DE1274532B - Verfahren zur elektrostatischen Trennung eines Gemisches von Teilchen unterschiedlicher Leitfaehigkeit mittels Koronaentladung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B 03 c

Deutsche Kl.: Ib-6

Nummer: 1274 532

Aktenzeichen: P 12 74 532.3-24 (C 35788)

Anmeldetag: 7. Mai 1965

Auslegetag: 8. August 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrostatischen Trennung eines Gemisches von Teilchen unterschiedlicher Leitfähigkeit mittels Koronaentladung.

Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt (s. den Bericht »Internationaler Kongreß für Erzaufbereitung«, 1955, »Aus der Praxis der elektrostatischen Aufbereitung«). Dabei wird zur Speisung elektrostatischer Scheider pulsierender Gleichstrom mit Spannungen zwischen 20 und 40 kV verwendet. Bisher hat man jedoch nur entweder mit 60 oder mit 120 Impulsen pro Sekunde gearbeitet, je nachdem, ob die herkömmliche Halbwelle oder Vollwelle zur Gleichrichtung eines 60-Hz Gleichstromes benutzt wurde.

Gemäß dem Beitrag »Elektrische Aufbereitung« in der Zeitschrift »Bergakademie«, 1963, Heft 7, S. 506 ff., ist es bekannt, mit Koronaspannungen zwischen 10 und 100 kV bei Stromstärken von 0,1 bis 5 mA/2,5 cm Walzenbreite zu arbeiten. Hierin ist die Ansicht vertreten, daß bei sehr kleinem Korndurch- ao messer unter 40 bis 50 μΐηπι die elektrischen Kräfte gegenüber den Massenkräften stark ansteigen, und es soll dann zu einer Wanderung der Teilchen ausschließlich in Richtung des elektrischen Feldes kommen. Dies wird bei der elektrischen Entstaubung ausgenutzt. Bei der elektrischen Sortierung und Klassierung blockieren jedoch diese feinsten Teilchen nach Ansicht des Beitrages die Elektronenoberflächen, und der Trennerfolg wird schlechter oder bleibt aus, wie es dort heißt. Man war also der Meinung, daß eine Anwendung der bekannten elektrischen Trennung für die Entstaubung zwar angewendet werden kann, dagegen für ein Sortieren oder Klassieren praktisch unbrauchbar ist.

Es ist auch schon bekannt, mit einer funkenfreien, mit negativer Polarität geladenen Elektrode zu arbeiten, deren Potential derart ist, daß sämtliche über dem Rotor auf dessen Oberfläche haftende Materialien festgehalten werden (USA.-Patentschrift 3 031 079). Weiterhin ist hier eine Elektrode niedriger Leistung, elektrisch von gleichem Potential wie die funkenlose Elektrode vorgesehen und eine Schaltelektrode ebenfalls mit gleichem Potential wie die funkenlose Elektrode vorhanden.

Ferner ist dem Beitrag »Fortschritte in der elektrostatischen Kohlenaufbereitung« aus »Bergbauarchiv«, 1949, Bd. 10, S. 171 bis 174, zu entnehmen, daß die elektrostatischen Verfahren für feine staubartige Materialien am unteren Ende des Bereiches der Partikelgröße verwendet werden müssen. Dabei ist es bekannt, die Spannung nach Höhe, seitlichem Verlauf und Welligkeit weitgehend zu regeln. Die Hochspan-Verfahren zur elektrostatischen Trennung
eines Gemisches von Teilchen unterschiedlicher
Leitfähigkeit mittels Koronaentladung

Anmelder:

Carpco Research and Engineering Inc.,

Jacksonville, Fla. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing.R.H.Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

4690 Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Robert Lee Breakiron,
William Philip Dyrenforth,
Jacksonville, Fla. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Juli 1964 (381 772)

nungstrennung wird hier aber nur für gröberes Korn von etwa 120 μιηπι bis 3 mm empfohlen.

Aus alledem ergibt sich, daß durch das eingangs erwähnte bekannte Verfahren nur eine Trennung der gröberen Teilchen möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Feinstkorntrennung mit Teilchengrößen kleiner als 0,075 mm mit Erfolg durchzuführen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das überwiegend Korngrößen von geringer als etwa 0,075 mm aufweisende Teilchengemisch einer Koronaentladung mit Impulsfrequenzen von etwa 150 bis 800 Impulsen pro Sekunde ausgesetzt und dann in üblicher Weise durch unterschiedliche Ladungsabgabe an einer geerdeten leitenden Oberfläche getrennt wird. Dadurch ist es nicht mehr wie bisher erforderlich, staubförmige Mineralmischungen vorzubehandeln, um die unterhalb 0,074 mm liegenden Partikeln vor dem eigentlichen Trennvorgang auszusondern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig von dem besonderen Anteil von Staubpartikeln mit einer Größe unter 0,074 mm.

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tung der Elektrode 20 verlagert. Bei der in F i g. 1 wiedergegebenen Ausführungsform hat die von der Walze 10 durch den Draht 22 weggerichtete Koronaentladung zur Folge, daß die Flugbahn der Teilchen 5 noch weiter beeinflußt wird, so daß der Großteil der leitenden Teilchen über die erste Trennscheide 26 in das Abteil 50 fällt. Beim weiteren Umlauf der Walze 10 fallen die schwereren leitenden Teilchen mit etwas Gangmaterial durch die Schwerkraft zwischen die

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigt

F ig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Trennvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Strömungswege der Mineralien in dieser besonderen Ausführungsform angedeutet sind,

F ig. 2 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung mit typischen Abständen io Trennscheiden 26 und 28 und bilden eine Mittelfür die verschiedenen Teile der Trennvorrichtung, fraktion im Abteil 48. Wie man aus F ig. 1 erkennt, und werden im wesentlichen alle anhaftenden nichtleiten-

F ig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht den Teilchen durch das von der Elektrode 30 erzeugte der Trennvorrichtung gemäß der Erfindung. Feld entfernt und fallen hinter die Trennscheide 28

Nach F i g. 1 ist eine Walze 10, die elektrisch mit 15 in das Abteil 46 als Abfallfraktion. Alles restliche, der Masse 36 verbunden ist, so montiert, daß sie von der Wischelektrode 30 nicht entfernte, nichtleimit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Pfeilrich- tende Material wird durch die Bürste 34 entfernt und tung umlaufen kann. Ein Zuführungstrichter 12 sitzt fällt in das Abteil 46.

oberhalb der Walze und endet an einer Stelle ober- Erwünschtenfalls kann die Mittelfraktion zur resthalb der oberen Walzenoberfläche. Eine erste Ent- 20 losen Aufbereitung rezirkuliert werden, um die Ausladungselektrode 14 ist im Abstand von der Walze beute an wertvollen Bestandteilen des Erzes zu 10 angeordnet, wobei der Elektroden-Korona-Entla- steigern.

dungsdraht 16 radial in Richtung der Walze 10 weist. Damit das Abwischen wirkungsvoll vor sich geht,

Eine zweite Elektrode 20 ist im Abstand von der arbeitet der Wechselstromwischer vorzugsweise mit Walze 10 unterhalb der ersten Elektrode 14 angeord- 25 Hochfrequenz, jedoch mit einer solchen, bei der es net. Wie man aus der Ausführungsform nach F i g. 1 sich nicht um eine harmonische der Haftimpulse hanerkennt, handelt es sich bei der Elektrode 20 um eine delt. So haben sich 300 oder 600 Hz als wirkungsvoll Doppelzweckelektrode, die lediglich ein äußeres elek- zum Abwischen von Teilchen erwiesen, die mit irisches Feld erzeugt oder, wie bei der wiedergegebe- 400 Impulsen pro Sekunde zum Anhaften gebracht nen Ausführungsform, zusätzlich als Sprühelektrode 30 werden.

Verwendung finden kann. Bei Verwendung als Sprüh- F i g. 2 zeigt eine spezielle Beziehung zwischen der

elektrode ist der Elektrodendraht 22 von der Walze Walze 10 und den Elektroden 14 und 20, die sich als 10 weggerichtet. Eine Quelle gleichgerichteter pulsie- wirksam erwiesen hat. In F ig. 2 ist der Abstand zwirender Spannung 18 ist an die Elektrode 14 und an sehen der Mitte der Walze 10 und der Mitte der Elekdie Elektrode 20 angeschlossen. Man kann auch ein- 35 trode 14 mit A und der Abstand zwischen der Mitte zelne, die entsprechende Spannung für die beiden der Walze 10 und der Mitte der Elektrode 20 mit B Elektroden liefernden Quellen verwenden. bezeichnet. Der Winkel zwischen der durch die Hori-

Trennscheiden 26 und 28 sitzen unterhalb der zontalachse der Walze 10 verlaufenden Ebene G-G Walze 10 und bilden drei getrennte Abteile 46, 48 und der radialen Mittellinie, die zwischen der Mitte und 50 zur getrennten Sammlung der verschiedenen 40 der Walze 10 und der Mitte der Elektrode 14 verFraktionen des aufbereiteten Erzes. Ein an eine läuft, ist mit dem Buchstaben/ bezeichnet. In ähn-Wechselstromquelle 32 angeschlossener Wischdraht licher Weise ist der Winkel zwischen der Ebene G-G 30 befindet sich auf der Rückseite der Walze 10 und durch die Horizontalachse der Walze 10 und der radiist im Abstand von dieser angeordnet. Eine Bürste 34 alen Mittellinie zwischen der Mitte der Walze 10 und liegt oberhalb dieses Drahtes 30 an der Walze 10 an. 45 der Mitte der Elektrode 20 mit dem Buchstaben K

Im Betrieb werden die Mineralteilchen 38 vom bezeichnet. Der Winkel zwischen der radialen Mittel-Trichter 12 auf die umlaufende Walze 10 aufgegeben, linie, die zwischen der Mitte der Walze 10 und der die sich vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von Mitte der Elektrode 20 verläuft, und der Mittellinie, etwa 300 bis etwa 500 m/min bewegt, falls die Walze die durch die Mitte der Elektrode 20 und den Elekeinen Durchmesser von 350 bis 400 mm aufweist. 50 trodendraht 22 verläuft, ist mit dem Buchstaben L be-Die Walze trägt das Erz auf ihrer Oberfläche zur zeichnet.

Elektrode 14, wo das Erz durch die pulsierende Ko- Der richtige Ort der Entladungselektroden hängt

ronaentladung aufgeladen wird. Die pulsierende Ko- von der Abklingzeit der Ladungen auf den Teilchen ronaentladung sorgt dafür, daß die nichtleitenden und von der Geschwindigkeit und Größe der Walze Teilchen fest auf der Oberfläche des Rotors 10 haf- 55 ab. Besonders gute Ergebnisse bei der Aufbereitung ten, während die leitenden Teilchen, einschließlich von Eisenerzfeinkorn erhält man bei Verwendung der Feinteilchen, die Walze berühren, ihre Ladungen einer Walze mit einem Durchmesser von etwa verlieren und abgestoßen werden. 350 mm, die mit einer Geschwindigkeit von 250 bis

Wenn die Teilchen weiter an der Elektrode 20 vor- etwa 400 Umdr./min läuft. Unter diesen Bedingungen beilaufen, werden sie der Einwirkung des äußeren 60 sollte die Abmessung A 267 mm, die Abmessung B elektrischen Feldes ausgesetzt, das durch dieselbe er- 216 mm, der Winkel J etwa 45°, der Winkel K etwa

zeugt wird. Die Elektrode 20 wird bei der Ausführungsform nach F i g. 1 mit der gleichen Frequenz und Spannung wie die Elektrode 14 durch die Quelle

16° und der Winkel L etwa 5° betragen.

Bei staubförmigen Teilchen führt man das Erz vorteilhaft an einer Stelle vor der vertikalen Mitte

18 gespeist. Die leitenden Teilchen werden unter dem 65 des Rotors zu. Dies verhindert, daß sich das überflie-Einfluß des äußeren elektrischen Feldes sowie der auf ßende Material aufstaut und auf der Rückseite der sie einwirkenden Zentrifugal- und Schwerkräfte von
der Oberfläche der Walze 10 entfernt und in Rich-

Walze nach unten gleitet. Außerdem wird dadurch verhindert, daß die Teilchen eine Haftladung aufneh-

men, während sie sich noch oberhalb der Walzenoberfläche befinden. In F ig. 2 gibt der Buchstabe E den Umfangsabstand von der vertikalen Mitte F-F der Walze bis zu der Stelle an, wo der Trichter 12 endet. Unter den angegebenen Bedingungen sollte der Abstand £ 318 mm betragen.

Das folgende Beispiel erläutert die vorliegende Erfindung, ist aber nicht als Begrenzung gedacht.

Beispiel

IO

Eisenerz mit einer Korngröße von 0,044 mm wurde gemäß der Erfindung behandelt, indem man das zerkleinerte Gemisch einer Weichstahlwalze mit 350 mm Durchmesser und einer Umlauf geschwindigkeit von 320 Umdr./min aufgab. Die beiden Elektroden arbeiteten mit 400 Impulsen pro Sekunde unter Verwendung eines negativen gleichgerichteten Potentials von 30 kV. Die Mittelfraktion wurde gesammelt und zur weiteren Aufbereitung rezirkuliert. Es wurden eine Reihe von Fraktionen hergestellt, deren Prozentgehalt an Eisen im folgenden tabellarisch wiedergegeben ist:

Fraktion

Konzentrate vom ersten Durchgang

Reste vom ersten Durchgang ..

Konzentrate vom mittleren
Durchgang

Reste vom mittleren Durchgang

Prozentsatz an gewonnenem
Eisen

VoFe

63,68

6,44

60,61

5,12

°/o Eisenverteilung

48,56
2,94

43,40
5,10

91,96

35

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrostatischen Trennung eines Gemisches von Teilchen unterschiedlicher Leitfähigkeit mittels Koronaentladung, dadurch gekennzeichnet, daß das überwiegend Korngrößen von geringer als etwa 0,075 mm aufweisende Teilchengemisch einer Koronaentladung mit Impulsfrequenzen von etwa 150 bis 180 Impulsen pro Sekunde ausgesetzt und dann in üblicher Weise durch unterschiedliche Ladungsabgabe an einer geerdeten leitenden Oberfläche getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaspannung zwischen etwa 10 und etwa 100 kV und der Koronastrom zwischen etwa 0,1 und etwa 5 Milliampere pro 2,5 cm Breite der geerdeten leitenden Oberfläche liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht auf der geerdeten leitenden Oberfläche festgehefteten Teilchen gesammelt werden, nachdem sie zuerst auf ein äußeres elektrisches Feld geführt wurden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zerkleinerten Gemisch um ein Eisenerz handelt, das wenigstens zu 75°/o auf 0,044 mm (325 Maschen) zerkleinert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 897 682;
USA.-Patentschrift Nr. 3 031 079;
»Bergakademie«, 1963, H. 7, S. 506 bis 511;
»Bergbau-Archiv«, 1949, Bd. 10, S. 171 bis
Bericht des »Internationaler Kongreß für
aufbereitung«, 1955, S. 2/3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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