DE2929430C2 - Verfahren und Einrichtung zur Analyse des Feststoffanteils in einem hydraulischen Förderstrom aus Feststoffteilchen und einer Trägerflüssigkeit - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Analyse des Feststoffanteils in einem hydraulischen Förderstrom aus Feststoffteilchen und einer TrägerflüssigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse des
Feststoffanteils für die Überwachung und Steuerung eines hydraulischen Förderstromes von Feststoffteilchen
und einer Trägerflüssigkeit und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
wie z, Br Kohle, Er* und dergleichen, ist es bekannt, daß
die proportionalen Anteile von Feststoff- und Trägerflössigkeitsmenge
für die Erhaltung eines kontinuierlichen Förderstromes bei der hydraulischen Förderung
von Mineralien von grundsätzlicher Bedeutung ist So ist z. B. durch, die DE-AS 25 57 873 bekannt, daß die zu
transportierenden Feststoffe nach Zerkleinerung in Stücke von passender Größe mit einem Strom einer
Trägerflüssigkeit kombiniert werden, um einen puTnpfähigen
Schlamm zu bilden. Ziel dieses bekannten Verfahrens ist, einen im wesentlichen konstanten Wert
für den Schlammdurchsatz durch die TransportJeitung
und eine automatische Regelung der Feststoffkonzentration im Schlamm auf einen im wesentlichen
konstanten Wert zu erhalten.
Die Praxis hat gezeigt, daß diese bekannten Verfahren und Anordnungen nicht für die Aufrechterhaltung
eines ungestörten kontinuierlichen Materialflusses in der Förderleitung ausreichend sind. Dieser
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß trotz sorgfältiger Überwachung und Steuerung der proportionalen
Anteile von Feststoffen und Trägerflüssigkeit ein störungsfreier hydraulischer Transport von Mineralien
in Rohrleitungen nicht gewährleistet werden kann, weil das Strömungsverhalten sich über längere Transportstrecken
trotz gleichbleibender Feststoff-Trägerflüssigkeitsanteile fortlaufend ändert
Die ursächlichen Zusammenhänge sind darin zu sehen, daß während des hydraulischen Transports die
Kornfraktionen einer ständigen gegenseitigen Reibung und Reibung an der Rohrwandung unterliegen und
dadurch sich eine Änderung der Korngrößenverteilung innerhalb des gesamten Feststoffanteils ergibt Durch
diese Änderung der Korngrößenverteilung ändert sich zwangsläufig die Konsistenz und damit das Strömungsverhalten
des zu fördernden Schlammes wodurch, z. B. eine Erhöhung der kritischen Transportgeschwindigkeit
und Ablagerungen in den Rohrleitungen, ein kontinuierlicher Fluß in den Förderleitungen nicht mehr
gewährleistet ist
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Feststofffluß in der Trägerflüssigkeit gegenüber bekannten
Verfahren und Anlagen zu verbessern, wobei die jeweilige Konsistenz des Schlammes schnell erfaßt
wird, um eine präzise Überwachung und Steuerung des Förderstroms zu erreichen.
Es wurde nun gefunden, daß eine exakte und schnelle Ermittlung der Korngrößenverteilung mit Aussagen
über Grobkorn-, Miitelkorn- und Feinkornanteilen erforderlich ist, um hierzu in Abhängigkeit den
Förderdruck für einen störungsfreien gleichbleibenden Transport ermitteln und regeln zu können.
Demnach wird ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß gekennzeichnet
ist durch folgende Verfahrensschritte:
a) Entnahme einer repräsentativen Probe aus dem Strömungsquerschnitt einer Rohrleitung,
b) Teilung dieser Probe, gegebenenfalls bei Erhöhung Μ des Flüssigkeitsanteils,
c) Aufbringen der geteilten Probe auf eine Filteroberfläche,
d) Analysieren der Feststoffteilchen nach Form und Größe,
e) Anpassung der Trägerflüssigkeitsmenge und/oder des Förderdruckes nach dem Ergebnis der Analyse.
Die Entnahme einer repräsentativen Probe erfolgt schnitt der Förderleitung mittels eines rechtwinklig zur
zweckmäßig aus einem senkrecht verlaufenden Rohrab-Strömungsrichtung
ober den gesamten lichten Durchmesser der Förderleitung bewegbares Entnahmerohr,
Die Probe wird in einem senkrechten Leitungsstuck
entnommen, da hier davon ausgegangen werden kann daß keine ausgeprägten Geschwindigkejts- und Konzentrationsprofile
auftreten.
Die Probe wird anschließend, vorzugsweise mit einem Wasser-Alkohol-Glyzerin-Gemisch, auf eine sehr geringe
Konzentration verdünnt und geteilt Dieses Verfahren garantiert, daß keine Agglomerate auftreten. Die so
geteilte Probe wird in ein Druckmembranfiltergerät eingebracht und mit Druck durch einen Membranfilter
mit einer Porengröße. S 0,0008 mm gepreßt Auf der Filteroberfläche bleiben die Teilchen einzeln liegen und
können anschließend analysiert werden. Das Präparat wird dabei eingespannt um beim Trocknungsvorgang,
der während der Analyse eingesetzt die Planheit zu gewährleisten.
Die Analyse geschieht in vorteilhafter Weise mit einem Bildanalysensystem. Für die Bildanalyse wird ein
optisches Signal (Mikroskop) in ein elektrisches (Fernsehkamera) und anschließend in ein digitales
Signal (Rechner) umgewandelt Ermittelt werden sämtliche objektspezifische Daten der Teilchen, wie
Umfang, Räche, Länge, Breite usw. Die gesamte Filterfläche wird untersucht so daß sämtliche Partikel
im Bereich 0,001^D^3mm erfaßt werden. Erreicht
wird dies mit mehreren sich in bestimmten Bereichen überlappenden Vergrößerungsobjektiven, die nacheinander
für die Analyse automatisch eingesetzt werden. Der gesamte Vorgang läuft rechnergesteuert ab und
benötigt mit Probenahme und Präparation weniger als 1 Stunde, so daß in relativ kurzer Zeit entweder von Hand
oder automatisch die erforderliche Druckregulierung und die an sich bekannte Anpassung des Feststoff-Flüssigkeitsverhältnisses
im Förderleitungssystem vorgenommen werden kann.
Die Erhöhung des für die Analyse erforderlichen Flüssigkeitsanteils kann z.B. mit Wasser, Benzin,
Alkohol, Glyzerin, Kolophonium oider mit Kombinationen dieser Substanzen durchgeführt werden.
Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, daß sich die Analyse etwa über den Korngrößenbereich
von 0,002 mm bis 3 mm erstreckt und die Erfassung durch mehrere Objektive erfolgt, wobei jeweils von den
einzelnen Objektiven bestimmte Konigrößenbereiche
erfaßt werden, und die Objektive sich gegenseitig überlappen.
Anhand der beigefügten schematischen Zeichnung, soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert
werden. An einer Förderrohrleitung 1 ist an einem vertikalen Rohrabschnitt 2 rechtwinklig zur Strömungsrichtung 3 eine Probenentnahmevorrichtung 4 angeordnet
mit einem über den lichten Durchmesser 5 rechtwinklig zur Strömungsrichtung 3 bewegbares
Entnahmerohr 6, Das Entn&bmerohr 6 weist am oberen Ende eine gegen die Strömungsrichtung 3 weisende
Eintrittsöffnung 7 auf. Die Bewegung des Entnahmerohres 6 über den lichten Rohrdurchmesser 5 erfolgt über
an sich bekannten Antriebsmittel, z. B, mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 8, welche pneumatisch oder
hydraulisch betätigt werden können.
Die durch das Entnahmerohr 6 entnommene Probe wird in Pfeilrichtung durch eine Leitung 9 in einen
ίο Sammelbehälter 10 geleitet
In dem Sammelbehälter 10 wird die entnommene Probe mit Wasser, Benzin, Alkohol, Glyzerin oder
Kolophonium oder mit Kombinationen dieser Substanzen gemischt die über eine weitere Leitung 11 in den
Sammelbehälter 10 eingegeben werden. Die Probe wird in den eingegebenen Verdünnungssubstanzen mittels
eines Rührwerkzeuges 12 dispergiert und geteilt in ein Filtergefäß 13 geleitet Für die Filtration ist ein
Druckmembranfilter vorgesehen, wobei ein partikelfreies Gas, z. B. Stickstoff, über eine Zuleitung 14 in das
Filtergefäß 13 geleitet wird.
Die Feststoffteilchen 15 setzen sich :!abei auf die Oberfläche des Filters 16 ab, während die Flüssigkeitsanteile in ein Gefäß 17 abgeleitet werden. Durch diese
Maßnahmen wird gewährleistet daß die Teilchen agglomeratfrei einzeln auf der Oberfläche des Filters 16
liegen und die Probe sicher zu analysieren ist Das Präparat 18 wird dann auf einen — in der Zeichnung
nicht dargestellten — Tisch gespannt, der in zwei horizontalen Ebenen χ und y bewegbar ist. Die
Steuerung des Präparattisches erfolgt durch den Rechner 19 über die Leitung 20. Durch den Rechner 19
werden außerdem der automatische Objektivwechsel über die Leitung 21 und die automatische Focussierung
der Objektive 31 über die Leitung 22 am Mikroskop 23 gesteuert Für die Bildanalyse wird das optische Signal
vom Mikroskop 23 mittels einer Fernsehkamera 24 in ein elektrisches Signal und durch den Rechner in ein
digitales Signal umgewandelt Das Ergebnis, der eingangs beschriebenen Analyse wird vom Rechner 19
an den Zentralrechner 25 weitergegeben, der nach Auswertung des Analysenergebnisses entsprechende
Steuerimpulse an den Mikroprozessor 26 zur Regelung des Förderstromes in der Förderrohi leitung 1 abgibt,
um einerseits über die Leitung 27 eine Drehzahländerung der Förderpumpe 28 zu bewirken und/oder über
die Leitung 29 eine Wasserzugabe zur Erhöhung des Flüssigkeitsanteils in der Förderrohrleitung 1 durch das
Ventil 30 einzuleiten.
so Mittels einer solchen Einrichtung ist es möglich in kurzer Zeit die erforderliche Druckregulierung und
Konstanthaltung der Feststoff-Flüssigkeitsverhältnisse im Förderleitungssystem zu überwachen und automatisch
-iuf die für den ungestörten, kontinuierlichen
Claims (5)
- Patentansprüche:I, Verfahren zur Analyse des Feststoffanteils for die Überwachung und Steuerung eines hydraulischen Förderstromes von Feststoffteilchen und einer Trägerflüssigkeit gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:a) Entnahme einer repräsentativen Probe aus dem gesamten Durchmesser aus der Förderrohrleitung,b) Teilung dieser entnommenen Probe bei Erhöhung des Flüssigkeitsanteils,c) Aufbringen der geteilten Probe auf eine Filteroberfläche,d) Analysieren der Feststoffteilchen nach Form und Größe,e) Anpassung der Trägerflüssigkeitsmenge und des Förderdrucks nach dem Ergebnis der Analyse.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Flüssigkeitsanteils b) Wasser, Benzin, Alkohol, Glyzerin, Kolophonium oder Kombinationen dieser Substanzen verwendet werden.
- 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse der Korngrößenverteilung d) sich auf einen Korngrößenbereich von 0,001 mm bis 3 mm erstreckt und die gesamte Korngrößenverteilung mittels mehrerer sich überlappender Objektive für verschiedene Korngrößenbereiche erfaßt wird
- 4. Verfahren nach den An-prüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die repräsen itive Probe aus einem vertikal verlaufenden Rohrabschnitt der Förderrohrleitung entnommen wird.
- 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein rechtwinklig zum Förderstrom über den gesamten lichten Durchmesser des Förderrohres mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit (8) bewegbares, in der Rohrwandung abgedichtetes Entnahmerohr (6), mit einer am oberen Ende gegen die Strömungsrichtung weisenden Zuflußöffnung (7), eine Zuleitung (9) zu einem Sammelbehälter (10) mit einem Dispergier-Rührwerkzeug (12), eine Zuleitung (11) für eingebbare Verdünnungssubstanzen, eine abflußseitige Anordnung eines Filtergefäßes (13) mit einer Gas-Zuführungsleitung (14) und einer Ableitung der Flüssigkeitsanteile, ein in zwei horizontalen Ebenen bewegbarer Präparattisch zur Aufnahme der Filterprobe (Präparat 18) mit darüber angeordnetem Mikroskop (23) in Verbindung mit einer Fernsehkamera (24), ein der Fernsehkamera (24) zugeordneter Rechner (19) mit gekoppeltem Zentralrechner (25) und Mikroprozessor (14) zur Impulssteuerung der Drehzahl der Förderpumpe (28) und des Flüssigkeitszugabe-Ventils (30).
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