den Auslaß 14 abgeführt. Diese letzgebildet sein. teren Teilchen können gewünschtenfalls entweder Die durchbrochene oder poröse Wand 6 ist elek- durch die gleiche Vorrichtung oder eine andere, im irisch über einen isolierten Leiter 32 mit einer z. B. 5° wesentlichen gleiche Vorrichtung wiederum in Umder positiven Anschlußklemme einer Gleichstrom- lauf gebracht werden.

Hochspannungsquelle 34 verbunden, die einen elek- Die Wirksamkeit der Berührungselektrifizierung

trostatischen Generator aufweist, der eine Gleich- und damit der Aufladung der in dem Wirbelbett bestromausgangsspannung von etwa 40 bis 60 kW oder findlichen Teilchen läßt sich noch dadurch stark vermehr besitzt. Die andere Anschlußklemme der Hoch- 55 bessern, daß die Teilchen Schwingungen ausgesetzt Spannungsquelle 34 ist über einen isolierten Leiter 36 werden. Zu diesem Zweck ist ein Vibrator 38 übmit Erde verbunden. Das leitende Förderband 18 ist licher Bauweise am Boden 4 des Behälters 2 angedurch die Umlenkscheibe 20 ebenfalls geerdet. bracht, um dem Boden 4 Schwingungen zu vermit-

Bei Betrieb der Vorrichtung wird ein Gemenge der teln. Die Vibration der Teilchen wird weiter verbesaufzubereitenden Teilchen in genügend kleiner Korn- 60 sert durch wirksame Übertragung der Schwingungen größe kontinuierlich in den Eingabetrichter 10 einge- der Außenwände des Behälters 2 in die innersten Bebracht und durch die Förderschnecke 12 in den Be- reiche des Wirbelbettes. Zu diesem Zweck läßt sich hälter 2 eingeführt. Druckluft mit entsprechendem eine Vielzahl starrer Trenn- oder Querwände 40 vor-Druck und Geschwindigkeit wird über die Leitung 8 sehen, die Wände 40 die Seitenwände des Behälters 2 eingeleitet und über die Durchbrechung der waage- 65 an im Abstand voneinander liegenden Stellen verbinrechten porösen Wand 6 nach oben geblasen, um das den und vorzugsweise aus elektrisch isolierendem in dem Behälter 2 befindliche Teilchengemenge in Material bestehen. Wenn Wände 40 gemeinsam mit ein Wirbelbett überzuführen, das wie etwa eine Flüs- dem Vibrator 38 verwendet werden, wird die Wirk-

schen dem Boden des Eingabetrichters 10 und dem Einlaß des Behälters 2 angeordnet und mit dessen benachbarten Seitenwand etwa über der waagerechten porösen Wand 6 verbunden.

An die der Teilchenzufuhr gegenüberliegende Seitenwand des Behälters 2 ist ein Auslaß 14 angeschlossen, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß aus dem Behälter 2 die restlichen Bestandteile des

samkeit des Ladens und des anschließenden Trennens der Teilchen wesentlich erhöht.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Trennwände 40 der Fig. 1 durch im Abstand voneinander liegende Querstangen 41 ersetzt, die vorzugsweise aus schlecht leitendem oder Isoliermaterial bestehen und deren Wirkung im allgemeinen ähnlich der der Querwände 40 ist. Der Aufbau des elektrischen Feldes erfolgt hier jedoch anders. Im Gegensatz zu F i g. 1 besteht das Förderband 18' der F i g. 2 aus schlecht leitendem Material. Die Vorrichtung weist zusätzlich eine waagerechte Plattenelektrode 19 auf, die über dem unteren Trum 24' des Förderbandes angeordnet und geerdet ist. Bei dieser Anordnung werden die positiv geladenen Teilchen des Teilchengemenges aus dem Wirbelbett entlang den Kraftlinien herausgehoben, die zwischen der von der porösen Wand 6 gebildeten unteren Elektrode und der oberen Elektrode 19 geschaffen ist. Die Aufwärtsbewegung dieser Teilchen wird unterbrochen, bevor sie die Elektrode 19 erreichen, und zwar durch das untere Trum 24 des Förderbandes 18', so daß die Teilchen an diesem Trum 24' anhaften und vom Förderband 18' zu dem Aufnahmebehälter 26 in gleicher Weise wie zuvor beschrieben geführt werden.

Die Elektrisierung der Gemengeteilchen im Wirbelbett läßt sich durch Einführen kleiner beweglicher Körper 42, wie vorzugsweise kleine Kugeln oder Perlen, aus einem schlecht leitenden oder isolierenden Material, wie etwa Epoxyharz, die ständig in dem Behälter 2 verbleiben, noch verbessern. Die Körper 42 sind von solcher Größe und solchem Gewicht, daß sie sich in verschiedenster Art zwischen den Teilchen des Wirbelbettes unter Einwirkung der Gasstrahlen bewegen, die durch die Poren der Wand 6 eingeleitet werden. Die Schwingungsweite dieser beliebigen Bewegungen ist jedoch begrenzt, um das Anheben der Körper 42 in eine übermäßige Höhe der Wand 6 zu verhüten. Beispielsweise liegt im Falle von Kugeln aus Epoxyharz deren Durchmesser etwa zwischen 2 und 20 mm. Wenn die Körper 42 Durchmesser unter der unteren Grenze dieses Bereichs haben, sollten entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um ihr Austreten aus dem Behälter 2 durch den Auslaß 14 (F i g. 1) zu verhindern. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung nach Fig. 2 einen Restpulverauslaß 14' auf, der eine aufwärts gerichtete Lippe 15 hat, um einen siphonartigen Auslaß zu bilden.

Im Betrieb der Vorrichtung nach der Erfindung wird ein wirksamer Grad der Elektrisierung der Gemengeteilchen im Wirbelbett nach ungefähr 1 bis 3 Minuten erreicht. Demgemäß wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert, wenn das elektrostatische Feld lediglich auf das Wirbelbett zur Einwirkung gebracht wird, nachdem es den Elektrisierungsbedingungen für einen entsprechenden Zeitraum ausgesetzt worden ist. Aus diesem Grund ist die obere felderzeugende Elektrode wie etwa das leitende Förderband 18 in Fig. 1 oder die Plattenelektrode 19 in F i g. 2 in Längsrichtung um eine beträchtliche Strecke gegenüber dem Eingang des Behälters 2 versetzt angeordnet. Somit wird eine anfängliche Vorladungszone geschaffen, in der kein elektrostatisches Feld vorhanden ist und die Teilchen die Möglichkeit haben, wirksam aufgeladen zu werden. Die Länge dieser Vorladezone hängt teilweise von der Fließgeschwindigkeit der Gemenge durch den Behälter 2 ab und wird vorzugsweise vorbestimmt, so daß die Verweilzeit des Wirbelbettes in der Vorladezone nicht geringer ist als ungefähr 1 Minute und nicht über etwa 3 Minuten hinausgeht.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrostatischen Aufbereiten eines Feststoffgemenges, das durch einen vorzugsweise erhitzten Gasstrom zu einem Wirbelbett fluidisiert wird, in dem die Teilchen des Gemenges vorwiegend durch Berührungselektrisierung selektiv aufgeladen und dann im elektrostatischen Feld getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Feld senkrecht in einer solchen Richtung angelegt wird, daß die zu trennenden Teilchen des aus dem Gemenge auszuscheidenden Bestandteils nach oben gezogen werden und die aus dem Wirbelbett herausgehobenen Teilchen in einem über dessen freien Oberfläche liegenden Bereich gesammelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidisierende Gas auf etwa 60 bis 100° C erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett in seinen Randbereichen Schwingungen ausgesetzt wird und diese in das Innere desselben übertragen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett durch in ihm in Vielzahl enthaltene frei bewegliche kleine Körper aus einem vorzugsweise elektrisch isolierenden oder hohen Widerstand aufweisenden Werkstoff in zusätzlich vibrierende Bewegungen versetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidisierte Gemenge ständig längs eines Förderweges durch einen Ladebereich und einen anschließenden, im elektrostatischen Feld liegenden Trennbereich fortbewegt und der im Wirbelbett zurückbleibende Gemengeteil vom Ende des Trennbereichs entfernt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer in einem Behälter enthaltenen, die zu fiuidisierenden Gemengeteilchen aufnehmenden durchbrochenen oder porösen waagerechten Wand, gekennzeichnet durch zwei in senkrechtem Abstand befindliche, das elektrostatische Feld bildende waagerechte Elektroden, von denen die eine (6) in oder unter dem Wirbelbett und die andere (24; 19) über dessen freien Oberfläche (16) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Elektrode (6) durch die durchbrochene oder poröse Wand gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sammeln der aus dem Wirbelbett nach oben herausgehobenen Teilchen ein sie mit seinem unteren Trum (24; 24') aufnehmendes, sich waagerecht über dem Behälter (2) erstreckendes Förderband (18; 18') vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (18) aus einem

elektrisch leitenden Werkstoff besteht und sein unteres Trum (24) die obere Elektrode bildet (Fig. 1).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (18') aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht und als obere Elektrode eine über dem unteren Trum (24') des Förderbandes (18') angeordnete waagerechte Platte (19) vorgesehen ist (F i g. 2).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10 zur Durchführung des kontinuierlich arbeitenden Verfahrens gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Wirbelbett aufnehmende, in Form einer Wanne gehaltene Behälter (2) mit seinem einen Ende an eine standig Gemengeteilchen zuführende Fördereinrichtung (10, 12) und mit seinem anderen Ende an eine die ständig aus dem Behälter (2) abfließenden, von den ausgeschiedenen Teilchen befreiten Restbestandteile aufnehmende Einrichtung (14, 14', 15) angeschlossen ist und die obere Elektrode (24; 19) und die Trenneinrichtung (18; 18') sich nur über einem von einer Mittellage über das Abflußende erstreckenden Bereich des Behälters (2) befinden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10 zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden (4) des Behälters (2) ein Vibrator (38) angesetzt ist und sich vom Boden (4) oder sonstigen Außenwandungen des Behälters (2) in dessen innere Wände (40) oder Stäbe (41) erstrecken.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12 zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (2) zusammen mit dem fluidisierten Gemenge kleine Körper (42) aus einem Werkstoff mit hohem elektrischen Widerstand vorgesehen sind (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1184 679;
USA.-Patentschriften Nr. 2300 324, 2 899 055.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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