DE3413656C2 - Verfahren sowie Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Teilchen in einer Suspension - Google Patents
Verfahren sowie Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Teilchen in einer SuspensionInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Feststoffen in einer ersten Suspension von Feststoffen in einem flüssigen Medium. Die Vorrichtung umfaßt ein Zyklon (14) zum Trennen oder Klassieren der ersten Suspension unter dem Einfluß eines Kraftfeldes in zwei zweite Suspensionen, die gehörig Feststoffe enthalten, die im allgemeinen grobkörniger bzw. im allgemeinen feiner als eine vorbestimmte Trennungs- oder Klassierungs-Größe sind. Eine Konstant-Druckhöhen-Einrichtung (5) ist vorgesehen, um den Fluß der ersten Suspension und der zweiten Suspensionen durch die Vorrichtung herbeizuführen. Dichte-Meßmittel, die Strahlungsquellen (32), Darstellungs-Säulen (11, 26, 30) sowie Detektoren (33) umfassen, messen jeweils die Dichte der ersten Suspension und der zweiten Suspensionen. Ein Rechner (34) bestimmt aus den gemessenen Dichten die Feinheit der Feststoffe in der ersten Suspension (Fig. 1).
Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Feinheit von Feststoffteilchen in einer Suspension, die
unter Bedingungen konstanten Gefälles, konstanter Druckhöhe oder konstanten Drucks fließt, wobei die
Suspension der Wirkung eines Kraftfeldes ausgesetzt, die Dichte der Suspension gemessen und hieraus die
Feinheit der Feststoffteilchen der Suspension bestimmt wird, sowie eine Vorrichtung zum Messen der Feinheit
von Feststoffteilchen in einer Suspension mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines konstanten Gefälles, einer
konstanten Druckhöhe oder eines konstanten Druckes, die die Suspension zum Fluß durch die Vorrichtung veranlaßt,
einer Einrichtung zur Erzeugung eines an die Suspension anlegbaren Kraftfeldes, einer Einrichtung
zum Messen der Dichte der Suspension und einer Einrichtung zur Bestimmung der Feinheit der Feststoffteilchen
aus der Dichtemessung der Suspension. 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 Feststoff- oder Festkörpermaterial kann κ. Β. gemahlenes Zinnerz sein.
Grundsätzlich ist es bekannt, die Feinheitsbestimmungen bei oder an fließenden Suspensionen von Feststoffmaterialien
dadurch auszuführer daß die Suspcnsion 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 12 55 728), 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 unterschiedliehe 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 12 55 728). 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 Füeßgeschwindigkeit.
Der Erfindung liegt dah°r die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen oder Oberwachen der Feinheit von Feststoffmaterialien in
flüssiger Suspension zur Verbesserung der Analyse der Teilchengröße anzugeben, wobei die Messungen im
Vergleich zu herkömmlichen Verfahren bzw. Vorrichtungen unempfindlich gegenüber kleinen Änderungen
in den Abmaßen der Vorrichtung oder in der Meßgeometrie sind und wobei die Dichtemessung zuv 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 Feststoffteilchen in einer Suspension, die unter Bedingungen
konstanten Gefälles, konstanter Druckhöhe oder konstanten Drucks fließt, wobei die Suspension
der Wirkung eines Kraftfeldes ausgesetzt, die Dichte der Suspension gemessen und hieraus die Feinheit der
Feststoffteilchen der Suspension bestimmt wird, wird die Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die
Suspension als erste Suspension unter dem Einfluß des Kraftfeldes in zwei fließende zweite Suspensionen getrennt
wird, die zugehörigen Feststoffteilchen enthalten, die in der einen der zweiten Suspensionen überwiegend
gröber und in der anderen der zweiten Suspensionen überwiegend feiner als eine vorbestimmte Klassierungsgröße
sHd, die Dichte der ersten und mindestens
einer der zweiten Suspensionen gemessen wird und aus dem gemessenen Dichten die Feinheit der Feststoffteilchen
in der ersten Suspension bestimmt wird.
Bei einer Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Feststoffteilchen in einer Suspension mit einer Einriebtung
zur Erzeugung eines konstanten Gefälles, einer konstanten Druckhöhe oder eines konstanten Drucks,
die die Suspension zum Fluß durch die Vorrichtung veranlaßt, einer Einrichtung zur Erzeugung eines an die
Suspension anlegbaren Kraftfeldes, einer Einrichtung zum Messen der Dichte der Suspension und einer Einrichtung
zur Bestimmung der Feinheit der Feststoffteilchen aus der Dichtemessung der Suspension wird die
Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Kraftfeldes so ausgebildet ist, daß sie die
Suspension als erste Suspension in zwei zweite Suspensionen trennt, wobei die Feststoffteilchen in der einen
der zweiten Suspensionen überwiegend gröber und in der anderen der zweiten Suspensionen überwiegend feiner
als eine vorbestimmte Klassierungsgröße sind, die Einrichtung zur Erzeugung eines konstanten Gefälles,
einer konstanten Druckhöhe oder eines konstanten Drucks auch die zweite Suspensionen zum Fluß durch
die Vorrichtung veranlaßt, die Einrichtung zum Messen dar Dichte sowohl zum Messen der Dichte der ersten
Suspension als auch zum Messen mindestens der Dichte einer der zweiten Suspenufonen ausgebildet ist und die
Einrichtung zur Bestimmung der Feinheit der Feststoffteilchen zur Bestimmung der Feinheit der Feststoffteilchen
der ersten Suspension aus den gemessenen Dichten ausgebildet ist.
Nach der Erfindung wird die fließende erste Suspension wie Brei oder flössiger 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 vergleichweise 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 4er 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. Oberfläche
pro Gewichtseinheit) abhängen, sowie infolge ihrer Trägheitseigenschaften beeinflußt werden. Fs ist gefunden
worden, daß die Verwendung solcher Kraftfelder bedeutet, daß das Verfahren 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 spezifische 1 Gewichts enthaltende Schlämme
anwendbar 15t, kann sie auch beim Messen oder Überwachen von Suspensionen eingesetzt werden, die Feststoffe
unterschiedlichen spezifischen Gewkhts enthalten, weil das Kraftfeld in erster Linie auf die Teilchengröße
(Oberflächenbereich oder Mantelfläche) und weniger auf die Teilchenirtasse wirkt.
Infolge der 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 einem nomographischen
Verfahren. 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 Dichten mit der zuvor gefertigten graphischen Darstellung verglichen werden, um die
V-'einheit der gemessenen Suspension zu bestimmen. Das
Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung haben auch den Vorteil, daß die Feinheit der Feststoffe in
der ersten Suspension in Maß- oder Größenausdrücken nach einem gegenüber der vorbestimmten Klassierungsgröße
gröberen abgewogenen Quantum oder Gewicht in Übereinstimmung mit der Formel
K2D1 + Ky
-K1
bestimmt werden kann, wobei D/ die Dichte der ersten Suspension, Du die Dichte einer der zweiten Suspensionen
darstellen und K\,K2 und Ki vorbestimmte Konstanten
sind.
In Weiterbildung mit der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, daß die Einrichtung zum Messen der Dichte
der Suspension jeweils, d. h. 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 umfaßt.
Vorzugsweise umfaßt die Strahlungsquelle eine Gammastrahlenquelle
wie Cs-137.
In der Praxis bestimmt die Einrichtung zum Messen der Dichte der Suspension nicht tatsächlich Dichten,
sondern statt dessen unmittelbar auf die Dichten bezogene Mengen oder Größen.
Es ist zweckmäßig, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Feinheit der Feststoffteilchen eine geeignete
programmierte Datenverarbeitungsanlage oder einen Mikrocomputer umfaßt Bei Ausbildung der Einrichtung
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 mit dem Mikrocomputer oder der Datenverarbeitunganlage
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 Suspensionen auszudehnen. So werden dann eine oder beide der zweite
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
Einrichtungen zur Erzeugung von an Suspensionen nnlegbaren Kraftfeldern (Separator- oder Trennmittel)
umfassen, die die erste oder jede weitere erste Suspension in Übereinstimmung mit zweiten vorbestimmten
ίο 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 Weis? kann pin Profi! der Feinheit von
Feststoffen in der Haupt-Suspension gewonnen werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den
schematichen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein schematisches Teil-Flußdiagramm einer beispielhaften Vorrichtung,
Fig. 1 ein schematisches Teil-Flußdiagramm einer beispielhaften Vorrichtung,
Fig. 2 ein in Fig. 1 verwendetes Hydrozyklon in detaillierterer Darstellung,
Fig. 3 'Sn Beispiel für ein Nomogramm und
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Korrelation zwischen durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Ergebnissen und durch ein? herkömmliche Siebanalyse erzielten Ergebnissen.
Fig. 3 'Sn Beispiel für ein Nomogramm und
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Korrelation zwischen durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Ergebnissen und durch ein? 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 I 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 um&rcn
Ende über 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 Fliehkraftscheiders 14 (s. Fig. 2) in Verbindung.
Das Hydrozyklon 14 umfaßt einen oberen oder höher liegenden zylindrischen Teil 15 und einen tiefer liegenden
konischen Teil 16, der eine nach unten weisende Auslaßöffnung 17 aufweist. Der obere Abschnitt 15 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 Hydro-
Zyklons 14 bei der Messung von Grund-Mühlenprodukten
(Teilchengrößen von 150 bis 200 μιη) in der Größenordnung
von 12 cm, und sämtliche Kontaktoberflächen bestehen aus einem Höchstmaß gegen Verschleiß beständigen
Schleuder-Polyurethan-Abschnitten oder -Teilen. Für kleinere Teilchengrößen (ζ. Β. 10 μιη) liegt
der Durchmesser des Hydrozyklons in der Größenordnung ■jr'.n 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-Druckhöheneinrichtung 5 verursachten Druck in die Einlaßöffnung 13 eingeführt. Dies veranlaßt
die Suspension in Verbindung mit der konischen Form des tiefer liegenden Teils 16 des Hydrozyklons 14,
mit dem Vorhandensein der Wirbel-Entlüftungseinrichtung 18 sowie mit dem Umstand, daß die Suspension
iungcntia! in den oberen Teil 15 eingeführt wird, eine
schraubenförmige Bahn innerhalb des Hydrozyklons zu beschreiben. Diese Bahn hat eine Neuverteilung der
Feststoffe innerhalb der Suspension zur Folge, so daß solche Feststoffteilchen, die gröber als eine gegebene
Klassierungs- oder Trennungsgröße sind, durch den unteren
Teil 16 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 di-s durch eine strichpunktierte Linie 22 gezeigt ist. Bei einem gegebenen Aufgabe- oder Beschickungsmaterial
werden die Volumenflüsse, die relativen Dichten oder Konzentrationen sowie die Teilchengröße-Verteilungen
des "Unterflusses" (Unterlaufs) aus der Auslaßöffnung 17 und des Oberflusses" (Oberlauf) aus der
Aijslnßöffnung 19 in charakteristischer Weise durch die
Geometrie des Hydrozyklons und die Beschickung-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 Eingang-Druckhöhe (Gefälle) betrieben
wird, eine Reihe von Beziehungen zwischen der Zufuhr- oder 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 Einrichtung5', z. B. eine Pumpe, dargestellt
Der Unterfluß aus dem Hydrozyklon 14, der normalerweise
im wesentlichen Luft-frei ist, wird aus dem unteren Austragsrohr 23 durch eine 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
aufgebaute 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) Ausführungs-
form können die Flüsse aus den Darstellungs-Säulen 26 und 30 getrennte Konstant-Druckhöhen-Einrichtung,
die der Konstant-Druckhöhen-Einrichtung 5 ähnlich sind, zur weiteren Messung zugeführt werden.
Jede Gammastrahl-Darsicüurigs-Säule 51, 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-137, 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 33 bringen der Intensität der erfaßten Strahlung entsprechende elektrische Signale hervor,
die einem Rechner oder einer Datenverarbeitungsanlage 34 zugeführt werden. Zuerst wird 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 4 kommenden Überfluß
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 33 kommende Eingangssignale
in der unten beschriebenen Weise.
Sämtliche mit der fließenden Suspension in Berührung
kommenden 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 Iang-kettigem Polyurethan oder anderen Kunstharzformen.
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 Proben bestehen. Eine solche
Beziehung wird durch ein Nomogramm der in Fig. 3 dargestellten Form beschrieben. Darin bedeuten Df die
Dichte (Konzentration) der Beschickungs- oder Aufgabe-Suspension, Du die Dichte (Konzentration) des Unterflusses.
% + ds bezieht sich auf die Größe oder das Maß der in der ursprünglichen Probe vorhandenen
ds = K2D, + K} -^- - K1
Feststoffe, die gröber als die in Mikrometer gemessene "wirksame Klassierungs-Größe" ds sind, die durch die
Separator-Geometrie sowie durch die EingangsDruckhöhe bestimmt wird. Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen
°/o + ds und DJDi für fünf verschiedene Werte Di.
Die aus Fig. 3 hervorgehende Beziehung kann mit einer für eine rechnerische Lösung geeigneten Gleichung:
same Trennungs- oder Klassierungsgröße ds einen Bereich
in der Größenordnung von ΙΟμηι bis JOO μηι erzielen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
ausgedrückt werden, wobei Ki, K2 und Kz Konstanten
sind, die zuerst mit für Schlammproben bekannter Feinneiis-Charakterisiiken
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 K\ =3,358; K= 1,44 und
Ky= 1,368 cmVgm, wobei ßfingm/cm3 gemessen wird.
Wenn die Vorrichtung mit bekannten Proben geeicht wordt ι ist und die geeigneten Werte für die Konstanten
Ki, K2 und Ki 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 Schlämmen vorhandenen Feststoffe oder Teilchen liefert, die gröber oder
grobkörniger als ds sind. Über geeignete Schnittstellen kann der Rechner 34 auf bekannte Weise auch Hilfsfunktionen
ausführen, wie z. B. "Grenzwert-Ubsrschreitungs"-Befehle,
Mahl-, Rühr- 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 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
undd 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 Ändern der Geschwindigkeit des dem Hydrozyklon
14 zugeführten Schlamms oder durch geeignete Einstellung der Wirkung der Konstant-Druckhöheneinrichtung
5 variiert werden. Unter Verwendung von Hydrozyklinen geeigneter oder entsprechender Abmessungen
kann man charakteristischerweise für die wirk-
Claims (6)
1. Verfahren zum Messen der Feinheit von Feststoffteilchen in einer Suspension, die unter Bedingungen
konstanten Gefälles, konstanter Druckhöhe oder konstanten Drucks fließt, wobei die Suspension
der Wirkung eines Kraftfeldes ausgesetzt, die Dichte der Suspension gemessen und hieraus
die Feinheit der Feststoffteilchen der Suspension bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Suspension als erste Suspension unter dem Einfluß des Kraftfeldes in zwei fließende zweite Suspensionen
getrennt wird, die zugehörig Feststoffteilchen enthalten, die in der einen der zweiten Suspensionen
überwiegend gröber und in der anderen der zweiten Suspensionen überwiegend feiner als eine
vorbestimmte Klassierungsgröße sind, die Dichte der ersten und mindestens einer der zweiten Suspensionen
gemessen wird und aus den gemessenen Dichten die Feinheit der Feststoffteilchen in der
ersten Suspension bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Dichtemessung aus der jeweiligen
Suspension zufällig hinzugekommene Luft beseitigt wird.
3. Vorrichtung zum Messen der Feinheit von Feststoffteilchen in einer Suspension mit
einer Einrichtung zur Erzeugung eines konstanten Gefälles, einer konstanten Druckhöhe oder eines
konstanten Druckes, die die Suspension zum Fluß durch die Vorrichtung veranlaßt,
einer Einrichtung zur Erzeugung eines an die Suspensionen a.nlegbaren iCraftfeiues,
einer Einrichtung zum NIessen der Dichte der Suspension und
einer Einrichtung zur Erzeugung eines an die Suspensionen a.nlegbaren iCraftfeiues,
einer Einrichtung zum NIessen der Dichte der Suspension und
einer Einrichtung zur Bestimmung der Feinheit der Feststoffteilchen aus der Dichtemessung der Suspension,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Kraftfeldes so ausgebildet ist, daß sie die Suspension als erste Suspension in zwei zw.-ite Suspensionen trennt, wobei die Feststoffteilchen in der einen der zweiten Suspensionen überwiegend gröber und in der anderen der zweiten Suspensionen überwiegend feiner als eine vorbestimmte Klassierungsgröße sind,
die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Kraftfeldes so ausgebildet ist, daß sie die Suspension als erste Suspension in zwei zw.-ite Suspensionen trennt, wobei die Feststoffteilchen in der einen der zweiten Suspensionen überwiegend gröber und in der anderen der zweiten Suspensionen überwiegend feiner als eine vorbestimmte Klassierungsgröße sind,
die Einrichtung (5) zur Erzeugung eines konstanten Gefälles, einer konstanten Druckhöhe oder eines
konstanten Druckes auch die zweite Suspensionen zum Fluß durch die Vorrichtung veranlaßt,
die Einrichtung (32,11,33; 32,26,33; 34) zum Messen der Dichte sowohl zum Messen der Dichte der ersten Suspension als auch zum Messen mindestens der Dichte einer der zweiten Suspensionen ausgebildet ist und
die Einrichtung (32,11,33; 32,26,33; 34) zum Messen der Dichte sowohl zum Messen der Dichte der ersten Suspension als auch zum Messen mindestens der Dichte einer der zweiten Suspensionen ausgebildet ist und
die Einrichtung (34) zur Bestimmung der Feinheit der Feststoffteilchen zur Bestimmung der Feinheit
der Feststoffteilchen der ersten Suspension aus den gemessenen Dichten ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Messen der
Dichte jeweils 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 umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Kraftfeldes ein Zyklon (14) umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Entlüftungseinrichtungen
(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 bestimmt wird.
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