DE19619107C2

DE19619107C2 - Method and device for separating fine-grained solids by particle size

Info

Publication number: DE19619107C2
Application number: DE1996119107
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Phys Meyer; Martin Harz
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1996-05-11
Filing date: 1996-05-11
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-12
Also published as: DE19619107A1

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Abspruchs 1 ein Verfahren und gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 eine Vorrichtung zur Trennung von fein- und feinstkörnigen Feststoffen nach der Partikelgröße und -dichte aus einem Feststoffgemisch.The invention relates according to the preamble of claim 1 a procedure and according to the preamble of claim 3 a device for Separation of fine and very fine-grained solids after Particle size and density from a solid mixture.

Nach dem Stand der Technik sind unterschliedliche Verfahren zur Trennung von feinkörnigen Feststoffen nach der Partikelgröße und Partikeldichte bekannt. Verfahren zur Trennung nach der Partikelgröße (Klassieren) sind das Sieben, die Sedimentation im Schwerkraftfeld oder im Zentrifugalkraftfeld sowie das Sichten. Die beiden letztgenannten Verfahren sind ebenfalls zur Trennung nach der Partikeldichte (Sortieren) geeignet. Das Trocken-Sieben ist nur bis zu einer Partikelgröße größer als 50 µm effektiv einsetzbar, für Partikelgrößen kleiner als 50 µm werden meist Naß-Siebverfahren eingesetzt. Diese haben, wie auch alle Sedimentationsverfahren zum Nachteil, daß kleine Partikel bei der Trennung von der flüssigen Phase leicht agglomerieren. Ein weiterer Nachteil ist, daß durch die zu verwendende Flüssigkeit chemische oder andere Eigenschaften der Partikel verändert werden können. Das Sichten wird vor allem für sehr kleine Partikelgrößen eingesetzt.According to the prior art, there are different methods for Separation of fine-grained solids according to the particle size and Particle density known. Process for separation after the Particle size (classifying) is sieving, sedimentation in the Gravity field or in the centrifugal force field as well as the sifting. The latter two methods are also for separation suitable according to the particle density (sorting). Dry screening is effective only up to a particle size larger than 50 µm can usually be used for particle sizes smaller than 50 µm Wet screening process used. Like everyone else, they have Sedimentation process to the disadvantage that small particles slightly agglomerate the separation from the liquid phase. A Another disadvantage is that due to the liquid to be used chemical or other properties of the particles changed can be. Sighting is especially for very small ones Particle sizes used.

Ein Verfahren zur Trennung nach der Partikelgröße mittels Sichten ist beispielsweise aus der DE 195 14 971 A1 bekannt. Es wird der Austrag einer Vormahlstufe in einem Vormahlkreislauf auf eine maximal zulässige Korngrenze eingestellt und mit dem Austrag einer Feinmahlstufe zusammengeführt und vermischt. Sodann wird die Mischung aus Vormahlgut und Feinmahlgut einer Sichterstufe aufgegeben und darin in eine gröbere und in eine feinere Fraktion zerlegt und die gröbere Sichterfraktion zur Nachzerkleinerung der Feinmahlstufe aufgegeben, während die feinere Sichterfraktion als Fertiggut ausgetragen wird. Damit soll bereits während der Sichtung ein erheblicher Anteil an Mittel-, Fein- und Feinstgut abgetrennt werden, wodurch fallweise ein mehrstufiges Vormahlen vermieden und der Durchsatz des Nachmahlkreislaufes durch die Feinmahlstufe in wirtschaftlichen Grenzen gehalten werden können.A method of separation by particle size using Sifting is known for example from DE 195 14 971 A1. It is the discharge of a pre-grinding stage in a pre-grinding cycle set to a maximum permissible grain limit and with the Discharge of a fine grinding stage merged and mixed. Then the mixture of pre-ground and fine ground becomes one Abandoned sifter stage and into a coarser and one finer fraction and the coarser classifier fraction Post-comminution of the fine grinding stage abandoned while the finer classifier fraction is discharged as finished goods. In order to should already have a significant share in the sighting Medium, fine and very fine goods are separated, whereby in some cases a multi-stage pre-grinding avoided and the throughput of the post-grinding cycle through the fine grinding stage in economic limits can be kept.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung eines Schüttgutgemisches ist aus der DE 44 34 748 C2 bekannt. Ein Schüttgutgemisch, insbesondere aus der Sekundärrohstoff aufbereitung, dessen Bestandteile ein unterschiedliches spezifisches Gewicht aufweisen, wird als Materialstrom auf eine schwingende Transporteinrichtung aufgegeben. Die Transporteinrichtung wird mit hoher Schwingamplitude betrieben, wodurch die Schüttgutschicht aufgelockert wird und eine Zonierung des Schüttgutes auftritt. Die Trennung erfolgt nach der Kornform. In der unteren Zone befinden sich die flächigen Bestandteile mit schmaler Kante, während in der oberen Zone vorwiegend Bestandteile mit rundlicher, verkugelter und verdichteter Gestalt auftreten.A method and an apparatus for separating a Bulk material mixture is known from DE 44 34 748 C2. A Bulk material mixture, especially from the secondary raw material preparation, the components of which are different have specific weight, is considered a material flow to a vibrating transport device abandoned. The Transport device is operated with a high vibration amplitude, which loosens the bulk layer and a Zoning of the bulk material occurs. The separation takes place after the grain shape. The flat areas are in the lower zone Components with a narrow edge, while in the upper zone mainly components with rounded, spherical and condensed form occur.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, womit kleinste Mengen des eingangs genannten Ausgangsmaterials nahezu verlustfrei und ohne Verwendung von zusätzlichen Flüssigkeiten getrennt werden können. Über die Wahl der Prozeßparameter soll eine stufenlose Vorgabe der Trennkriterien möglich sein. Die Vorrichtung soll einfach und kostengünstig zu realisieren sein.The object of the invention is a method and Specify the device, with the smallest quantities of the input mentioned starting material almost lossless and without Use of additional liquids to be separated can. The choice of process parameters is intended to be stepless Specification of the separation criteria may be possible. The device is said to be easy and inexpensive to implement.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Variante wird durch Anspruch 2 angegeben. Die Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 4 bis 6.According to the invention, the object is achieved with a method using Features of claim 1 solved. An advantageous variant is indicated by claim 2. The task continues with a device for performing the method with the Features of claim 3 solved. Further training and Refinements are the subject of dependent claims 4 to 6.

Die Erfindung basiert auf der Wechselwirkung der Partikel des feinkörnigen Feststoffes mit einer bewegten Membran in Verbindung mit den ballistischen Eigenschaften der darauf folgenden Bewegungen in einem gasförmigen Medium oder im Vakuum.The invention is based on the interaction of the particles of the fine - grained solid with a moving membrane in Connection with the ballistic properties of the on it following movements in a gaseous medium or in vacuum.

Wesentlich für die mechanische Wechselwirkung der Teilchen mit der Membran ist deren Relativbewegung zueinander. Diese bestimmt sich über die charakteristische Flugzeit für jede einzelne Partikelgröße (beeinflußt durch Reibung im gasförmigen Medium) verglichen mit dem zeitlichen Ablauf der Membranbewegung. Die Reibung mit dem gasförmigen Medium während der Flugbewegung wird im wesentlichen von der Partikelgröße und der Form der Partikel beeinflußt. Das Verhältnis der Anteile an elastischer und inelastischer Wechselwirkung mit der Membran wird vor allem von der Partikelgröße und der Masse der Partikel beeinflußt. Dies bedeutet, daß nur für die Partikelfraktion, bei der Flugzeit und Schwingungsperiode der Membran aufeinander abgestimmt sind, der Energieverlust infolge Reibung mit dem gasförmigen Medium und inelastischen Stoßes mit der Membran wieder ausgeglichen werden kann. Deshalb erreichen solche Partikel im Vergleich zu den anderen eine maximale Flughöhe, sie können hinsichtlich ihrer Eigenschaften durch die Wahl des gasförmigen Mediums (auch Vakuum möglich) und die Vorgabe von Amplitude und Frequenz der Membranbewegung ausgewählt und durch eine geeignete Abscheidevorrichtung aufgrund ihrer erreichten Flughöhe vom Rest des Feststoffgemisches getrennt werden. Essential for the mechanical interaction of the particles with the membrane is their relative movement to each other. This determines about the characteristic flight time for each one Particle size (influenced by friction in the gaseous medium) compared to the time course of the membrane movement. The There will be friction with the gaseous medium during flight movement essentially on the particle size and shape of the particles influenced. The ratio of proportions of elastic and inelastic interaction with the membrane is mainly caused by affects the particle size and mass of the particles. This means that only for the particle fraction, at flight time and Vibration period of the membrane are coordinated with each other Energy loss due to friction with the gaseous medium and inelastic shock can be compensated for with the membrane can. Therefore, such particles reach compared to the others a maximum flight altitude, they can with regard to their Properties through the choice of the gaseous medium (also Vacuum possible) and the specification of amplitude and frequency of the Membrane movement selected and by a suitable Separation device due to its flying height reached from the rest of the solid mixture are separated.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Partikel mit einer Korngröße auch unterhalb von 50 µm ohne Dispergieren in einer Flüssigkeit voneinander getrennt werden können.The advantage of the invention is that particles with a Grain size even below 50 microns without dispersing in one Liquid can be separated.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. An Hand der einzigen Fig. 1 werden Verfahren und Vorrichtung erläutert.The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment. The method and device are explained with reference to the single FIG. 1.

In der Fig. 1 ist ein Gefäß 2 mit einer schwingungsfähigen Membran 3 als Boden dargestellt. Die Anregung der Schwingung erfolgt durch die Spule 4. Im Gefäß 2 befinden sich Partikel 1 unterschiedlicher Größe, die mit der Membran 3 in Wechselwirkung treten. Die Fraktion mit der maximalen Flugbahnhöhe wird durch den seitlichen Luftstrom 5 von den übrigen Partikeln getrennt, und gelangen über den Abscheider 6 in einen separaten Behälter 8.In FIG. 1, a vessel 2 is shown with a vibratory diaphragm 3 as a bottom. The oscillation is excited by the coil 4 . In the vessel 2 there are particles 1 of different sizes, which interact with the membrane 3 . The fraction with the maximum flight path height is separated from the other particles by the side air flow 5 and reaches a separate container 8 via the separator 6 .

Die Membran 3 ist durch den äußeren Erreger, die Spule 4, hinsichtlich Amplitude und Frequenz steuerbar. Die Partikel 1 des feinkörnigen Feststoffes können mit der Membran 3 in mechanische Wechselwirkung treten, wodurch sich Flugbewegungen der Partikel 1 im Schwerkraftfeld der Erde erzeugen lassen. Aufgrund der periodischen Bewegung der Membran 3 und der ballistischen Charakteristik der Flugbewegungen ergibt sich für eine bestimmte Partikelfraktion die Möglichkeit der maximalen Energieaufnahme infolge zeitlicher Koinzidenz der Flugzeit mit der Periode der Membranbewegung.The membrane 3 can be controlled by the external exciter, the coil 4 , in terms of amplitude and frequency. The particles 1 of the fine-grained solid can interact mechanically with the membrane 3 , as a result of which flight movements of the particles 1 can be generated in the earth's gravitational field. Due to the periodic movement of the membrane 3 and the ballistic characteristic of the flight movements, the possibility of maximum energy absorption due to a temporal coincidence of the flight time with the period of the membrane movement results for a certain particle fraction.

Zur Ausschaltung der Reibung der Partikel 1 mit dem gasförmigen Medium kann die Anordnung unter einem Behältnis 7 betrieben werden, in dem ein Vakuum erzeugt wird.To eliminate the friction of the particles 1 with the gaseous medium, the arrangement can be operated under a container 7 in which a vacuum is generated.

Claims

1. A method for separating fine and very fine-grained solids according to the particle size and density from a solid mixture, characterized in that with a periodically moving membrane ( 3 ) the particles ( 1 ) of the solid mixture in a vessel ( 2 ) at different flight heights are excited, and the particles ( 1 ) with a separating device ( 5 , 6 , 8 ), for which the flying height of the particles ( 1 ) is the separation criterion, are separated from the rest of the solid mixture according to particle size and particle density, the different flying heights of the Determine particles ( 1 ) from the interaction of the particles ( 1 ) with the moving membrane in connection with the ballistic properties of the subsequent movement in a gaseous medium and are adjusted by means of the selected parameters of the membrane movement, amplitude and / or frequency.

2. The method according to claim 1, characterized in that instead of the gaseous medium vacuum is present over the vessel ( 2 ), which eliminates the friction of the particles with the gaseous medium and only the interaction between the particles ( 1 ) and the membrane ( 3 ) is used for the excitation of different flight altitudes.

3. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 2, characterized in that a diaphragm ( 3 ) which can be periodically excited with variable amplitude and / or frequency is provided, the diaphragm ( 3 ) forming the bottom of the vessel ( 2 ), and above the vessel ( 3 ) a separating device ( 5 , 6 , 8 ) is provided for separating particle fractions of a flight path height.

4. The device according to claim 3, characterized in that the Separation device with mechanical, pneumatic or electrostatic agents or combinations thereof is operable.

5. The device according to claim 3, characterized in that the separating device is formed by a lateral air flow ( 5 ), a separator ( 6 ) and a separate collecting vessel ( 8 ), the air flow ( 5 ) over the upper edge of the vessel ( 2 ) strokes and is directed to the separator ( 6 ), so that a particle fraction in each case in the separator ( 6 ) and then in the collecting vessel ( 8 ).

6. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that a vacuum ( 7 ) is provided at least around the area of the separation of the particles.