-
Zu den Trockenverfahren zählt die Trockenwäsche im Tischausleser
oder Paddy-Ausleser, wie es bei der Getreideauslese Anwendung findet. Auf einem
geneigten, vibrierenden Sieb wird das spezifisch leichte Bims nach oben und der
schwere Splitt nach unten transportiert. Dieses Verfahren läßt keine technisch
befriedigenden
Massendurchsätze zu.
-
Aus diesem Grunde hat man sich bei den Trockenverfahren der Windsichtung
zugewendet. Bei dieser fällt der Grubenbims von einem Förderband aus durch einen
horizontal geführten Luftstrom, der aus einer Ausblasdüse austritt Die Sichtung
ist daher eine Querstrom-Windsichtung. Aufgrund der unterschiedlichen Massenträgheitswiderstände
gleich großer Bims- und Splittpartikel findet bis zu einem gewissen Grade eine Strömungstrennung
der Komponenten statt. Die leichteren Teilchen, also hauptsächlich die Bimsteilchen,
folgen dem Luftstrom leichter und werden von diesem weiter abgelenkt als die spezifisch
schwereren Splitteilchen. Durch entsprechende Anordnung von Auffangbehältern unterhalb
der Fallstrecke können zwei oder mehrere mit Bims angereicherte Fraktionen gewonnen
werden. Auch dieses Verfahren besitzt nicht die Trenngüte des Sink-Scheideverfahrens
und führt nur zur sehr mäßigen Anreicherung des Bimses in den Rohbimsfraktionen.
-
Die Sortierung des Grubenbimses nach Bims und Splittanteilen gestaltet
sich immer schwieriger, da der noch abzubauende Grubenbims immer höhere Splittanteile
aufweist So beträgt der Bimsanteil je nach Fundortqualität nur 20 bis höchstens
70 Vol.-% entsprechend 10 bis höchstens 50 Gew.-%. Dieser Rohbims ist daher im allgemeinen
unmittelbar nur für minderwertigere Verwendungen geeignet (z. B. für Kellersteine).
Erst wenn weniger als etwa 20% Gew.-Anteile Splitt im Reinbims (Endprodukt) vorhanden
sind, kann er zu Leichtbetonsteinen verarbeitet werden, die die Bedingungen der
DIN 4108 noch erfüllen. Der jeweils zulässige verunreinigende Splittanteil hängt
von der Qualität des Bimsanteils im verarbeiteten Grubenbims ab. Die Dichteverteilung
des Grubenbimses beträgt in der Regel 0,6 bis 3,2 g/cm3. Die Dichteverteilung der
Bimspartikel liegt zwischen 0,6 und 1,4 g/cm3 und die der Splittpartikel zwischen
1,3 und 3,2g/cm3. Dieser Rohbims ist also nicht unmittelbar höherwertig verwendbar
und schon aus Gründen der Transportkostenersparnis kann es wirtschaftlich sein,
den Splitt vom Bims möglichst weitgehend schon am Fundort, insbesondere in der Grube
zu trennen, damit von dort lediglich der Reinbims abtransportiert zu werden braucht
Dies wiederum macht es erforderlich, daß die Gewinnung des Reinbimses auf trockenem
Wege erfolgt, da Naß-Verfahren größere Installationen einschließlich Abwasserreinigungsanlagen
erfordern.
-
Andererseits kann der neben dem Bims anfallende Splitt eine so hohe
Qualität besitzen, daß er als Edelsplitt einer Weiterverwendung zugeführt werden
kann, und damit auch stationär betriebene trockene Anreichungsanlagen wirtschaftlich
arbeiten.
-
Die Korngrößenverteilung des Grubenbimses reicht im allgemeinen von
Korngrößen etwas unter 1 mm bis ca. 35 mm, wobei der Hauptanteil zwischen 2 und
16 bis 20 mm liegt. Die mittlere Partikelgröße (xso der Volumensummenverteilung)
liegt bei etwa 6 mm. Bims-und Splittanteile sind über den gesamten Korngrößenbereich
verteilt Aufgrund der Entstehungsgeschichte lagert der Rohbims als disperse Schüttung
im Umfeld ehemals vulkanisch aktiver Zonen. An den Korngrenzen zwischen den Bims-
und Splittpartikeln bestehen praktisch keine Haftkräfte oder Verwachsungen. Der
Aufschluß in die Einzelpartikel erfolgt beim Abbau durch Bagger und Raupe in der
Grube, ohne daß im allgemeinen eine wesentliche zusätzliche Zerkleinerung stattfinden
muß.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Trockenverfahren
dahingehend zu verbessern, daß hohe Anreichungsgrade erzielbar sind, so daß der
Splittanteil im Reinbims jeder Kornfraktion höchstens etwa 20% beträgt bzw. nicht
höher ist als für die Erzielung der geforderten Wärmedämmwerte, z B.
-
nach DIN 4108 zulässig ist, also nicht Kornfraktionen mit sehr hohen
Splittanteilen im Endprodukt vorhanden sind. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens
soll preiswert aufgebaut und betrieben und auch mobil ausgeführt werden können.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem eingangs genannten Verfahren
gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Ausgangsgemisch zunächst durch Siebung mit
m-Sieben in m + 1 Rohbimsfraktionen unterteilt wird, wobei die Maschenweite xi aufeinanderfolgender
Siebe kl... ei... . . xm größer werdender Maschenweite weitgehend der Bedingung
beginnend mit xt z 2 mm, gehorcht, mit QB der mittleren Dichte des Bimsanteils und
es der mittleren Dichte des Splittanteils und n=1-3, insbesondere 1-1,5, und anschließend
jede Rohbimsfraktion mit der Korngröße 2xx einer Windsichtung in eine mit Bimspartikeln
und eine mit Splittpartikeln stark angereicherte Fraktion unterworfen wird.
-
Durch die Siebfraktionierung des Ausgangsgemisches entsprechend der
angegebenen Bedingung gelingt die weitgehend vollständige Trennung der Bimspartikel
von den Splittpartikeln durch die Windsichtung. Es lassen sich Anreicherungsgrade
ohne weiteres von über 95% erzielen. Je schärfer die Trennung der Windsichtung arbeiten
soll, in desto mehr Rohbimsfraktionen muß das Ausgangsgemisch durch die Siebung
getrennt werden. In diesem Falle ist n ungefähr gleich 1 einzusetzen, wobei davon
ausgegangen wird, daß die Windsichtung in turbulenter Strömung erfolgt, und die
Dichten Qs und QB SO vorzugeben sind, daß sie innerhalb der vorliegenden Dichteverteilungen
nicht mehr mittlere Werte sind, sondern nahe beieinander an den benachbarten Verteilungsgrenzen
liegen. Kann man sich dagegen mit einer etwas weniger starken Anreicherung zugunsten
einer geringeren Anzahl von Siebungen und einer geringeren Anzahl von Windsichtungen
begnügen, so können bein 1 1 die Dichten Es und OB innerhalb der vorliegenden Dichteverteilungen
entsprechend weiter auseinanderliegen. Mit der angegebenen Abhängigkeit ist die
erforderliche Stufung der Sieböffnungen zu berechnen. Mit den in der Literatur angegebenen
mittleren Dichtewerten für Bims, QB = 0,8 g/cm3 und Splitt es = 1,6 g/cm3 läßt sich
etwa die gleiche Stufung mit n 3 errechnen.
-
Wenn die Bedingung »weitgehend« erfüllt sein soll, so soll damit
zum Ausdruck gebracht werden, daß die Trennschnitte nicht notwendigerweise bei den
Maschenweiten, die die Rechnung ergeben, durchgeführt werden müssen, sondern handelsübliche
Siebe verwendet werden können, also auf Sonderanfertigungen der Siebe zur Erzielung
der rechnerisch ermittelten Werte verzichtet werden kann. Die Normsiebreihen stellen
eine genügende Anzahl von Sieben im Maschenweitenbereich von z. B. 2 bis 20 mm zur
Verfügung.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich gleicherweise auch für Korngrößen
unter 2 mm anwenden, doch sind diese Korngrößenanteile beim Bims so gering, daß
der technische Aufwand für die scharfe Sortierung nicht
lohnend
sein dürfte.
-
Die Trennung sehr großer und damit schwerer Partikel mittels einer
Windsichtung kann hohe Luftmengen erfordern, weshalb eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorsieht, daß der Überlauf des gröbsten Siebes mit der Maschenweite x,
also z. B.
-
20 mm oder 16 mm, zerkleinert und dem gröbsten Sieb nochmals zugegeben,
in der Grube verbleibt, am Ort der Verarbeitung aufgehaldet oder anders weiterverarbeitet
wird. Die Zerkleinerung der gröberen Partikel, die auch noch aneinanderhaftende
Splitt- und Bimsanteile haben können, ist energetisch günstiger als die Trennung
durch Siebung und Sichtung.
-
Für die Windsichtung kommen alle große Durchsätze bei hinreichender
Trenngüte erlaubenden Windsichtungen infrage. Bevorzugt wird jedoch, daß wenigstens
eine der Windsichtungen Schwerkraftwindsichtungen in einer aufsteigenden Luftströmung
mit der Strömungsgeschwindigkeit VL=k Wg mit wider Sinkgeschwindigkeit der gröbsten
Bimspartikel in Luft der jeweiligen Fraktion xilxlxi+l und k einer die Form der
Partikel, den Beladungseinfluß der Sichtluft mit Partikeln und den gewählten Sichtertyp
berücksichtigenden Konstanten zwischen 0,4 und 1 sind.
-
Die Partikelsinkgeschwindigkeit von wog in Luft ist nach bekannten
Gesetzmäßigkeiten für die Bewegung von Partikeln der Größe q z. B. bei turbulenter
Luftströmung zu berechnen.
-
k berücksichtigt, daß der Strömungswiderstand der Splitt- und Bimspartikel
von deren Form, die voneinander je nach Fundort abweichen kann, sowie von der Beladung
der Sichtluft und vom gewählten Windsichtertyp abhängt. So können sich für die Wahl
der Luftgeschwindigkeit im Steigrohrwindsichter Abweichungen von der angegebenen
Formel ergeben, die durch Versuche ermittelt werden. In jedem Falle gilt aber, daß
die Strömungsgeschwindigkeit bei der bevorzugten Schwerkraftwindsichtung der gröbsten
in der ausgesiebten Rohbimsfraktion enthaltenen Bimspartikeln gleichen muß.
-
Da Formbeschreibungen der Partikel nur sehr schwer quantitativ möglich
sind, sind auch entsprechende quantitative Angaben für die Wahl der Stufung bei
starken Formunterschieden der beteiligten Komponenten kaum möglich. Starke Formunterschiede
verbessern aber das vorgeschlagene Verfahren in dem Sinne, daß breitere Klassen
bei der Siebklassierung, dh. größere Sprünge in der Stufung der Siebung zugelassen
werden können. n ist also klein zu wählen. Das Verfahren wird dadurch wirtschaftlicher.
Die minimale Bedingung bei gleicher Partikelform ist jedoch an sich die im Anspruch
1 angegebene.
-
Versuche haben die Richtigkeit der erfindungsgemäßen Ansätze bestätigt
und gezeigt, daß zur Tennung der üblicherweise vorliegenden Dichtebereiche das Verhältnis
zur Bestimmung der Stufung der Sieböffnungen Qv/Q = 0,81 beträgt. Die Ausbeuten
liegen dann, bezogen auf OB = 1,25 g/cm3, d. h7 daß alle Teile, deren Dichte kleiner
oder gleich 1,25 g/cm3 ist, als Bimspartikel angesehen werden, bei 95% und es sind
Beladungen bei p = 3 kg Luft/kg Gut Anreicherungen von >82% erreichbar. Die jeweilige
Sichtluftgeschwindigkeit VL; errechnete sich für einen Anwendungsfall in einem Zickzack-Sichter
(der Bauart Alpine) aus der angegebenen Abhängigkeit mit der Konstanten k=0,5.
-
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemä-
ßen Verfahrens mit
wenigstens einem Windsichter für ein Rohbimsgemisch aus Bims- und Splittpartikeln
sowie mit Fördereinrichtungen für Rohbims und die gewonnenen mit Bimspartikeln und
mit Splittpartikeln angereicherten Fraktionen ist gekennzeichnet durch m, wenigstens
m/2, hintereinandergeschaltete Siebe für das Rohbims-Ausgangsgemisch und mm 1, wenigstens
(m/2) -1, Windsichter für die jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Sieben gewonnenen
Rohbimsfraktionen zur jeweiligen Trennung in eine mit Bimspartikeln und eine mit
Splittpartikeln angereicherte Fraktion. Für die Siebung haben sich Mogensen-Schwingsiebe,
sogenannte Mogensen-Sizer, besonders bewährt. Da die üblichen Kornverteilungen so
breit sind, daß sie in 8 bis 12 Fraktionen unterteilt werden müssen, sind zwei hintereinandergeschaltete
Mogensen-Sizer vorteilhaft, denen gegebenenfalls ein Stangen-Sizer vorgeschaltet
ist. Neben diesen schräg angeordneten Schwingsieben, kommen aber auch bekannte Plan-
und Kreisschwingsiebe in Mehrfachanordnung (Doppeldecker, Dreidekker) infrage.
-
Die Windsichter können zweckmäßigerweise als Steigrohrwindsichter
ausgebildet sein, aus denen die Bimspartikel nach oben hin pneumatisch ausgetragen
werden.
-
Alternativ zu dieser Gegenstrom-Schwerkraftwindsichtung in Steigrohrwindsichtern,
in denen die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung gerade etwas kleiner eingestellt
wird, als die Sinkgeschwindigkeit der kleinsten in der Rohbimsfraktion enthaltenen
Splittpartikeln, kann auch eine Querstromwindsichtung eingesetzt werden, wie man
sie beim unklassierten Rohbims-Ausgangsgemisch, wie oben erwähnt, bereits durchgeführt
hat. In diesem Falle sollen wenigstens einige der Windsichtungen Querstromwindsichtungen
mittels eines den als dünne Schicht abwärtsfallenden Gutstrom querdurchströmenden
Luftstroms sein. Bei dieser Querstromwindsichtung ist der Energieaufwand für die
Erzeugung der Sichtluftströmung geringer als bei den Gleichgewichts-Schwerkraftwindsichtungen,
bei denen der Luftströmung nicht nur die Aufgabe zufällt, die Bimspartikeln von
den Splittpartikeln zu trennen, sondern auch noch die Bimspartikel pneumatisch zu
einem Abscheider zu transportieren. Der Abtransport der Bimspartikel erfolgt dagegen
bei den Querstromwindsichtern mittels der Sichtzone nachgeschalteten mechanischen
Förderanlagen.
-
Die gewonnenen Bimsfraktionen können einzeln oder in beliebigen Mischungen
verwendet werden, wobei im allgemeinen der Unterlauf des Siebes mit der kleinsten
Maschenweite, also die Fraktion mit Teilchengrößen unter 2 mm, den Bimsfraktionen
zugemischt werden kann, ohne daß dadurch der Splittgehalt zu sehr ansteigt.
-
Nachfolgend ist für eine typische Korngrößenverteilung die Klassierung
des Rohbimses durch Siebung mit m-Sieben in m+ 1 Fraktionen angegeben, beginnend
mit der feinsten Maschenweite xi = 2 mm (i= 1) bis xm = 20 mm (i = 12). Unter diesen
Werten, die so auf-bzw. abgerundet sind, daß die Werte, z. B. durch Verwendung von
durch Sonderzusammenstellungen aus verschiedenen Siebreihen, technisch realisierbar
sind, sind die bei einer Schwerkraftwindsichtung im aufsteigenden Luftstrom einzustellenden
Strömungsgeschwindigkeiten Val der Sichtluft angegeben. Dabei ist die Siebaufteilung
und die Strömungsgeschwindigkeit für ein Dichteverhältnis von 0,81, einen Wert n
= 1 und k = 0,5 ermittelt
1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 xi 2,0 2,5
3,0 3,7 4,6 5,7 7,0 8,65 10,7 13,2 16,2 20,0 mm val 5,2 5,7 6,1 6,6 7,1 7,6 8,2
8,8 9,5 10,2 11,0 m/s Jede Fraktion, die entsprechend der Tabelle gebildet ist,
kann mit der entsprechenden Sichtluftgeschwindigkeit VL in Bims- und Splittanteile
getrennt werden. Je nach Korngrößenverteilung des Aufgabegutes und des Bimsgehaltes
können die Grenzen für die Fraktionierung auch anders gewählt werden. Insbesondere
dann, wenn es ökonomischer erscheint, mit weniger Sieben und weniger Windsichtern
zu arbeiten, kann auf die Windsichtung der Grenzfraktion verzichtet werden und können
die Mittelfraktionen gegebenenfalls jeweils paarweise zusammengefaßt werden. In
diesem Falle ist allerdings der Anreicherungsgrad der Bimspartikel in den einzelnen
Fraktionen deutlich verringert, doch in jedem Falle noch erheblich größer als bei
dem bekannten Windsichtverfahren, dem keine Siebklassierung vorgeschaltet ist Alle
Partikel x>20 mm, der Überlauf der gröbsten Siebstufe, werden entweder verworfen
oder einer Zerkleinerung zugeführt und danach mit dem Aufgabegut erneut ins Verfahren
eingebracht Dies geschieht aus wirtschaftlichen Gründen, da die Sichtung von Partikeln
x>20 mm bzw. 16 mm mit sehr hohen Luftgeschwindigkeiten und beträchtlichen Lärmemissionen
erfolgen würde. Entsprechend wird der Unterlauf, z. B. x< 2 mm
ebenfalls ohne
Sichtung weiterverwendet Die erforderliche Anzahl von parallel zu betreibenden Sichtern
zur Bearbeitung der Partikel bis einschließlich x-tO ist im Vergleich zu den dort
noch erzielbaren Bimsmengen zu aufwendig. Die mit Sichtern noch zu bearbeitende
feinste Fraktion bestimmt sich so, daß die zulässigen Mengenanteile des Splitts
im Endprodukt die zulässige Verunreinigung von zur Zeit 20% insgesamt nicht übersteigt,
wenn der Unterlauf ohne Sichtung zum Endprodukt zugeschlagen wird.
-
Das Verfahren ließe sich analog auch in der umgekehrten Reihenfolge
durchführen, also derart, daß zuerst das Ausgangsgemisch durch Sichten in mehrere
Fraktionen klassiert wird, und nach der Sichtung in m Fraktionen jede Feingut- und
jede Grobgutfraktion durch 2 m Einfachsiebungen in 4 m Fraktionen zerlegt wird.
Der dann erforderliche apparative Aufwand begünstigt die beanspruchte Lösung eindeutig,
weil die hohe Anzahl der erforderlichen Rohbimsfraktionen im Siebsatz erzeugt wird
und die Einzelsichtung der Rohbimsfraktionen in parallelen Sichtrohren erfolgen
kann. Bei der umgekehrten Reihenfolge müßte auch eine größere Anzahl einzelner Massenströme
transportiert werden.