DE19717093C2 - 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, S. 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.

In "Aufbereitungstechnik", 36 (1995), Nr. 2, S. 83-84 wird eine optoelektronische Sortieranlage für mineralische Schüttgüter beschrieben. Nach einer Konditionierung des Gutes wird der vereinzelte Produktstrom ein- oder zweiseitig beleuchtet und optisch abgetastet. Danach erfolgt eine Trennung des Produktstromes durch Ausblasen mit Druckluft oder mechanische Auslenkeinrichtungen.

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 Bedüsungseinrichtung, die mittels Wassers und/oder Luft 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 und/oder Luft 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 im Bereich oder hinter der Sortierstation, in den letztgenannten Fällen 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 üblicherweise mit Wasser betrieben. Grundsätzlich lassen sich mit beiden Verfahrenstechniken Verunreinigungen entfernen. Die Luftbedüsung erfordert jedoch extrem hohe Drücke, um das Gut selbst zu bewegen.

Erfolgt die Bedüsung bereits am Ende der Sortierstation, also in einem Bereich, in dem das zu behandelnde stückige Gut noch auf einer Transportvorrichtung bewegt wird, kann die Bedüsung aufgrund längerer Verweilzeit auf der Transportvorrichtung auch mit Luft oder einem Luft-/Wasser­ gemisch erfolgen.

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, uni 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 8.

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.

Der gleiche Effekt wird auch bei einer Bedüsung mit Wasser, Luft oder einem Luft-/Wasser-Gemisch am Ende der Sortierstation, beispielsweise im Bereich einer Bandtrommel erreicht, wie in der Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird.

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 die genannte Bandtrommel verlassen, die das Gut entlang einer vorbestimmbaren Fallkurve wegführt. Etwas unterhalb der Bedüsungseinrichtung kann in Richtung des Luft- und/oder Wasserstrahls versetzt ein Leitblech angeordnet werden, so daß die verwertbaren Gesteinsbrocken, nachdem sie mittels der Bedüsungseinrichtung 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 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 zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Dabei zeigen - jeweils in stark schematisierter Darstellung -

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Kalksteinbrocken,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung (Ansicht analog Fig. 1),

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Bandtrommel gemäß Fig. 2.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 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.

Eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zeigen die Fig. 2 und 3. Dabei sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich entsprechend auf die wesentlichen Unterschiede gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Sortiereinrichtung 14 umfaßt hier eine zusätzliche Bandtrommel 24.2, die in Transportrichtung der Gesteinsbrocken 12 dem Bandförderer 10 nachgeschaltet ist, wobei Transportrollen 32 einen kontinuierlichen Materialtransport der Gesteinsbrocken 12 vom Bandförderer 10 auf die Bandtrommel 24.2 sicherstellen.

Die Bandtrommel 24.2 wird zwischen insgesamt sechs Antriebsrädern 34 drehbar geführt, wobei jeweils drei Antriebsräder 34 im Winkel von jeweils etwa 120 Grad zueinander an den Enden der Bandtrommel 24.2 (in Richtung der Mittenlängsachse M der Bandtrommel 24.2 betrachtet) aufliegen (in Fig. 3 nur teilweise dargestellt).

Die Bandtrommel 24.2 ist innen hohl, so daß sich insgesamt eine Zylinderform ergibt. Die Oberfläche 36 besteht aus einer Vielzahl beabstandet zueinander angeordneter ringförmiger Stege 36.1, die jeweils durch kurze Verbindungsstege 36.2 miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine in etwa käfigartige Struktur der Bandtrommel 24.2.

Bei dieser Ausführungsform ist die Bedüsungseinrichtung 22 innerhalb der Bandtrommel 24.2 angeordnet, und zwar derart, daß der oder die von der Bedüsungseinrichtung 24.2 ausge­ sendeten Wasser-, Luft- und/oder Wasser-/Luft-Strahlen die Gesteinsbrocken 12 noch in einem Bereich beaufschlagen, in dem die Gesteinsbrocken 12 auf der Oberfläche 36 der Bandtrommel 24.2 aufliegen.

Um ein leichtes "Lösen" der zuvor als verwertbar erkannten Gesteinsbrocken von der Oberfläche 36 der Bandtrommel 24.2 zu erleichtern ist die Bedüsungseinrichtung 22 hier so angeordnet und winkelmäßig ausgerichtet, daß die Gesteinsbrocken 12 zum Zeitpunkt des Verlassens der Bandtrommel 24.2 beaufschlagt werden. Die resultierende Geschwindigkeit der Materialstücke 12 entspricht so der Umfangsgeschwindigkeit der Bandtrommel 24.2 oder übersteigt diese nur minimal.

Fig. 3 zeigt, daß die Bedüsungseinrichtung 22 aus mehreren (hier 7) Düsen 22.1 bis 22.7 besteht, die jeweils zwischen den Stegen 36.1 angeordnet sind.

In gleicher Weise wie vorstehend beschrieben werden die verwertbaren von den nichtverwertbaren Gesteinsbrocken anschließend getrennt.

Claims (19)

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 werden beim anschließenden Verlassen der Sortierstation oder nach Verlassen der Sortierstation an einer auf die Unterseite der Gesteinsbrocken gerichteten Wasser- und/oder Luft- 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, bei dem die Gesteinsbrocken die Sortierstation im freien Fall verlassen und danach an der Bedüsungseinrichtung vorbeigeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gesteinsbrocken im Bereich der Sortierstation, aber nach der optischen Erfassung an der Bedüsungseinrichtung vorbeigeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gesteinsbrocken von einer Vielzahl vereinzelter Luft- und/oder Wasserstrahlen bedüst werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gesteinsbrocken von mit hoher Frequenz pulsierenden Luft- und/oder Wasserstrahlen bedüst werden.

7. Verfahren nach Anspruche 1, bei dem die Gesteinsbrocken vor Eintritt in die Sortierstation auf ihrer Oberseite mittels Luft oder Wassers vorgereinigt werden.

8. Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Gesteinsbrocken mit

• 8.1 einem Fördermittel (10) zum Transport der vereinzelten Gesteinsbrocken (12) in eine Sortierstation (14), die
• 8.2 eine Einrichtung (16) zur optischen Erfassung der Oberseite (12o) der Gesteinsbrocken (12) umfaßt, und
• 8.3 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- und/oder Luft-Bedüsungseinrichtung (22) weiterleitet, die
• 8.4 im Bereich der Sortierstation (14), aber der optischen Einrichtung (16) nachgeschaltet, oder 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.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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 Bedüsungseinrichtung (22) über die im Rechner (18) ermittelten Differenz-Meßdaten steuerbar oder regelbar ist.

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

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der am Ende der Sortierstation (14) eine dem Fördermittel (10) zugeordnete Bandtrommel (24) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der unterhalb der Bedüsungseinrichtung (22) - in Bedüsungsrichtung versetzt - ein Leitblech (30) zur Wegführung verwertbarer Gesteinsbrocken (12) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Bedüsungseinrichtung (22) über ein Magnetventil (20) schaltbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Bedüsungseinrichtung (22) am Ende der Sortierstation (14) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Bandtrommel (24) eine durchbrochene Oberfläche aufweist und die Bedüsungseinrichtung (22) im Inneren der Bandtrommel (24) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Bandtrommel (24) umfangsseitig gelagert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Oberfläche der Bandtrommel (24) aus parallel zur Bandtrommelachse verlaufenden beabstandeten Stegen (36.1, 36.2) besteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Anstellwinkel der Bedüsungseinrichtung (22) einstellbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Bedüsungseinrichtung (22) aus mehreren Düsen besteht.