DE1296101B - Verfahren zum Trennen von Erzen und anderen anisotropen Fest-stoffen mit unverschmolzenen Korngrenzen - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein F i g. 3 ist eine Teilansicht des Ausstoßbereichs

Verfahren zum Trennen von Erzen und anderen einer Aufnahmekammer.

anisotropen Feststoffen mit unverschmolzenen Korn- In Fig. 1 ist eine erste Zone A, ein Kessel 1, der

grenzen nach dem Patent 1 250 382. mittels eines Überführungsrohres 15 mit einer zwei-

Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent wird 5 ten Zone B in Form eines Aufnahmekessels 16 verdas Haufwerk unter dem Druck eines Fluidums bunden ist. Das Überführungsrohr 15 ist durch ein (Flüssigkeit, Gas oder Dampf) gesetzt, anschließend Schnellschlußventil 12 abschließbar. Das Volumenan einen Ort geringeren Druckes übergeführt und dort verhältnis zwischen den Zonen A und B und das entspannt, wobei während der Überführung des Häuf- Volumenverhältnis zwischen dem Überführungsrohr werks zum Ort der Entspannung der Druck weit- io 15 und der Zone A ist wesentlich. Auch das Verhältgehend erhalten bleibt und erst am Ort der Entspan- nis zwischen dem Gesamtvolumen der Zone B und nung plötzlich gelöst wird. der Menge der Charge, die darin entspannt werden

Aus der Beschreibung des Hauptpatents geht her- soll, ist für die Wirksamkeit des Vorgangs wesent-

vor, daß der mit dem Verfahren erzielte Erfolg lieh. Das Überführungsrohr 15 dient dazu, den Fluß

hauptsächlich von einem sorgfältig gesteuerten Auf- 15 der Charge bei der Überführung von der Zone A zur

bringen des Drucks abhängt, aber auch von anderen Zone B zu beschränken.

Variablen. Zur Zerkleinerung des Materials wird dieses in die

Die ersten Versuche hatten ergeben, daß bei den Zone A eingeführt, wobei das Schnellschlußventil 12

behandelten Materialien die besten Ergebnisse sich geschlossen ist. Das Material wird dem Druck eines

bei einem gewissen Vakuum ergeben. Das Vakuum 2° Fluidums, wie beispielsweise Dampf, ausgesetzt, das

soll so hoch sein, wie es für eine im wesentlichen in beliebiger Weise eingeführt wird. Die Einführung

vollkommene Entspannung in einem verhältnismäßig des Druckmittels wird fortgesetzt, bis ein vorbe-

kleinen Bereich der Entspannungszone erforderlich ist. stimmter Druck erreicht ist. Auf diese Weise wird in

Bei der weiteren Entwicklung des Verfahrens der Zone A eine Energiemenge gespeichert. Die Höhe wurde nun gefunden, daß bei einigen Anwendungen as des aufzuwendenden Druckes richtet sich nach dem des Verfahrens auch Atmosphärendruck in der Ent- zu behandelnden Material. Die Zone A enthält ein spannungszone ausreicht, sofern ein genügender Maximum an Feststoff und ein Minimum an Druck-Unterschied zum Druck des Fluidums in der Behänd- fiuidum.

lungskammer vorhanden ist. Darüber hinaus hat sich Zum plötzlichen Öffnen der Verbindung zwischen

gezeigt, daß die gewünschte Trennung der Erze noch 30 der Zone A und dem Überführungsrohr 15 wird das

vervollständigt werden kann, wenn man die Erze auf Schnellschlußventil 12 betätigt. Hierdurch entsteht

einen Prallkörper aufschlagen läßt. in dem Überführungsrohr 15 ein schneller Fluß des

Bei einem Verfahren nach dem Hauptpatent wird Fluidums mit dem Feststoff. Das Überführungsrohr

daher gemäß der vorliegenden Erfindung der Ort 15 verhindert eine seitliche Ausdehnung des

geringeren Drucks auf Atmosphärendruck gehalten, 35 Fluidums mit dem Feststoff, die einen Energieverlust

und vorzugsweise wird die Charge des anisotropen und/oder eine unerwünschte Geschwindigkeit des

Materials, die in die Entspannungszone eintritt, gegen Flusses zur Folge hätten. Das Überführungsrohr 15

eine Prallfläche geschleudert. wirkt wie eine Düse und ist so lang, daß den Fest-

Die erfindungsgemäße Zerteilung der anisotropen stoffteilen eine im wesentlichen geradlinige Bewegung

Feststoffe ermöglicht eine Aufspaltung entlang den 40 erteilt wird.

Grenzflächen und der natürlichen Phasengrenze, Das Überführungsrohr 15 hat vorzugsweise einen sowie natürlichen Bruch- und Ermüdungsflächen in gleichbleibenden inneren Querschnitt, kann sich aber solche Teilchen, die im wesentlichen nur noch aus auch zum Auslaufende hin fortschreitend verengen einer Komponente bestehen. oder an diesem Ende eine andere Einschnürung aufBeispiele für anisotrope Feststoffe, auf die das er- 45 weisen. Dadurch wird erreicht, daß das Energiefindungsgemäße Verfahren angewendet ist, sind: niveau während der Überführung des Materials im

1. Natürliche Gesteine und Mineralien (wie bei- wesentlichen erhalten bleibt und der Materialfluß spielsweise Erze), die in die gewünschten Korn- eine hohe Geschwindigkeit annimmt

ponenten zu zerlegen sind; , ^Die strömende Charge, die sowohl in ihrer festen

2. Pflanzliche Substanzen (wie Holz. Kork und ⁵° f}% ^au?^h _u f *^hr.^{QI Μ}?ψ^η _ν. ^P _T ^haf. einen hohen Rückstände, die bei landwirtschaftlichen Stoff- Warmeinhalt besitzt, wird plötzlich m die Zone B Verarbeitungen anfallen), bei denen die Fasern eingeleitet, nachdem sie eine vorbestimmte Geschwinvon den lamellaren Komponenten der pflanz- <*&*} ^ohne. Energieverlust erhalten hat. Dabei ergibt liehen Substanz getrennt werden sollen; «ich eine plötzliche Entspannung des Druckes in dem

3. Tierische Materialien (wie Knochen und Leder), ^{55 Β6Γε}«* ^der, ²⁰J? B, der unmittelbar hinter der Emdie in ihre Bestandteile zerlegt werden sollen; mundung des Überfuhrungsrohres 15 hegt. Dieser

4. Kunststoffe (worunter hier auch alle künstlich Bereich wird im folgenden »Ausstoßbereich« genannt, erzeugten Materialien, wie Schlacke, Faserharz- ^Der Feststoff ist hier nicht nur der Explosivkraft ausstoffe und Abfallpapier verstanden werden sol- gesetzt, die bei der plötzlichen Druckentspannung des len), die in ihre Komponenten zu zerlegen sind. ^6o Ftadums entsteht sondern auch einer Vielzahl von

Schwingungen und Stoßwellen, die dabei auftreten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand Bei der Entspannung der Charge wird der Wärme-

der Zeichnung erläutert, die eine Vorrichtung zum inhalt des Fluidums sehr schnell verbraucht und in

Ausführen des Verfahrens zeigt: mechanische Arbeit umgesetzt. Währenddessen tritt

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer 65 jedoch durch Strahlung und Leitung auch eine

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; Wärmeübertragung von den Feststoffteilchen an das

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte sehe- Fiuidum auf. Hierdurch wird die Entspannungszeit

matische Darstellung einer Vorrichtung; verlängert und die aufgewendete Energie wird voll-

ständig genutzt. Dank des großen Volumens der Zone B im Vergleich zu der verhältnismäßig geringen Größe des Ausstoßbereiches tritt in Zone B kein Rückdruck durch die plötzliche Druckentspannung auf. Ein unerwünschter Rückdruck würde die volle Ausnutzung der Energie verhindern und damit die Wirksamkeit des Trennungsvorganges herabsetzen.

Der flüssige Teil der Charge wird in einem im wesentlichen geradlinigen Fluß aus dem Überführungsrohr 15 in die Zone B bei Überschallgeschwindigkeit ausgestoßen, wobei sich ein Strahl mit einem starken Stoß wellenverlauf bildet. Der Stoß wellenverlauf senkrecht zu einem Überschallstrahl eines Fluidums ist von dem Eindringen unregelmäßig geformter Feststoffmassen abhängig. Da diese Massen durch die starken wiederholten Stöße, die sie infolge ihrer unregelmäßigen Form selbst bilden, aufgeschlossen und zerkleinert werden, füllt sich der Ausstoßbereich mit einer Masse kleiner Teilchen, die nun auch noch den hohen Temperaturgradienten und dem heftigen Druck der Stoßwellen ausgesetzt werden. Zusammen mit dem Auftreffen auf einen Prallkörper mit hoher Geschwindigkeit, mit dem Zusammenstoßen der einzelnen Teilchen und der explosiven Geschwindigkeit, mit der die kinetische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt wird, ergibt sich eine sehr wirksame Zerkleinerung des Feststoffs in seine Einzelteile.

In F i g. 2 ist eine abgewandelte Zusammenstellung der Vorrichtung gezeigt. Diese Vorrichtung enthält, wie die erste Vorrichtung, eine erste Zone A in Form eines Kessels la und eine zweite Zone B in Form eines Kessels 16 a, sowie ein Überführungsrohr 15 a und ein Schnellschlußventil 12 a. Die Beziehungen zwischen diesen Bauelementen sind die gleichen, wie an Hand der Fig. 1 beschrieben, der einzige Unterschied liegt in dem Überführungsrohr 15 a. Das Uberführungsrohr 15a ist in Fig. 2 gradlinig ausgeführt, während in F i g. 1 das Überführungsrohr 15 eine Biegung aufweist. Der Trennungsvorgang ist bei beiden Ausführungsformen im wesentlichen der gleiche.

Zur genaueren Erläuterung des Ausstoßbereiches und der Vorgänge, die sich darin abspielen, wird auf F i g. 3 verwiesen.

Der Ausstoßbereich und seine Lage ist in der Zone B mit S bezeichnet. Das Fluidum erreicht beim plötzlichen Einführen der Charge in die Zone 16 eine Geschwindigkeit, bei der ein Überschallstrahl entsteht. Dieser ist in F i g. 3 mit / bezeichnet.

In einem solchen Überschallstrahl wird ein Schockwellenverlauf erzeugt, der mit P bezeichnet ist. Die Grenzen des Strahls verlaufen etwa so, wie durch die Linien Q gezeigt ist, tatsächlich sind die Grenzen eines Überschallstrahls sowie der Stoßwellenverlauf variabel und können von der Linie Q in F i g. 3 abweichen. Die in F i g. 3 gezeigten Linien sollen lediglich dem besseren Verständnis dienen. Die Umgebung des Überschallstrahls, in dem der Schockwellenverlauf stattfindet, ist der Ausstoßbereich S. In diesem Bereich treten nebeneinander und ungeordnet sowohl Ströme mit Überschallgeschwindigkeit als auch Ströme mit Unterschallgeschwindigkeit auf. Die gestrichelten Linien 5" geben allgemein den Bereich an, in dem sich die plötzliche Druckentspannung auswirkt. Auch die Linie S ist keine festbegrenzte, sondern eine veränderliche Linie.

Das Nebeneinander von Überschall- und Unterschallströmen in dem durch die Linien S begrenzten Ausstoßbereich ist eine Folge der sehr großen Zahl großer und kleiner Stöße, von denen jeder einen Überschallstrom umfaßt, der eine Stoßwelle durchläuft und in einen Unterschallstrom ausläuft.

Da das gesamte Volumen der Zone B so groß bemessen ist, daß kein Rückdruck auf den Ausstoßbereich entsteht, kann im wesentlichen die gesamte in der Zone A gespeicherte Energie nutzbar gemacht werden.

Zur Zerteilung des Feststoffs wird die Zone B zweckmäßig auf Atmosphärendruck gehalten. Versuche haben sogar ergeben, daß die Wirksamkeit der Trennung bei einzelnen Materialien, z. B. Asbest, gesteigert werden kann, wenn die Zone B auf unteratmosphärischem Druck oder Vakuum gehalten wird. Ein Vakuum in der Zone B trägt dazu bei, die Geschwindigkeit des Fluidums im Ausstoßbereich zu erhöhen. Das Vakuum hilft außerdem, einen Rückdruck auf den Ausstoßbereich zu verhindern.

Um die Wirksamkeit des Verfahrens noch weiter zu steigern, kann es nützlich sein, in der Zone B eine Prallfläche anzubringen. Eine solche Prallfläche wird vorzugsweise am äußersten Ende des Ausstoßbereichs angeordnet, und zwar so, daß sie keinen Rückdruck in dem Ausstoßbereich bewirken kann.

In F i g. 2 ist eine Prallfläche I durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Die Feststoffteile treffen in der Zone B auf den Prallkörper auf, und die Trennung wird dadurch verbessert.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen von Erzen und anderen anisotropen Feststoffen mit unverschmolzenen Korngrenzen nach Patent 1 250 382, bei dem das anisotrope Material unter den Druck eines Fluidums (Flüssigkeit, Gas oder Dampf) gesetzt, anschließend an einen Ort geringeren Druckes übergeführt und dort entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort geringeren Druckes auf Atmosphärendruck gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Charge des unter Druck stehenden anisotropen Materials, die in die Entspannungszone eintritt, gegen eine Prallfläche geschleudert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anisotrope Material erhitzt wird, bevor es unter den Druck eines Fluidums gesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das anisotrope Material von dem Ort, an dem es unter Druck gesetzt wird, in die Entspannungszone geradlinig übergeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen