DE2630639A1

DE2630639A1 - Verfahren und vorrichtung zur separation einer mineralkoernermischung in waesserigem medium

Info

Publication number: DE2630639A1
Application number: DE19762630639
Authority: DE
Inventors: Waclaw Dipl Ing Jachna; Antoni Dipl Ing Jedo; Adolf Dipl Ing Szczesny
Original assignee: CENTRALNY OSRODEK PROJEKTOWO-KONSTRUKCYJNY MASZYN GORNICZYCH KOMAG; TS OSRODEK P K MASZYN GORNICZY
Current assignee: Centrum Mechanizacji Gornictwa Komag
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1977-02-03
Also published as: GB1546714A; BR7604967A; DE2630639C3; AR209669A1; PL113266B1; SU797554A3; CA1069859A; US4071440A; IN145358B; DE2630639B2; FR2319424A1

Description

Centralny OSrodek Prooektowo-Konstrukcyjny Maszyn Görniczych "KOMAG", Pszczynska Str. 37, Gliwice, Polen

Verfahren und Vorrichtung zur Separation einer Mineralkörnermischung in wässerigem Medium

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Separation einer Mineralkörnermischung in wässerigem Medium bei eingeschränkten Sedimentationsbedingungen der Körner mit verschiedenem spezifischem Gewicht sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung finden insbesondere bei der Anreicherung von nutzbaren Mineralien, vorzugsweise Kohle und Erz, Anwendung.

V/ährend des Anreicherungsprozesses von Mineralien nach den bekannten Verfahren verlagern sich in den Anreicherungseinrichtungen unter dem Einfluß der Pulsationsbewegung des Wassers und dem Druck der zugeführten Rohmineralmasse die Mineral körner längs Bahnen, die in von der Aufgabestelle des Zuteil— gutes bis zur Abnahmestelle der angereicherten Produkte gerade verlaufenden Vertikalebenen laufen. Die Länge des Weges, der zur Durchführung der Separation der Mineralkörnermischung erforderlich ist, und somit auch die Länge der Anreicherungs-

— 2 —

&09885/0321

einrichtungen, "bildet die charakteristische Größe zur Beurteilung der Wirksamkeit des Anreicherungsverfahrens und zur Bewertung der Konstruktion der Anreicherungseinrichtungen·

Bekannt sind Anreicherungsverfahren von Mineralien bei· eingeschränkter Sedimentierung der Körner in pulsierendem und durchfließendem wässerigen Medium, in welchem das Rohmineralgemisch vor dem Anreicherungsprozeß einer gesonderten Abschläinmung unterzogen wird, die auf dem Beseitigen der feinsten Körner aus der Aufgabevorrichtung beruht. Der Abschlämmungsprozeß wird nach bekannten Verfahren außerhalb der Anreicherungseinrichtungen durchgeführt. Diese Grundsätze betreffen gleichfalls die Grundlage der Bauweise von Setzmaschinen von zylindrischer und annähernd zylindrischer Gestalt.

Aus der UdSSR-Patentschrift 195997 ist eine zylindrische Setzmaschine bekannt, der das Rohmineral zugeführt und aus welcher die schwere Körnung durch eine ringartige Arbeitsrinne in der Nähe der Zylindermittelachse abgeführt wird, während die leichte Körnung am gesamten Umfang des Wasserkastens abfließt.

Aus der französischen Patentschrift 1 269 592 ist eine zylindrische Setzmaschine bekannt, in welcher die Aufgabe in der Nähe der Mittelachse der Setzmaschine erfolgt und bei welcher die leichte und schwere Körnung durch in der Nähe der Außenwand der Setzmaschine angebrachte Abnahmeeinrichtungen übernommen wird·

In der aus der deutschen Patentschrift 4-7 967 bekannten zylindrischen Setzmaschine erfolgt die Aufgabe in der Zylindermittelachse auf eine kegelartige fläche, von welcher das Aufgabegut radial in die Arbeitsrinne in der Nähe der Außenwand rutscht. Das Aufgabegut zerteilt sich in der Rinne nach dem spezifischen Gewicht der Körner und verlagert sich radial von der Außenwand in Richtung zur Mittelachse· Die leichte Körnung

609885/0321

fließt durch ein unterhalb des Sie"bbodens angeordnetes Syphonrohr ab und die schwere Körnung \i?ird durch die im Siebboden befindlichen Löcher abgeleitet*'

In den angeführten bekannten zylindrischen Setzmaschinen verlagern sich die Körner während des Separationsprozesses der Mineralkörnermischung unabhängig von der Art der Zuteilung des Rohgutes und der Art der Abführung der Separationsprodukte, längs der vertikalen Radialebenen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Separation einer Mineralkörnermischung in wässrigem Medium sowie eine Vorrichtung zur Durchführung· dieses Verfahrens zu schaffen, deren Wirksamkeit gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erhöht ist und wobei insbesondere der Separationsprozeß verkürzt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren zur Separation einer Mineralkörnermischung von unterschiedlichem spezifischem Gewicht bei eingeschränkten Sedimentationsbedingungen der Körner in zylindrischer oder annähernd zylindrischer Vorrichtung mit pneumatisch erzwungener Pulsation des Wassers in ringförmigem Arbeitstrog ausgegangen. Die Aufgabenlösung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Rohmineralkörnergemisch mit Wasser tangential zur Setzmaschine an der Außenwand eines Wasserkastens zugeleitet wird mit einer Anfangsgeschwindigkeit, die einen Umlauf des Gemischs zumindest in der Nähe der Oberkante der Wasserkastenaußenwand sowie eine Durchströmung der Mineralkörner auf Spiralbahnen im Arbeitstrog von der Außenwand zur Mittelachse der Setzmaschine gewährleistet, wobei während der Rotation des Gemischs bei der Außenwand das Rohmineral einer Vorentmischung nach Gewicht unterzogen wird und während der Bewegung auf den Spiralbahnen bei pulsierender Einwirkung des Wassers einer gänzlichen Trennung auf leichte und schwere Körnung unterliegt, wobei diese Körnungen in der Nähe der Mittelachse abgeführt werden.

— Z]. —

B-Ö986S/0321

- ti -

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird aus dem in der Nähe der Oberkante der Wasserkastenaußenwand umlaufenden Gemisch ein ausschließlich die feinsten Körner enthaltender Teil aus der Setzmaschine nach außen abgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Separation einer Mineralkörnermischung in itfässerigem Medium in einer zylindrischen oder zylinderähnlichen Einrichtung-, beruht also darauf, daß das Wasser-Rohmineralgemisch der Vorrichtung tangential zur Außenwand mit einer Anfangsgeschwindigkeit, die einen Umlauf des Gemische zumindest in der Nähe der Oberkante dieser Vorrichtungswand gewährleistet, zugeführt wird. Im Umlaufstrahl untarliegt das Gemisch einer Vorentmischung nach dem spezifischen Gewicht und der Korngröße, und zwar aufgrund einer voneinander abweichenden Durchflußgeschwindigkeit der Körner wie auch je nach der Entfernung der einzelnen Körner von der Oberfläche. Das vorentmischte Gemisch strömt nachfolgend unter dem Druck des ständig zufließenden Rohstoffgemisches, längs der in der Mittelachse konvergierenden Spiralbahnen. Während dieses spiralförmigen Durchströmens wird das Gemisch einer Pulsationswirkung des Wassers unterzogen, was eine vollständige Separation der Körner in leichte und schwere Körnungen verursacht. Im übrigen wird aus dem in der Nähe der Oberkante der Vorrichtungsaußenwand umlaufenden Gemisch der Teil des Gemischs, welcher nur die feinsten Körner enthält, aus der Vorrichtung nach außen abgeleitet. Die pulsierende Wasserbewegung wird durch über Pulsationsventile zugeführte Preßluft erzwungen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Separation einer Mineralkörnermischung von unterschiedlichem spezifischem Gewicht, die die Gestalt eines Zylinders oder eines annähernd regelmäßigen Prismas aufweist, dessen Wände Sektoren der Zylinderfläche bilden, mit ringförmigen von unten offenen Luftkammern und einem Siebboden in !Form eines .umgekehrten Pyramiden- oder Kegelstumpfs» Aufgabevorrichtungen am Außenumfang sowie Ableitungseinrichtungen für die Produkte in der Nähe der Mittelachse ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante der Wasserkastenwand in Form einer Rinne ausgebildet ist, die zur Zentralachse hin offen und oben abgedeckt ist, ringsum die Wand außer-

halb des Wasserkastens unterhalb der Rinne ein ringförmiger Ausgleichbehälter für Pressluft und ein ringförmiges Sammelrohr für entspannte Luft angeordnet sind und innerhalb des Wasserkastens ringsum die Wand eine ringförmige Luftkammer ausgebildet ist, die teilweise über den auf ihr abgestützten Siebboden herausgeführt ist, der in der Nähe der Drehachse auf dem Gehäuse der Abnahmeeinrichtung für die schwere Körnung abgestützt ist. Dabei kann die Luftkammer die Gestalt eines. Kreis- oder Polygonalringes aufweisen. Die Durchbrüche im Sieb boden sind vorzugsweise annähernd parallel zu den Erzeugenden des Pyramiden- oder Kegelstumpfs angeordnet.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rinne durch ein Spaltsieb in einen Innenteil und einen Außenteil aufgeteilt, wobei die Siebfläche einen Abschnitt der Umfangsfläche darstellt und die Längsöffnungen im Sieb zumindest annähernd parallel zu den Erzeugenden angeordnet sind.

Hit Vorteil mündet dabei in den Innenteil der Rinne g stens eine Einlaufdüse zur Zuführung des Rohminerals mit Wasser zur Vorrichtung ein und aus dem Außenteil der Rinne führt zumindest eine Leitung zur Abführung des IPiltrats heraus.

^emäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die ringförmige Luftkammer durch radial verlaufende Vertikalwände in eine Reihe von Abschnitten aufgeteilt, von welchen jeder mit einem gesonderten Pulsationsventil zusammenarbeitet. Mit Vorteil sind dabei zur Erzeugung eines besonders intensiven pulsierenden Wasserdurchflusses aus jedem Abschnitt der ringförmigen Luftkammer unterhalb des Siebbodens zusätzliche Luftkammern, zu welchen die Pressluft aus der ringförmigen Kammer zuströmt, radial herausgeführt.

Vorteilhafterweise trägt die Abnahmeeinrichtung für die schwere Körnung eine Blende in IOrm einer Rundscheibe, die durch einen Antrieb in Bewegung setVbar ist.

6Ö98SS/0321

^uemäß einem weiteren. Srfindungsmerkmal kann die Blende an der Rohrleitung zur Ableitung der leichten Körnung aufgehängt

dem

sein, wobei die Rohrleitung mit/Antrieb verbunden ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, daß die Einführung des Mineralkö'rner-Wassergemischs in eine Umlaufbewegung in der Hähe der Außenwand der Setzmaschine eine gleichmäßige Verteilung der Mineralkörner auf dem gesamten Außenumfang der zylindrischen Setzmaschine gewährleistet und deren Abschlämmung ermöglicht und somit auch die Wirksamkeit der Setzmaschine erhöht und den Separationsprozeß verkürzt.

Die Durchströmung des Mineralkörnergemischs in wässerigem Medium nach dem erfindungsgemäßen Separationsverfahren ist in der Zeichnung dargestellt, wobei Pig. Λ die Durchströmung in einer zylindrischen Setzmaschine und Fig. 2 die Durchströmung in einer Setsmaschine mit annähernd viereckigem Querschnitt mit vier Gemischzuflüssen zeigt.

Das Mineralkörner-Wassergemisch wird tangential zur Außenwand der Setzmaschine mit einer Anfangsgeschwindigkeit V zugeführt, die einen Umlauf des Gemisches auf der Bahn tk zumindest in der Hähe der Oberkante der Wasserkastenaußenwand gewährleistet. Das umlaufende Gemisch auf dem Spaltsieb wird abgeschlämmt und die feinsten Körner fließen mit einem Teil des Wassers auf der

außen

Setzmaschine auf den Bahnen tm nach/, während der restliche Teil - auf den Spiralbahnen tw und to in Richtung zur Drehachse der Setzmaschine strömt. Auf den Bahnen tw verlagert sich die leichte Körnung und auf den Bahnen to die schwere Körnung. Infolge des Umlaufes der Suspension auf den Bahnen tk sowie der Durchströmung auf den Spiralbahnen tw und to ergibt sich der Weg Lw und Lo, der zur vollständigen Separation des Gemisches erforderlich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung in der

Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen "Verfahrens näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Setzmaschine im mittigen Vertikal ab schnitt,

Fig. 4- die Setzmaschine gemäß Fig. 1 im teilweise aufgebrochenen Grundriß,

Pig. 5 eine andere Aus führung s form der erfindungsgemäßeii Setzmaschine im Vertikalschnitt teilweise durch die Drehachse und teilweise längs der Wasserkastenaußenwand,

Fig. 6 die Setzmaschine gemäß Fig. 3 i&i Grundriß mit teilweise entferntem Siebboden,

Fig. 7 ein Installationsschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den mit dieser zusammenwirkenden Einrichtungen.

Die zylindrische Setzmaschine gemäß den Figuren 3 und 4· enthält einen Wasserkasten, dessen Außenwand 1 an der Oberkante in Form einer- zur Drehachse hin 3 offenen Rinne 2 ausgebildet ist. Die Rinne 2 hat ein Spaltsieb 2 mit zu den Zylindermantellinien parallel verlaufenden Spalten. In das Innere der Siebrinne 2 ist die Einlaufdüse 10 gerichtet, die das Rohmineral-Wassergemisch mit einer Anfangsgeschwindigkeit einleitet, die ausreichend ist, um den Umlauf des Gemisches in der Rinne 2 zu gewährleisten. Die Düse 10 ist umstellbar, um den Umlauf des Gemischs in der Setzmaschine in entgegengesetzter Richtung zu ermöglichen. Im äußeren Teil der Rinne 2 sammelt sich das FiI-trat, welches eine Suspension der allerfeinsten Körner des Rohminerals im Wasser darstellt. An der Außenseite der Wand 1 unterhalb der Rinne 2 ist ein Ausgleichbehälter 4- für Preßluft und ein Sammelrohr 5 für entspannte Luft angeordnet. Aus dem Ausgleichbehälter 4 strömt die Preßluft durch die Eintrittsöffnung des Pulsationsventils 14- in die Luftkammer 6, aus welcher sie nach vollführter Arbeit durch die Austrittsöffnung des

60 988S/-0321

Pulsationsventils 14 in das Sammelrohr 5 herausströmt. Die Luitkammer 6 ist unterhalb der Siebrinne 2 innerhalb der Wasserkastenwand 1 angeordnet, wobei ihr Oberteil über einen Siebboden 7 herausragt. Der in lOrm eines umgekehrten Kegeloder Pyramidenstumpfs ausgebildete Siebboden 7 ist mit der größeren Grundfläche an der Wand der Luxtkammer 6 und mit"der kleineren Grundfläche an dem Gehäuse 8 der Abnahmeeinrichtung für die schwere Körnung abgestützt. Der Siebboden 7 ist aus Platten oder fest angeordneten Stäben oder auch aus Jalousien mit regelmäßiger WinkeIneigung zusammengebaut.

Die Abnahmeeinrichtung für die schwere Körnung ist durch einen Leitungsabschnitt gebildet, der von unten mit einer Blende 16 in Form einer Rundscheibe versehen ist, die über eine Zugstange mit dem Antrieb 18 verbunden ist. In Abhängigkeit von der Menge der schweren Körnung auf dem Siebboden 7 in der Nähe der Drehachse 3 wird die Blende 16 gesenkt oder angehoben. Die leichte Körnung fließt aufgrund der Schwerkraft aus der Setzmaschine zusammen mit dem Wasser über die Leitungen 17 und 19 ab. Die schwere Körnung fällt aufgrund der Schwerkraft in die Leitung 11 und der Durchfall durch das Sieb in die Leitung 12, von wo sie in die Entwässerungseinrichtungen fließen.

Die Figuren 5 und 6 veranschaulichen eine Setzmaschine von großer"Leistung, die für die Anreicherung von Mineralien bestimmt ist, welche eine intensive Wasserpulsation erfordern, z.B. von Mineralstoffen mit einem großen Anteil an schweren Körnungen.

Das Sieb 9 in der Rinne 2 ist ein wenig über den Rinnenboden zur Begrenzung seines Verschleißes durch Körner mit hohem Reibungseffekt herausgeführt. Zu diesem Zweck wurde auch die Änderungsmöglichkeit der-Aufgabeberichtung des Gemisches zur Setzmaschine durch die Einlaufdüse 10 vorgesehen. Die ringförmige Luftkammer 6 ist in vier Abschnitte mit radialen 'Vertikalwänden 13 aufgeteilt. Aus jedem Abschnitt der ringförmigen

Kammer 6 sind unterhalb des Siebbodens 7 drei zusätzliche Kammern 15 herausgeführt, die radial zum Gehäuse 8 der Abnahmeeinrichtung für die schwere Körnung verlaufen. Der Siebboden 7 hat Löcher, die annähernd parallel zu den Mantellinien des Siebkegels angeordnet sind. Die Abnahme der leichten Körnung mit Wasser erfolgt durch die Rohrleitungen 17 und 19j die gleichzeitig das Übertragungselement der Drehbewegung vom Antrieb 18 auf die Blende 16 der Abnahmeeinrichtung für die schwere Körnung bilden, wie auch durch die Öffnung der Blende 16. Die vom Siebboden 7 abgeführte schwere Körnung fällt aufgrund der Schwerkraft von der Blende 16 auf den Boden des Wasserkastens, von wo sie zusammen mit dem Durchfall durch das Sieb in die Öffnung 12 abgeleitet wird.

Das Schema der Setzmaschine mit den mitwirkenden Einrichtungen zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3?ig. 7 dargestellt. Das Rohmineral mit dem Wasser A wird tangential der Rinne 2 über die Einlaufdüsen 10 zugeführt. Zur Setzmaschine wird ferner Unterwasser B durch die Bodenöffnungen zugeführt. Die in der Rinne 2 umlaufende Suspension wird auf dem Sieb 9 abgeschlämmt. Das abgeschlämmte Mineral verlagert sich nachfolgend auf dem Siebboden 7 unter pulsierender Wasserbewegung auf den Spiralbahnen in Richtung der Setsmaschinenachse 3· Die leichte Körnung D verläßt die Setzmaschine über die Leitungen 17 und 19, die schwere Körnung C fließt über die Abnahmeeinrichtung mit Blende 16 in die Leitung 11, und der Durchfall E durch das Sieb fließt über die Leitung 12 in die bekannten Entwässerungsanlagen ab.

- 10 -

809885/0321

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Separation einer Mineralkörnermischung von unterschiedlichem spezifischem Gewicht bei eingeschränkten Sedimentationsbedingungen der Körner in zylindrischer oder annähernd zylindrischer Vorrichtung mit pneumatisch erzwungener Pulsation des Wassers in ringförmigem Arbeitstrog, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmineralkörnergemisch mit Wasser tangential zur Setzmaschine an der Außenwand eines Wasserkastens zugeleitet wird mit einer Anfangsgeschwindigkeit, die einen Umlauf des Gemisches zumindest in der Mähe der Oberkante der Wasserkastenaußenwand soxtfie eine Durchströmung der Mineralkörner auf Spiralbahnen im Arbeitstrog von der Außenwand zur Mittelachse der Setzmaschine gewährleistet, wobei während der Rotation des Gemischs bei der Außenwand das Rohmineral einer Vorentmischung nach Gewicht unterzogen wird und während der Bewegung auf den Spiralbahnen bei pulsierender Einwirkung des Wassers einer gänzlichen Trennung auf leichte und schwere Körnung unterliegt, wobei diese Körnungen in der Fähe der Mittelachse abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem in der Mähe der Oberkante der Wasserkastenaußenwand umlaufenden Gemisch ein ausschließlich die feinsten Körner enthaltender Teil aus der Setzmaschine nach außen abgeführt wird.

3· Vorrichtung zur Separation einer Mineralkörnermischung von unterschiedlichem spezifischem Gewicht, die die Gestalt eines Zylinders oder eines annähernd regelmäßigen Prienas aufweist, dessen Wände Sektoren der Zylinderfläche bilden, mit ringförmigen, von unten offenen Luftkammern und einem Siebboden in Form eines umgekehrten Pyramiden- oder

Ö08SS/O321

Kegelstumpfs, Aufgabe vorrichtungen am Außenumfang sowie Ableitunseinrichtungen für die Produkte in der Nähe der Mittelachse, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante der Wasserkastenwand (i) in Form einer Rinne (2) ausgebildet ist, die zur Zentralachse (3) hin offen und oben abgedeckt ist, ringsum die Wand (i) außerhalb des Wasserkastens unterhalb der Rinne (2) ein ringförmiger Ausgleichs-

, , ..., , für ,Preßluft und ein ringförmiges ^SammeIrohr (5) behalter (4j/iur entspannte Lurt angeordnet sind und innerhalb des Wasserkastena ringsum die Wand (i) eine ringförmige Luftkammer (6) ausgebildet ist, die teilweise über den auf ihr abgestützten Siebboden (7) herausgeführt ist, der in der Höhe.der Drehachse auf den Gehäuse (S) der Abnahme einrichtung für die schwere Körnung abgestützt ist."

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (2) durch ein Spaltsieb (9) in einen Innenteil und einen Außenteil aufgeteilt ist, wobei die Siebfläche einen Abschnitt der Umfangsfläche darstellt und die LängsöffiTungen im Sieb (9) zumindest annähernd parallel zu den Erzeugenden angeordnet sind.

5- Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4-,· dadurch gekennzeichnet, daß in den Innenteil der Rinne (2) wenigstens eine Einlaufdüse (10) zur Zuführung des Rohminerals mit Wasser zur Vorrichtung einmündet und aus dem Außenteil der Rinne (2) zumindest eine Leitung zur Abführung des Filtrats herausführt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 "bis 5 ,dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Luftkammer (6) durch ra dial verlaufende Vertikalwände (13) in eine Reihe von Abschnitten aufgeteilt ist, von welchen jeder mit einem gesonderten Pulsationsventil (14-) zusammenarbeitet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus jedem Abschnitt der ringförmigen Luftkammer (6) unterhalb des Siebbodens (7) zusätzliche Luftkammern (i5)i zu

- 12 -

609885/0321

welchen die Preßluft aus der ringförmigen Kammer (6) zuströmt, radial herausgeführt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 "bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmeeinrichtung für die schwere Körnung eine Blende (16) in Form einer Rundscheibe trägt, die durch einen Antrieb (1S) in Bewegung setzbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (16) auf der Rohrleitung (19) zur Ableitung der leichten Körnung aufgehängt ist, wobei die Rohrleitung (19) mit dem Antrieb (18) verbunden ist.

609885/0321

Leerseite