DE3525826C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Gewinnung von Sanden oder Kiesen für technische Anwendung, beispielsweise für die Erzeugung von Betonzuschlagstoffen, ist es üblich, das Rohgut durch kontinuierlich arbeitende Sieb- und Schlammanlagen in Fraktionen gemäß der Korngröße aufzutrennen, und zwar im allgemeinen in folgender Abstufung: (1) 0 bis 2 mm, (2) 2 bis 4 mm, (3) 4 bis 8 mm, (4) 8 bis 16 mm und (5) 16 bis 32 mm Korndurchmesser. Die Brauchbarkeit solcher Fraktionen für bestimmte Anwendungszwecke hängt nun sehr stark davon ab, wieviel feinstkörnige Bestandteile, auch als Feinanteile bezeichnet, sie noch enthalten. Diese Feinanteile haben Korndurchmesser bis zu etwa 0,25 mm. Sie finden sich überwiegend in der Sandfraktion (1), können aber auch in den grobkörnigen Fraktionen vorhanden sein und bilden dann dort in der Regel Überzüge auf den groben Fraktionsbestandteilen.

Da Sand- und Kieslager wegen ihrer natürlichen Entstehung Material schwankender Zusammensetzung liefern, ist es, insbesondere bei kontinuierlicher Aufarbeitung, wichtig, die Feinteile des Gutes laufend zu bestimmen, um aufgrund der Meßergebnisse die Aufbereitungsanlage so steuern zu können, daß möglichst konstante Endprodukte entstehen. Bislang geschah das üblicherweise dadurch, daß eine Probe des erdfeuchten Rohgutes getrocknet, gewogen, durch Absieben von den Feinteilen befreit und erneut gewogen wurde. Diese Prozedur ist so zeitraubend, daß oft in der Zeit von der Probenahme bis zur Ermittlung des Ergebnisses sich die Zusammensetzung des Rohgutes geändert hatte mit der Folge, daß die Aufbereitungsanlage nicht die gewünschte Produktqualität lieferte.

Aus der deutschen Patentschrift 8 58 036 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art zur fortlaufenden Bestimmung des Feinheitsgrades eines staubförmigen oder körnigen Gutes bekannt, bei dem das zu untersuchende Gut über eine Dosier- oder Wiegevorrichtung in einen Luftstromwirbler gebracht wird, in welchem dieses Gut mittels Luftstromsichtung in zwei Fraktionen zerlegt wird, und das aus dem Wirbler anfallende Grobkorn einer kontinuierlich arbeitenden Wiegevorrichtung zugeführt wird, wobei die laufend gewogenen Mengen als Feinheitsgrad aufgezeichnet werden. Dieses Verfahren ist für trockenes Mahlgut, wie Zement, vorgesehen. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von Luft als Fluid für die Bestimmung von Feinanteilen in Sanden und Kiesen ungeeignet ist, da sie bei diesen Materialien den für die Bestimmung erforderlichen Trenneffekt nicht liefert; überdies würde ein mit Luft als Fluid arbeitendes Verfahren, selbst wenn es grundsätzlich zur Lösung des vorliegenden Problemes geeignet wäre, ebenfalls ein vorheriges Trocknen der Proben erdfeuchten Rohgutes erfordern.

Es wurde nun gefunden, daß man diese Schwierigkeiten vermeiden kann, wenn man ein mit Überlauf versehenes, mit einer Waage verbundenes Wägegefäß

• (1) vollständig mit einer Flüssigkeit füllt und es dann wägt (Gewichtsbestimmung G 1),
• (2) eine Probe des Gutes in das mit Flüssigkeit gefüllte Wägegefäß gibt und dieses nach Niveauausgleich erneut wägt (Gewichtsbestimmung G 2) und
• (3) das Gut in dem Wägegefäß unter Zulaufenlassen weiterer Flüssigkeit so aufwirbelt, daß die feinkörnigen Bestandteile des Gutes über den Überlauf ausgeschwämmt werden,
  und wiederum wägt (Gewichtsbestimmung G 3). Aus G 1, G 2 und G 3 kann man dann den Gehalt der Probe an feinkörnigen Bestandteilen in Gewichtsprozent nach der Formel berechnen und gegebenenfalls das Meßergebnis als Stellgröße für die Optimierung der vorzugsweise kontinuierlichen Produktion einer definierten Qualität des Gutes einsetzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Aufwirbeln durch ein Rührwerk in der Weise unterstützt, daß die feinkörnigen Bestandteile des Gutes bis zu einer durch die gewählte Rührgeschwindigkeit in Verbindung mit dem erzielten Flüssigkeitsstrom gegebenen maximalen Korngröße ausgeschwämmt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren finden alle Wägungen in einer Flüssigkeit statt. Im Prinzip kann man dafür jede beliebige Flüssigkeit verwenden. Da die zu untersuchende Probe in aller Regel bodenfeucht ist, sollte unter diesen Umständen eine die Feuchtigkeit aufnehmende Flüssigkeit, etwa ein- oder mehrwertiger Alkohol, eingesetzt werden. Vorzugsweise verwendet man als Flüssigkeit Wasser oder eine wäßrige Salzlösung.

Die Probengröße kann an sich beliebig gewählt werden, sofern sie ausreicht, um eine für das zu untersuchende Rohgut repräsentative Zusammensetzung zu haben. Bewährt haben sich Probengewichte von bis zu 5 kg, insbesondere etwa 2 kg. Das Volumen der Flüssigkeit in dem ganz gefüllten Wägegefäß sollte so bemessen sein, daß auf 1 kg der Probe etwa 5 bis 10 Liter Flüssigkeit im Wägegefäß vorliegen.

Die Rührgeschwindigkeit bei der bevorzugten Ausführungsform richtet sich danach, bis zu welcher Korngröße die Feinanteile ausgeschwämmt werden sollen. Da sie außerdem von der Konstruktion des Rührwerkes und von Größe und Form des Wägegefäßes abhängt, können keine allgemeingültigen Werte angegeben werden. Die unter Randbedingungen geeignete Rührgeschwindigkeit läßt sich aber leicht durch Vorversuche ermitteln, beispielsweise, indem man die aus einer Reihe von Proben mit verschiedenen Rührgeschwindigkeiten ausgeschwämmten Feinanteile einer Korngrößenanalyse unterwirft. Wichtig für die Erzielung einwandfreier Ergebnisse ist es, bei gleichbleibenden Randbedingungen die Rührgeschwindigkeit und auch die Rührdauer möglichst konstant zu halten; sie sollte um nicht mehr als ± 5% schwanken.

Der gemäß Formel (I) ermittelte Gewichtsanteil F kann dazu dienen, die Aufbereitungsanlage so zu steuern, daß sie ein Endprodukt einer gewünschten gleichmäßigen Qualität liefert. Da bei der Aufbereitung im allgemeinen die Feinanteile aus dem Rohprodukt oder einer seiner Fraktionen durch Ausschlämmen mit Wasser im Gegenstrom auf einem schrägen Transportband mehr oder weniger entfernt werden, kann die erwähnte Steuerung beispielsweise in der Regelung des Wasserzuflusses und/oder in der Veränderung der Neigung des Transportbandes bestehen. Diese Regelung kann von Hand vorgenommen werden; vorzugsweise führt man sie automatisch durch. Da unter der Voraussetzung, daß stets Proben gleichen Gewichts bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, zwischen G 3 und F in Formel (I) ein linearer Zusammenhang besteht, kann man das Meßergebnis G 3 auch ohne Anwendung dieser Formel unmittelbar als Stellgröße einsetzen, was insbesondere bei automatischer Regelung der Aufbereitungsanlage vorteilhaft ist.

Die Erfindung bezieht sich außer auf das im Anspruch 1 bzw. 2 definierte Verfahren auch auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese Anordnung enthält folgende Elemente: (a) eine Waage, (b) ein mit der Waage verbundenes, oben offenes Wägegefäß mit einem Flüssigkeitszulauf und einem als Überlauf ausgebildeten Flüssigkeitsablauf, (c) ein in das Wägegefäß eingeführtes mit Geschwindigkeitsregelung versehenes und mit über die hohlen Rührarme zur Flüssigkeitseinspeisung ausgebildetes Rührwerk, (d) eine Dosiereinrichtung für das zu untersuchende Gut sowie gegebenenfalls (e) ein Flüssigkeitsvorratsgefäß, das die Flüssigkeit dem Zulauf des Wägegefäßes und/oder dem Rührwerk vorzugsweise über ein Ventil zuliefert.

Die Waage (a) kann grundsätzlich eine solche beliebiger Konstruktion sein. Wägebereich und Wägegenauigkeit hängen vom Gewicht des mit Flüssigkeit gefüllten Wägegefäßes (b) und von der gewählten Probengröße ab. Vorzugsweise sind elektronische Waagen mit digitalem Anzeigenabgang und der Möglichkeit der Unterdrückung eines großen Taragewichtes einzusetzen. Das mit der Waage verbundene Wägegefäß (b) kann an sich beliebig geformt sein, beispielsweise quader-, tonnen-, parabel- oder kegelförmig sein. Vorzugsweise hat es die Form eines aufrechten Zylinders. Das Gefäß kann aus jedem Material bestehen, das gegen die verwendete Flüssigkeit im wesentlichen inert und gegen die mechanische Beanspruchung durch Füllen, Rühren und Entleeren genügend beständig ist. Als Material kommen beispielsweise Kunststoffe und Metalle in Betracht. Die Dimensionierung des Gefäßes ist so zu wählen, daß es zugleich genügend leicht und formstabil ist, um das Wägeergebnis weder durch zu großes Taragewicht noch durch aus Formveränderungen resultierende Volumenschwankungen zu verfälschen.

Das Wägegefäß ist oben offen, entweder dadurch, daß die gesamte obere Begrenzung frei von Wandmaterial ist, oder indem oben eine genügend große Füll- und Rühröffnung vorgesehen ist. Das Gefäß hat einen Flüssigkeitszulauf (f). Dieser ist im einfachsten Fall ein Zuleitungsrohr über dem offenen Teil des Gefäßes, das mit dem Gefäß nicht mechanisch verbunden zu sein braucht. Das Zuleitungsrohr kann aber auch mit dem Gefäß verbunden sein und entweder von oben oder seitlich in das Gefäß münden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Zuleitungsrohr in Bodennähe in das Gefäß einmünden zu lassen. An seinem anderen Ende kann das Zuleitungsrohr mit einer im wesentlichen trichterförmigen Zuführungsöffnung versehen sein, die über die maximale Füllhöhe des Wägegefäßes hinausragt. Es kann aber an diesem Ende auch einen flexiblen Schlauch tragen, der es mit einem Flüssigkeitsvorratsgefäß oder einem die Flüssigkeit liefernden Rohrleitungsnetz verbindet. Es versteht sich von selbst, daß diese Schlauchverbindung nicht merklich auf das Wägeergebnis einwirken darf. Bei einer besonderen Ausführungsform mündet der Zulauf in Bodennähe des die Form eines aufrechten Zylinders aufweisenden Wägegefäßes tangential dergestalt, daß der durch den Zulauf erzeugte Flüssigkeitsstrom der Drehrichtung des Rührers entgegengesetzt ist.

Das Wägegefäß hat weiterhin einen Flüssigkeitsablauf (g), der als Überlauf ausgebildet ist, sich also im oberen Teil des Gefäßes befindet. Im einfachsten Fall handelt es sich um einen abgesenkten Bereich des oberen Gefäßrandes oder um eine Bohrung unterhalb dieses Randes in dessen Nähe. Der Überlauf kann aber auch die Form eines fest mit dem Gefäß verbundenen Rohres haben. Hat das Gefäß die Form eines aufrechten Zylinders, so empfiehlt es sich, den Überlauf so anzuordnen, daß er die Flüssigkeit tangential in Drehrichtung des Rührers abführt. Das Rührwerk (c) ist so über dem Wägegefäß (b) angeordnet, daß seine Rührer in das Gefäß eintauchen oder aus ihm herausgezogen werden können. Das Rührwerk wird von einem Elektromotor angetrieben. Seine Geschwindigkeit ist regelbar. Die Regelung kann mechanisch durch ein Regelgetriebe und/oder elektronisch durch eine Regelschaltung erfolgen. Die Leistung des Motors und der Regelbereich sind von der Menge des zu rührenden Gutes, von der Form des Rührers und von der maximalen Korngröße der abzutrennenden Feinanteile abhängig.

Wichtig ist, daß eine einmal eingestellte Umdrehungsgeschwindigkeit über längere Zeit innerhalb ± 5% konstant gehalten werden kann. Das ist in an sich bekannter Weise durch entsprechende Dimensionierung des Rührwerkes ohne weiteres zu erreichen.

Bei der Dosiereinrichtung (d) für das zu untersuchende Gut kann es sich um eine Wägeeinrichtung handeln. Vorteilhafter, weil einfacher in der Konstruktion, ist eine Volumenmeßeinrichtung, beispielsweise in Form eines Schöpfgefäßes, das gegebenenfalls mit einem Abstreifer stets in gleichem Umfang gefüllt werden kann, oder in Form eines in einem Rohr rechteckigen Querschnitts wandschlüssig gleitenden Rahmens, der an einem Ende des Rohres durch eine Öffnung in der oberen Wand des Rohrs gefüllt und am anderen Ende durch eine Öffnung in der unteren Wand des Rohrs entleert wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann mit einem Flüssigkeitsvorratsgefäß (e) versehen sein, das die Flüssigkeit dem Wägegefäß über ein Ventil zuliefert. Das Ventil kann mechanisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbar sein. Das Vorratsgefäß selbst ist mit einem Flüssigkeitszulauf ausgestattet, der zweckmäßigerweise selbsttätig sperrt, wenn das Gefäß gefüllt ist.

Die Abbildungen geben ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung wieder.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die gesamte Anordnung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Wägegefäß gemäß Anspruch 5 und 6,

Fig. 3 Längsschnitt durch das beispielsweise im Innenraum parablisch geformte Gefäß für besonders feine Kornfraktionen.

(a) Waage (b) Wägegefäß (c) Rührwerk (d) Dosiereinrichtung (e) Flüssigkeitsvorratsgefäß (f) Flüssigkeitszulauf (g) Flüssigkeitsablauf.

Claims (13)

1. Verfahren zur raschen Bestimmung des Gewichtsanteiles an feinkörnigen Bestandteilen in Sanden und Kiesen durch Einführen einer Probe des Gutes in ein Fluid, Trennung der feinkörnigen von den grobkörnigen Bestandteilen und Wägung vor und nach der Trennung, dadurch gekennzeichnet, daß man ein mit Überlauf versehenes, mit einer Waage verbundenes Wägegefäß

• (1) vollständig mit einer Flüssigkeit füllt und es dann wägt (Gewichtsbestimmung G 1),
• (2) eine Probe des Gutes in das mit Flüssigkeit gefüllte Wägegefäß gibt und dieses nach Niveauausgleich erneut wägt (Gewichtsbestimmung G 2) und
• (3) das Gut in dem Wägegefäß unter Zulaufenlassen weiterer Flüssigkeit so aufwirbelt, daß die feinkörnigen Bestandteile des Gutes über den Überlauf ausgeschwämmt werden, und wiederum wägt (Gewichtsbestimmung G 3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwirbeln durch ein Rührwerk in der Weise unterstützt wird, daß die feinkörnigen Bestandteile des Gutes bis zu einer durch die gewählte Rührgeschwindigkeit in Verbindung mit dem erzielten Flüssigkeitsstrom gegebenen maximalen Korngröße ausgeschwämmt werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie

• (a) eine Waage,
• (b) ein mit der Waage verbundenes, oben offenes Wägegefäß mit einem Flüssigkeitszulauf und einem als Überlauf ausgebildeten Flüssigkeitsablauf,
• (c) ein in das Wägegefäß einführbares Rührwerk bei gleichzeitiger Flüssigkeitszugabe durch dieses mit Geschwindigkeitsregelung und
• (d) eine Dosiereinrichtung für das zu untersuchende Gut enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie

• (e) ein dem Flüssigkeitszulauf des Wägegefäßes über ein Ventil zulieferndes Flüssigkeitsvorratsgefäß enthält.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wägegefäß die Form eines aufrechten Zylinders hat.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wägegefäß in seinem Innenraum nach einer besonderen geometrischen Form ausgeführt ist, die einen möglichst strömungsgünstigen Austragsweg der Feinteile erbringt, nachdem die Flüssigkeit direkt und oder über das Rührwerk das Probematerial durchdrungen hat und ein auftriebsähnlicher Effekt auf die Feinteile wirkt.

7. Anordnung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf die Flüssigkeit dem Wägegefäß in Bodennähe tangential entgegen der Drehrichtung des Rührwerkes zuführt.

8. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf die Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Wägegefäßes tangential in Drehrichtung des Rührwerkes abführt.

9. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf der Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Wägegefäßes über eine ringsum verlaufende Überflutrinne abgeführt wird.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszulauf über eine flexible Schlauchverbindung mit einem Flüssigkeitsvorratsgefäß verbunden ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszulauf eine im wesentlichen trichterartige Zuführungsöffnung oberhalb des maximalen Flüssigkeitsniveaus im Wägegefäß trägt, über die die Flüssigkeit berührungslos zugeführt werden kann.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wägegefäß zur vollständigen Entleerung kippbar mit der Waage verbunden ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Waage die Meßwerte elektronisch erfaßt und einem elektronischen Rechner zuführt, der daraus die Größe F gemäß Formel I ermittelt und gegebenenfalls eine Stellgröße zur Optimierung der Produktion ableitet.