DE3413656A1

DE3413656A1 - Verfahren sowie vorrichtung zum messen der feinheit von teilchen oder feststoffen

Info

Publication number: DE3413656A1
Application number: DE19843413656
Authority: DE
Inventors: Peter Edward Reading Starnes
Original assignee: Bestobell UK Ltd
Current assignee: Meggitt UK Ltd
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1984-10-18
Also published as: CA1214576A; GB8309716D0; ZA842254B; US4526029A; AU2614084A; AU550595B2; DE3413656C2; GB8407544D0; JPS59206742A

Description

Bestobell (U.K.) Limited, 16 Bath Road, Slough, Berks SLl 3SS, England

Verfahren sowie Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Teilchen oder Feststoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen oder überwachen der Feinheit von Teilchen oder Feststoffen in einer ersten Suspension oder Aufschwemmung von Feststoffen in einem flüssigen Medium, das unter Bedingungen konstanten Gefälles, konstanter Druckhöhe oder konstanten Drucks fließt, sowie eine Vorrichtung zum Messen der Feinheit. Dabei ist es praktisch, die Feinheit in Form einer Größe oder eines Maßes nach Gewicht auszudrücken, das gröber als eine gegebene standardisierte Siebmaschenweite ist. Typischerweise umfassen Suspensionen Breie und/oder flüssige Schlämme, in denen das flüssige Medium Wasser ist. Das Feststoffoder Festkörpermaterial kann z.B. gemahlenes Zinnerz sein.

Grundsätzlich ist es bekannt, die Feinheitsbestimmungen bei oder an fließenden Suspensionen von Feststoffmaterialien dadurch auszuführen, daß die Suspension einem Kraftfeld unterworfen und die Konzentrationsänderung der Feststoffphase über dem durch das Kraftfeld verursachten Flußweg mittels Strahlungsabsorptions-Mittel gemessen wird. So ist ein Verfahren für eine Durchlaß-Strom-(on-stream-)Messung einer Teilchengrößenverteilung in einer Suspension bekannt (GB-PS ] 255 728), bei dem die Wirkung eines zur Verfügung gestellten Kraftfeldes genutzt wird, um die Teilchen gemäß Ihrer Größe über einem Kanal, in dem der Strom fließt, zu verteilen, und bei dem die unterschiedliche Konzentration der Teilchen über dem Flußkanal infolge dieser Verteilung gemessen

wird. Dabei ist kennzeichnend, daß die Messungen unter Bedingungen eines konstanten Druckhöhenflusses vorgenommen werden.

Das zur Verfügung gestellte Kraftfeld veranlaßt die Suspension durch einen Schrauben-Separator oder Abscheider zu fließen, der einen Teil einer kontinuierlichen einfach geschlossenen Flußbahn in Form eines Kanals oder eines Rohrs bildet (s. GB-PS 1 255 728). Messungen der Strahlungsabsorption werden an dem Brei- oder Schlammfluß bei vorbestimmten definierten Stellen bezüglich der Grenzen des Kanals vorgenommen, um die Konzentrationsänderung der Phase der Feststoffe über dem einfachen durch das Kraftfeld hervorgerufenen Flußweg zu bestimmen.

Obwohl das bekannte Verfahren dem Prinzip nach brauchbar ist und die gewünschten Ergebnisse zu liefern vermag, hat die Praxis gezeigt, daß es an einem erheblichen Mangel leidet. Das bekannte Verfahren hängt in kritischer Weise von dem Aufrechterhalten sehr enger Toleranzen ab, was die Dimensionen oder Abmaße des Separators und des Flußkanals sowie auch die Meßgeometrie anbetrifft, so daß ein normaler Verschleiß während einer relativ kurzen Betriebszeit die Wirkung hat, daß eine deutliche Eichverschiebung hervorgerufen wird.

Auch ist zu erwähnen, daß herkömmliche Verfahren die Ermittlung der Massen-Strömungsgeschwindigkeit, des Durchsatzes oder der Fließdauer einschließen. Die Bestimmung der Massen-Strömungsgeschwindigkeit erfordert die Ermittlung sowohl der Dichte als auch der Fließgeschwindigkeit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen oder Überwachen der Feinheit von Feststoffmaterialien in flüssiger Suspension zur Verbesserung der Analyse der Teilchengröße anzugeben, wobei die Messungen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren bzw. Vorrichtungen unempfind-

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lieh gegenüber kleinen Änderungen in den Abmaßen der Vorrichtung oder in der Meßgeometrie sind und wobei die Dichtemessung zur Ermittlung der Feinheit sowohl ausreicht als auch wenigstens so genau und/oder genauer wie bzw. als bei herkömmlicher Analyse ist.

Bei einem Verfahren zum Messen der Feinheit von Teilchen oder Feststoffen in einer ersten Suspension oder Aufschwemmung von Feststoffen in einem flüssigen Medium, das unter Bedingungen konstanten Gefälles, konstanter Druckhöhe oder konstanten Drucks fließt, wird die Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die erste Suspension unter dem Einfluß eines Kraftfeldes in zwei fließende zweite Suspensionen getrennt wird, die zugehörig Feststoffe enthalten, die im allgemeinen gröber bzw. im allgemeinen feiner als eine vorbestimmten Trennungs- oder Klassierungsgröße sind, die Dichte der ersten Suspension und die Dichte mindestens einer der zweiten Suspensionen gemessen wird und aus den gemessenen Dichten die Feinheit der Feststoffe in der ersten Suspension bestimmt wird.

Zur Lösung der Aufgabe umfaßt eine erfindungsgemaße Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Teilchen oder Feststoffen in einer ersten Suspension oder Aufschwemmung von Feststoffen in einem flüssigen Medium Separator- oder Trennmittel zum Trennen der ersten Suspension unter dem Einfluß eines Kraftfeldes in zwei zweite Suspensionen, die zugehörig Feststoffe enthalten, die im allgemeinen gröber bzw. im allgemeiner feiner als eine vorbestimmte Trennungs- oder Klassierungsgröße sind, Flußmittel, die eine Einrichtung für konstantes Gefälle, konstante Druckhöhe oder für konstanten Druck umfassen, um die erste Suspension und die zweiten Suspensionen zum Fluß durch die Vorrichtung zu veranlassen, Dichte-Meßmittel zum Messen der Dichte der ersten Suspension und mindestens der einer der zweiten Suspensionen und Feinheits-

Bestimmungsmittel, um aus den gemessenen Dichten die Feinheit der Feststoffe in der ersten Suspension zu bestimmen.

Nach der Erfindung wird die fließende erste Suspension wie Brei oder flüssiger Schlamm unter Verwendung eines Kraftfeldes in zwei physisch oder körperlich getrennte zweite oder hilfsweise bzw. nebenher erzeugte fließende Suspensionen getrennt, wobei das Kraftfeld die Trennungs- oder Klassierungsgröße bestimmt. Dann werden Dichtemessungen, aus denen die Feinheit der in der ersten Suspension vorhandenen Feststoffe bestimmt werden kann, an der ersten Suspension und an mindestens einer der zweiten Suspensionen durchgeführt, wobei die Messungen vergleichsweise unempfindlich gegenüber kleinen Änderungen in den Vorrichtungsdimensionen oder in der Meßgeometrie sind.

Obwohl es für die Dichtemessungen ausreichend ist, sie nur an der ersten Suspension und an einer der zweiten Suspensionen durchzuführen, kann eine zusätzliche Genauigkeit durch sowohl an beiden der zweiten Suspensionen als auch an der ersten Suspension durchgeführte Dichtemessungen erzielt werden.

Auf überraschende Weise hat sich herausgestellt, daß die Dichtemessung zum Bestimmen der Feinheit sowohl ausreichend als auch im allgemeinen genauer als bei herkömmlichen Verfahren ist, die mit der Ermittlung von einer Massenströmungsgeschwindigkeit verbunden sind. Die Ermittlung der Massenströmungsgeschwindigkeit erfordert sowohl das Bestimmen von Dichte als auch von Strömungsgeschwindigkeit.

Der Ausdruck "Kraftfeld" wird im weitesten Sinne hinsichtlich jeder Kraft verstanden, die die erste Suspension in Übereinstimmung mit einer Teilchengröße trennen kann. Es ist charakteristisch, daß die Feststoffe oder Teilchen durch Kräfte, die von ihrer Masse und spezifischen Ober- oder Mantelfläche (d.h. Ober-

fläche pro Gewichtseinheit) abhängen, sowie infolge ihrer Trägheitseigenschaften beeinflußt werden. Es ist gefunden worden, daß die Verwendung solcher Kraftfelder bedeutet, daß das Vefahren und die Vorrichtung gegenüber Unterschieden im spezifischen Gewicht nicht sehr empfindlich sind. Eine besonders zweckmäßige Weise, das Kraftfeld hervorzubringen, besteht darin, ein Zyklon mit der ersten Suspension zu beschicken. Es wird angenommen, daß das Kraftfeld die Feststoffe infolge ihrer Größe vermöge von Zurückbleib- oder Bremseffekten zu einer Primärreaktion veranlaßt.

Es ist gefunden worden, daß ein Hydrozyklon gegenüber Unterschieden in der Teilchengröße empfindlicher als gegenüber Massenunterschieden ist. Die Verwendung eines Kraftfeldes ruft zwei körperlich getrennte zweite fließende Suspensionen hervor, von denen die eine im wesentlichen aus einer Suspension von Feststoffen, die gröber als die vorbestimmte "Trennungsgröße" sind, und die zweite im wesentlichen aus einer Suspension von Feststoffen besteht, die feiner als die Trennungsgröße sind.

Obwohl die Erfindung insbesondere auf Feststoffe gleichen spezifischen Gewichts enthaltene Schlämme anwendbar ist, kann sie auch beim Messen oder Überwachen von Suspensionen eingesetzt werden, die Feststoffe unterschiedlichen spezifischen Gewichts enthalten, weil das Kraftfeld in erster Linie auf die Teilchengröße (Oberflächenbereich oder Mantelfläche) und weniger auf die Teilchenmasse wirkt.

Das Vorgehen bzw. der Schritt zum Bestimmen der Feinheit der Feststoffe kann ein nomographisches Verfahren umfassen. Bei einem solchen Verfahren werden verschiedene Feststoffsuspensionen bekannter Feinheit gemessen, und es wird eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Feinheit der Suspensionen und der bestimmten Dichten erstellt. Wenn infolgedessen eine Suspension unbekannter Feinheit gemessen wird, können die ermittelten Dich-

ten mit der zuvor gefertigten graphischen Darstellung verglichen werden, um die Feinheit der gemessenen Suspension zu bestimmen. Infolge der oben bereits erörterten relativen Unempfindlichkeit gegenüber kleinen Änderungen in den Vorrichtungsdimensionen oder in der Meßgeometrie eignen sich das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung besonders für die Verwendung in dem nomographischen Verfahren.

In Weiterbildung der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, daß die Dichte-Meßmittel an jeder Stelle, an der eine Dichtemessung durchzuführen ist, eine Strahlungsquelle, Mittel zum Bestimmen der durch die jeweilige Suspension hindurchgehenden Strahlungsintensität und Mittel zum Vergleich der ermittelten Intensität mit infolge von Suspensionen bekannter Dichte vorbestimmten Intensitäten umfassen, um die Dichte der zu messenden Suspension zu bestimmen.

Vorzugweise umfaßt die Strahlungsquelle eine Gammastrahlenquelle wie Cs-I37.

In der Praxis bestimmen die Dichte-Meßmittel nicht tatsächlich Dichten, sondern statt dessen unmittelbar auf die Dichten bezogene Mengen oder Größen.

Es ist zweckmäßig, daß die Mittel zum Bestimmen der Feinheit eine geeignete programmierte Datenverarbeitungsanlage oder einen Mikrocomputer umfassen. Bei Ausbildung der Mittel zum Messen der Dichte in der genannten Form können die Datenverarbeitungsanlage oder der Mikrocomputer Mittel zum Vergleichen der festgestellten oder ermittelten Intensität mit vorbestimmten Intensitäten umfassen, um die Dichte der gemessenen Suspension zu bestimmen. Typischerweise werden Suspensionen bekannter Dichte durch die Vorrichtung hindurchgeführt, und das Absorptionsvermögen der Strahlung für diese bekannten Dichten wird ermittelt sowie in einem

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mit dem Mikrocomputer oder der Datenverarbeitungsanlage verbundenen Speicher gespeichert. Infolgedessen werden während des Durchgangs von Suspensionen mit unbekannten Dichten ermittelte Intensitäten mittels der Datenverarbeitungsanlage oder des Mikrocomputers mit den gespeicherten Intensitäten verglichen, um die Dichte der gemessenen Suspension zu bestimmen, wobei die Datenverarbeitungsanlage oder der Mikrocomputer nötigenfalls, wenn nämlich die bestimmte Intensität nicht unmittelbar irgendeiner bekannten Intensität entspricht, interpolieren können.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, das Verfahren durch Wiederholen der Meß- oder Überwachungsschritte auf eine oder beide der zweiten Suspensionen auszudehnen. So werden dann eine oder beide der zweiten Suspensionen eine weitere erste Suspension bilden, die in zwei weitere zweite Suspensionen getrennt wird. Dieses Verfahren kann auf Wunsch wiederholt werden. In einem solchen Fall kann die Vorrichtung zudem weitere Separator- oder Trennmittel umfassen, die die erste oder jede weitere erste Suspension in Übereinstimmung mit zweiten vorbestimmten Trennungsgrößen trennen kann.

Wenn in einem anderen Fall die erste Suspension der Feststoffe eine Probe aus einer Haupt-Suspension von Feststoffen bildet, können dann eine Probe oder mehrere weitere Proben der Haupt-Suspension genommen werden, wobei jede eine erste Suspension bildet, die in der gleichen Weise gemessen, aber in zwei fließende zweite Suspensionen in Übereinstimmung mit unterschiedlichen vorbestimmten Trennungsgrößen getrennt wird. Auf diese Weise kann ein Profil der Feinheit von Feststoffen in der Haupt-Suspension gewonnen werden.

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Weitere Ausbildungsmöglichkeiten, Zweckmäßigkeiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor- In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Teil-Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein in Fig. 1 verwendetes Hydrozyklon in detaillierterer Darstellung,

Fig. 3 ein Beispiel für ein Nomogramm und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Korrelation zwischen durch das erfindungsgemäße Verfahren erz Leiten Ergebnissen und durch eine herkömmliche Siebanalyse erzielten Ergebnissen.

Eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Schlamm-Aufgaberohr 1 , das eine Probe eines flüssigen Schlamms von einem Hauptrohr oder einer Hauptleitung 2 über ein Steuerventil 3 abgibt. Die Schlammprobe wird einer konischen Aufnahme 4 einer Einrichtung 5 für konstantes Gefälle oder konstante Druckhöhe zugeführt. Die Einrichtung 5 ist in bekannter Weise ausgebildet und umfaßt einen zentralen Auslaß 6 sowie eine Zahl zusätzlicher Auslässe 7 (zwei sind in Fig. 1 gezeigt), so daß ein konstantes Gefälle (konstante Druckhöhe) erzeugt wird. Eine repräsentative Probe (typischerweise 60 %) des Schlamms wird mit einer typischen Mengenrate von 25 britischen Gallonen pro Minute (114 1 pro Minute) aus dem zentralen Auslaß 6 an einen Einlaß einer herkömmlichen Wirbel-Entlüftungs- oder Luftabzugseinrichtung 8 gegeben. Die Wirbel-Entlüftungseinrichtung 8 umfaßt ein senkrecht ausgerichtetes Rohr oder einen Abzug, der an seinem oberen Ende 9 gegenüber der Atmosphäre offen ist und an seinem unteren Ende über

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ι ο υ ο υ

ein Rohr oder einen Kanal 10 mit einer Gammastrahl-Darstellungs- oder Abbildungs-Säule 11 verbunden ist, wobei das Einlaß- bzw. das Auslaßöffnungsrohr tangential zu der Hauptsäule 11 liegen.

Die Gammastrahl-Darstellungssäule 11 befindet sich über eine (schematisch dargestellte) Leitung oder ein Rohr 12 mit einer Einlaßöffnung 13 eines Hydrozyklons oder eines Fliehkraftscheidors 14 (s. Fig. 2) in Verbindung.

Das Hydrozyklon 14 umfaßt einen oberen oder höher liegenden zylindrischen Teil ]5 und einen tiefer liegenden konischen Teil 16, der eine nach unten weisende Auslaßöffnung 17 aufweist. Der obere Abschnitt ]5 umfaßt einen zylindrischen Wirbel-Auffinder 18, der mit einer oberen, an eine Leitung oder ein Rohr 20 angeschlossenen Auslaßöffnung 19 in Verbindung steht. Typischerweise liegt der innere Durchmesser des Hydrozyklons 14 bei der Messung von Grund-Mühlenprodukten (Teilchengrößen von 150 bis 200 um) in der Größenordnung von ]2 cm, und sämtliche Kontaktoberflächen bestehen aus in einem Höchstmaß gegen Verschleiß beständigen Schleuder-Polyurethan-Abschnitten oder -Teilen. Für kleinere Teilchengrößen (z.B. 10 yum) liegt der Durchmesser des Hydrozyklons in der Größenordnung von 2,5 cm, und er ist, wie der Fachmann weiß, etwas anders ausgebildet. Die Flußprobe durch die Vorrichtung ist ebenfalls entsprechend verringert.

Beim Betrieb wird die Suspension oder Aufschwemmung entlang der Leitung 12 unter einem durch die Konstant-Druchhöheneinrichtung 5 verursachten Druck in die Einlaßöffnung 13 eingeführt. Dies veranlaßt die Suspension in Verbindung mit der konischen Form des tiefor liegenden Teils 16 des Hydrozyklons 14, mit dem Vorhandensein der Wirbel-Entlüftungseinrichtung 18 sowie mit dem Umstand, daß die Suspension tangential in den oberen Teil 15 eingeführt wird, eine schraubenförmige Bahn innerhalb des Hydrozyklons zu beschreiben. Diese Bahn hat eine Neuverteilung der Feststoffe

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J4 I Jbbb

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innerhalb der Suspension zur Folge, so daß solche Feststoffteilchen, die gröber als eine gegebene Klassierungs- oder Trennungsgröße sind, durch den unteren Teil ]6 zu der Auslaßöffnung 17 nach unten laufen, wie dies durch eine Linie 21 in Fig. 2 dargestellt ist. Dagegen werden die Feststoffteilchen mit einer Größe, die im allgemeinen feiner als die Klassierungsgröße ist, nach oben durch den Wirbel-Auffinder 18 und die Auslaßöffnung 19 in die Führung oder Leitung 20 laufen, wie dies durch eine strichpunktierte Linie 22 gezeigt ist. Bei einem gegebenen Aufgabeoder Beschickungsmaterial werden die Volumenflüsse, die relativen Dichten oder Konzentrationen sowie die Teilchengröße-Verteilungen des "Unterflusses" (Unterlaufs) aus der Auslaßöffnung 17 und des "Oberflusses" (Oberlaufs) aus der Auslaßöffnung 19 in charakteristischer Weise durch die Geometrie des Hydrozyklons und die Beschickungs-Eingabegeschwindigkeit bestimmt. Das Verhältnis der Bohrung eines Ablaß- oder Austragsrohres 23, das sich von der Auslaßöffnung 17 weg erstreckt, zu der Bohrung des Wirbel-Auffinders 18 ist von besonderer Bedeutung. In überraschender Weise ist gefunden worden, daß bei einer gegebenen Ausbildung eines Hydrozyklons, das mit einer gegebenen Eingangs-Druckhöhe (Gefälle) betrieben wird, eine Reihe von Beziehungen zwischen der Zufuhroder Aufgabedichte, der Unterfluß-Dichte sowie der Teilchengröße-Charakteristiken der ursprünglichen Probe besteht. So ist es möglich, die Feinheit des ursprünglichen Schlamms einfach durch Überwachen bzw. Messen der Dichte oder Konzentration der hereinkommenden Suspension und entweder des "Unterflusses" oder des "Oberflusses" zu bestimmen.

In Fig. 1 ist mit strich-punktierten Linien eine zu der Einrichtung 5 für konstantes Gefälle oder konstante Druckhöhe wahlweise andere, eine Konstant-Geschwindigkeits-Zuführung oder -Zuteilung umfassende Einrichtung 5', z.B. eine Pumpe, dargestellt.

Der Unterfluß aus dem Hydrozyklon 14, der normalerweise im wesentlichen Luft-frei ist, wird aus dem unteren Austracjsrohr 23

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dur< α oine Leitung 24 einer Aufnahme 25 zugeführt. Falls es notwendig ist, kann die Aufnahme 25 ausgebildet sein, um den Unterfluß zu entlüften, oder es kann eine weitere (in der Zeichnung nicht dargestellte) Entlüftungs- oder Luftabzugseinrichtung vorgesehen sein. Der Unterfluß wird aus der Aufnahme 25 unter dem Einfluß einer in der Aufnahme 25 aufgebauten Druckhöhe einer Gammastrahl-Darstellungs- oder Abbildungs-Säule 26 zugeführt und von der Säule 26 an eine Aufnahme 27 gegeben. Der Oberfluß wird entlang der Leitung 20 einem (der Entlüftungseinrichtung 8 ähnlichen) Wirbelentlüfter 28 zugeführt und von dort über eine Aufnahme 29 an eine Gammastrahl-Darstellungs- oder Abbildungs-Säule 30 gegeben. Die Darstellungs-Säule 30 steht ebenfalls mit der Aufnahme 27 in Verbindung, bei der der Unterfluß und der Oberfluß wieder vereinigt werden. Wiedervereinigter Unterfluß und Oberfluß werden dann entlang einer Leitung 31 entweder einem Lager, einem Speicher, einer Halde od.dgl. zugeführt oder in die Hauptleitung 2 hinter die Probenentnahmestelle zurückgeführt. Nach einer anderen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Ausführungsform können die Flüsse aus den Darstellungs-Säulen 26 und 30 getrennten Konstant-Druckhöhen-Einrichtung, die der Konstant-DruckhÖhen-Einrichtung 5 ähnlich sind, zur weiteren Messung zugeführt werden.

Jede Gammstrahl-Darstellungs-Säule 11, 26 und 30 hat eine Länge von ungefähr 15 cm und wird jeweils einer Quelle 32 von Gammastrahlen zugeordnet. Diese Quellen 32 können typischerweise eine 660 keV-Gammastrahl-Quelle, wie ein geeignet abgeschirmtes Präparat Cs-I37, umfassen, die einen kollimierten Strahl von Gammastrahlen erzeugt. Den aus Gammastrahlen bestehenden Strahl läßt man durch die jeweilige Darstellungs-Säule hindurchtreten, und er wird mit einem herkömmlichen Strahlendetektor 33 und mit diesem zugeordneten Nukleonen erfaßt bzw. nachgewiesen. Die Strahlendetektoren 3 3 bringen der Intensität der erfaßten Strahlung entsprechende elektrische Signale hervor, die einem Rechner oder einer Datenverarbeitungsanlage 34 zugeführt werden. Zuerst wird

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durch die Vorrichtung Wasser geleitet, um Strahlungs-Absorptionsmessungen zum Eichen durchführen zu können.

Damit die Strahlungsmessungen so genau wie möglich sind, läßt man den ursprünglich vorhandenen flüssigen Schlamm durch die Entlüftungseinrichtung 8 und den aus dem Hydrozyklon 14 kommenden Oberfluß durch die Entlüftungseinrichtung 28 hindurchtreten, und zwar vor dem Durchgang durch die jeweiligen Darstellungs-Säulen 11 und 30. Die Wirbel-Entlüftungseinrichtungen 8 und 28 entfernen zufällig auftretende Lufteinschlüsse und/oder Schaumbildungen, Bläschen od.dgl. auf bekannte Weise.

Der Rechner 34, der mit einer herkömmlichen Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 35 verbunden ist, verarbeitet die von den Detektoren 3 3
kommenden Eingangssignale in der unten beschriebenen Weise.

Sämtliche mit der fließenden Suspension in Berührung kommende
Teile der Vorrichtung werden aus einem geeigneten Verschleißfesten Material hergestellt (wie dies weiter oben im Zusammenhang mit dem Hydrozyklon 14 erwähnt worden ist). Das Material besteht
vorzugsweise aus lang-kettigem Polyurethan oder anderen Kunstharz formen.

Wie oben bereits erwähnt, ist gefunden worden, daß bei einer gegebenen Bauart des mit einer gegebenen Eingangs-Druckhöhe betriebenen Hydrozyklons 14 eine Reihe Beziehungen zwischen der Zufuhrdichte, der Unterfluß-Dichte und den Teilchengröße-Charakteristiken der ursprünglichen Probe bestehen. Eine solche Beziehung wird durch ein Nomogramm der in Fig. 3 dargestellten Form beschrieben. Darin bedeuten D die Dichte (Konzentration) der Beschickungsoder Aufgabe-Suspension, D die Dichte (Konzentration) des Unterflusses. % + ds bezieht sich auf die Größe oder das Maß der in
der ursprünglichen Probe vorhandenen Feststoffe, die gröber als
die in Mikrometer gemessene "wirksame Klassierungs-Größe" ds

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ι ο υ ο υ

sind, die durch die Separator-Geometrie sowie durch die Eingangs-Druckhöhe bestimmt wird. Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen % + ds und D /D_f für fünf verschiedene Werte D_f.

Die aus Fig. 3 hervorgehende Beziehung kann mit einer für eine rechnerische Lösung geeigneten Gleichung:

% ₊ ds = K₂ D_{f +} K₃-^ _ _Ki

ausgedrückt werden, wobei K,, K„ und K₃ Konstanten sind, die zuerst mit für Schlammproben bekannter Feinheits-Charakteristiken durchgeführte Messungen sowie unter Verwendung von Standard-Korrelationsverfahren bestimmt werden.

Bei einem Beispiel mit einer speziellen Geometrie des Hydrozyklons sowie einer speziellen Eingangs-Aufgabegeschwindigkeit ist

3 τ

K, = 3,358; K₂ = ],44 und K₃ = 1,368 cm /gm, wobei D_f in gm/cm gemessen wird.

Wenn die Vorrichtung mit bekannten Proben geeicht worden ist und die geeigneten Werte für die Konstanten K, , K₂ und K₃ über die Eingabe-ZAusgabe-Einrichtung 35 an den Rechner 34 gegeben worden sind, kann die Vorrichtung daraufhin die Feinheit der unbekannten flüssigen Schlämme überwachen oder messen, wobei der Rechner 34 eine Anzeige über das Maß oder die Größe der in den unbekannten Schlammen vorhandenen Feststoffe oder Teilchen liefert, die gröber odor grobkörniger als ds sind. Über geeignete Schnittstellen kann der Rechner 34 auf bekannte Weise auch Hilfsfunktionen ausführen, wie z.B. "Grenzwert-Uberschreitungs-"Befehle, Mahl-, Kühr- sowie Bearbeitungs-Steuersignale u.dgl. angeben.

Von Zeit zu Zeit können, entsprechend der Programmierung, der Vorrichtung Wasser zugeführt und Messungen durchgeführt werden, die in dem Rechner 34 gespeichert und als Bezugsnormen oder -Standardwerte verwendet werden können. In einigen Fällen ist es

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auch wünschenswert, zwischen den Probenmessungen Wasser in die Vorrichtung einzuleiten, um eine mögliche Verunreinigung oder Verschmutzung zwischen den Proben zu beseitigen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausbildungsform erreichte charakteristische Ergebnisse sind in Fig. 4 wiedergegeben, die ein Korrelationsdiagramm für Ergebnisse, die aus mit der Vorrichtung durchgeführten Messungen berechnet worden sind, über den Rückständen darstellt, die unter Bestimmung durch Siebanalyse gröber als ds sind. Aus Fig. 4 geht hervor, daß eine genaue Korrelation erzielt wird.

Der Wert von ds kann durch geeignete Bestimmung der Konstruktionsparameter der Vorrichtung gewählt werden. Für ein gegebenes Hydrozyklon 14 kann er durch Andern der Geschwindigkeit des dem Hydrozyklon 14 zugeführten Schlamms oder durch geeignete Einstellung der Wirkung der Konstant-Druckhöheneinrichtung 5 variiert werden. Unter Verwendung von Hydrozyklonen geeigneter oder entsprechender Abmessungen kann man charakteristischerweise für die wirksame Trennungs- oder Klassierungsgröße ds einen Bereich in der Größenordnung von 10 um bis 300 um erzielen.

Claims

Bestobell (U.K.) Limited, 16 Bath Road, Slough, Berks SLl 3SS, England

Verfahren sowie Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Teilchen oder Feststoffen

Patentansprüche :

1Γ)Verfahren zum Messen der Feinheit von Teilchen oder Feststoffen in einer ersten Suspension oder Aufschwemmung von Feststoffen in einem flüssigen Medium, das unter Bedingungen konstanten Gefälles, konstanter Druckhöhe oder konstanten Drucks fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Suspension unter dem Einfluß eines Kraftfeldes in zwei fließende zweite Suspensionen getrennt wird, die zugehörig Feststoffe enthalten, die im allgemeinen gröber bzw. im allgemeinen feiner als eine vorbestimmten Trennungs- oder Klassierungsgröße sind, die Dichte der ersten Suspension und die Dichte mindestens einer der zweiten Suspensionen gemessen wird und aus den gemessenen Dichten die Feinheit der Feststoffe in der ersten Suspension bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt zum Bestimmen der Feinheit der Feststoffe in der ersten Suspension ein nomographisches Verfahren umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Feinheit der Feststoffe in der ersten Suspension in Maß- oder Größenai.isdrücken nach einem gegenüber der vorbestimmten Klassierungsgröße gröberen abgewogenen Quantum oder Gewicht in Übereinstimmung mit der Formel

^K2^Df ^{+ K}3 D^ - ^K1

bestimmt wird, wobei D_f die Dichte der ersten Suspension, D_u die Dichte einer der zweiten Suspensionen darstellen und K,, K„ und K₃ vorbestimmte Konstanten sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß vor jeder Dichtemessung aus der jeweiligen Suspension zufällig hinzugekommene Luft beseitigt wird.
5. Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Teilchen oder Feststoffen in einer ersten Suspension oder Aufschwemmung von Feststoffen in einem flüssigen Medium, gekennzeichnet durch Separator- oder Trennmittel (14) zum Trennen der ersten Suspension unter dem Einfluß eines Kraftfeldes in zwei zweite Suspensionen, die zugehörig Feststoffe enthalten, die im allgemeinen gröber bzw. im allgemeinen feiner als eine vorbestimmte Trennungs- oder Klassierungsgröße sind; Flußmittel (5), die eine Einrichtung für konstantes Gefalle, konstante Druckhöhe oder für konstanten Druck umfassen, um die erste Suspension und die zweiten Suspensionen zum Fluß durch die Vorrichtung zu veranlassen; Dichte-Meßmit-

. tel (32, 11, 33; 32, 26 33; 34) zum Messen der Dichte der ersten Suspension und mindestens der einer der zweiten Suspensionen und Feinheits-Bestimmungsmittel (34), um aus den gemessenen Dichten die Feinheit der Feststoffe in der ersten Suspension zu bestimmen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichte-Meßmittel an jeder Stelle, ein der eine Dichtemessung durchzuführen ist, eine Strahlungsquelle (32), Mittel (33) zum Bestimmen der durch die jeweilige Suspension hindurchgehenden Strahlungsintensität und Mittel (34) zum Vergleich der ermittelten Intensität mit infolge von Suspensionen bekannter Dichte vorbestimmten Intensitäten um-

fassen, um die Dichte der zu messenden Suspension zu bestimmen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Trennmittel ein Zyklon (14) umfassen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß sie mindestens zwei Entlüftungs- oder Luftabzugs-Einrichtungen (8, 28) umfaßt, wobei durch die jeweilige dieser Einrichtungen für die erste Suspension bzw. für die mindestens eine zweite Suspension ein Arbeitsfluß herbeigeführt wird, bevor ihre Dichte durch die Dichte-Meßmittel (32, 11 33; 32, 30, 33; 34) bestimmt wird.