DE1817240A1

DE1817240A1 - Vorrichtung zur hydraulischen Sortierung

Info

Publication number: DE1817240A1
Application number: DE19681817240
Authority: DE
Inventors: Condolios Elie
Original assignee: GRENOBLOISE ETUDE APPL
Current assignee: GRENOBLOISE ETUDE APPL
Priority date: 1967-12-28
Filing date: 1968-12-27
Publication date: 1969-08-14
Also published as: US3599791A; SE353028B; GB1248946A; FR1558492A; BE725511A; ES361886A1

Description

DR. MÜLLER-BOREDIPL-ΙΝΘ. GRALFS 1 8 1724 Q

DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL

PATENTANWÄLTE

München, den 27. Dezember 1968 Il/Sv - S 2013

SOCIETE GRENOBLOISE D¹ETUDES ET D'.APPJjICATIONS HTDRAUIIQUES

S.O.G.R.E.A.H. 84-86 Avenue Leon Blum, 39 Grenoble, Irankreich

Vorrichtung zur hydraulischen Sortierung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sortierung körniger Materialien, bei der von einer hydraulischen Strömung mit freier Oberfläche Gebrauch gemacht wird.

In/einer derartigen Strömung, die Materialien unterschiedlicher Dichten transportiert, ist bei einem gegebenen Wert des KLüssigkeitsdurchsatzes bzw. der Flüssigkeitsmenge zu beobachten, daß die weniger dichten Materialien sehr schnell von der Strömung mitgenommen werden und daß die dichteren Materialien sich am Boden ablagern und viel langsamer bewegt werden als die weniger dichten Materialien.

Seitens der Anmelderin durchgeführte Versuche'haben ergeben, daß dann, wenn die Wand, die dieser Strömung als Boden dient, in geeignete Bewegung versetzt wird, durch die Schwingungen erzeugt werden, welche der Wand eine Beschleunigung erteilen, die größer als die Erdbeschleunigung ist, die Absonderung der Materialien begünstigt und gleichzeitig eine Ver-

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^r: 522 050 mi.

BRAUNSCiHWEIG, AM BÜRGERPARK β © (Ο33ί) 2'β4·θ7 3 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR.. 1 φ COSti) ZZBUO

Schiebung der auf dem Boden abgelagerten Materialien ^ mungsaufwärts bewirkt wird, während der andere Teil der Materialien von der Strömung nach unten mitgenoinmen wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur hydraulischen Sortierung mit einem Strömungskanal mit freier Oberfläche, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Boden-des Kanals in einer Richtung in Schwingungen versetzt ist, die mit der Achse des Kanals einen spitzen Winkel einschließt, wobei dieser Winkel derjenige Winkel ist, den die nach ™ oben gerichtete Richtung der Schwingungen mit der von stromabwärts nach stromaufwärts verlaufenden Achse des Kanals in der vertikalen Längsebene bildet.

Wenn bei einer derartigen Vorrichtung mit schwingendem Boden sämtliche Erschein_ungen analysiert werden, die zur Trennung der dichten und leichten Bestandteile beitragen, so ist festzustellen, daß sich den geometrischen und hydraulischen Gegebenheiten der Strömung eine erhebliche mechanische Wirkung überlagert, die von den Schwingungen herrührt und die Absonderung der auf dem Boden des Kanals abgelagerten Materialien begünstigt.

Die auf die Körner der Schicht abgelagerter Materialien, einwirkenden Komponenten der· Schwingungskräfte haben eine Beschleunigung des Wanderns der dichten Materialien, und insbesondere der feinsten Elemente zu dem unteren Teil der Schicht zur Folge und bewirken ein Wiederaufsteigen der leichten Teilchen, die zusammen mit den dichten Elementen abgelagert wurden, zum oberen Teil der Schicht, während die dichtesten Teilchen in Form kleiner Sprünge strömungsaufwärts steigen.

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Bei diesen Bedingungen kennzeichnet sich, die erfindungsgemäße Sortiervorrichtung durch folgende Merkmale: , ^:

i) Sie weist einen Kanal mit vorbestimmten geometrischen Charakteristiken auf, insbesondere hinsichtlich der Breite und der Neigung, in dem mit freier Oberfläche eine bestimmte Flüssigkeitsmenge strömt;

ii) die zu sortierenden Materialien werden im Mittelteil ; des Kanals zugeführt; "M

iii) die untere Wand, dieses Kanals, in dem dieser Strömungsvorgang vor sich geht, ist mit einer Vorrichtung versehen, welche es ermöglicht, dieser Wand die Schwingbewegung aufzudrücken}

iv) die Flüssigkeitszufuhr erfolgt mittels einer Vorrichtung im oberen Teil des Kanals in einem gewissen bestimmten Abstand von dessen Ende, und zwar in der Weiße, daß die zugeführte Flüssigkeitsmenge in ihrer Gesamtheit von oben nach unten strömt;

v) zur Vereinfachung und zur Aktivierung der Trennung ä

kann zusammen mit den zu sortierenden Materialien eine bestimmte Menge an Wasser zugeführt werden.

Wenn die in dem Kanal fließende Strömungsmenge in adäquater Weise geregelt wird, um eine schnelle Mitnahme der weniger

und die dichten Materialien durch die Strömung/ablagerung der dichtesten Materialien auf dem Boden zu erzielen, so ist zu beobachten,

a) daß die von der Strömung mitgenommenen weniger dichten Materialien am strömungsabwärts gelegenen Ende zusammen mit der Strömung austreten, und

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b) daß die dichtesten Materialien, welche nach ihrer Ablagerung am Boden des Kanals durch die Bewegungen des Bodens strömungsaufwärts gestiegen sind, am strömungsaufwärts gelegenen Ende des Kanals [Jenseits des Zuführpunkts der Flüssigkeit ausgeführt werden.

Die hydraulischen Gesetze des Transports der festen Materialien in den Kanälen mit freier Oberfläche zeigen,

daß bei Materialien gegebener Dichte die Ausbildung der Ablagerung am Boden.eines Kanals in Abhängigkeit von einer Beziehung zwischen der Materialkonzentration in der Flüssigkeit, der Körnigkeit dieses Materials und der Neigung des Kanals erfolgt. ·

Je größer die Materialkonzentration ist, desto mehr muß die Neigung des Bodens des Kanals erhöht werden, um die Ausbildung dieser Ablagerung zu vermeiden.

Diese Beziehung zeigt somit, daß die Neigung des Kanals eine beträchtliche Bedeutung besitzt und daß sie als Funktion derphysikalischen Charakteristiken der zu trennenden Materialien bestimmt werden muß. Auferund ihrer sorgfältigen Wahl muß sie den Transport der leichten Materialien mit der maximalen Konzentration uhL somit den Maximaldurchsatz an Feststoffen pro Einheitskanal ermöglichen.

Aufgrund der Tatsache, daß die hydraulischen Bedingungen der Strömung mit freier Oberfläche in einem Einheitskanal durch die erwähnten Hauptvariablen, wie die physikalischen Charakteristiken der Materialien, die Konzentration, die Neigung des Kanals, die Tiefe der Strömung, den Wasser- -durchsatz pro Einheitsbreite festgelegt sind, ist es erforderlich, diese Einheitsbreite zu ermitteln, um eine stabile Strömung zu erhalten.

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_ 5 — '

Die Breite des Einheitskanals darf einaavon den hydraulischen Variablen abhängig© bestimmten Wert nicht überschreiten, da sonst die Strömung über die Breite instabil werden und übertreten würde. Die Wassertiefe wird auf der gesamten Breite nicht konstant sein, die Bildung von Ablagerung wird instabil werden und die Qualität der Trennung wird schlecht oder stark wechselnd sein.

Wenn mit einem Kanal großer Breite eine stabile Arbeitsweise erzielt werden soll, muß dieser breite Kanal mittels Zwischenwänden unterteilt werden, so daß mehrere Einheitskanäle gebildet werden, deren Breite derart ist, daß die hydraulischen Strömungen mit den Materialien in Jedem Einheitskanal stabil sind.

Für spezielle Fälle können gleichermaßen Einheitskanäle mit in Längsrichtung des Kanals variabler Breite vorgesehen werden, damit die Wassertiefe in dem Kanal variiert und auf diese Weise eine Änderung der Sortiertesetzmäßigkeit erreicht wird.

Bei der Mehrzahl der Materialien, die mittels einer Vorrichtung dieser Art getrennt werden können, kann als Form des Einheitskanals die'Rechteckform gewählt werden. "

Für bestimmte lalle, bei denen die Stabilität der Strömung erhöht werden soll, kann der Boden mehr oder weniger dreieckförmig oder konkav ausgebildet sein.

Zur !Trennung bestimmter Erze kann der Kanal in Längsrichtung mit dreieckförmigen oder konkaven Rillen versehen sein.

Weitere Einzelheiten und Vor^ei^e der Erfindung werden im · folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:

Figur 1 eine schematische Längs schnitt ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Längsschnitt einer praktischen Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, und zwar entsprechend der Ebene II-II der Fig. 3,

Figur 3 einen Querschnitt entsprechend der Ebene III-III der Fig. 2,

Figur 4 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Sortierung von drei Materialien, und

Figur 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungs-Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Kanal 1, in dem entsprechend dem Pfeil f eine bestimmte Flüssigkeitsmenge mit freier Oberfläche strömt, wobei dieser Kanal mit einer geringen Neigung angeordnet ist. Bei der Mehrzahl der üblichen Anwendungen zur Sortierung ist der Neigungswinkel kleiner als etwa 15 Grad.

Die zu sortierenden Materialien werden bei 4· im mittleren Teil des-Kanals entweder im Trockenzustand oder mit einer bestimmten Wassermenge zugeführt. Die die hydraulische Strömung in dem Kanal gewährleistende Wassermenge wird dem Kanal bei 3 in einem bestimmten Abstand vom Ende des Kanals zugeführt, so" daß diese zugeführte Menge in ihrer Gesamtheit von oben 5 nach unten 6 fließt.

Die untere Wand 1 dieses Kanals ist mit einer Vorrichtung ausgestattet, die es ermöglicht, dieser Wand eine derartige Schwingung auszudrücken, daß die am 13p4en abgelagerten Materialien nach oben steigen, um bei 5 auszutreten.

'Die Vorrichtung 2 besteht yorteilha|terweise aus einem elektromagnetischen Rüttler, ^.er Schwingungen mit einer Amplitude in der Größenordnung von Millimetern und mit

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einer !frequenz von einigen zehn Schwingungen pro Sekunde, z.B. mit der !frequenz eines elektrischen Netzes von 25 oder 50 oder 60 Hertz, erzeugt. Die Richtung der Schwingungen bildet einen spitzen ¥inkel (a) bezüglich des Bodens und in der Achse des Kanals, wobei entsprechend einer vertikalen lengsebene dieser Winkel etwa zwischen 40 und 50 Grad liegt.

Wenn bei einer derartigen Vorrichtung die entsprechend dem Pfeil f fließende Strömungsmenge in der Weise geregelt wird, daß eine schnelle Mitnahme der weniger dich- _. % ten Materialien durch die Strömung und die Ablagerung der dichtesten Materialien am Boden erreicht wird, so wird ein beträchtlicher Teil der weniger dichten ISC er lallen sofort mit der Strömung aum unteren Ende 6 mitgenommen, und der andere Teil, der inmitten der dichteren Materialien eingeschlossen ist,, wird zusammen mit diesen Materialien am Boden 1 des Kanals etwas unterhalb des 2uführpunktes 4 abgelagert. *

Die Schwingungen haben zur Folge, daß die leichten Körner sich, freimachen und an die Oberfläche der abgelagerten Schicht steigen können, von wo sie durch den Wasserstrom nach ttnten bei 6 mitgenoomen werden. Biese Schwingung bewirkt gleichzeitig das Hochsteigen der schweren Körner in Form aufeinanderfolgender Sprünge nach oben, wo sie bei. 5 abgeführt werden·

Die KLg. 2 und 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung von industrieller Bauart* Biese Vorrichtung besteht aus einem Trägergerüst 7> «las eine die Schwingungen erzeugende elektromagnetische Vorrichtung 8 trägt. Diese Schwingungen werden durch das Trägergerüst -auf den Boden des Kanals 9 übertragen. Der Kanal, der zur Erzielung stabiler Strömungen zu breit ist, ist durch Wände 10 auf seiner gesamten

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Länge unterteilt, so daß mehrere Einheitskanäle 11 erhalten werden.

Das zu trennende Material kommt bei 12 in einem Drehverteiler an, der es ermöglicht, die Feststoffmenge in gleichmäßiger Weise in jeden Einheitskanal zu verteilen. Biegsame Leitungen'13 verbinden den Drehverteiler 12, der den Schwingungen nicht ausgesetzt ist, mit Verteilern 14-, die auf Jedem Einheitskanal angebracht sind. Jeder Verteiler 14 hat die Aufgabe, die kontinuierliche Zuführung der in diskontinuierlicher Weise von dem Verteiler 12 kommenden Feststoff menge zu jedem Einheitskanal 11 wieder herzustellen und diese Peststoff menge gleichförmig über die gesamte Breite des Einheitskanals zu verteilen·

Zusammen mit den Materialien kann eine bestimmte Wasser-

durch ■ ·

menge «tee den Verteiler 12 ankommen·

Die su sortierenden Materialien, welche im mittleren eines jeden Einheitekanals ankommen, werden durch die Strömung nach unten mitgenommen.

Das Sortierwasser wird einem Behälter 15 mit konstantem Niveau zugeführt und mittels Leitungen 16 und Verteilern 17 auf «jeden Einheitskanal verteilt. Ventile 18 ermöglichen es, die in jeden Einheitskanal eintretenden Wassermengen einander anzugleichen.

Bei dieser Vorrichtung werden die leichten Materialien ströaungsabwärts mitgenommen und treten zusammen mit dem Wasser am Ende des Kanals 19 aus. Die dichten Materialien lagern sich am Boden eines jeden Einheitskanals ab und steigen aufgrund der Wirkung der durch den Rüttler 8 erzeugten Schwingungen im Gegenstrom nach oben.

ORIGINAL INSPECTED

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Ein Teil der leichten Materialien, die durch die dichten " Materialien im Zeitpunkt dieser Ablagerung eingeschlossen, "bzw« festgehalten werden, gelangt aufgrund der Wirkung der Schwingungen zum oberen Teil der Ablagerung. Von dort werden sie durch die hydraulische Strömung mitgenommen und strömungsabwärts getrieben.

Die konzentrierten dichten Materialien treten in Höhe des Wasserverteilers aus der hydraulischen Strömung aus und werden am oberen Ende 20 der Kanäle entwässert abgeführt, ί

Es wurden mehrere Trennungen von Materialien unterschied-. lich__er Dichte durchgeführt. Beispielsweise kann die Trennung von schweren Erzen erwähnt werden, und zwar insbesondere von Ilmenit mit der Dichte 4-, 2, das in Uf er sand mit der Dichte von 2,65 enthalten war.

In diesem ffalle besteht der Sand hauptsächlich aus.Silikon, dessen Körnigkeit zwischen 80 Mikron und 2 mm liegt, während die Körnigkeit von Ilmenit zwischen 80 Mikron und 0,5 mm liegt. ^;

Die prozentualen Anteile der in den Roherzen am Eingang "

enthaltenen schweren Erze betragen 8 % für 92 % Sand.

Die Neigung des Kanals ist 7 %, und der Winkel der Schwingungen bezüglich des Bodens des Kanals beträgt 45°. Die Frequenz der Schwingungen beträgt 50 Perioden pro Sekunde. Die Amplitude der Schwingungen ist 1,2 mm.

Mittels der Vorrichtung ist es möglich, einerseits praktisch rdnen Sand, nämlich 89 % der am Eingang zugeführten' Materialien, und andererseits den gesamten Ilmenit bzw. das gesamte Titaneisenerz zu erhalten, das noch einem ge-

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ringen Prozentsatz an Sand enthält.

Bei 'bestimmten Fällen einer schwierigen Behandlung, bzw. Verarbeitung wird es von Vorteil sein, die Trennung von zwei oder mehreren Materialien durch Hintereinanderschaltung mehrerer Kanäle in ihrerLängsrichtung durchzuführen·

Mg. 4- zeigt eine Vorrichtung zur Trennung von drei Materialien unterschiedlicher Dichten, nämlich einem dichten Material, einem leichten Material und einem. Material, dessen Dichte einen Zwischenwert besitzt.

In diesem Falle werden an dem mit einem Rüttler 8 ausgestatteten Trägergestell 7 zwei hintereinander angeordnete Kanäle angebracht.

Der Kanal 21 erhält das zu trennende Material durch seinen Materialverteiler 22. Das durch den Wasserverteiler 23 ankommende Waschwasser nimmt die leichtesten Materialien zum unteren Ende 24 des Kanals 21 mit.

Die dichten Materialien und die Mischmaterialien treten am oberen Ende 25 dieses gleichen Kanals 21 aus und fallen in den zweiten Kanal 26, der mit dem Kanal 21 in Reihe geschaltet ist.

Das durch den Verteiler 27 ankommende Waschwasser nimmt die Mischmaterialien zum unteren Ende 28 des Kanals 26 mit. Die dichten Materialien treten am oberen Ende 29 dieses gleichen Kanals aus.

Die Neigung und der Wasserdurchsatζ der zwei Kanäle sind in Abhängigkeit von den dichten und den in jedem Kanal fließenden Tonnagen gewählt.

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ORIGINAL INSPEOTEO

Diese Anordnung kann, gleichermaßen mit drei oder sogar vier in Reihe angeordneten Kanälen» welche an dem gleichen !Träger- , gestll angebracht sind und den gleichen Verteiler verwenden, j realisiert werden.

In bestimmten Fällen der Trennung von zwei Erzen, bei denen zwei möglichst reine Erze erhalten werden sollen, wird es von Vorteil sein, die in SIg. 5 gezeigte Anordnung zu verwenden.

In diesem Falle wird von einer Vorrichtung Gebrauch gemächt, ™ wie sie vorstehend anhand der Fig. 4 beschrieben wurde.

Durch geeignete Regelung der Strömung in dem ersten Kanal 21 wird dann am unteren Ende 24 dieses Kanals ein reines leichtes Material erhalten. Am oberen Ende 25 dieses gleichen Kanals treten dann alle dichten Produkte zusammen mit einem geringen Teil der leichten Produkte aus, welche dann in den zweiten Kanal 26 »u einer zweiten Sortierung fallen. ,

Die Strömung in dem zweiten Kanal 26 ist in der Weise geregelt« daß am oberen Ende 29 dieses Kanals ein praktisch reines dichtes Produkt austritt und am unteren Ende 28 die- a ses < gleichen Kanals die leichten Produkte mit einem geringen Proeentsatz an dichten Produkten erhalten werden, welche dann zu dem Verteiler 22 des ersten Kanals rückgeführt und zusammen mit dem zu trennenden Roherz von neuem sortiert ~

werden«

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1- Sortiervorrichtung, bei der von einer hydraulischen Strömung mit freier Oberfläche Gebrauch gemacht wird, gekennzeichnet durch einen leicht geneigten Kanal, in dem mit freier Oberfläche eine bestimmte Flüssigkeitsmenge strömt und der von oben nach unten betrachtet einen Feststoffauslaß am oberen Ende, einen Einlaß für die Sortierflüssigkeit, eine Zuführung für die zu sortierenden Materialien und einen Auslaß am unteren Ende für die Flüssigkeit und die von der Strömung mitgenommenen Feststoffe aufweist, wobei dieser Kanal mit einer Vorrichtung versehen ist, die in in einer Richtung in Schwingung versetzt, die mit der Achse des Kanals einen spitzen Winkel einschließt, der dem Winkel entspricht, den die Richtung der nach oben gerichteten Schwingungen mit der von unten nach oben verlaufenden Achse des Kanals in der vertikalen Längsebene bildet.

2- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des Kanals kleiner als 15 Grad ist.

3- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - , zeichnet, daß der Winkel der Richtung der Schwingungen mit der Achse des Kanals zwischen 40 und 50 Grad liegt. .

4-. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Schwingungen in der Größenordnung von Millimetern liegt.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die !frequenz der Schwingungen einige zehn Perioden pro Sekunde beträgt.

6. Tor richtung nach Anspruch 1, dadurch g e ke η η -τ ζ e i c hn e t, daß die Schwingungen durch eine elektromagnetische Vorrichtung erzeugt werden, die mit der !Frequenz eines elektrischen Speisenetzes arbeitet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in Längsrichtung durch Wände unterteilt ist, welche mehrere Einheitskanäle festlegen, und daß ein Materialverteiler zur gleichmäßigen Speisung der Einheitskanäle mit den zu sortierenden Materialien vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß die Breite des Einheitskanals oder der Einheitskanäle sich in Längsrichtung ändert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet," daß der Boden des Kanals eine kon- | kave Form, z.B. eine dreieckige Form, besitzt.

10.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e lehnet, daß der Boden des Kanals längsrillen aufweist.

11. Sortieranlage, gekennz ei chnet durch zwei oder mehrere in Reihe angeordnete Vorrichtungen nach Anspruch 1, wobei die am oberen Ende eines ersten Kanals austretenden Feststoffe den nachfolgenden Kanal mit zu sortierenden Materialien speisen.

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