DE19616036C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Gesteinsbrocken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Gesteinsbrocken.

Bei der Aufbereitung von Hartgestein, beispielsweise Kalkstein, tritt häufig das Problem auf, daß das gebrochene Gestein Verunreinigungen aufweist, die vor der Weiterverarbeitung (beispielsweise zu Branntkalk) abgetrennt werden müssen.

Derartige Verunreinigungen bestehen vor allem aus Ton, Lehm und Sand. Vor allem zäher tertiärer Ton stellt dabei ein erhebliches Problem dar.

Herkömmliche Läuterverfahren unter Einsatz beispielsweise von Waschtrommeln reichen nicht aus, eine ausreichende Abscheidung der Fremdstoffe zu erreichen.

In der Zeitschrift "Aufbereitungs-Technik" 35 (1994) Nr. 9, 478 ist deshalb zur Aufbereitung von verunreinigtem Hartgestein ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Gesteinsbrocken mittels Hochdruckbebrausung gereinigt werden.

Dabei sollen die im Verlauf der Steinbearbeitung auftretenden Möglichkeiten zur Verformung und zum Aufweichen von Tonen, insbesondere beim Durchgang durch Silos, Bunker oder Freiläger, genutzt werden. Die Wäsche erfolgt dabei hinter dem Siloaustrag bei einem Wasserdruck von mindestens 10 bar. In diesem Aufsatz wird bereits darauf hingewiesen, daß bei sehr zähen Tonen der Silodurchgang und die Hochdruckbebrausung gegebenenfalls wiederholt werden müssen.

Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Gesteinsbrocken, insbesondere Hartgestein, zur Verfügung zu stellen, welche in bestehende Anlagen integrierbar sind und zu einer möglichst vollständigen Abscheidung insbesondere auch stark anhaftender und zäher Verunreinigungen führen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein im wesentlichen zweistufiges Verfahrens beziehungsweise eine entsprechende zweistufige Vorrichtung vor.

Dabei erfolgt in einer ersten Stufe eine optische Erfassung der Oberseite der einzelnen Gesteinsbrocken nach Helligkeit und/oder Farbe. Insoweit nutzt die Erfindung die unterschiedliche Helligkeit beziehungsweise Farbe des Grundgesteins (beispielsweise Kalkstein) und der Verunreinigung (zum Beispiel Ton) aus, um mittels optischer Messungen solche Gesteinsbrocken bestimmen zu können, die einen Verunreinigungsgrad aufweisen, der oberhalb eines für die weitere Aufbereitung akzeptabelen Grenzwertes liegt. Dieser Grenzwert kann empirisch vorher bestimmt und in einem Rechner gespeichert werden.

In der zweiten Stufe erfolgt dann die konkrete Trennung des verwertbaren Gutes von dem unverwertbaren Gut, und zwar mittels einer Wasser-Bedüsungseinrichtung, die auf die Unterseite der verwertbaren Gesteinsbrocken wirkt.

Dabei erfüllt die Bedüsungseinrichtung wiederum zwei Teilaufgaben:

Sie dient einerseits dazu, die verwertbaren Gesteinsbrocken aus dem Transportweg abzulenken (wegzuführen), um so die verwertbaren Gesteinsbrocken getrennt sammeln zu können. Sie erfüllt gleichzeitig aber auch einen wichtigen weiteren Zweck, nämlich die Unterseite dieser Gesteinsbrocken einer zusätzlichen Reinigung durch Bedüsung mit Wasser zu unterziehen und damit den Verunreinigungsgrad dieser Steine weiter herabzusetzen.

Um eine möglichst komplette Abtrennung von insbesondere tonigen Verunreinigungen zu erreichen, können die Gesteinsbrocken vor der Sortierstation eine Reinigungsstation durchlaufen, bei der die Gesteinsbrocken auf ihrer Oberseite (die anschließend optisch vermessen wird) vorgereinigt werden. In diesem Fall erfolgt also die Reinigung auf der Oberseite vor der Sortierstation und die Reinigung auf der Unterseite hinter der Sortierstation, im letztgenannten Fall jedoch nur bei solchen Stücken, die in der Sortierstation bereits als verwertbar registriert wurden.

Die Vorreinigung kann mit Luft oder Wasser erfolgen. Die der Sortierstation nachgeschaltete Bedüsungseinrichtung wird jedoch in jedem Fall mit Wasser betrieben. Grundsätzlich lassen sich mit beiden Verfahrenstechniken Verunreinigungen entfernen. Die Luftbedüsung erfordert jedoch extrem hohe Drücke, um das Gut selbst zu bewegen. Während die Reinigung auf der Oberfläche entlang eines Transportmittels wie eines Gurtförderers erfolgen kann (wobei das Gut selbst durch den Luftstrom nicht bewegt wird) ermöglicht die Wasserbedüsung bei relativ geringem Drücken bereits eine Auslenkung der Gesteinsbrocken, um diese aus dem eigentlichen Transportweg in eine Aufnahme- und Sammeleinrichtung zu führen.

Dies vorausgeschickt umfaßt die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform ein Verfahren zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Gesteinsbrocken mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie eine zugehörige Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 7.

Um eine besonders effektive Wegführung der Gesteinsbrocken über den Wasserdruck im Bereich der Bedüsungseinrichtung zu erreichen sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Gesteinsbrocken die Sortierstation im freien Fall verlassen und entsprechend im freien Fall an der Bedüsungseinrichtung vorbeigeführt werden. Dabei erfolgt vorzugsweise eine im wesentlichen horizontale Bedüsung und Auslenkung der (verwertbaren) Gesteinsbrocken, während das nicht verwertbare Gut die Bedüsungseinrichtung unbeaufschlagt passiert und nach unten in ein getrenntes Aufnahmegefäß fällt.

Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Meßgeräten zur optischen Erfassung der Helligkeit und/oder Farbe von Festkörpern bekannt, auf die im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre prinzipiell zurückgegriffen werden kann.

So kann die Sortierstation eine hochauflösende Farb-Zeilenkamera zur Bildaufnahme umfassen, während der Rechner eine zugehörige Bildverarbeitungssoftware beinhaltet. Im Rechner werden dann die konkret ermittelten Farb- oder Helligkeitswerte für jeden Gesteinsbrocken individuell registriert und mit Referenz-Meßdaten verglichen. Ergibt sich dabei, daß der Verunreinigungsgrad unterhalb eines maximalen Grenzwertes liegt so handelt es sich um ein verwertbares Stück. Der Rechner gibt in diesem Fall ein Signal an die genannte Bedüsungseinrichtung, die dann in dem Moment aktiviert wird, in dem das entsprechende Gesteinsstück an der Bedüsungseinrichtung vorbeigeführt wird. Es verläßt dort seinen ursprünglichen Weg und wird über den oder die Wasserstrahlen der Bedüsungseinrichtung seitlich ausgelenkt und dabei gleichzeitig auf seiner Unterseite abgespült (gereinigt), um hier anhaftende Verunreinigungen möglichst vollständig zu beseitigen.

Während das Gut beispielsweise über eine Vibrationsrinne über einen Gurtförderer der Sortierstation zugeführt wird, können die Gesteinsbrocken die Sortierstation beispielsweise über eine Bandtrommel verlassen, die das Gut entlang einer vorbestimmbaren Fallkurve wegführt, welches anschließend an der Bedüsungseinrichtung vorbeigeführt wird. Etwas unterhalb der Bedüsungseinrichtung kann in Richtung des Wasserstrahls versetzt ein Leitblech angeordnet werden, so daß die verwertbaren Gesteinsbrocken, nachdem sie vom Wasserstrahl abgelenkt wurden, entlang dieses Leitbleches weggeführt und von den unverwertbaren Gesteinsbrocken getrennt werden.

Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung sind einfach aufgebaut und lassen sich auch in bestehenden Anlagen nachrüsten. Sie ermöglichen eine effektive Reinigung insbesondere von Hartgestein. Ein wesentlicher Vorteil liegt auch darin, daß sowohl die optische Erfassung als auch die Wasser-Bedüsung in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden können, so daß auch eine Anwendung bei Massengütern, wie Kalkstein, problemlos realisierbar ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur - in stark schematisierter Darstellung - eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Kalksteinbrocken.

Die Vorrichtung umfaßt einen Gurtförderer 10, der Kalksteinbrocken 12 vereinzelt einer insgesamt das Bezugszeichen 14 tragenden Sortiereinrichtung 14 zuführt.

Wesentlicher Bestandteil der Sortiereinrichtung 14 ist eine oberhalb des Bandförderers 10 angeordnete hochauflösende Farb-Zeilenkamera 16. Sobald ein Kalksteinbrocken 12 die Kamera 16 passiert rastert diese die Oberseite 12o des Kalksteinbrockens 12 ab und bestimmt deren Helligkeit beziehungsweise ermittelt die zugehörigen Farbwerte. Diese Meßdaten werden von der Zeilenkamera 16 in einen Rechner 18 gegeben, wo sie mit entsprechenden Referenz-Meßdaten verglichen werden.

Die Kalksteinbrocken 12, deren zugehörige Meßdaten unterhalb eines zuvor empirisch ermittelten Grenzwertes liegen, werden so im Rechner als "verwertbare Gesteinsbrocken" erkannt. In diesem Fall gibt der Rechner 18 ein Signal an ein Magnetventil 20, welches zeitlich verzögert aktiviert wird und eine im wesentlich horizontal angeordnete Düsenreihe 22 "öffnet".

Zu diesem Zeitpunkt hat der entsprechende Kalksteinbrocken 12 die Sortierstation 14 verlassen und eine Bandtrommel 24 passiert, von der der Kalksteinbrocken entlang einer Fallkurve 26 nach unten im freien Fall abgegeben wird.

Die Öffnung der Düsen 22 erfolgt dann (rechnergestützt) zu dem Zeitpunkt, zu dem der als verwertbar ermittelte Gesteinsbrocken die Düsen 22 passiert. Das über eine Zuführleitung 28 zugeführte Wasser wird jetzt unter Hochdruck über die Düsen 22 ausgedüst und bewirkt zum einen eine Reinigung der Unterseite 12u des Kalksteinbrockens 12 und zum anderen dessen Auslenkung (in der Figur nach rechts), so daß der entsprechende Kalksteinbrocken 12 die ursprüngliche Fallkurve 26 verläßt, bis er unter Gravitationseinfluß nach unten absinkt und dabei auf ein Leitblech 30 fällt, entlang dessen der Stein seitlich weggeführt wird.

Gesteinsbrocken, die in der Sortierstation 14 als nicht verwertbar erkannt wurden, passieren dagegen die Bedüsungseinrichtung 22 entlang der Fallkurve 26, da die Düsen 22 in diesem Fall nicht aktiviert werden, so daß entsprechend auch keine Auslenkung erfolgt.

Die Bedüsungseinrichtung 22 arbeitet danach stoßweise. Sie wird nur dann aktiviert, wenn Gesteinsbrocken passieren, die in der Sortierstation 14 zuvor als verwertbar erkannt wurden, während sie sonst passiv bleibt.

Die Reinigungsleistung kann zusätzlich dadurch erhöht werden, daß die Wasserbedüsung mit hoher Frequenz pulsierend erfolgt.

Claims (12)

1. Verfahren zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Gesteinsbrocken mit folgenden Merkmalen:

• 1.1 Die Gesteinsbrocken werden vereinzelt über ein Fördermittel einer Sortierstation zugeführt,
• 1.2 in der Sortierstation erfolgt eine optische Erfassung der Oberseite der einzelnen Gesteinsbrocken nach Helligkeit und/oder Farbe,
• 1.3 die bei der optischen Erfassung ermittelten Meßdaten werden in einem Rechner mit Referenzdaten verglichen und Differenz-Meßdaten bestimmt,
• 1.4 die Gesteinsbrocken verlassen die Sortierstation und werden an einer auf die Unterseite der Gesteinsbrocken gerichteten Wasser-Bedüsungseinrichtung mit geringem Abstand vorbeigeführt,
• 1.5 in Abhängigkeit von den im Rechner ermittelten Differenz-Meßdaten wird die Bedüsungseinrichtung beim Passieren von verwertbaren Gesteinsbrocken aktiviert, unter gleichzeitiger Reinigung der Unterseite und Ablenkung der verwertbaren Gesteinsbrocken derart, daß diese von den unbeaufschlagt die Bedüsungseinrichtung passierenden Gesteinsbrocken getrennt gesammelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gesteinsbrocken in der Sortieranlage mittels einer Zeilenkamera optisch gerastert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Gesteinsbrocken die Sortierstation im freien Fall verlassen und an der Bedüsungseinrichtung vorbeigeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Gesteinsbrocken von einer Vielzahl vereinzelter Wasserstrahlen bedüst werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Gesteinsbrocken von mit hoher Frequenz pulsierenden Wasserstrahlen bedüst werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Gesteinsbrocken vor Eintritt in die Sortierstation auf ihrer Oberseite mittels Luft oder Wasser vorgereinigt werden.

7. Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Gesteinsbrocken mit

• 7.1 einem Fördermittel (10) zum Transport der vereinzelten Gesteinsbrocken (12) in eine Sortierstation (14), die
• 7.2 eine Einrichtung (16) zur optischen Erfassung der Oberseite (12o) der Gesteinsbrocken (12) umfaßt, und
• 7.3 einem mit der optischen Einrichtung (16) meßtechnisch verbundenen Rechner (18), der die bei der optischen Erfassung ermittelten Meßdaten mit Referenz-Meßdaten unter Berechnung von Differenz-Meßdaten vergleicht und an eine Wasser-Bedüsungseinrichtung weiterleitet, die
• 7.4 unterhalb des Transportweges (26), der die Sortierstation (14) verlassenden Gesteinsbrocken (12) angeordnet ist und beim Passieren von verwertbaren Gesteinsbrocken (12) zur Bedüsung der Unterseite (12u) der verwertbaren Gesteinsbrocken (12) und deren Ablenkung in eine Aufnahmeeinrichtung aktivierbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Sortierstation (14) eine Zeilenkamera (16) zur optischen Erfassung der Oberseite (12o) der Gesteinsbrocken (12) und der Rechner (18) eine zugehörige Bildverarbeitungssoftware umfaßt und die Wasser-Bedüsungseinrichtung (22) über die im Rechner (18) ermittelten Differenz-Meßdaten steuerbar oder regelbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Fördermittel (10) ein Gurtförderer oder eine Vibrationsrinne ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der der Sortierstation (14) eine Bandtrommel (24) nachgeschaltet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der unterhalb der Bedüsungseinrichtung (22) - in Bedüsungsrichtung versetzt - ein Leitblech (30) zur Wegführung verwertbarer Gesteinsbrocken (12) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die Bedüsungseinrichtung (22) über ein Magnetventil (20) schaltbar ist.