DE1272251B - Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von koernigem Gut auf Grund der Dichteunterschiede der Koernungszusammensetzung des Aufgabegutes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B 03 b

Deutsche Kl.: la-28/20

Nummer: 1272251

Aktenzeichen: P 12 72 251.9-24 (H 53778)

Anmeldetag: 15. September 1964

Auslegetag: 11. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von körnigem Gut auf Grund der Dichteunterschiede der Körnungszusammensetzung des Aufgabegutes. Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise vorteilhaft zur Reinigung von Feinst- oder Feinkohle, aber auch zum Sortieren anderen körnigen Gutes mit durch deren Körnungszusammensetzung bedingten Dichteunterschieden angewendet.

Nach der deutschen Patentanmeldung H 45181 X/82a und der dazugehörigen Zusatzpatentanmeldung H49569X/82a ist ein stetig fortlaufendes Verfahren zum Reinigen, Trocknen und Sortieren von Fein- oder Feinstkohle oder ähnlichem körnigem Aufgabegut mit durch deren Körnungszusammensetzung bedingten Dichteunterschieden bekannt, bei dem die Fein- oder Feinstkohle bzw. anderes körniges Gut einer oder mehreren Wirbelschichten zugeführt wird, die aus Feststoffteilchen bestehen, wobei diese Wirbelschicht oder Wirbelschichten unter Verwendung eines vorgewärmten oder auch nicht vorgewärmten gasförmigen Trägermediums, das stetig oder pulsierend dem Wirbelschichttragboden oder den Wirbelschichttragböden zugeführt wird, ausgebildet und aufrechterhalten werden, um dadurch in der oder den Wirbelschichten eine zugeordnete Dichte einzustellen und aufrechtzuerhalten, die eine Trennung oder Scheidung des körnigen Gutes in zwei oder mehreren Fraktionen mit verschiedenen zugeordneten Dichten erlaubt, wobei die derartig entstandenen Fraktionen aus der Wirbelschicht herausgenommen und von den damit herausgenommenen Feststoffteilchen geschieden werden und diese (Feststoffteilchen) dem Arbeitsgang anschließend erneut wieder zugeführt werden.

Bei diesem Verfahren können nun die Feststoffteilchen in bestimmten Fällen aus einer Fraktion des Aufgabegutes mit einer genau bestimmten zugeordneten Dichte herstammen, diese Feststoffteilchen können aber auch von einer hiervon vollkommen unabhängigen Quelle bezogen werden. Es ist also hierbei möglich, bei einem gegebenen, die Bezugsschicht i'ür die Trennung oder Sortierung als Feststoffteilchen bildendem Medium zwischen einem schichteigenen (»autogenen«) und einem besonderen (schichtfremden bzw. »exogenen«) Medium zu unterscheiden.

In zahlreichen in der Praxis auftretenden Fällen besteht offensichtlich die Möglichkeit, daß dieses Medium, sei es nun schichteigen (autogen) oder schichtfremd (exogen), durch Teilchen verschiedener Dichte aus dem Aufgabegut verunreinigt oder »ver-Verf ahren und Vorrichtung zum Sortieren von
körnigem Gut auf Grund der Dichteunterschiede der Körnungszusammensetzung des Aufgabegutes

Anmelder:

Head, Wrightson & Company Limited,

Thornaby-on-Tees, Yorkshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Stehmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Schweinzer,

Patentanwälte,

8500 Nürnberg 2, Essenweinstr. 4-6

Als Erfinder benannt:

Geoffrey Frank Eveson,

George Thomas Richards, Sheffield

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 16. September 1963 (36 419)

giftet« wird. Jede Änderung des mengenmäßigen Anteiles solcher Verunreinigungen bzw. jede Änderung der Dichtezusammensetzung dieser Verunreinigungen bewirkt eine entsprechende Änderung der mittleren Dichte der Feststoffteilchen.

Innerhalb gewisser Grenzen kann nun eine im wesentlichen konstante wirksame Dichte der Wirbelschicht, die die Bezugsschicht für die Trennung bildet, durch entsprechende auf diese Änderungen der mittleren Dichte abgestimmte Änderung der Massengeschwindigkeit des strömenden Gases (Trägermediums) eingestellt werden: Beispielsweise kann bei Zunahme der mittleren Dichte die Massengeschwindigkeit erhöht, bei Abnahme der mittleren Dichte dagegen die Massengeschwindigkeit erniedrigt werden. Dabei ist die Massengeschwindigkeit des strömenden Mediums definiert als Masse pro Querschnittseinheit je Zeiteinheit (m · 1~² ■ i"¹).

Dieser Einstellung der Massengeschwindigkeit sind jedoch gewisse Grenzen gesetzt. Diese Grenzen sind einmal gegeben durch die höchstzulässige Zähigkeit der Wirbelschicht, zum anderen durch die Forderung,

809 569/66

daß zur Erzielung einer ausreichend homogenen Wirbelschichtausbildung die hierfür angemessenen Betriebsbedingungen eingestellt und aufrechterhalten werden müssen. Die Massengeschwindigkeit des strömenden Gases (Trägermediums) kann also nicht beliebig verändert — erhöht oder erniedrigt — werden; dies bedingt aber wiederum, daß auch den willkürlichen Änderungen der mittleren Dichte der Feststoffteilchen, die wegen der auftretenden Änderungen des mengenmäßigen Anteiles der genannten Verunreinigungen bzw. auftretender Änderungen der Dichtezusammensetzung derselben bzw. solcher gleichzeitig auftretender Änderungen in Anteil und Zusammensetzung, erforderlich sind, Grenzen gesetzt sind.

Nun kann aber die wirksame Dichte der Wirbelschicht nicht durch die vorstehend beschriebene entsprechende Änderung der Massengeschwindigkeit des strömenden Gases eingestellt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, diese wirksame Dichte einzustellen durch:

a) Änderung der Korngröße der Feststoffteilchen,

b) Änderung der mittleren Dichte dieser Feststoffteilchen und

c) geeignete Kombinationen aller Möglichkeiten: ^a. Änderung der Massengeschwindigkeit, Änderung der Korngröße und Änderung der mittleren Dichte der Feststoffteilchen.

Bei den bekannten" Verfahren werden mittels geeigneter Einrichtungen, z. B. Sieben, Magnetsichtern, Wind- bzw. Gasstrom-Sichtern, Heiz- oder Verbrennungseinrichtungen u. dgl. m., die zur Erzielung und Aufrechterhaltung einer ausreichenden mittleren Dichte der herausgenommenen und so umlaufenden Feststoffteilchen erforderlichen angemessenen Betriebsbedingungen eingestellt und gewährleistet.

Bei diesen bekannten Verfahren kann sowohl bei Vorliegen von schichteigenem (autogenem) als auch von besonderem (schichtfremdem, exogenem) die Bezugsschicht für die Trennung bildendem Medium der Anteil der Verunreinigungen mit befriedigender Genauigkeit bzw. Feinheit beherrscht werden. Diese Verfahren weisen aber den Nachteil auf, daß bei ihnen eine Beherrschung der Dichte der Körnungszusammensetzung dieser Verunreinigungen nicht möglich ist: Weist die Körnungszusammensetzung des Aufgabegutes große Schwankungen bezüglich der Dichte seiner Einzelkomponenten auf, so wird es sehr schwierig, allein durch die Beeinflussung des mengenmäßigen Anteiles an Verunreinigungen die mittlere Dichte der Feststoffteilchen einzustellen und zu beherrschen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen, indem neue bzw. verbesserte Einrichtungen ausreichender Beherrschung der mittleren Dichte der Feststoffteilchen eingeführt und angeordnet werden, die auf einfache, schnelle, zuverlässige und sichere Weise diese Einstellung ermöglichen und gleichzeitig erlauben, die Dichte innerhalb weiter Grenzen zu verändern bzw. zu beherrschen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einem Verfahren zum Sortieren von körnigem Gut auf Grund der Dichteunterschiede der Körnungszusammensetzung des Aufgabegutes, bei dem das körnige Aufgabegut einer aus besonderen Feststoffteilchen gebildeten Wirbelschicht zugeführt wird, die mittels eines strömenden Gases hergestellt und aufrechterhalten wird, zur Erzeugung eines Wirbelbettes mit vorbestimmter effektiver Dichte ein Mehrstoff-Bettmaterial mit ausgeprägten Dichteunterschieden der Einzelkomponenten verwendet wird.

Vorteilhafterweise setzt sich das sogenannte besondere Mehrstoff-Bettmaterial gemäß der Erfindung aus zwei oder mehr Komponenten, beispielsweise Sand, Magneteisenstein und/oder Ferrosilizium, zusammen.

Im nachfolgenden wird an Hand eines Beispiels eines Laboratoriumsversuches unter Verwendung einer Anlage gemäß des obengenannten deutschen Patentes die Anwendung des Mehrstoff-Bettmaterials gemäß der Erfindung zur Einstellung verschiedener wirksamer Dichten des Wirbelbetts in der Reinigungsphase des Verfahrens erläutert.

Bei dem beschriebenen Laboratoriumsversuch wurde die Massengeschwindigkeit des strömenden Gases und die Höhe der Wirbelschicht konstant gehalten.

Das erfindungsgemäße Mehrstoff-Bettmaterial aus besonderen Feststoffteilchen enthielt dabei:

a) Magneteisenstein:

1. Körnung: etwa DIN-Siebsatö Nr. 0,15—0,05

2. Dichte: 4,67

b) Ferrosilizium:

1. Körnung: etwa DIN-Siebsatz Nr. 0,06—> 6

2. Dichte: 7,0

c) Sand:

1. Körnung: etwa DIN-Siebsatz Nr. 0,15—0,05

2. Dichte; 2,65.

Die relativen gewichtsmäßigen Anteile dieser besonderen Feststoffteilchen im Mehrstoff-Bettmaterial zur Einstellung der verschiedenen erforderlichen wirksamen Dichten in der Bezugsschicht für die Trennung wurden hierbei wie folgt ermittelt:

Wirksame Dichte

Sand

Anteil in Gewichtsprozent I Magneteisenstein I Ferrosilizium

Mittlere Dichte
der Feststoffteilchen

1,4
1,68
1,80
2,0

24,3
1,0
0,0
0,0

75,7 99,0 70,8 32,8 0,0

0,0

29,2

67,2

3,94
4,64
5,17
6,01

Der Wirkungsgrad, mit dem bei einem gegebenen 65 genität der unter Verwendung eines gasförmigen

Aufgabematerial beispielsweise zwei Fraktionen mit Strömungsmittels hergestellten Wirbelschicht ab. Es

voneinander verschiedenen zugeordneten Dichten ist daher besonders in den Fällen, in denen die Dichte

erzeugt werden können, hängt vom Grad der Homo- dieser Schicht innerhalb weiter Grenzen — beispiels-

weise zwischen 1, 4 und 2 — zu regeln ist, vorteilhaft, die Massengeschwindigkeit des strömenden Gases nur verhältnismäßig wenig zu ändern und gleichzeitig die Zusammensetzung des besonderen Mehrstoff-Materials (der Mischung der Feststoffteilchen-Komponenten) gemäß der Erfindung —■ und damit dessen oder deren Dichte — entsprechend zu ändern bzw. einzustellen. Dies ist, aus den gegebenen Gründen, einem stärkeren Wechsel der Massengeschwindigkeit des strömenden Gases bei gleichzeitiger Konstanthaltung der Dichte der Feststoffteilchenmischung (Mehrstoff-Bettmaterial gemäß der Erfindung) vorzuziehen.

Kennzeichnend für eine Wirbelschicht ist der hohe Mischungsgrad, der sowohl in radialer als auch in Richtung der Längsachse der Wirbelschicht auftritt. Es ist daher leicht, unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Mehrstoff-Bettmaterials eine Wirbelschicht herzustellen, deren wirksame Dichte über ihr ganzes Volumen im wesentlichen konstant ist, wenn nur die zugeordneten Körnungsbereiche der einzelnen Komponenten mit hinreichender Sorgfalt gewählt sind.

Hierbei wird die Erzielung eines hohen Mischungsgrades erleichtert, wenn die mittlere Korngröße der dichteren Komponente aus zwei Komponenten gebildeten Mehrstoff-Bettmaterials etwas niedriger gehalten wird, als die mittlere Korngröße der Komponente mit geringerer Dichte.

Im Hinblick auf die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung eines Mehrstoff-Bettmaterials ist anzustreben, die Wirbelschicht bzw. Wirbelschichten, die aus Feststoffteilchen hergestellt werden, so homogen als möglich auszubilden, damit innerhalb jeder einzelner solcher Schicht das Aufgabegut mit ausreichender Genauigkeit in beispielsweise zwei Fraktionen mit zugeordneten verschiedenen Dichten aufgeteilt werden kann. Diese ausreichende und notwendige Homogenität kann nur innerhalb verhältnismäßig enger Massengeschwindigkeitsgrenzen des strömenden Gases oder Träger- mittels aufrechterhalten werden: Zu hohe Massengeschwindigkeit gibt gegebenenfalls Anlaß zur Bildung von Gasblasen innerhalb der Wirbelschicht; zu geringe Massengeschwindigkeit führt zwar unter Umständen zur Bildung einer homogenen Wirbelschicht, diese Schicht weist aber im allgemeinen eine zu hohe Zähigkeit auf. In beiden genannten Fällen besteht aber die große Gefahr, daß die Genauigkeit der Trennung der Fraktionen im Aufgabegut auf einen unzulässig niedrigen Grad abfällt.

sw Es muß also berücksichtigt werden, daß für Feststoffteilchen aus beliebigem Material der Satz gilt, daß der gegebene begrenzte Bereich, innerhalb dem eine Veränderung bzw. Einstellung der Massengeschwindigkeit möglich ist, den zugeordneten Bereich, innerhalb dem die wirksame Dichte jeder einzelnen Wirbelschicht einstellbar ist, ebenfalls einschränkt.

In folgender Tabelle wird dies durch Angabe von Annäherungswerten der wirksamen Dichte bzw. der Dichtebereiche zusammen mit den zugeordneten Werten der Dichte und Körnung veranschaulicht:

Feststoffteil-Material

Korngröße
(etwaDIN-Sieb)

Dichte

(g/ml)

Bereich der Änderungen

der wirksamen Dichte (Rohdichte,

angenäherte Werte)

Sand

Magneteisenstein
Ferrosilizium ...

0,15 — 0,05
— 300
0,6 —> 6

2,65
4,67
7,0

1,1 bis 1,4
1,7 bis 2,2
2,6 bis 3,3

Um nun, unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung der notwendigen Homogenität derselben, eine Wirbelschicht zu erhalten, bei der der Bereich der Beeinflussung der Dichte beispielsweise zwischen 1,1 und 3,3 ein kontinuierliches oder stetiges Spektrum der wirksamen Dichte aufweist, kann:

a) eine Anzahl reiner Materialien oder Stoffe verwendet werden, von denen beispielsweise drei Sand, Magneteisenstein und Ferrosilizium sein können, wobei jeder einzelne solche Stoff oder jedes einzelne solche Material für die Beherrschung eines bestimmten Abschnittes des obengenannten Bereiches geeignet ist, oder aber es können

b) reine Stoffe oder Materialien verwendet werden, derart, daß vorbestimmte Mengen zweier oder mehrerer solcher reinen Stoffe oder Materialen entsprechend miteinander gemischt werden.

Die unter b) gekennzeichnete Möglichkeit entspricht dem erfindungsgemäßen Gebrauch des Mehrstoff-Bettmaterials.

Bei der vorstehenden Besprechung der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Gebrauchs eines Mehrstoff-Bettmaterials konnte bewußt auf die Berücksichtigung von Verunreinigungen bzw. von verunreinigenden Teilchen aus dem Aufgabegut innerhalb der in Wirbelbewegung befindlichen Feststoffteilchen verzichtet werden, obwohl im allgemeinen solche Verunreinigungen anwesend sein werden. Diese Verunreinigungen können aber vernachlässigt werden, denn deren Anwesenheit in einem sonst reinen Stoff oder Material, beispielsweise Sand, Magneteisenstein oder Ferrosilizium od. dgl., bedeutet nicht, daß ein derartig verunreinigtes Material als ein Mehrstoff-Bettmaterial im Sinn der Erfindung zu betrachten ist, denn die Beherrschung der mengenmäßigen Anteile und der zugeordneten Dichten der Komponenten eines echten Mehrstoff-Bettmaterials gemäß der Erfindung ist wesentlich wirkungsvoller als die Beherrschung der gewichtsmäßigen Anteile und der zugeordneten Dichten dieser Verunreinigungen.

Im nachfolgenden wird an Hand der Zeichnung das erfindungsgemäße Verfahren zum besseren Verständnis erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Übersicht über ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Bei der in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Anlage handelt es sich um eine Anlage zum Trocknen und Reinigen von körnigem Material,

7 8

beispielsweise verschmutzter Feinst- oder Feinkohle, pulsierend zugeführt werden, je nach den jeweiligen die verschiedene Komponenten mit verschiedenen Erfordernissen und wie dies an sich bekannt ist. zugeordneten Dichten aufweist. Dabei stellt 1 einen Nachdem das zur Erzeugung der Wirbelschicht

im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Chargier- dienende Gas diese Wirbelschicht b durchsetzt hat, behälter, in dem die Wirbelschicht hergestellt wird, 5 durchsetzt es anschließend die Wirbelschicht a, wobei dar; dieser Chargierbehälter 1 weist durchlöcherte es das über eine Gaszufuhrleitung 13 zugeführte Tragböden2 und 3 auf. heiße Gas bei der Erzeugung der Wirbelschichta

Bei 4 wird das körnige Aufgabegut zur erfindungs- unterstützt. Dieses zur Erzeugung der Wirbelschicht a gemäßen Behandlung dem Tragboden 2 stetig zu- dienende heiße Gas bewirkt die Trocknung des geführt, und dort wird dieses körnige Aufgabegut io körnigen Aufgabegutes, aus dem die Wirbelschicht a in eine Wirbelschicht α umgeformt, die zur Trock- erzeugt wird und führt bei seinem Durchgang durch nung und Entstaubung dient. Der Tragboden2 ist diese Wirbelschichta Staubteilchen mit. Nach dem flach und erstreckt sich über die gesamte Quer- Durchgang dieses heißen Gases zusammen mit den schnittsfläche des Chargierbehälters 1. mitgeführten Staubteilchen verläßt dasselbe den

Auf dem Tragboden 3 wird eine Wirbelschicht b 15 Chargierbehälter 1 bei 14, wo es einem Wirbelaus Feststoffteilchen erzeugt, die zur Trennung und scheider 21 zugeführt wird, in dem die Staubteilchen Reinigung des getrockneten und entstaubten Auf- ausgeschieden werden und aus dem anschließend das gabegutes dient, das von der Wirbelschicht α durch Gas in die Atmosphäre entweicht. Überlauf in äußere Förderleitungen 5, in dem ein Um zu gewährleisten, daß das Austragsgut stetig

Gasdrehverschluß 6 angeordnet ist, der Wirbel- 20 abgelassen wird, und um gleichzeitig zu verhindern, schicht δ zugeführt wird. daß größere Mengen von die Wirbelschicht bilden-

Diese Wirbelschicht b ist, wie weiter unten be- dem Material abgelassen werden, ist bei der Anlage schrieben wird, so ausgebildet, daß sie eine einstell- gemäß der Erfindung eine weitere Gaszufuhr vorgebare wirksame Dichte aufweist, die zwischen der sehen, derart, daß das Gas unter Druck über eine Zu-Dichte der Komponenten des Aufgabegutes mit ver- 25 fuhrleitung 15 in das Fallrohr 10 eingeführt wird. Die hältnismäßig niedriger Dichte und der Dichte der Gaszufuhr durch die Zufuhrleitung 15 wird mittels Komponenten mit verhältnismäßig hoher Dichte liegt eines Ventils 16 derartig geregelt, daß durch EIu- und die geeignet ist, dieses körnige Aufgabegut zu triation gewährleistet wird, daß zusammen mit dem reinigen bzw. klassieren, d. h. dieses körnige Gut Austragsgut durch das Fallrohr 10 nur eine zulässig aufzuteilen in Fraktionen mit zugeordneten verschie- 30 kleine Menge von die Wirbelschicht b bildendem denen Dichten. Material abgelassen wird.

Der durchlöcherte Tragboden 3 hat die Form Das Gas in der Zuführungsleitung 13 ist Verbreneines mit seiner Spitze nach unten gerichteten Konus; nungsgas, das von einem Verbrennungsofen 17 er ist hergestellt aus porösem Material, z. B. aus stammt, der bei 18 eine Brennstoffzufuhr und bei 19 Keramik, dessen Poren die Löcher des Tragbodens 3 35 ein Gebläse aufweist. Aus dem Ofen 17 strömen die bilden. Von dem Umfang der Grundfläche dieses heißen Verbrennungsgase durch eine Leitung 20 zu Konus aus erstreckt sich eine zylindrische Seiten- einem Wärmeaustauscher 22, von wo sie in die Leiwand 7 nach oben, so daß sich die Wirbelschicht b rung 13 übergeführt werden, wobei diese Verbrenin dem durch diese Seitenwand 7 und den Trag- nungsgase immer noch beträchtliche Wärmeenergie boden 3 gebildeten Behälter befindet, und die Wirbel- 40 aufweisen.

schicht b von der Innenfläche des Chargierbehälters 1 Die Gaszufuhrleitung 12 wird, ebenso wie die Zu-

durch einen Ringraum getrennt ist. fuhrleitung 15, die bei dem dargestellten Ausfüh-

Der so durch die zylindrische Seitenwand 7 und rungsbeispiel eine Zweigleitung der Leitung 12 bildet, den Tragboden 3 gebildete ringförmige Behälter ist die aber auch als ein eigenes Versorgungs-, z. B. Luftoben offen, so daß die auf der Oberfläche der Wirbel- 45 Versorgungssystem ausgebildet sein kann, von einem schicht b gewissermassen schwimmenden oder schwe- Gebläse 23, das über eine Leitung 24 dem Wärmebenden Materialien, nämlich diejenigen Komponen- austauscher 22 Luft zuführt, versorgt; in diesem ten des körnigen Aufgabegutes, die eine verhältnis- Wärmeaustauscher 22 findet der Wärmeaustausch mäßig niedrige Dichte aufweisen, zusammen mit zwischen den Verbrennungsgasen vom Ofen 17 und einigen Teilchen des die Wirbelschicht bildenden 50 von der Luft statt, und letzteres wird sodann der Lei-Materials über die Oberkante der zylindrischen rung 12 zugeführt.

Seitenwand 7 auf ihrem ganzen Umfang in eine Mit 51 ist eine Nebenleitung bezeichnet, durch die

Rinne 8 überlaufen, die sich spiralig vom oberen Luft geführt wird, die nicht durch die Leitungen 12 Umfang der zylindrischen Seitenwand 7 bis zu einem und 15 strömt.

oder mehreren Ansatzpunkten erstreckt, wo dieselbe 55 Regel- und Uberwachungsmittel, die in der Zeichmit einem Kanal oder einer Leitung 9 verbunden ist. nung nicht dargestellt sind und die in bekannter Das sogenannte »Austragsgut« wird aus der Weise ausgebildet sind, können dazu dienen, die Tem-Wirbelschicht b in ein Fallrohr 10 durch die Kegel- peratur des verwendeten Gases innerhalb vorbespitze des Tragbodens 3 abgelassen; in diesem Fall- stimmter Grenzen zu halten.

rohr 10 ist ein gasdichtes Ventil 11 angeordnet. 60 Die Massengeschwindigkeit des zur Herstellung der

Zur Erzeugung der Wirbelschicht b wird der Unter- Wirbelschicht b verwendeten strömenden Gases, das seite des Tragbodens 3 über eine Gaszufuhrleitung 12 unterhalb des Tragbodens 3 zugeführt wird, wird ein strömendes Gas zugeführt. Bei dem oben be- mittels eines Ventils 25 eingestellt bzw. geregelt, das schriebenen Beispiel wurde vorgewärmtes Gas hierzu wiederum mittels einer Regeleinrichtung 26 in Abverwendet; es kann hierzu aber auch nicht vor- 65 hängigkeit von der wirksamen Dichte der Wirbelgewärmtes Gas verwendet werden. schicht b, die mittels zweier Peilrohre 27 gemessen Das der Unterseite der Wirbelschicht & über die wird, betätigt wird; diese beiden Peilrohre 27 sind Zufuhrleitung 12 zugeführte Gas kann stetig oder mit verschiedener Tiefe in die Wirbelschicht b einge-

führt. Die Regelung der Massengeschwindigkeit des strömenden Gases zur Erzeugung der Wirbelschicht wird weiter unten erläutert.

Um zu erreichen, daß das körnige Aufgabegut, aus dem die Wirbelschicht a hergestellt wird, bei einer vorbestimmten Körnung (Korngröße) wirkungsvoll entstaubt werden kann, wird die Massengeschwindigkeit des strömenden Gases zur Erzeugung der Wirbelschicht α mittels geeigneter Regel- und Kontrolleinrichtungen bekannter Bauart konstant gehalten.

Das körnige Aufgabegut läuft aus der Wirbelschicht b in eine Leitung oder einen Kanal 9 über, und zwar zusammen mit Material aus der Wirbelschicht, und passiert einen Gasdrehverschluß 46, um weiter zu einem Sieb 27 zu gelangen. Durch dieses Sieb 27 wird das Überkorn, das fast ausschließlich aus »Schwimm- oder Schwebegut« besteht, bei 28 abgelassen, während das Unterkorn, das aus Material aus der Wirbelschicht besteht, das durch fein verteilte Teilchen des Schwimm- oder Schwebegutes verunreinigt ist, über die Leitung 29 in die Aufgabewanne 30 eines Becherwerkes 32 gelangt. Das Material, das durch das Fallrohr 10 und das Ventil 11 geleitet wird, gelangt in ähnlicher Weise auf ein zweites Sieb 33, von dem aus das Unterkorn zu der Aufgabewanne 30 des Becherwerkes 32 gelangt, während das Überkorn bei 47 abgelassen wird.

Das Material aus der Aufgabewanne 30 wird am Kopf des Becherwerkes 32 in eine Schute 34 abgelassen; am Boden dieser Schute 34 ist eine Schiebetür

35 angeordnet. Die Anordnung dieser Tür 35 ist derart, daß durch entsprechende Einstellung derselben ein Teil oder das gesamte Material, das auf die Schute 34 gelangt, falls erforderlich, einem Magnetscheider

36 zugeführt werden kann. Von dort gelangt das magnetische Gut (im allgemeinen wird dies Magneteisenstein sein, der ja ein bekanntes Material für die Erzeugung von Wirbelschichten darstellt) bei 37 über einen Trichter 38 der Wirbelschicht b zurück. Das nichtmagnetische Material verläßt den Magnetscheider bei 39, so daß es für die weitere Verarbeitung oder Verwertung zur Verfügung steht. Das Material, das neben dem Magnetscheider 36 vorbeiläuft, gelangt in die Schute 34 und von dort in den Trichter 38.

In zwei Bunkern 40 und 42 steht verschiedenes Material zur Erzeugung von Wirbelschichten zur Verfügung; diese Materialien gelangen von diesen Bunkern 40 und 42 in den Trichtern 38 über Durchflußregelgeräte 43 bzw. 44. Bei dem oben beschriebenen Laboratoriumsversuch enthielt der Bunker 40 Magneteisenstein und der Bunker 42 Ferrosilizium, wobei jedes dieser Materialien in angemessenen Mengen mit zugeordnet geeigneter Körnung bereitgestellt war. Die Durchflußregeleinrichtungen 43 bzw. 44 werden wiederum gesteuert von einem Durchflußgeschwindigkeitsmesser 45 (in der Zeichnung ist die Steuerleitung mit einer gestrichelten Linie angedeutet), und zwar derart, daß jederzeit ein geeignetes Mehrstoff-Bettmaterial zur Erzeugung einer Wirbelschicht zur Verfügung steht.

Im nachfolgenden wird nun die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der beschriebenen Vorrichtungen erläutert. Dabei sei angenommen, daß es sich um die Reinigung von Feinoder Feinstkohle handelt und daß die Wirbelschicht b eine wirksame Dichte von 2,2 aufweist, die für die Reinigung des Aufgabegutes notwendig ist, und daß durch Versuche ermittelt wurde, daß diese wirksame Dichte durch Verwendung einer Mischung von 25 Gewichtsprozent Magnetit (Magneteisenstein) und 75 Gewichtsprozent Ferrosilizium eingestellt werden kann. Es sei weiter angenommen, daß die notwendige Homogenität der aus den Feststoffteilchen gebildeten Wirbelschicht erreicht werden kann, wenn die Massengeschwindigkeit des strömenden Gases im Bereich zwischen 45 bis 54 kg/Std. · 0,1 m² der Fläche

ίο des Tragbodens 3 zur Erzeugung der Wirbelschicht b liegt.

Die zu Beginn des Verfahrens dem Trichter 38 zugeführte Menge von Mehrstoff-Bettmaterial braucht die Menge, die zur Erzeugung der Wirbelschicht b erforderlich ist, nicht wesentlich übersteigen; ferner soll die Umlaufgeschwindigkeit derartig eingestellt sein, daß jedes Feststoffteilchen einen vollkommenen Umlauf innerhalb etwa 5 Minuten vollendet. Bei einer Anlage von üblicher Größenordnung wird die benötigte Menge an Mehrstoff-Bettmaterial einige Tonnen betragen.

Die Anfangseinstellung der Regeleinrichtung 43 bzw. 44 zu Beginn des Verfahrens, die beispielsweise Drehverschlüsse oder elektromagnetisch betätigte Rüttelspeicher sein können, ist demnach bei diesen Bedingungen derart, daß dem Trichter 38 aus dem Bunker 40 bzw. dem Bunker 42 25% Magneteisenstein bzw. 75% Ferrosilizium zugeführt wird.

Mittels des so erzeugten Mehrstoff-Bettmaterials ist eine Wirbelschicht mit einer eingestellten Dichte von 2,2 hergestellt worden, wobei die Massengeschwindigkeit des strömenden Gases etwa 50 kg/ Std. '0,Im² der Oberfläche des Tragbodens 3 beträgt.

Die wirksame Dichte der Wirbelschicht b kann nun von dem eingestellten Wert aus folgenden Gründen bzw. aus einer Kombination beliebiger Art dieser Gründe abweichen bzw. um diesen Wert schwanken.

a) Änderung der mittleren Korngröße des Magneteisensteins bzw. des Ferrosiliziums oder auch beider;

b) Änderungen der Dichte des Magneteisensteins oder des Ferrosiliziums oder beider, die zur Erzeugung der Wirbelschicht dienen, wobei diese Änderungen zu einer beliebigen Zeit auftreten können und auf die Qualitätsunterschiede des handelsüblichen Materials zurückzuführen sind;

c) Änderungen der relativen Anteile von Magneteisenstein und Ferrosilizium im Mehrstoff-Bettmaterial; derartige Änderungen können z. B. verursacht sein durch ungleichmäßigen Austrag einer Komponente des Mehrstoff-Bettmaterials durch das »Austragsgut« oder durch das »Schwimm- oder Schwebegut«;

d) Änderungen des Gewichttsanteiles und/oder der mittleren Dichte des verunreinigten Materials, wobei diese Verunreinigungen aus dem körnigen Aufgabegut stammen.

Die wirksame Dichte der Wirbelschicht wird mit fallenden Werten gemäß a) und b) fallen, sie wird ebenfalls fallen mit sinkenden Werten des Gewichtsanteiles von Ferrosilizium und — bei der Reinigung von Fein- oder Feinstkohle — mit steigendem Anteil, d. h. fallender mittlerer Dichte der verunreinigenden Teilchen.

809 569/66

11 12

Umgekehrt wird die Dichte der Wirbelschicht 25 % Magneteisenstein und 75% Ferrosilizium entsteigen mit Ansteigen der Werte gemäß a) und b), hält.

ebenso mit Ansteigen des Anteiles an Ferrosilizium Ist, um die Dichte der Wirbelschicht auf 2,2 zu

und — im Fall der Reinigung von Fein- oder Feinst- halten, erforderlich, die Massengeschwindigkeit des

kohle — mit Sinken des Anteiles bzw. Anwachsens 5 zur Erzeugung der Wirbelschicht notwendigen strö-

der mittleren Dichte der verunreinigenden Teilchen. inenden Gases automatisch auf etwa 54 kg pro

Wird nun mittels der Peilrohre 27 ein Ansteigen Stunde pro 0,1 m² der Oberfläche des Tragbodens 3 der Dichte des Wirbelbettes festgestellt, derart, daß (oder auch darüber) zu erhöhen, wenn das Überder gewünschte eingestellte Wert von 2,2 über- wachungsorgan 45 die obere zulässige Grenze überschritten wird, so wird über das Regelorgan 26 das io schreitet, so wird mittels eines Steuersignals autoVentil 25 so weit geöffnet, daß durch die dadurch be- matisch die Durchflußregeleinrichtung 43 und/oder dingte Massengeschwindigkeit des strömenden Gases die äquivalente Einrichtung 44 derart eingestellt, daß die Dichte auf den gewünschten Wert zurückgeführt der Anteil von Magneteisenstein an den im Kreislauf wird. Umgekehrt wird das Ventil 25 bei Feststellung befindlichen Feststoffteilchen ansteigt, wodurch andeeines Sinkens der Dichte der Wirbelschicht durch 15 rerseits wieder erforderlich wird, daß die Massen-Vermittlung des Regelorgans 26 so weit abgeschlos- geschwindigkeit des strömenden Gases zur Aufrechtsen, daß die Dichte ebenfalls wieder auf den ge- erhaltung der Wirbelschicht mit einer wirksamen wünschten Wert von 2,2 zurückgeführt wird. Dichte von 2,2 erniedrigt wird. Sobald nun die

Verhältnismäßig geringe Schwankungen der ge- Massengeschwindigkeit wieder unter die obere zumessenen Dichte, beispielsweise Schwankungen von 20 lässige Grenze von etwa 54 kg pro Stunde pro 0,1 m² ± 0,2 um den gewünschten Wert (bei dem beschrie- der Oberfläche des Tragbodens 3 gesunken ist, gehen benen Beispiel 2,2), bedingt z. B. durch Änderungen die Regelorgane 43 und 44 wieder in ihre ursprünggemäß irgendeinem oder einer Kombination der oben liehe Stellung zurück.

unter a) bis d) gekennzeichneten vier Gründe, können Es ist ersichtlich, daß das beschriebene System der dadurch automatisch ausgeglichen werden, daß die 25 Regelung auch in allen solchen Fällen besonders Massengeschwindigkeit des strömenden Gases inner- vorteilhaft ist, in denen es notwendig ist, die wirkhalb des zulässigen Bereiches von etwa 45 bis same Dichte um mehr als 0,2 Dichteeinheiten über 54 kg/Std. ■ 0,1 m² der Oberfläche des Tragbodens 3 bzw. unter den festgelegten Wert von 2,2 zu ändern, geregelt wird. Bei der diesbezüglichen nachfolgenden Beschreibung

Ist es umgekehrt notwendig, durch Einstellung des 30 wird zur Vereinfachung der Erklärung ebenso wie Regelgerätes 26 zur Einstellung bzw. Regelung der oben angenommen, daß die physikalischen Eigen-Dichte die wirksame Dichte oder Rohdichte der schäften der in Umlauf befindlichen Feststoffteilchen Wirbelschicht um nicht mehr als beispielsweise des Mehrstoff-Bettmaterials konstant bleiben. Die 0,2 Dichteeinheiten über oder unter dem gewünschten Änderung der wirksamen Dichte auf einen Wert Wert von 2,2 zu ändern, so kann diese Änderung 35 unter 2,0 macht eine Erhöhung der Massengeschwin- oder dieser Wechsel automatisch erfolgen, indem digkeit des strömenden Gases über die festgesetzte allein die Massengeschwindigkeit des strömenden obere Grenze von 54 kg pro Stunde pro 0,1 m² der Gases entsprechend eingestellt wird, wobei voraus- Oberfläche des Tragbodens 3 notwendig. In einem gesetzt ist, daß die physikalischen Eigenschaften der solchen Fall übersteigt das Überwachungsorgan 45 umlaufenden Teilchen des Mehrstoff-Bettmaterials 40 seine obere Grenze, wodurch mittels eines Steuerkonstant bleiben. signals automatisch die Durchflußregeleinrichtung 45

Stellt sich ein Zustand ein, bei dem, um die Dichte und/oder die äquivalente Regeleinrichtung 44 so einvon 2,2 aufrechtzuerhalten, notwendig ist, die gestellt wird (werden), daß eine Erhöhung des An-Massengeschwindigkeit des strömenden Gases auto- teiles von Magneteisenstein an den im Umlauf befindmatisch auf einen Wert gleich oder kleiner als 45 kg 45 liehen Feststoffteilchen eintritt, wodurch wiederum pro Stunde pro 0,1 m² der Fläche des Tragbodens 3 umgekehrt erforderlich wird, daß die Massenherabzusetzen, so wird (werden), da das Über- geschwindigkeit des strömenden Gases vermindert wachungsorgan 45 sich auf einen Wert unter dieser wird, um eine wirksame Dichte von weniger als 2,0 unteren zulässigen Grenze einstellt, mittels eines zu erhalten. Sobald nun die festgestellte Massen-Steuersignals automatisch die Vorrichtung zur Steue- 50 geschwindigkeit unter die obere zulässige Grenze von rung des Durchflusses 43 und/oder die äquivalente 54 kg pro Stunde pro O₃Im² gesunken ist, kehren Vorrichtung 44 derart betätigt, daß die zugeführte auch hier die Organe 43 und 44 in ihre ursprüng-Menge von Magneteisenstein kleiner wird und/oder liehe Einstellung zurück.

die zugeführte Menge von Ferrosilizium ansteigt, und Um andererseits die wirksame Dichte auf einen zwar um Werte, die vorbestimmt sein können, oder 55 Wert über 2,4 einzustellen, ist es erforderlich, die auch, falls wünschenswert, proportional sein können Massengeschwindigkeit des strömenden Gases unter der Geschwindigkeit, mit dem sich das Über- die untere zulässige Grenze von etwa 45 kg pro wachungsorgan 45 gegen 0 bewegt. Auf diese Weise Stunde pro 0,1 m² herabzudrücken. Wenn sich nun wird ein Wachsen des Anteiles an Ferrosilizium im in diesem Fall das Überwachungsorgan 45 unter diese Kreislauf der Feststoffteilchen eintreten, wodurch 60 zulässige Grenze einstellt, wird (werden) mittels eines andererseits wieder eine steigende Massengeschwin- Steuerorgans automatisch die Durchflußregeleinrichdigkeit des strömenden Gases zur Erzeugung einer tungen43 und/oder die Regeleinrichtung 44 so einWirbelschicht mit einer wirksamen Dichte von 2,2 er- gestellt, daß der Anteil an Magneteisenstein an den forderlich ist. Sobald nun diese Massengeschwindig- im Umlauf befindlichen Feststoffteilchen sinkt, wokeit die untere Grenze von etwa 45 kg pro Stunde pro 65 durch andererseits wieder erforderlich wird, daß die 0,1 m² überschritten hat, gehen die Regelorgane 43 Massengeschwindigkeit des strömenden Gases zur und 44 automatisch in ihre ursprünglich eingestellten Erzeugung einer wirksamen Dichte von mehr als 2,4 Stellungen zurück, so daß der Trichter 38 wieder ansteigt. Sobald nun die Massengeschwindigkeit die

untere Grenze überschritten hat, kehren die Durchflußregeleinrichtungen 43 und 44 wieder in ihre ursprüngliche Einstellung zurück.

Es ist vorteilhaft, den Trichter 38 mit Einrichtungen zur Überwachung des oberen und unteren Spiegels einzurichten, um bei automatischer Steuerung der Einrichtungen 43 und 44 die notwendige Mindestmenge von Feststoffteilchen stets im Kreislauf aufrechtzuerhalten, und andererseits zu vermeiden, daß eine unzulässig hohe Menge solcher Feststoffteilchen zugeführt wird.

Dadurch, daß jedes einzelne Teilchen der Feststoffe nur kurze Zeit im Umlauf anwesend ist, wird gewährleistet, daß das beschriebene System zur automatischen Regelung der relativen Gewichtsanteile von Magnetit und Ferrosilizium einwandfrei funktioniert und wirksam ist.

Die automatische Steuerung der Durchflußregelgeräte 43 und 44 kann noch verbessert und verfeinert werden, indem hierzu an sich bekannte Regeleinrich- ao tungen und Instrumente verwendet werden.

Es ist offensichtlich, daß die beschriebene Einrichtung auch so ausgebildet sein kann, daß mit ihr z. B. ein Mehrstoff-Bettmaterial aus einer Mischung von drei oder mehr Feststoffteilchenkomponenten hergestellt und verwendet werden kann.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß das der Unterseite des Tragbodens 3 zugeführte strömende Gas auch pulsierend zugeführt werden kann. In der Zeichnung ist diese Verfahrensart durch eine Strichpunktlinie angedeutet. In diesem Fall ist eine Vorrichtung 48 vorgesehen, die einen Dreh- oder Kolbenschieber aufweist, mittels derer über ein Ventil 50 die Abzweigleitung 49 zyklisch geöffnet und geschlossen wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß während der Halbwelle, während der die Abzweigleitung 49 geschlossen ist, strömendes Gas an der Unterseite des Tragbodens 3 zugeführt wird.

Claims (11)

Patentansprüche: 40

1. Verfahren zum Sortieren von körnigem Gut auf Grund der Dichteunterschiede der Körnungszusammensetzung des Aufgabegutes, bei dem das körnige Aufgabegut einer aus besonderen Feststoffteilchen gebildeten Wirbelschicht zugeführt wird, die mittels eines strömenden Gases hergestellt und aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Wirbelbettes mit vorbestimmter effektiver Dichte ein Mehrstoff-Bettmaterial mit ausgeprägten _go Dichteunterschieden der Einzelkomponenten verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besondere Mehrstoff-Bettmaterial aus mindestens zwei Komponenten, z. B. Magneteisenstein, Sand und/oder Ferrosilizium, gebildet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße der Komponente geringerer Dichte des Mehrstoff-Bettmaterials kleiner ist als die Korngröße der Komponente größerer Dichte.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/ oder 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenanteile der Komponenten des schichtfremden Mehrstoff-Bettmaterials zur wahlweisen Einstellung und Regelung der wirksamen Dichte der Wirbelschicht geändert werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur wahlweisen Einstellung und Regelung der wirksamen Dichte der Wirbelschicht die Massengeschwindigkeit des strömenden Gases innerhalb vorbestimmter Grenzen geändert wird und daß die Anteile der Komponenten des besonderen Mehrstoff-Bettmaterials geändert werden, wenn die Massengeschwindigkeit außerhalb dieser Grenzen liegt, derart, daß eine Massengeschwindigkeit des strömenden Gases für die Aufrechterhaltung der vorbestimmten wirksamen Dichte der Wirbelschicht, deren Wert innerhalb ihrer zugeordneten vorbestimmten Grenzen liegen, ausreicht.

6. Grenzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile der Komponenten des Mehrstoff-Bettmaterials um einen Betrag geändert werden, der abhängig ist von dem Betrag, um den sich die wirksame Dichte der Wirbelschicht ändert.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschicht innerhalb eines Kreislaufes des Mehrstoff-Bettmaterials hergestellt und aufrechterhalten wird, innerhalb dem dieses besondere Mehrstoff-Bettmaterial stetig im Umlauf ist, wobei die Änderung der Anteile der Komponenten des schichtfremden Mehrstoff-Bettmaterials an einer Stelle vorgenommen wird, die der Wirbelschicht nicht unmittelbar benachbart ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrstoff-Bettmaterial an einer der Wirbelschicht nicht benachbarten Stelle von dem die wirksame Dichte störenden Anteil des als Verunreinigung wirkenden Aufgabegutes befreit wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Chargierbehälter, einem durchlöcherten Tragboden innerhalb dieses Chargierbehälters für die Herstellung einer Wirbelschicht, Einrichtungen zur Zufuhr von strömendem Gas zur Unterseite des durchlöcherten Tragbodens sowie Regelorganen zur Steuerung und Regelung der Massengeschwindigkeit des strömenden Gases, gekennzeichnet durch Bunker (40, 42) zur Aufnahme der Komponenten des Mehrstoff-Bettmaterials, Steuer- und Regelorgane (43, 44) zur Regelung der Zufuhr dieser Komponenten aus den Bunkern (40, 42) zum durchlöcherten Tragboden (3), durch Überwachungseinrichtungen (27) zur Feststellung von Schwankungen der wirksamen Dichte der Wirbelschicht (&), auf diese Schwankungen ansprechende Einrichtungen zur Betätigung der Regel- und Steuereinrichtungen (25) zur Änderung der Massengeschwindigkeit des strömenden Gases und durch Einrichtungen (45) zur Messung der Massengeschwindigkeit, die so angeordnet und ausgebildet sind, daß bei Überoder Unterschreiten einer vorbestimmten Grenze wenigstens eine der Steuer- oder Regeleinrichtungen (43 bzw. 44) zur Regelung der Zufuhr der Komponenten des Mehrstoff-Bettmaterials betätigt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Ablassen des besonderen Bettmaterials während des Betriebs aus dem Chargierbehälter (1), weiterhin durch

Fördermittel (19, 29, 30, 32, 33, 34, 38) zur Zurückführung von abgelassenem Bettmaterial in den Chargierbehälter (1) und durch Zufuhrmittel für die Komponenten des Mehrstoff-Bettmaterials aus den Bunkern (40, 42) zum Chargierbehälter (1).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Behandlung des

den Chargierbehälter (1) verlassenden Bettmaterials zur Entfernung des Anteils des körnigen Aufgabegutes, der das Mehrstoff-Bettmaterial verunreinigt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 001 570;
»Glückauf«, 1932, H. 10, S. 237.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 569/66 7.68 ® Sundesdruckerei Berlin