DE1533558C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum pneumatischen Aufbereiten von- Teilchen eines pulverförmigen Stoffes in einer Wirbelschicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoff, der aus einem Gemisch verschieden großer Teilchen besteht, derart zu klassieren, daß dabei scharf nach Teilchengrößen voneinander getrennte Fraktionen erhalten werden, und zwar bei einem hohen Wirkungsgrad> und einer sehr hohen .Trennungsgenauigkeit.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich der Wirkungsgrad einer zur Durchführung des Wirbelschichtverfahrens dienenden Kammer wesentlich verringert, wenn diese im Verhältnis zur Länge der Wirbelschichtbahn eine zu große Breite aufweist.

Bei einer solchen Kammer mit einer das .pulverförmige Gut in einer Wirbelschicht tragenden perforierten Bodenplatte, einer unter dieser angeordneten Windkammer, einem Einlaß für das sortierende Gut sowie Auslässen für die anfallenden Fraktionen wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Erzielung einer möglichst langgestreckten von der grobkörnigeren Wirbelschicht durchflossenen Bahn, die Länge der Bodenplatte in Richtung der fließenden grobkörnigen Wirbelschicht mindestens das öfache, vorzugsweise das etwa 10- bis 32fache, ihrer Breite beträgt und die Kammer oberhalb der Wirbelschicht einen freien Raum aufweist, dessen Höhe mindestens das 8fache, vorzugsweise das etwa 20- bis 30fache, der Dicke der "Wirbelschicht, also des Abstandes der oberen Begrenzung des Auslasses für das gröbere Korn von der perforierten Bodenplatte beträgt.

Die Bemessung der Dicke der Wirbelschicht stellt ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar. Um einen guten Trennungswirkungsgrad zu erzielen, darf diese Wirbelschicht nicht zu dick sein, um das Austreten der feineren Teilchen nach oben nicht zu behindern. Ist die Dicke dieser Schicht zu groß, so besteht die Gefahr, daß ein gewisser Teil der feineren Teilchen in der Schicht zurückgehalten wird, und zwar gerade derjenige Teil, dessen Teilchengröße derjenigen der in der Schicht verbleibenden Teilchen am ähnlichsten ist, was die Trennschärfe der Vorrichtung veringert. Die effektive Dicke dieser Schicht hängt von dem Klassiergut ab und kann von Fall zu Fall auf empirischem Weg genau bestimmt werden. Bei verhältnismäßig fein zerkleinerten Eisenerzen beträgt die Dicke meist zwischen 5 und 10 cm und übersteigt im allgemeinen eine Dicke von 20 cm nicht. Darüber hinaus ist es ebenfalls wichtig, daß der oberhalb der Wirbelschicht vorgesehene freie Raum ein Vielfaches der Dicke der Wirbelschicht beträgt, und zwar mindestens das 8fache, vorzugsweise jedoch das 20- bis 30fache.

Vorteilhafterweise ist in der die Kammer begrenzenden Seitenwand in der Nähe des Einlasses für das pulverförmige Gut eine Öffnung zum Einblasen eines seitlichen Gasstromes vorgesehen, der die Trennung der grobkörnigeren von den feineren Teilchen schon im Bereich ihres Einlasses begünstigt.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung besteht darin, daß in der unterhalb der perforierten Bodenplatte vorgesehenen Windkammer mindestens eine schräg zur Bodenplatte verlaufende Trennwand vorgesehen ist, so daß dadurch zwei Kanäle für die Einleitung von Gasströmen gebildet werden, die in Richtung der Längserstreckung der Kammer eine unterschiedliche Geschwindigkeit aufweisen.

Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist es erforderlich, verhältnismäßig hohe · Gasgeschwindigkeiten anzuwenden, und zwar wesentlich höhere als bei den reinen Wirbelschichtverfahren. Die Geschwindigkeiten können beispielsweise 1 bis 2 m/sec betragen, während sie bei bekannten Vorrichtungen nur etwa 60 bis 70 cm/sec betragen. Man erhält auf

ίο diese Weise eine Wirbelschicht mit einer ziemlich beachtlichen Turbulenz, aus welcher auf Grund einer Pseudo-Viskosität auch solche Teilchen herausgeschleudert werden, deren Größe über dem gewünschten Grenzwert liegt. Diese Teilchen werden bis zu' einer gewissen Höhe oberhalb der Wirbelschicht emporgeschleudert, weshalb es notwendig ist, oberhalb der Wirbelschicht einen genügend großen Raum vorzusehen, damit für diese Teilchen eine ausreichende Chance besteht, wieder in die Wirbelschicht zurückzufallen, ehe sie von dem Gasstrom erfaßt und weiter nach oben getragen werden.

Die Kammer kann in vorteilhafter Weise oberhalb der Wirbelschicht noch mindestens eine quer zur Fließrichtung der Wirbelschicht angeordnete senkrechte, die Kammer unterteilende Trennwand aufweisen.
Eine solche Ausbildung einer Kammer führt ins-

. besondere bei einer Kombination der vorgenannten Merkmale zu einer ungleich besseren granulometrischen Trennung, als es bisher mit bekannten Vorrichtungen zur Durchführung pneumatischer Trennverfahren möglich war. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß die zu klassierenden Teilchen des pulverförmigen Stoffes zwischen dessen Einlaß in die Kammer und der Stelle der Entnahme der grobkörnigeren Teilchen einen langen, mehr oder weniger gradlinigen Weg zurücklegen, ohne die Möglichkeit einer Rückwärtsbewegung zu haben. Bei Verwendung der üblichen Wirbelschichtkammern, bei der die erfindungsgemäßen Dimensionierungsvorschriften nicht beachtet werden, entsteht eine vollkommen ungerichtete Durchwirbelung, die eine völlig homogene Ausbildung der Wirbelschicht zur Folge . hat. Demgegenüber bewegen sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die zu klassierenden Festteilchen im wesentlichen gleichmäßig in derselben Richtung fort und bilden so eine Schicht, in der die größeren Teilchen in der Schwebe bleiben, während nach Maßgabe des- zurückgelegten Weges eine zünehmende Verarmung dieser Schicht an kleinen Teilchen erfolgt. Diese zunehmende Verarmung erfolgt nicht in linearer Weise nach Maßgabe eines konstanten Gradienten, sondern mehr nach einem logarithmischen Gesetz, das eine gewisse Analogie mit den Gesetzen des Wärmeaustausches aufweist. Die Länge der Wirbelschichtbahn beträgt daher vorteilhafterweise mehrere Meter, da eine Verdoppelung der Länge der Wegstrecke keine Verdoppelung des angestrebten Trenneffektes ergibt.

Versuche haben ergeben, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 °/o und mehr des Gewichtes des zu sortierenden Stoffes von dem Gasstrom aus der Wirbelschicht nach oben geführt werden, wahrend die in der Wirbelschicht suspendierten grobkömigeren Teilchen ohne irgendwelche durch unterschiedliche Größe oder Dichte bewirkte Schichtbildung in einer der Wärmebewegung der Moleküle ähnlichen Bewegung in der Wirbelschicht in Schwebe bleiben.

Auf Grund der Durchwirbelung werden die grob- F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach

körnigeren Teilchen einer sehr intensiven Befreiung Fig. 1. .

von anhaftendem Staub unterworfen, was den granu- Die Vorrichtung der F i g. 1 weist einen Einfülllometrischen Trenneffekt in hohem Maße begünstigt. trichter 1 mit einer Zellenradschleuse 3 zum Ein-Die kornförmigen Teilchen sind sehr häufig mit sehr 5 speisen von auf eine Teilchengröße von 0 bis 3 mm feinen Staubteilchen bedeckt, die ein so starkes Haft- zerkleinertem Eisenerz in eine Rohrleitung 4 sowie vermögen aufweisen, daß sie einer nur verhältnis- in einen langgestreckten, rechteckigen Behälter 2 mäßig kurzen Entstaubungsbehandlung widerstehen. aus Blech auf. Der Behälter 2 ist durch eine Trenn-Dadurch, daß die gröberen Teilchen während einer wand 7 in zwei Kammern 5 und 6 unterteilt; im längeren Wegstrecke dem vertikalen Gasstrom aus- io unteren Bereich der Trennwand 7 ist eine öffnung 8 gesetzt sind, werden diese Staubteilchen von den vorgesehen. Als Boden des Behälters 2 dient ein gröberen Teilchen entfernt, durch den Gasstrom nach Rost 9, der aus zwei perforierten Blechen mit gegenpben mitgerissen und nach außen abgeführt. Dieser einander versetzten Löchern gebildet ist. Vorgang kann, wie oben ausgeführt wurde, noch Ein Gebläse 10 fördert Luft in Windkammern 11a, dadurch unterstützt werden, daß im Bereich des Ein- 15 lib, Uc und lld, die unterhalb des Rostes 9 und lasses des zu klassierenden oder sortierenden Stoffes gegen diesen geneigt angeordnet sind. Die Windein seitlicher Gasstrom in die Kammer eingeführt kammern sind durch einen gemeinsamen Kanal 12 wird. ; sowie durch Einzelkanäle 13 a, 13 b, 13 c und 13 rf

Das die Horizontalbewegung der Wirbelschicht mit dem Gebläse 10 verbunden. Die Einzelkanäle begünstigende Einblasen .von eine horizontale Be- 20 weisen Venturidüsen 14a, 14b, 14c und 14d zum wegungskomponente aufweisenden Gasströmen kann Messen der an die einzelnen Windkammern heranauf verschiedene Weise erfolgen. So können beispiels- geführten .Luftmengen auf und sind mit Regelklappen weise die Kanäle für die Gasströme gegen die Boden- 15 a, ISb, ISc und 15 d ausgerüstet. Mittels einer platte der Kammer geneigt angeordnet sein, oder es von dem gemeinsamen Kanal 12 abzweigenden, mit kann auch ein Rillenboden Verwendung finden, der 25 einem Ventil 17 ausgerüsteten Leitung 16 wird im aus zwei perforierten Blechen besteht, deren Löcher Bereich der Einmündung der Rohrleitung 4 Luft in derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die Kammer 5 seitlich eingeführt. Das durch die der durch sie hindurchströmende Gasstrom eine . Rohrleitung 4 in die Kammer 5 eingeführte Erz wird schräg zur Bodenplatte verlaufende Richtungskom- durch den durch das Rohr 16 herangeführten Luftponente erhält und so die Teilchen in Richtung auf 30 strom sofort verwirbelt. Dabei werden die Teilchen den Auslaß bewegt. Schließlich kann auch ein gleich- "ohne Mühe von dem an ihnen haftenden Staub bemäßig oder in Stufen zu dem Auslaß hin abfallender freit, was durch die Anordnung von zwei Prallflächen perforierter Boden vorgesehen sein. Ein weiterer 18 und 19 noch unterstützt wird, die die Bildung von , Vorteil, der sich aus dem gegenüber der Bodenplatte Gegenströmungen im Eingangsbereich ermöglichen, schräg verlaufenden Gasstrom ergibt, besteht darin, 35 Die Luft strömt aus den Windkammern 11a, 11b, daß der Weg des Gases durch die Wirbelschicht lic und 11 d durch den_Boden 9 in die Kammern 5 hindurch auf diese Weise verlängert wird, was und 6 mit vorzugsweise unterschiedlichen, in an sich wiederum zur Erhöhung der Trennschärfe beiträgt. bekannter Weise durch die Klappen 15 a, 15 b, 15 c

Vorteilhafterweise wird die horizontal angeordnete und 15 d geregelten Geschwindigkeiten ein, so daß Bodenplatte ihrer Länge nach in zwei oder mehrere 40 die einströmende Luft zusammen mit den größeren Abschnitte unterteilt, denen Gasströme unterschied- Teilchen eine Schicht turbulenter Fluidisierung 20 licher Geschwindigkeit zugeführt werden, derart, daß bildet, aus der die feineren Teilchen in die oberen, die Geschwindigkeit nach dem Ende der Wirbel-., Bereiche der Kammern 5 und 6 geführt werden. Die schichtbahn zu ansteigt. Der Raum oberhalb der Klappen 15 a und 15 b werden derart eingestellt, daß Wirbelschicht kann, wie an sich bekannt, ebenfalls 45 die Luft auf der gesamten Länge der Kammer 5 mit in entsprechende, durch Wände unterteilte Kammern derselben Geschwindigkeit einströmt. Desgleichen aufgeteilt werden, deren Trennwände bis etwa zu der werden die Klappen 15c und 15d so geregelt,, daß Wirbelschicht herabreichen. Die auf diese Weise die Luft entlang der Kammer 6 ebenfalls mit gleichgegeneinander begrenzten Kammern können unab- großer Geschwindigkeit einströmt, welche jedoch hängig voneinander mit Gasströmen unterschiedlicher 50 größer ist als die Eintrittsgeschwindigkeit der'Luft Geschwindigkeit beaufschlagt werden. Insbesondere in die Kammer 5. Die einzelnen Klappen können empfiehlt sich die Anwendung von Gasströmen mit ebensogut derart eingestellt werden, daß die Luftzunehmender ' Geschwindigkeit, da es offensichtlich ,Geschwindigkeiten an den Eingängen der Windkamist, daß der Gasstrom in der ersten Kammer sich mern 11a, 11b, lic und lld unterschiedlich sind, insbesondere auf die kleineren Teilchen auswirkt, 55 und zwar derart, daß die Geschwindigkeit von 11 ο während in den darauffolgenden Kammern mit und lld, also in Bewegungsrichtung der fluidisierteri höherer Gasstromgeschwindigkeit die mitgerissenen Teilchen ansteigt. ·.;·!; Teilchen immer weniger fein werden, was zu einer Da die aus den Windkanälen in die Kammern 5 fortschreitenden . Verarmung des aufzubereitenden und 6 einströmende Luft eine ihr durch die Anord-Stoffes an feinen'Teilchen führt. Die auf diese Weise 60 nung der Windkanäle bzw. durch die Versetzung der aus der Wirbelschicht an unterschiedlichen Stellen beiden perforierten Bodenfläche aufgezwungene horiherausgeführten Teilchen können ebenfalls getrennt zontale Geschwindigkeitskomponente aufweist, wird aufgefangen werden. ■ die horizontale Bewegung der Wirbelschicht 20 in

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung Richtung des Pfeiles la unterstützt. Während dieser

dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es 65 ganzen Wegstrecke sind die Teilchen der Einwirkung

zeigt der von dem Boden nach oben aufsteigenden Gas-

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im ströme ausgesetzt.

Aufriß teilweise geschnitten, . Die Bodenplatte weist eine Breite von 12,5 cm und

eine Länge von 4 m auf. Die Höhe der Wirbelschicht beträgt ungefähr 10 cm, die Höhe der Kammer 5 und 6 etwa 2 m.

Um die Turbulenz zu steigern, können in der Schwebeschicht der Bewegungsbahn der einzelnen Teilchen sich entgegenstellende Hindernisse 21 vorgesehen sein.

An einer Seitenwand des Behälters 2, und zwar an einer dem Einlaß 4 gegenüberliegenden Stelle, ist eine öffnung 22 vorgesehen, durch die die größeren Teilchen den Behälter 2 verlassen. Die Höhe dieser Öffnung 22 bestimmt die Stärke der Wirbelschicht. Von dem Auslaß 22 gelangen die Teilchen in einen Trichter 23, der mit zwei Füllhöhenanzeigern 24 und 25 bekannter Art versehen ist. Der Anzeiger 24 steuert eine nicht, dargestellte Vorrichtung bekannter Bauart zum Überführen des Erzes aus dem Trichter 23 auf ein Transportband 26, wenn das Erz in dem Trichter 23 eine bestimmte Höhe erreicht hat. Der Anzeiger 25 steuert eine ebenfalls nicht dargestellte Vorrichtung, die den Trichter 23 verschließt, sobald die Füllhöhe auf einen bestimmten Minimumwert abgesunken ist. Bei normalem Betrieb, solange sich die Füllhöhe des Trichters zwischen dem oberen und dem unteren Wert bewegt, fließen die Teilchen aus dem Trichter 23 auf das Förderband 26, das von Leitwalzen 27 unterstützt und von einem Motor 28 angetrieben wird.

Die in dem die Kammer 5 durchsetzenden Gasstrom fluidisierten feineren Teilchen werden mittels Rohre 29 a und 29 b in einen Zyklon-Abscheider 30 geleitet, aus welchem die Luft nach oben in ' eine Leitung 31 entweicht, während die abgeschiedenen Teilchen am unteren Ende des Zyklon-Abscheiders ausfließen und in einem Behälter 32 gesammelt werden. In der Kammer 6 werden auf Grund einer größeren Luftgeschwindigkeit etwas größere Teilchen als in der Kammer 5 nach oben getragen und gelangen durch Rohre 33 α und 33 & in den Zyklon-Abscheider 34. Während die Luft nach oben in die Leitungen 35 und 31 entweicht, fließen die etwas weniger feinen Teilchen aus dem Zyklon-Abscheider 34 aus und werden in einem Behälter 36 gesammelt. Die durch die Leitung 31 abfließende Luft, die noch geringe Staubmengen extremer Feinheit enthalten kann, wird einem nicht dargestellten Entstauber bekannter Bauart zugeführt. Der Behälter .2 ruht mitsamt seinem Zubehör auf einem Gerüst 37 üblicher Bauart.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß diese zur Steigerung der Produktion beliebig erweitert werden kann, wozu es genügt, die Länge der Wirbelschicht durch Hinzufügung weiterer Kammern zu vergrößern. Der Ausstoß einer solchen Anlage ist proportional der Fläche der die Wirbelschicht aufnehmenden Bodenplatte. Versuche haben ergeben, daß in einer Stunde je Quadratmeter Rostfläche 7 t Eisenerz sortiert werden • können.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Druckverlust des zum Sortieren des Erzes verwendeten Gases sehr gering ist. Dieser beträgt nur 300 mm Wassersäule für eine Gasgeschwindigkeit von 2 m/sec. Ein weiterer, sich hieraus ergebender Vorteil besteht in.dem geringen Energieverbrauch für das Gebläse. Hierfür werden etwa 1 Kwh je Tonne behandelten Eisenerzes benötigt. ■ ■'.:... .

ίο Nicht zuletzt wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein sehr erheblicher Vorteil dadurch erzielt, daß die »Unvollkommenheit« des Klassierverfahrens bis auf 0,12 gesenkt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Klassierung von Eisenerzen oder anderen Metallen, sondern kann mit gleich gutem Erfolg zur Klassierung anderer pulverförmiger oder feinkörniger Stoffe verwendet werden, einerlei ob diese minera¹ lischer, organischer,, tierischer oder anderer Natur sind.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum pneumatischen Aufbereiten eines pulverförmigen Stoffes in einer Wirbelschicht, bestehend aus einer Kammer mit einer das Gut in einer Wirbelschicht tragenden, perforierten Bodenplatte, einer unter dieser angeordneten .Windkammer, einem Einlaß für das aufzubereitende . pulverförrhige Gut sowie Auslassen für die anfallenden Fraktionen, dadurch • gekennzeichnet, daß die Länge der Bodenplatte (9) in Richtung der fließenden grobkörnigen Wirbelschicht (20) mindestens das öfache, vorzugsweise das etwa 10- bis 32fache, ihrer Breite beträgt und die Kammer (2) oberhalb der Wirbelschicht (20) einen freien Raum aufweist, dessen Höhe mindestens das 8fache, vorzugsweise das etwa20-bis30fache, der Dicke der Wirbelschicht, also des Abstandes der oberen Begrenzung des Auslasses (22) für das gröbere Korn von der perforierten Bodenplatte (9) beträgt. .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Einlasses für das pulverförmige Gut eine öffnung zum Einblasen eines seitlichen Gasstromes vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, • dadurch gekennzeichnet, daß in der Windkammer

(11) schräg. zur Bodenplatte (9) verlaufende Trennwände zum Einblasen von Gasströmen mit einer Strömungskomponente in Richtung der fließenden Wirbelschicht (20) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, .; dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2)

55' oberhalb der Wirbelschicht (20) mindestens eine quer zur Fließrichtung der Wirbelschicht (20) angeordnete senkrechte, die Kammer (2) unterteilende Trennwand (7) aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen