DE2134298B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Scheider für feines Teilchenmaterial, mit einem vibrierend angetriebenen Materialträger, über den das Teilchenmaterial im wesentlichen in einer Längsrichtung bewegbar ist, und mit einer im Abstand darüber befindlichen ersten Elektrode.

Ein derartiger Scheider ist aus der USA.-Patentschrift 1017 701 bekannt.

Es ist bekannt, eine Trennung dadurch durchzuführen, daß bestimmte Teilchen in einer Mischung um einen größeren Betrag von einer geerdeten Oberfläehe angehoben oder abgestoßen werden als die übrigen Teilchen. Darüber hinaus wurde versucht, eine Mischung über eine horizontale oder geneigte Oberfläche zu führen und dadurch einen bestimmten Teil

ler Mischung mit Hilfe von elektrostatischen Einrichungen seitlich aus dem übrigen Material auszuscheilen. Ferner ist es bekannt, mehrere im Abstand voniinandcr angeordnete Elektroden über der Bahn der Mischung anzuordnen und derart auszugestalten, daß Jie größte elektrische Felddichte an den Enden der Elektroden an der Seite der Bahn auftritt, so daß ein bestimmter Anteil der Mischung seitlich abgelenkt wird.

In letzter Zeit wurde erneut versucht, eine elektrostatische Trennung durch komplizierte Elektrodenanordnungen, elektrische Wechselspannungsoder Gleichspannungsfelder und Ablenkeinrichtungen herbeizuführen (USA.-Patentschriften 2 699 869, 3 096 277 und 3 217 880).

Die Erfindung befaßt sich, wie die genannte USA.-Patentschrift 1017 701, mit einer Trennvorrichtung, bei der die Trennung auf einer horizontalen oder annähernd horizontalen Ebene dadurch herbeigeführt wird, daß bestimmte Teilchen seitlich aus der Zuführrichtung des Materials abgelenkt werden. Die Trennwirkung bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art war bisher unzureichend, so daß ein Teil der auszuscheidenden Teilchen durch die Trennvorrichtung hindurchging.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Scheider der eingangs genannten Art im Hinblick auf die Elektrodenanordnung derart auszubilden, daß bei einfachem Aufbau eine intensive und genaue Trennung ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Scheider der obigen Art. der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Materiallräger aus einer in etwa eben angeordneten Platte aus dielektrischem Material besteht, daß eine zweite Elektrode unter der Platte angeordnet ist, und daß die erste und die zweite Elektrode streifenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind.

Vorzugsweise sind die Elektroden geneigt zur Förderrichtung der Platte verlaufend angeordnet. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere erste und zweite Elektroden vorgesehen, die parallel zueinander angeordnet sind.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schemafische Seitenansicht der erfindungsgemäßen elektrostatischen Trennvorrichtung in einer betriebsmäßigen Gesamtanordnung mit Einrichtungen, um das teilchenförmige Material der Trennvorrichtung kontinuierlich zuzuführen,

F i g. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die in F i g. 1 gezeigte elektrostatische Trennvorrichtung, wobei ein Teil der Deckplntte der Vorrichtung aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit weggebrochen ist,

F i g. 3 eine vergrößerte Seitenansicht der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung, wobei Teile der Vorrichtung im Schnitt dargestellt sind,

Fig, 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Hauptbestandteile der elektrostatischen Trennvorrichtung, wobei insbesondere der Aufbau eines der Elektrodengitter dargestellt ist,

Fi g. 5 eine vergrößerte Draufsicht auf die Förderplatte und Teile Jerdarüberliegenden Platte und Abdeckung der in Fig. 2 gezeigten elektrostatischen Trennvorrichtung, wobei insbesondere die Lage der Ablenkglieder und der Schranken in bezug auf die darunterliegende Etektrodengitteranordnung dargestellt ist.

Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines der in Fig. 5 gezeigten Ablenkglieder,

Fig. / eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teiles der Schranken- bzw. Sperreinrich-

tungen und der Sammeleinrichtungen für das abgestoßene Material, entsprechend der Fig. 5, wobei zur besseren Übersichtlichkeit Teile weggebrochen sind, Fig. 8 einen vergrößerten, schematischen TeU-schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 2, in dem die

xo dielektrischen Platten dargestellt sind, zwischen denen das ieilchenförmige Material hindurchbewegt wird, und in dem insbesondere der Verlauf der elektrischen Felder und ihre Wirkung auf das Material dargestellt ist, und

Fig. 9 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung für die erfindungsgemäße elektrostatische Trennvorrichtung.

Die elektrostatische Trennvorrichtung 20, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist, wie es in Fig. 1 in

Verbindung mit einer betriebsmäßigen Anordnung zur Verarbeitung von Material cargestellt ist, so ausgebildet, daß sie in Verbindung mit einer Zuführvorrichtung 22 verwandt werden kann, durch die einem Ende der Trennvorrichtung kontinuierlich teines teil-

cheiiförmiges Material M zugeführt wird. Das teilcheniörmige Material wird in Längsrichtung durch die Trennvorrichtung in horizontaler Richtung vorwärts bewegt, und wenn das Material nicht durch die elektrostatischen Felder zurück- oder abgestoßen wird, wird es an dem anderen Ende der Trennvorrichtung auf ein Abführförderband 24 ausgetragen. Teilchenförmiges Material, das durch die elektrostatischen Felder auf Grund seiner Fähigkeit, eine elektrische Überschußladung aufzunehmen oder festzuhalten, zurückgestoßen wird, wird durch die Felder seitlich abgelenkt und in Trögen 26 gesammelt, die angrenzend an die Seitenkanten der Trennvorrichtung angeordnet sind. Ein Mittelprodukt, das eine Mischung aus den zwei Auftrennungen des teilchenförmigen Maie-

rials enthält, wird an dem Ende der Trennvorrichtung in der Nähe des Austragsiörderbandes 24 ausgetragen, jedoch an den Seiten des Bandes, und es wird in darunterliegende Sammelbehälter 28 eingeführt. Entsprechend üblichen Mineraltrennvorgängen wird

das in den Behältern 28 gesammelte Mittelprodukt von Zeit zu Zeit in die Zuführvorrichtung zurückbefördert, um es erneut durch die Trennvorrichtung laufen zu lassen.

Die Zuführvorrichtung 22 kann eine herkömmliche

Kombination aus einem Vibrationszuführtrog und einem Trichter umfassen. Der Trog 30 wird durch eine Vibrationsförderanordnung 31 in Vibration versetzt, die ein Grundteil 32 enthält, an dem die unteren Enden zweier biegsamer Blattfedern 33 befestigt sind,

deren andere Enden mit einem Befeitigungsarm 34 verbunden sind, der an dem Trog befestigt ist. Der Befestigungfirm wird durch einen elektromagnetischen Antriebsmotor 35 in Vibration versetzt. Ein Zufuhrtrichter 37, der einen Vorrat des gemischten, teilchenförmigen Materials M enthält, ist an dem rückwärtigen Ende des Zufiihrtrcges befestigt, und wenn der Trog in Vibration versetzt wird, wird das Material in kleinen Mengen aus dem offenen unteren Ende des Zufuhrtrichter herausgeführt und über die Stirnseite des Troges geführt, so daß es senkrecht auf das angrenzende Ende der Trennvorrichtung 20 aufgebracht wird. Der Trog ist vorzugsweise mit einer beheizten Auskleidung (nicht dargestellt) ausgestat-

tct, durch die die Temperatur des Materials in einem ausreichenden Maße erhöht wird, bevor es in die Trennvorrichtung gelangt, so daß die elektrischen Eigenschaften der Teilchen nicht durch die Wirkung der Umgebungsfeuchtigkeit oder durch das anfängliche Vorhandensein von latenter Feuchtigkcitsniissc in dem Material geändert werden können.

Die elektrostatische Trennvorrichtung, so wie sie in einer auscinandergezogencn Darstellung in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt im Grimdaiifbau eine Bcfestigungsplatte 38, eine untere Eleklrodenplatle 40, auf der das Material befördert werden soll, eine obere Elektrodenplatte 42, die über der unteren Elcktrodcnplattc liegt, wobei die untere Fläche der oberen Platte im Absland von der oberen Fläche der unteren Elcktrodenplatte angeordnet ist, und eine Abdeckplatte 44, die über der oberen Elektrodenplattc liegt und die an den Seitenkanten der Befestigungsplatte mit Hilfe von Schrauben 45 (Fig. 3) befestigt ist, um die ganze Anordnung in ihrer Lage festzuklemmen. Die elektrostatische Trennvorrichtung wird durch eine herkömmliche Vibrationszuführvorrichtung 46, ähnlich der Vibrationszuführvorrichtung 31 angetrieben, die ein Grtindteil 47 enthält, an dem die unteren Enden zweier Blattfedern 48 befestigt sind, deren obere Enden fest mit einem Befestigungsauslegearm 49 verbunden sind, der seinerseits an einer Versteifungsplatte 52 befestigt ist, die mit der Unterseite der Befcstigungsplatte 38(Fig. 3) verbunden ist. Die Vibrationszuführvorrichtung wird durch eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung 50 angetrieben, die an dem Cmindteil befestigt ist und eine hin- und hergehende Welle enthält, die mit einem Ende des Befestigungsauslegearms 49 verbunden ist. Die Vibrationszuführvorrichtung ist so ausgebildet, daß sie die gesamte Anordnung der Trennvorrichtung allgemein entlang einem Schwingungsweg in Vibration versetzt, der unter einem Winkel gegen die Horizontale verläuft, so daß die einzelnen Teilchen des Materials fortschreitend in kleinen Schritten von dem Zuführende der Trennvorrichtung zu dem Austragsende der Trennvorrichtung und eine geneigte Austragsplatte 54 hinab bewegt werden, die an der Kante der unteren Elekirodenplatte 40 befestigt ist. Die Trennvorrichtung kann mit herkömmlichen Vibrationszufiihrfrequenzen von /. B. 60 Hz in Vibration versetzt werden.

Wie oben bereits angedeutet wurde, wird das Material M so angeordnet, daß es zwischen den Elektrodenplatten 40 und 42 hindurch befördert wird. Die Elektrodengitterstrukturen, die eine an einander angepaßte Ausbildung aufweisen, sind auf die obere Fläche der oberen Elektrodenplatte 42 und auf die untere Fläche der unteren Elektrodenplatte 40 aufgedruckt, so daß sie mehrere elektrische Felder erzeugen, die zwischen den Elektrodenplatten verlaufen und direkt die Bewegung des Materials auf der Oberfläche der unteren Elektrodenplatte beeinflussen. Die ganze Anordnung der elektrostatischen Trennvorrichtung, die die Elektroden einschließlich der Elektrodenplatten 40 und 42, die Abdeckung 44 und die Befestigungsplatte 38 umschließt, ist aus einem guten dielektrischen Material hergestellt, so daß keine Stromleitung in der Anordnung der Trennvorrichtung auftritt und die elektrischen Felder in den Bereichen der Gitter konzentriert sind. Als Material für die Bauteile der elektrostatischen Trennvorrichtung hat sich das Material Polycarbonat als besonders nützlich erwiesen, das keine bekannte Ermüdungslebensdauer, einen ausgezeichneten Abriebwiderstand und eine hohe dielektrische Festigkeit aufweist, so daß äußerst hohe elektrostatische Feldstärkedichten hergestellt werden können, so daß große Teilchen mit einer lichten Maschenweite von 1,95 bis 2,35 mm (8 bis K) mesh) getrennt werden können.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der besonderen Anordnung der Elektrodengilter. durch die die elektrischen Felder erzeugt

ίο werden. Wie am besten aus den Fi g. 4 und 5 zu ersehen ist, weisen die Elektrodengitter allgemein ein Fischgrätenmuster auf. Das obere Elektrodengitter 60 (Fig. 4) enthält ein mittleres Gitterglied 60o, das in Richtung der Vibrationsbewegung des Materials in der Trennvorrichtung verläuft, und mehrere Gitterglieder 60fr, die mit dem Mittelgitter auf beiden Seiten des Mittelgittcrs verbunden sind und seitlich unter einem Winkel hierzu verlaufen, der in die Bewegungsrichtung des Materials in der Trennvorrichtung ge-

ao neigt ist. Die Gitterglieder 60b liegen in einem bestimmten Abstand voneinander, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ungefähr 2,5 cm beträgt. An den äußeren Enden jedes Gittergliedes 60fc ist eine Unterbrechung (Fig. 4) vorgesehen, und es sind Gruppen von miteinander verbundenen Gittergliedern 60c vorgesehen, die mit den Gittergliedern 60b so ausgerichtet sind, daß sie zwei getrennte Elektrodenanordnungen auf jeder Seite der oberen Elektrodenplatte bilden. Die untere Elektrodengitteranordnung 62 (die in Fig. 5 in gestrichelten Linien gezeigt ist), ist praktisch identisch mit der oberen Elektrodengitteranordnung 60 und umfaßt ein mittleres Gitterglied 62a und mehrere miteinander verbundene, seitlich verlaufende Gitterglieder 62b.

Es sind getrennte Elektrodengitteranordnungen mit Gittergliedern 62c an den Seiten der unteren Elektrodenplatte vorgesehen. Die Elektrodengitteranordnungen bestehen vorzugsweise aus einem gut leitenden Medium, wie etwa Leitsilber, das auf die Oberseite oder die Unterseite der oberen bzw. der unteren Elektrodenplatte aufgesprüht oder aufgemalt werden kann.

Wenn die obere Elektrodenplatte über der unteren Elektrodenplatte angeordnet ist, so liegen die Gitter gewöhnlich vorzugsweise nicht direkt übereinander in einer senkrechten Ebene. Folglich liegen die Gitter auf der oberen Elektrodenplatte etwas nach vorwärts in der Bewegungsrichtung des Materials versehe Jen, wie es in F i g. 5 oder insbesondere in der vergrößerten Schnittansicht der F i g. 8 dargestellt ist. Wegen dieser relativen Lage der Elektroden sind die elektrischen Felder, wie es durch Linien F in Fig. 8 angedeutet ist. leicht nach vorwärts in der Bewegungsrichtung des Materials zwischen den Elektrodenplatten geneigt (wie es in Fig. 8 durch die Pfeile angedeutet ist), da festgestellt wurde, daß mit einer derartigen Neigung wirksamer eine Trennung der verschiedenen teilchenförmigen Stoffe erreicht werden kann. Die obere Elektrodenplatte ist in einer weiter unten zu erläuternden Weise über der unteren Elektrodenplatte so einstellbar, daß die gegenseitige Anordnung der Elektrodengitteranordnungen in der horizontalen Ebene so geändert werden kann, daß praktisch jeder gewünschte Zustand erreicht wird.

Material, das der unteren Elektrodenplatte 40 zugeführt wird, wird zwischen einer Rückenwand 70 und einer Vorderwand 72 in einer Tasche 74 aufgenommen, die zwischen diesen Wänden durch kurze Seiten-

wandabschnitte 73 gebildet wird. Die mittlere untere Kante der Vorderwand 72 weist eine schmale Öffnung 75 auf, so daß Material in der Tasche nach vorwärts auf die mittlere Oberfläche der unteren Elektrodenplatte in einer dünnen Schicht ausgestoßen wird. Wenn sich das Material entlang der unteren Elektrodenplattc vorwärts bewegt, so bewegt sich ein bestimmter Teil des Materials, der im Verhältnis nicht durch die Gegenwart der elektrostatischen Felder beeinflußt wird, allgemein in Richtung der Pfeile A (Fig. 5) vorwärts, während ein anderer Teil des Materials wegen seiner Annahme einer Überschußladung, die zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt entgegengesetzt zu der Polarität der elektrischen Felder ist, abgelenkt und in einer Richtung parallel zu den Elcktrodengittergliedern 62b bewegt wird, wie es durch die Pfeile B (Fig. 5) angedeutet ist.

Oben auf der unteren Elektrodenplatte 40 sind an Stellen, die über dem Raum zwischen den Gittergliedern 60fr und 60c liegen, mehrere Ablenkglieder 80 angeordnet, von denen eines im einzelnen in Fig. 6 dargestellt ist. Durch diese Ablenkglieder wird der Spalt zwischen den Elektrodenplatten überbrückt, so daß die obere Elektrodenplatte 42 auf der Oberfläche 81 des Ablenkgliedes aufliegt. Jedes Ablenkglied besitzt einen Schenkel 82, der sich allgemein in einer nach einwärts gerichteten Richtung gegen das Gitterglied 62« hin erstreckt, so daß bestimmte Teilchen wieder zurück gegen die Mitte der Elektrodenplatte zuriickgelenkt werden, die in unerwünschter Weise nicht direkt Hurch die elektrostatischen Feder, sondern mehr durch eine Kollision mit anderen Teilchen seitlich bewegt worden sind. Jedes Ablenkglied umfaßt gleichfalls einer zweiten Schenkel 84, der parallel zu den darunterliegenden Elektrodengittergliedern 62b und 62c verläuft und den Spalt zwischen diesen Gliedern überbrückt, so daß die Teilchen, die durch das elektrische Feld zurückgestoßen bzw. ausgelenkt worden sind, das zwischen den Gittergliedern 60b und 62b erzeugt wird, sich nicht auf der Elektrodenplatte 40 Vorwärts bewegen können, bis sie unter den Einfluß des elektrischen Feldes gelangen, das zwischen den Giftergliedern 60c und 62c erzeugt wird. In der Praxis wurde festgestellt, daß Material, das durch die elektrischen Felder zurückgestoßen wird, auf einer Linie parallel zu, jedoch etwas nach rückwärts von den Gittergliedern aus gelegen, allgemein in der Ebene der hinteren Stirnseite 86 des Ablenkgliedes bewegt wird. Dies ist etwas schematisch in Fig. 8 dargestellt, bei der gezeigt ist, wie sich größere Ansammlungen des Materials entlang Linien ausbilden, die nach rückwärts von den elektrischen Feldern liegen, wobei sich das Material auf Grund der Zusammenwirkung der Vibrationszuführkräfte und der Rückstoßkraft der elektrischen Felder allmählich seitlich in einer geneigten Richtung bewegt.

Auf den Seitenteilen der oberen Fläche der unteren Elektrodenplatte 40 sind zwei Schrankenanordnungen 90 vorgesehen, wie sie im einzelnen in Fi g. 7 dargestellt sind und die eine weitere Trennung des teilchenförmigen Materials bewirken. Mehrere aufrecht stehende Wände 92, die sich zwischen den Elektrodenplatten erstrecken, bilden körperliche Verlängerungen der elektrischen Felder. Diese Wände sind durch niedrige Stau- bzw. Schrankenwände 94 miteinander verbund in, über die das zurückgestoßene Material hinweggelangen muß, um in Taschen 96 zu kommen, die an den Seitenrändern der unteren Elektrodenplatte durch die Wände 94 gebildet werden. Jede Tasche 96 weist einen senkrechten Austragsdurchlaß 97 auf, der durch die untere Elektrodenplatte und die darunterliegende Befestigungsplattc 38 (Fig. 3) hindurchgeht, so daß Material, das in die Taschengelangt ist, schließlich in die darunterliegenden Sammellröge 26 abgegeben wird. Material, das nicht über die unteren Schrankenwände 94 hinweggelangt, wird gegebenenfalls entlang der Stirnseite der unteren

ίο Elektrodenplatte abwiirts weiter vorbewegt und in die Sammelbehälter 28 für das Mittelprodukt ausgetragen. Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, die Elektrodenplatten in einem Abstand von 0,468

«5 cm anzuordnen und der Schrankenwand eine Höhe von 0,156 cm oder einem Drittel der Gesamthöhe des Durchgangs zi¹ geben.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, weist die geneigte Austragsplatte 54 an dem stromabwärtigen Ende der

ao Trennvorrichtung 20 zwei aufrecht stehende Führungswände 101 auf, zwischen denen das nicht zurückgestoßene Material hindurchgeführt wird. Um die Trennung dieses Materials von dem Mittelprodukt zu unterstützen, sind zwei Aufteilungsstangen 103 vor-

s5 gesehen, die an der stromabwärtigen Kante der unteren Elektrodenplatte 40 verschwenkbar angelenkt sind. Jede Aufteilungsstange besitzt an ihrem nach einwärts vorstehenden Ende eine Messerkante 104, um eine saubere Aufteilung zwischen dem teilchenförmigen Material vorzunehmen, das über das Austragsende der unteren Elektrodcnplatte hinabläuft. Die Messerkante liegt in der Nähe des letzten Ablenkgliedes an dem Ende der Elektrodengitteranordnung. Wenn man die Aufteilungsstangen 103 nach einwärts verschwenkt, so wird lediglich das Material, das sich gerade in der Mitte der Elektrodenplatte befindet, von dem übrigen Material abgetrennt, und die Qualität dieses Produktes kann in bestimmten Fällen, z. ti. wenn durch die elektrostatischen Felder lediglich eine geringe Ablenkung eines bestimmten gemischten Minerals bewirkt wird, durch diesen Vorgang erhöht werden.

Die Schaltung, um eine Wechselspannung mit einer veränderlichen Frequenz zwischen der oberen und der unteren Elektrodengitteranordnung 60 und 62 anzulegen, ist schematisch in Fig. 9 dargestellt. Es wird ein herkömmlicher Tonfrequenzoszillator zur Erzeugung einer veränderlichen Frequenzspannung einschließlich Frequenzen im Bereich von ungefähr 3GHz bis ungefähr 400 Hz verwandt. Ein Transformator Tl verbindet den Ausgang des Tonfrequenzoszillators mit einer linearen Verstärkerschaltung, die getrennt jede Halbperiode der angelegtem Sinuswelle verstärkt und die verstärkte Spannung zu der Primärwicklung eines Hochspannungstranstorraators T₁ überträgt, dessen Sekundärwicklung direkt mit der Elektrodengitteranordnungen verbunden ist. Jede Halbperiode der angelegten Spannung wird durch einen in Kaskade geschalteten dreistufigen Verstärkerteil verstärkt, der die Transistoren TRl, TR2 unc TR3 enthält, wobei der Ausgang des Transistors TR2 an die Basis eines Leistungsschalttransistors TRA an gelegt wird, der in Reihe mit der Primärwicklung de! Transformators geschaltet ist. Um den Ausgang linea

in bezug auf den Eingang von dem Oszillator zu hai ten, sind zwei in Kaskade geschaltete Transistorei TRS und TR6 zwischen Masse und die Emittefzufüh rung jedes Schalttransistors TR4 geschaltet. Bei dei

Verstiirkerteilcn sind die Emitter durch eine positive Spannung + V über die Vorspannwiderstande fllund Rl und die Kollektor durch eine negative Spannung — V vorgespannt, wobei die negative Spannung gleichfalls dazu dient, die Schalttransistoren 77? 4 über einen geerdeten Mittelabgriff an der Primärwicklung des Hochspannungstransformaiors zu betreiben. Ein Ende der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators umfaßt Leitungen Ll, Ll und L3, die mit den Seitenelektrodengittergliedern 62c bzw. mit dem mittleren Elektrodengitterglied 62a auf der unteren Elektrodenplatte verbunden sind, wie es in F i g. 5 dargestellt ist. Das andere Ende der Sekundärwicklung ist mit dem mittleren Elektrodengitterglied 6On auf der oberen Elektrodenplatte über eine Leitung L4 verbunden, die durch einen aufrecht stehenden Isolationsstempel 112 (Fig. 3) verläuft. Ein veränderlicher Spannungsabgriff ist an der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators Tl vorgesehen, und dieser Spannungsabgriff umfaßt zwei Leitungen LS und L6, die mit den Seitenelektrodengittergliedern 60c über aufrecht stehende Isolatorstempel 114 verbunden sind.

Es wird bemerkt, daß die Spannung zwischen den übereinanderliegenden Seitenelektrodengittergliedern 60c und 62c geringer ist als die Spannung zwischen den übereinanderliegenden mittleren Elektrodengittergliedern 606 und 61b. Somit wird die Neigung, zwei unähnliche Materialien zu trennen, in den Seitenabschnitten der Trennvorrichtung verringert, d.h. empfindlicher gemacht, und eine weitere Auftrennung des Materials kann in den Seitenabschnitten vorgenommen werden, um in den Sammeltrögen 26 eine hochwertige Anreicherung zu erhalten.

Beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung wird die obere Elektrodenplatte 42 auf das obere Ende der Abienkglieder 80 und der Schrankenanordnungen 90 auf der unteren Elektrodenplatte 40 aufgesetzt. Sodann wird die Abdeckung 44 über die obere Elektrodenplatte so aufgesetzt, daß die Längsschlitze 116 an einem Ende der Platte die aufrecht stehenden Isolatorstempel 114 und 112 aufnehmen, die die Elektrodenanordnungen mit dem Transformator verbinden. Die Abdeckung wird sodann mit Hilfe der Schrauben 45, die dazu dienen, die Elektrodenplatten fest zusammenzuklemmen, fest an der Befestigungsplatte 38 befestigt. Da die Schlitze 116 aus Längsschlitzen bestehen, kann die obere Elektrodenplatte horizontal in bezug auf die untere Elektrodenplatte verschoben werden, bevor die Platten zusammengeklemmt werden. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es normalerweise erwünscht, daß die Elektrodengitteranordnung auf der oberen Elektrodenplatte etwas gegen die Elektrodengitteranordnung auf der unteren Elektrodenplatte leicht nach vorwärts verschoben ist, wie es oben bereits angedeutet wurde. Der Neigungswinkel, der auf diese Weise den elektrischen Feldern erteilt wird, kann geändert werden, um verschiedene Trennwirkungen zu erreichen, und in einigen Fällen kann die obere Elektrodengitteranordnung direkt über der unteren Elektrodengitteranordnung liegen, um den maximalen Wirkungsgrad bei der Trennung bestimmter Mineralien zu ernalten.

Obgleich die Arbeitsweise der elektrostatischen Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Theorie noch nicht vollständig verstanden wird, wird angenommen, daß der Trennungsgrad irgendeiner Mischung aus verschiedenen Teilchen hauptsächlich von der Teilchengröße und der Teilchendichte, der Polarität der Überschußladung auf der Oberfläche des Teilchens, der Aufladegeschwindigkeit, der Zuführgeschwindigkeit und wesentlich von Ablenkungen abhängt, die sich durch einen zufälligen Zusammenstoß mit anderen Teilchen ergeben.

Im allgemeinen gilt, daß der Beeinflussungsgrad um so geringer ist, d. h., daß das Teilchen um so weniger durch die elektrostatischen Felder beeinflußt wird, je größer die Teilchengröße ist. Dieser Faktor kann direkt durch eine Erhöhung der Elektrodenspannung kompensiert werden; deshalb muß bei größeren Teilchengrößen die Spannung zwischen den Elektroden entsprechend erhöht werden. Es ist leicht einzusehen, daß durch diesen Faktor eine obere Grenze für die Teilchengröße für irgendeine gegebene Anordnung einer Trennvorrichtung gesetzt wird, da die Elektrodenspannung nur bis zu einem bestimmten Maximalwert erhöht werden kann, bevor ein dielektrischer Durchbruch stattfindet. Wenn die Teilchen in einer Mischung in Gruppen verschiedener Größe fallen, so werden die Teilchen gewöhnlich zuerst in Gruppen verschiedener Größe getrennt und sodann jede

*5 Gruppe getrennt weiterverarbeitet, da die Arbeitsspannung während irgendeines Arbeitsvorganges der Trennvorrichtung nur Teilchen eines gegebenen Größenbereichs wirksam trennt.

Der Dichtefaktor scheint die Strecke zu beeinflussen, um die Teilchen durch das elektrische Feld abgestoßen werden. Da die Dichte der Teilchen variiert, kann es somit notwendig sein, die horizontale Lage der oberen Elektrodenplatte in bezug auf die untere Elektrodenplatte in der oben beschriebenen Weise zu ändern, um dadurch die Neigung des elektrischen Feldes in der Bewegungsbahn zu ändern, so daß die Hauptmasse der abgestoßenen Teilchen sich seitlich zwischen den Ablenkgliedern 80 bewegen kann, ohne daß sie körperlich behindert wird

Beim Aufladen der Teilchen durch die elektrischen Felder nehmen bestimmte Mineralteilchen lediglich eine Art von Ladung (entweder eine positive oder negative Ladung) auf, während andere Teilchen entlang ihrer Kristallachse entgegengesetzte Ladungen aufnehmen. Weitere andere Teilchen entwickeln weger der minimalen Zeit während der sie einem Feld einet gegebenen Polarität ausgesetzt sind, und wegen ihrer niedrigen Aufladungsgeschwindigkeit keine sichtbare oder merkliche Oberflächenladung. Die Ladungsmenge, die ein Teilchen in einer gegebenen Zeit aufnimmt, ist normalerweise direkt proportional zu dei dielektrischen Konstante des Materials, jedoch kanr sich dies durch die Gegenwart von Oberflächenfilmer auf dem Material oder durch die geometrischen Eigenschaften der Teilchen ändern.

Die Fördergeschwindigkeit des Materials in dei Trennvorrichtung ist aus zwei Gründen wichtig, zurr einen in bezug auf das Materialvolumen, das pro Flächeneinheit bewegt wird, und zum anderen in bezui

auf die Geschwindigkeit, mit der die Teilchen vorwärt! gestoßen werden. Das Fördervolumen ist insoferr wichtig, als es theoretisch so bemessen sein sollte, da£ alle Teilchen während der Zeit getrennt sein sollten in der sie das Austragsende der Trennvorrichtung er reichen. Wenn die Volumenfördergeschwindigkeit zi hoch ist, kann ein Teilchen, das normalerweise durcl die elektrischen Felder abgelenkt würde, entweder au Grund zufälliger Zusammenstöße mit den anderei

Teilchen oder auf Grund von Abschirmwirkungen, die auftreten, wenn in dem Bereich der Felder eine hohe Konzentralion von Teilchen vorliegt, körperlich durch die Felder hindurchgezwängt werden. Die Fördergeschwindigkeit hat gleichfalls eine direkte Auswirkung auf die Aufladungsgeschwindigkeit oder Aufladegröße, wie sie oben erläutert wurde, da, wenn die Fördergeschwindigkeit zu groß ist, ein Teilchen nur während einer geringen Zeit einem elektrischen Feld ausgesetzt wird und es somit daran gehindert wird, eine Ladung aufzunehmen, durch die es abgestoßen würde. Aus einer anderen Sicht betrachtet, kann festgestellt werden, daß eine hohe Fördergeschwindigkdt bedeutet, daß eine höhere Vorwärtsstoßkraft auf die Teilchen ausgeübt wird, was in die Richtung wirkt, daß die auf den elektrischen Feldern beruhenden abstoßenden Kräfte aufgehoben werden bzw. nicht zur Geltung kommen.

Es w'^rd angenommen, daß man d'e Teilchen allgemein in vier Klassen einteilen kann:

1. Negative Teilchen, d.h. Teilchen, die lediglich eine reine negative Oberflächenladung annehmen;

2. positive Teilchen, d.h. Teilchen, die lediglich eine reine positive Oberflächenladung aufnehmen;

3. dipolare Teilchen, ci.h. Teilchen, die an ihrem einen Ende eine positive Ladung und an ihrem anderen Ende eine negative Ladung entwickeln; und

4. nichtreagierende Teilchen, d.h. Teilchen, die während einer gegebenen Aufladungszeit keine beträchtliche bzw. merkliche Ladungsmenge aufnehmen.

Aktive bzw. Wechselwirkung zeigende Teilchen, d. h. die Teilchen, die durch die elektrischen Felder abgestoßen werden, sind die negativen und positiven Teilchen, während sich die dipolaren und nichtreagiercnden Teilchen durch die Felder hindurch bewegen. Ob Teilchen als aktiv oder inaktiv bzw. Wechselwirkung zeigend bzw. nicht zeigend eingeordnet werden können, hängt von der Frequenz der angelegten Wechselspannung ab. Wenn die Frequenz geändert wird, werden bestimmte'Teilchen, die vorher inaktiv waren, aktiv und umgekehrt. Dieser letztere Fall kann an Hand der Trennung einer Mischung von Chalcopyrit und Chrysokoll bei einer Teilchengröße mit einer lichten Maschenweite zwischen 0,145 bis 0,23 mm (65 und 100 mesh) in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung 20 erläutert werden. Bei elektrischen Feldern, die bei einer Spannung mit einer Frequenz von 60 Hz erzeugt werden, wurde im wesentlichen das gesamte Material durch die elektrischen Felder abgestoßen, so daß es an den Seiten der Trennvorrichtung ausgetragen wurde. Bei einer Frequenz von 180 Hz wurde festgestellt, daß im wesentlichen das gesamte Material inaktiv war, d. h., es wurde von dem Vibrator direkt entlang der unteren Elektrodenplatte 40 vorwärts gestoßen und an dem stromabwärtigen Ende der Trennvorrichtung ausgetragen. Bei der Durchführung weiterer Trennvorgänge mit einer Zahl von Frequenzen zwischen 60 Hz und 180 Hz wurde eine Frequenz gefunden (162 Hz), bei der im wesentlichen die gesamten Chrysokollteilchen aktiv wurden und durch die Elektroden abgestoßen wurden während im wesentlichen die gesamten Chalcopyritteilchen sich als inaktiv erwiesen und durch die elektrischen Felder hindurchgeführt wurden. Es wurde somit

ein hoher Auftrennungsgrad der beiden Mineralien bei einer Frequenz von 162 Hz erreicht, während bei 60 Hz und bei 180 Hz im wesentlichen keine Trennung erzielt werden konnte.

Die dipolaren Teilchen werden zusammen mit den nichtreagierenden Teilchen durch die elektrischen Felder vorwärts getrieben, und es wurde feststellt, daß diese Teilchen dazu neigen, sich gegen die Mitte der Trennvorrichtung zwischen den mittleren Elcktrodengittergliedern 6Oo und 62a zu bewegen. Beispiele für dipolare Teilchen sind solche Teilchen mit einer gewöhnlich vollkommen oder nahezu vollkommen kristallinen Struktur, wie etwa Bleiglanz, Quarzkristalle und einige Arten von Granatstein und Turmalin.

Teilchen, die in Feldern, die durch Wechselspannungen von 5 bis 10000 Volt bei einer Frequenz von 60 Hz erzeugt werden, aktiv und nichtaktiv sind, können grob in zwei Gruppen wie folgt eingeteilt werden:

	Aktive Teilchen	Inaktive Teilchen
	1. Alle glimmerhaltigen
	Mineralien	1. Kalkspat
25	2. Feldspat	2. Scheelit
	3. Chalcopyrit	3. Apatit
	4. Pyrit	4. Flußspat
	5. Kobaltglanz	5. Kupferblau
	6. Magnetit	6. Malachit
30	7. Hämatit	7. Baryt
	8. Rutil	8. Limonit
	9. Gold (natürliches)	9. Zirkon
	10. Silber (natürliches)	10. Granat
	11. Gold (-telluride)	11. Schwefel
35	12. Silber (-sulfide)	12. Monazit
	13. Diamant	13. Zerussit
	14. Wolframat	14. Turmalin
	15. Zinnober	15. Psilomelan
	lo.Thorit	16. Beryll
40	17. Molybdänglanz	17. Kassiterit
	18. Chrysokoll	18. Sphaloit (mit Aus
	19. Kupfer (natürliches)	nahme von Marmatit)
	20. Zinkblende (schwarz)
	21. Illmenit
45

Als Beispiel für eine Trennung, die mit der criindungsgemäßen elektrostatischen Trennvorrichtung 20 durchgeführt werden kann, wurde eine Mischung aus

20,7 % Wolframat und 79,3 % Monazit mit einer wirksamen Fördergeschwindigkeit von annähernd 13,6 kg pro Stunde zwischen Elektrodenplatten von 25 X 40,6 cm oder grob einer Fläche von 0,1 qm behandelt. Zwischen den mittleren Elektrodengitteran-

Ordnungen wurde eine Spannung von annähernd 6000 Volt angelegt, und zwischen jeder der Seitehelektrodengitteranordnungen wurde eine Spannung von annähernd 4500 Volt bei einer Frequenz von 60 Hz angelegt. Nach einem Durchlauf durch die elektrostatische Trennvorrichtung waren 97,6 % des Wolframats durch das elektrostatische Feld abgestoßen und an den Seiten der Trennvorrichtung gesammelt worden, während sich weitere 1,4% in dem Mittelprodukt befanden, das an den Austragsenden der Trennvorrich-

tung gesammelt wurde. Es kann deshalb gesagt werden, daß insgesamt 99% des Wolframats wiedergewonnen wurde, da das Mittelprodukt normalerweise wieder zurück durch die Trennvorrichtung in Umlauf

gebracht worden wäre. Es wurde festgestellt, daß das an den Seiten der Trennvorrichtung abgetrennte Konzentrat aus 99% Wo'framat bestand, wobei der ursprüngliche Wolframatprozentsatz in dem gesamten verarbeiteten Material lediglich 20,7% betrug.

In einer Trennvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, mit Elektrodenplatten von annähernd 25 X 40,6 cm können Fürdergeschwindigkeiten bis zu 45,4 kg pro Stunde erreicht werden. Weiterhin können, obgleich die erfindungsgemäße elektrostatische Trennvorrichtung, so wie sie beschrieben wurde, lediglich eine einzige Trennzone enthält, verschiedene Trennzonen vorgesehen werden, indem eine Trennzone über der anderen angeordnet wird, und die gesamte Anordnung durch eine einzige Vibrationsfördervorrichtung angetrieben wird. Das heißt, die obere Elektrodenplatte 42 kann unter einer zweiten unteren Elektrodenplatte 40 angeordnet werden, über der hinwiederum eine andere obere Elektrodenplatte 42 angeordnet sein kann usw., bis eine beträchtliche Zahl von Materialförderkanälen in senkrecht im Abstand voneinander liegenden Lagen in dieser Weise angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Förderkapazität der Trennvorrichtung vervielfacht werden, während sich die Leistungsanforderungen und die Raumerfordernisse nur leicht erhöhen.

Mehrfache Trennungen des Materials können dadurch erhalten werden, daß einzelne oder vorzugsweise Gruppen von Elektrodengittergliedern 60b und 62b, die über die Länge der Trennvorrichtung im Abstand angeordnet sind, voneinander isoliert werden. Sodann werden Spannungen mit verschiedenen Frequenzen an jede Gruppe von Gittergliedern angelegt. Da gezeigt wurde, daß Teilchen entsprechend der Frequenz des angelegten elektrischen Feldes aktiv oder inaktiv werden, so ist ersichtlich, daß verschiedene Teilchen an verschiedenen Längsstellen in der Trennvorrichtung abgestoßen werden, und daß eine fortschreitende Auftrennung mehrerer Mineralien mit nur einem einzigen Durchlauf durch die Trennvor-

richtung ermöglicht wird. Es ist gleichfalls möglich, die Zahl der Auftrennungen in einem einzigen Durchlauf dadurch zu erhöhen, daß man neben den elektrostatischen Wirkungen auf der Schwerkraft beruhende Effekte ausnutzt, indem man etwa die

ίο Elektrodenplatten um ihre Längsachse kippt und/ oder indem man z. B. eine gerippte Förderoberfläche verwendet.

Die erfindungsgemäße elektrostatische Trennvorrichtung bildet eine äußerst wirksame Vorrichtung,

die äußerst wirksam bei der Auftrennung eines mineralischen Materials mit einer lichten Maschenweite von 0,02 bis 0,2 mm (10 bis 500 mesh) ist, das ansonsten mit herkömmlichen elektrostatischen Trennverfahren schwer, wenn überhaupt, auftrennbar ist. Zum

so Beispiel ist eine Trennung des Bergzinns von Pyrit, des Monazits vom Euxenit, des Scheelits vom Wolframat, des Zerussit vom Pyrit und des Granatsteins vom Magnetit und Illmenil möglich. Die vorliegende Erfindung kann deshalb dazu verwandt werden, ver-

»5 schiedene Franktionen, die aus herkömmlichen Schwerkrafts-Flotutions- und elektromagnetischen Mineraltrennverfahren erhalten wurden, zu reinigen und zu trennen. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst anpassungsfähig, da die Höhe und die Frequenz der angelegten Spannung geändert werden können, um die Einwirkungen der elektrostatischen Felder auf die verschiedenen Mineralteilcher zu verändern. Zusätzlich kann die Lage der Feldei in bezug auf die Bewegungsbahn der Teilchen leichi dadurch geändert werden, daß die gegenseitige horizontale Lage der Elektrodenplatten geändert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Elektrostatischer Scheider für feines Teilchenmaterial mit einem vibrierend angetriebenen Materialträger, über den das Teilchenmaterial im wesentlichen in einer Längsrichtung bewegbar ist, und mit einer im Abstand darüber befindlichen ersten Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialträger aus einer in etwa eben angeordneten Platte (40) aus dielektrischem Material besteht, daß eine zweite Elektrode (62) unter der Platte angeordnet ist, und daß die erste und die zweite Elektrode (60, 62) streifenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind.

2. Scheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die erste und die zweite Elektrode (60,62) geneigt zur Förderrichtung der Platte verlaufend angeordnet sind.

3. Scheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere erste und zweite Elektroden (60, 62) vorgesehen sind, die parallel zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite ebene Platte (42) aus einem dielektrischen Material oarallel und im Abstand von der ersten Platte (4o) aus dielektrischem Material angeordnet ist, und daß die zweite Elektrode (62) auf der von der ersten Platte (40) abgewandten Seite der zweiten Platte (42) angec dnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste und zweite Elektrode eine Wechselspannung mit einer vorbestimmten Frequenz angelegt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannung im Bereich von ungefähr 30 Hz bis ungefähr 400 Hz veränderlich ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dritte und vierte Elektroden (60c, 62c) vorgesehen sind, daß die dritten Elektroden (62c) auf der Unterleite der ersten Platte (40) in der Nähe von und tusgerichtet mit den ersten Elektroden, jedoch in Richtung der ersten Elektroden im Abstand hiervon angeordnet sind, und daß die vierten Elektroden (60c) auf der Oberseite der zweiten Platte in der Nähe von und ausgerichtet mit den ersten Elektroden, jedoch in Richtung der ersten Elektroden im Abstand hiervon angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den dritten und vierten Elektroden eine niedrigere Spannung angelegt ist als zwischen den ersten und den zweiten Elektroden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ablenkeinrichtungen (80) zwischen der ersten und der zweiten Platte (40,42) an Stellen vorgesehen sind, die in dem Raum zwischen dem im Abstand voneinander angeordneten ersten und zweiten Elektroden einerseits und den dritten und vierten Elektroden andererseits liegen, und daß ein bestimmter Teil des aufzutrennenden Materials allgemein aus der seitlichen Richtung hierdurch ablenkbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Anspiüche 7

bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Barrieren (90) auf der Oberseite der ersten Platte (40) an Stellen angeordnet sind, die über den am weitesten außen liegenden Enden der dritten Elektroden (62c) angeordnet sind, und daß auswärts von diesen Barrieren angeordnete Einrichtungen (26) zur Sammlung des Teils des Materials vorgesehen sind, das über diese Barrieren bewegt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Auftrennstangen (103) vorgesehen sind, die an der stromabwärtigen Kante der ersten Platte (40) in der Nähe der Seitenkanten dieser Platte angelenkt sind, um das über die erste Platte beförderte Material in einen ersten, sich entlang dem Mittelteil der Platte bewegenden Teil und einen zweiten, sich entlang den Seiten der Platte bewegenden Teil aufzutrennen.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einstelleinrichtungen (L4, LS, 116) vorgesehen sind, um die ersten bzw. vierten Elektroden gegenüber den zweiten bzw. dritten Elektroden in der Längsrichtung zur Änderung der Neigung der elektrischem Felder in bezug auf eine horizontale Ebene zu verschieben.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Elektroden (60, 62) V-förmige Streifenglieder umfassen, deren Schenkel sich in der Förderrichtung des Materials auf der ersten Platte nach auswärts erstrecken und daß die Schenkel im gleichen Winkel in bezug auf die Längsrichtung angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste wie auch die zweite Elektrode aus mehreren parallelen V-förmigen Elektrodengliedern besteht, die in der Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind und deren Schenkel sich in der Zuführrichtung des Materials nach auswärts erstrecken, daß die Spitzen dieser Elektrodenglieder durch ein weiteres Elektrodenglied (60a), das in der Längsrichtung verläuft, miteinander verbunden sind, und daß die Schenkel der V-förmigen Elektrodenglieder im gleichen Winkelabstand in bezug auf dieses weitere Elektrodenglied (60a) angeordnet sind.