DE3786603T2 - Erzabscheider. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Mineralientrenneinrichtung.
• Mineralien werden herkömmlicherweise auf einem Schütteltisch getrennt. Ein Gemenge, bestehend aus pulverisierten Mineralien in Wasser, wird als dünner Fluidfilm zur Trennung auf den oberen Rand eines sanft abfallenden geriffelten Tisches zugeführt, der (mit asymmetrischer Beschleunigung) parallel zur Oberkante geschüttelt wird. Gleichzeitig wird ein Waschwasserfilm an dem Rest der Oberkante aufgebracht. Die dichteren Partikel in dem Film bewegen sich schneller nach unten als die leichteren Partikel, sie werden jedoch schneller zur Seite geschüttelt als die leichteren Partikel und können daher getrennt gesammelt werden.
• DE-A-3 309 385 beschreibt ein weiterentwickeltes Naßtrennverfahren, bei dem eine Mineralientrenneinrichtung mit einem Körper, der eine Oberfläche aufweist, die die Form der Innenfläche eines Zylinders (der sich verjüngend gestaltet sein kann) hat, der, wenn er sich um seine Achse dreht, eine Kraft hat, die in axialer Richtung auf Stoffe wirkt, die sich auf der Oberfläche befinden, mit einer Einrichtung, um den Körper um die Achse des Zylinders zu drehen, um eine Zentrifugalkraft auf Stoffe auszuüben, die sich auf der Oberfläche befinden, die g überschreitet, mit einer Einrichtung, um Perturbationen (z.B. axiales Schütteln) auf den Körper auszuüben, mit einer Einrichtung, um einen Schlamm aus abzuscheidenden Mineralien aufzubringen, mit einer Einrichtung, um eine Waschflüssigkeit in die Innenseite des Zylinders einzubringen, und mit einer Einrichtung, um Fraktionen von unterschiedlichen Stellen, die entlang des Zylinders beabstandet sind, getrennt zu sammeln.
• Die vorliegende Erfindung dient dazu, die Vorrichtung gemäß DE-A-3 309 385 zu verbessern.
• Dies wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erreicht.
• Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Trennen von Mineralien durch die Mineralientrenneinrichtung nach Anspruch 1 bereit, mit Aufbringen eines das Mineral enthaltenden Schlamms auf die innere Oberfläche eines Zylinders (z.B. auch rechtwinkliger Zylinder, kegelstumpfförmiger oder in anderer Weise sich verjüngender Zylinder), der sich dreht, um eine g überschreitende Zentrifugalkraft auf den Schlamm an der Oberfläche auszuüben, Perturbieren der rotierenden Oberfläche, Anordnen der Oberfläche in einer Weise, daß eine Kraft vorhanden ist, die axial längs der Oberfläche, z.B. durch einen hydrodynamischen Druck-Gradienten wirkt, Neigen oder Verjüngen, wahlweises Aufbringen von Waschflüssigkeit auf die Oberfläche an einer solchen Stelle, daß die Kraft dazu neigt, sie über den Schlammaufbringpunkt zu fördern, und kontinuierliches getrenntes Sammeln von Schlammfraktionen entsprechend ihrer unterschiedlichen Bewegungen axial entlang des Zylinders, wobei die Trennung durch Schaufeln unterstützt wird, die den Inhalt des Zylinders in wiederholten Schritten, von denen jeder klein im Vergleich zu dessen axialer Länge ist, in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung, welche die weniger dichte Fraktion unter dem Einfluß der Axialkraft einzuschlagen neigt, wobei die Schaufeln und die Schlammeinbringvorrichtung so angeordnet sind, daß sie mit dem Zylinder bei einer Drehzahl rotieren, die von der Drehzahl des Zylinders abweicht, aber innerhalb von 5% liegt.
• Die getrennten Sammlungen können so von axial unterschiedlichen Stellen entlang des Zylinders, z.B. von jedem Ende des Zylinders sein.
• Die Perturbationen können jede beliebige oder mehrere unterschiedliche Formen haben. Beispielsweise zyklische Veränderung der Drehzahl des Körpers, sowie kurzzeitige Unterbrechungen, oder der Drehung überlagerte Beschleunigungen und Verzögerungen, oder symmetrisches (z.B. sinusförmiges) oder asymmetrisches Hin- und Herschütteln längs einer Achse (z.B. der Drehachse), vorzugsweise so, daß die an der Oberfläche anhaftenden Partikel dazu neigen, gegen die Axialkraft gefördert zu werden, oder eine Orbitalbewegung (möglicherweise in der Ebene rechtwinklig zu der Drehachse). Andere Formen möglicher Perturbationen umfassen das Neigen der Drehachse, wodurch ein an dem Zylinder gehaltenes Teilchen eine sich bei jeder Umdrehung zyklisch verändernde axiale Kraft erfährt und Schaufeln im Innern des Zylinders, die gegenüber diesem sich drehen, sind so angeordnet, daß sie ein Partikel gegen das obere oder engere Ende teilweise zwingen. Axiales Schütteln, Neigen und Schaufeln in Kombination sind besonders bevorzugt. Das Neigen der Achse ist vorzugsweise bis zu 45º zur Horizontalen, z.B. ¼º - 20º, vorzugsweise ½º - 6º. Die Schaufeln sollten kompatibel zur Sammlung von beiden Enden des Zylinders sein und könnten dazu eingerichtet sein, mit dem Zylinder sich mit einer Drehzahl zu drehen, die von der Drehzahl des Zylinders innerhalb von 5% (vorzugsweise innerhalb 1%) dreht; die Schaufeln in einer derartigen Ausführungsform könnten durch äquivalente Einrichtungen, z.B. durch Düsen oder Flüssigkeitsvorhänge ersetzt werden.
• Falls der Zylinder sich verjüngt, beträgt der Halbwinkel des Kegelstumpfes vorzugsweise bis zu 45º, sowie ½º - 10º, z.B. ½º bis 2º. Die Drehgeschwindigkeit des Kegelstumpfes oder anders gestalteten Zylinders ist vorzugsweise so, daß sie eine Zentrifugalkraft von 5 g bis 500 g erzeugt, und es ist vorteilhaft, daß bei einer derartigen Zentrifugalkraft die Rotationsachse vertikal, horizontal oder in jedem beliebigen Winkel sein kann, mit (bei jedem nicht-vertikalen Winkel) einer nützlichen Mitwirkung der Erdanziehungskraft, um die zentrifugal gehaltenen Teilchen zyklisch zu perturbieren.
• In allen Fällen wird die Flüssigkeit vorzugsweise mit Unterbrechungen oder besonders bevorzugt kontinuierlich auf die Oberfläche so aufgebracht, daß die Axialkraft dazu neigt, sie über den Schlammaufbringungspunkt zu fördern. Die Waschflüssigkeit dient dem Zweck, den Reinheitsgrad der schweren Mineralien in den radial außenliegenden Schichten zu erhöhen, oder um das Entfernen von Material entweder durch den Flüssigkeitsdruck, oder wenn die aufgebrachte Zentrifugalkraft reduziert wird, zu unterstützen.
• Beim Sammeln können getrennte Materialien dennoch am gleichen Ende des Zylinders getrennt gesammelt werden, wahlweise mit Unterstützung einer Waschflüssigkeit oder durch einer Vielzahl von Schaufeln, die sich jeweils axial von einem Ende des Zylinders zu einem gewünschten jeweiligen Ort erstrecken, wobei die Schaufeln und die Schlammeinbringvorrichtung so angeordnet sind, daß sie mit dem Zylinder mit einer Drehzahl, die innerhalb von 5% (vorzugsweise innerhalb 1%) von der Drehzahl des Zylinders abweichend, sich dreht; die Schaufeln können bei einer derartigen Ausführungsform durch äquivalente Einrichtungen, z.B. Düsen oder Flüssigkeitsvorhänge, ersetzt werden.
• Die Einrichtung zum Drehen des Zylinders kann eine motorbetriebene Welle sein, auf der eine Vielzahl der sich verjüngenden Zylinder angeordnet sein kann, z.B. nach außen ineinandergeschachtelt von der gleichen Stelle an der Welle, oder axial beabstandet der Welle, oder beides. Hilfseinrichtungen (z.B. die Schlammzuführeinrichtung) sind entsprechend verdoppelt. Das zu verarbeitende Material kann so eingerichtet sein, daß es durch die Vielzahl der Zylinder in Reihe oder parallel oder teilweise beides wandert.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erfindung eine Mineralientrenneinrichtung, die einen Hohlzylinder aufweist, der um seine Achse rotiert, die vertikal ist. Der Zylinder hat einen nach innen reichenden Rand, Krümmung oder Verjüngung in Richtung auf sein unteres Ende. Die Mineralientrenneinrichtung hat Einrichtungen zum Einbringen eines Schlamms des zu trennenden Minerals an die Innenseite des Zylinders und zum Aufbringen einer Waschflüssigkeit an die Innenseite des Zylinders zwischen dem Rand und dem Schlammeinbringungspunkt. Der Zylinder hat Einrichtungen, um ihn (vorzugsweise in Umfangsrichtung) in ausreichender Weise zu perturbieren, damit der Schlamm in Suspension bleibt.
• Die Erfindung stellt in einem zugehörigen Aspekt daher die Trennung von Mineralien durch Aufbringen eines aus ihnen bestehenden Gemenges auf die Innenseite eines hohlen sich drehenden Zylinders mit vertikaler Achse, mit einem nach innen gerichteten Rand, Krümmung oder Verjüngung in Richtung auf seine untere Kante dar. Der Zylinder wird ausreichend (vorzugsweise in Umfangsrichtung) perturbiert, um das Gemenge in Suspension zu halten, und Waschflüssigkeit wird zwischen den Schlammeinbringungspunkt und die untere Kante aufgebracht. Die schwere Fraktion des Gemenges wird entweder entfernt
• (i) kontinuierlich von der unteren Kante, oder
• (ii) durch Entfernen der leichten Fraktion und (a) unter Schwerkraft, wahlweise unterstützt durch Spülflüssigkeit oder (b) mechanisch durch Sammeln der schweren Fraktion.
• Die Erfindung wird nachstehend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
• Fig. 1, 2 und 3 schematische Ansichten drei unterschiedlicher Mineralientrenneinrichtungen gemäß der Erfindung darstellen,
• Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teils einer Mineralientrenneinrichtung gemäß der Erfindung mit einem alternativen Antriebssystem zeigt, und
• Fig. 5 eine Mineralientrenneinrichtung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
• In Fig. 1 hat eine Mineralientrenneinrichtung einen hohlen Körper 1, der als durchsichtig gezeigt ist, dessen innere Oberfläche ein Kegelstumpf ist. Der Körper 1 ist an seinem weiteren Ende offen und an seinem schmäleren Ende an einer Welle 2 axial befestigt. Die Welle 2 wird mit 7 Hz hin- und herbewegt mit einer Amplitude von 1½ cm in jede Richtung aus der Ruhelage, durch einen Schüttler 3 und bei 400 U/min durch einen Motor 4 gedreht. Der Körper 1 hat einen Kegelstumpf-Konus-Halbwinkel von 1º, eine axiale Länge von 30 cm und einen durchschnittlichen Innendurchmesser von 30 cm. Größere Konuswinkel sind bei höheren Drehzahlen wirksamer.
• In den Körper 1 ragt durch dessen offenes weiteres Ende eine Anordnung 10 aus Zuführrohren und Kratzbürsten. Die gesamte Anordnung 10 ist an einer motorbetriebenen Welle 11 angeordnet und dreht sich zusammen in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung der Welle 2, aber bei 399,6 U/min. Die Anordnung 10 wird durch stehende Rohre 12 durch eine Drehkupplung 10a mit Schlamm und Waschwasser gespeist. In diesem Beispiel enthält das Gemenge Bodenerze mit geringen Anteilen an wertvollem Material (hohes spezifisches Gewicht), wobei der Rest (niedriges spezifisches Gewicht) Abraum darstellt, wobei alle Partikel kleiner als 75 Mikron sind, die Hälfte kleiner als 25 Mikron und ein Viertel kleiner als 10 Mikron sind, wobei dieses Bodenerz mit einer Konzentration von 50 bis 300 g, z.B. 150 g/l Wasser suspendiert sind. Die Feststoff-Zuführrate wird bei etwa 50 bis 300 g/min gehalten, unabhängig von der Konzentration der Feststoffe in dem Schlamm. Der Schlamm wird mit 1 1/min im schmäleren Ende des Hohlkörpers 1 durch ein Schlammzuführrohr 16 eingespeist und das Waschwasser wird durch ein Rohr 15 leicht nach hinten versetzt zugeführt, d.h. so, daß ein in den Körper eingebrachter Partikel einen Augenblick später mit dem Waschwasser in Berührung kommt. Anstelle eines einzigen Zuführrohres 16 kann der Schlamm über einen Bogen von bis zu 180º des Körpers zugeführt werden. Das Waschwasser kann in gleicher Weise über einen Bogen zugeführt werden. Auf der anderen Seite des Rohres 16 von dem Rohr 15 ist eine lange im wesentlichen axiale Kratzbürste 20 angeordnet, die Stoffe von der gesamten inneren Oberfläche des Körper 1 zu einem Sammler, schematisch mit 21 bezeichnet, entfernen kann. Zwischen der Bürste 20 und dem Rohr 15, gegenüberliegend dem Rohr 16, befindet sich eine ähnliche Bürste 24, aber geringfügig kürzer, in Richtung des schmäleren Endes des Hohlkörpers 1. Die Rohre 15 und 16 und die Bürsten 20 und 24 sind alle Teile der Anordnung 10. Die kürzere Bürste 24 kann Stoffe von der Fläche, die sie überstreicht, in einen Sammler 25 entfernen. Die Bürsten 20 und 24 sind in passender Weise 90º voneinander im Abstand (obwohl sie der Klarheit halber dichter gezeichnet sind). In der Praxis können die Kollektoren 21 und 25 nicht die schwerkraftgespeisten Behälter sein, wie sie der Einfachheit gezeichnet sind, da die gesamte Anordnung 10 rotiert. Die Kollektoren 21 und 25 könnten jedoch ringförmige Durchlässe sein, die entlang des Umfangs des offenen weiteren Endes des Hohlkörpers 1 verteilt sind oder in anderer Weise angepaßt, um (getrennt von den Bürsten 20 und 24) Material zu sammeln, das zentrifugal aus dem Körper 1 herausgeworfen wird.
• Im Betrieb wird Schlamm durch das Rohr 16 zu dem schmäleren Ende des axial geschüttelten, schnell rotierenden Körpers 1 gefördert. Da der Körper im Gegenuhrzeigersinn, wie gezeichnet, bei 400 U/min sich dreht, während die Anordnung 10 in der gleichen Richtung bei 399,6 U/min sich dreht, ist die resultierende Wirkung gleichwertig mit einer Drehung der Anordnung im Uhrzeigersinn bei 0,4 U/min im Innern des Körpers 1. Der Schlamm wird so (durch den Schüttler 3) geschüttelt, während er einigen g Zentrifugalkraft (anstelle von nur 1 g Erdanziehungskraft) unterworfen ist und trennt sich in Bestandteile, von denen die leichtesten am schnellsten in Richtung auf das weitere Ende des Körpers 1 sich bewegen. Ein Erhöhen der Schüttelgeschwindigkeit hatte die Wirkung, daß sogar die dichteren Partikel beweglicher wurden.
• Nach etwa 2 min wird ein vorgegebenes Schlammelement, das von dem Rohr 16 zugespeist wurde, schwerkraftunterstützt geschüttelt und in Dichtebänder entlang des Körpers 1 getrennt sein, und die Bürste 24 wird alle außer den schwersten Bestandteilen dieses Schlammelementes ergreifen. Die Bürste 24 (unterstützt durch Waschwasser von dem Rohr 15 und von anderen, nicht gezeigten Rohren dichter an der Bürste) werden alles, was sie erfassen, in den Sammler 25 entfernen. Etwa ½ min später wird der schwerste Bestandteil (d.h. das Höchst-Dichteband, das die Metallwerte in allen typischen Fällen enthält) durch die längere Bürste 20 erfaßt und wird in den Sammler 21 für die weitere Verarbeitung ausgewaschen. Der nun sauber gebürstete Körper 1 erhält dann weiteren Schlamm von dem Rohr 16 und der beschriebene Vorgang geht kontinuierlich weiter. Ein Beispiel einer Betriebsabfolge ist in der weiter unten beschriebenen Tabelle gezeigt.
• Die Wellen 2 und 11 können von dem gleichen Motor (anstelle der beschriebenen getrennten Motoren) angetrieben werden, wobei die Welle 11 nicht geschüttelt und durch ein Getriebe in Umdrehung versetzt wird, das dazu eingerichtet ist, eine kleine (z.B. 0,1%) Drehzahldifferenz zwischen dem Körper 1 und der Anordnung 10 hervorzurufen. Ob sich der Körper oder die Anordnung schneller dreht, ist eine beliebige Frage der Wahl, solange die Anordnung dazu eingerichtet ist, den Schlamm zuzuführen und die getrennten Schlammbänder separat zu sammeln.
• Die separat gesammelten Gemengebänder können in ähnlichen oder identischen Trenneinrichtungen weiter getrennt werden. Zu diesem Zweck oder zum Trennen paralleler Schlammströme oder für beide Zwecke können ähnliche oder identische Trenneinrichtungen an der gleichen Welle, in axialem Abstand oder radial nach außen ineinandergeschachtelt oder gestapelt (ineinandergestapelt und geringfügig axial gegeneinander versetzt) oder jede Kombination davon angeordnet sein.
• In Fig. 2 hat eine in perspektivischer Darstellung gezeigte Mineralientrenneinrichtung einen hohlen Körper 201, der als transparent dargestellt ist, dessen innere Oberfläche ein Kegelstumpf ist. Der Körperteil 1 ist an beiden Ende zum Auslaß von Fluiden offen und axial an seinem weiteren Ende (durch der Klarheit halber nicht dargestellte Elemente) an einer mit 202 bezeichneten Welle befestigt. Die Welle 202 wird mit 7 Hz hin- und herbewegt, mit einer Amplitude von 1½ cm in jede Richtung aus der Ruhelage, durch einen Schüttler, der die Bewegung 203 aufbringt und durch einen Motor bei 200 U/min in der Richtung 204 gedreht. Der Motor ist durch Gleitlager mit der Welle 202 verbunden. Der Schüttler wirkt gleichmäßig in beide Richtungen (sinusförmig), aber es können auch Schüttler verwendet werden, die einen stärkeren Impuls in eine Richtung haben. Die Welle 202 ist horizontal. Der Körper 201 hat einen Kegelstumpf-Konus-Halbwinkel von 1º, eine axiale Länge von 60 cm und einen durchschnittlichen Innendurchmesser von 50 cm. Größere Konuswinkel sind bei höheren Drehzahlen wirksam.
• In den Körper 201 ragt durch dessen offenes schmäleres Ende eine Anordnung 210 mit Beschleunigerringen 211 und 212 und Kratzschaufeln 213. Die gesamte Anordnung 210 ist an einer Welle 202a angeordnet, die durch ein Getriebe durch die Welle 202 angetrieben wird und die zusammen mit der gleichen Schüttlung und in der gleichen Drehrichtung der Welle 202, aber mit 192 U/min sich dreht. Die Ringe 211 und 212 werden durch stationäre Rohre mit Gemenge A und Waschwasser B jeweils gespeist. Die Ringe 211 und 212 erteilen dem Gemenge und dem Wasser, die durch Durchbrechungen in den Ringen in den Körper mit im wesentlichen dessen Drehgeschwindigkeit einströmen und im Umfang gut verteilt werden, eine Drehgeschwindigkeit. Das Gemenge in diesem Beispiel umfaßt Bodenerz aus einem Klassifizierer, das kleine Mengen an wertvollem (üblicherweise kleinkörnigem Material) (mit hohem spezifischem Gewicht) umfaßt, wobei der Rest (Material mit niedrigem spezifischem Gewicht) Abraum ist (der üblicherweise größerkörnig ist), wobei alle Partikel feiner als 75 Mikron, die Hälfte feiner als 25 Mikron und ein Viertel feiner als 10 Mikron ist, wobei das Bodenerz mit einer Konzentration von 50 bis 500 g, z.B. 300 g/l Wasser suspendiert ist. Die Feststoffzuführrate wird bei etwa 300 g/min gehalten, unabhängig von der Konzentration der Feststoffe in dem Gemenge. Das Gemenge wird mit 1 l/min dem Ring zugeführt, der um den Mittelpunkt des Hohlkörpers 201 angeordnet ist, und das Waschwasser wird mit ½ l/min dem Ring 212 zugeführt, der an dem schmäleren Ende des Körpers 201 angeordnet ist.
• Die Schaufeln 213 sind an vier gleich beabstandeten axialen Armen (von denen nur zwei gezeigt sind) angeordnet, wobei jede zehn federnd angeordnete Weichplastikschaufeln trägt, die, 4½ cm lang, den Körper 201 leicht berühren und mit 30º gegen die Umfangsrichtung des Körpers geneigt sind (es sei daran erinnert, daß der Körper 201 8 U/min schneller ist als die Anordnung 210, die die Arme und die Schaufeln trägt), so daß in dem Körper befindliches Material in Richtung auf das schmälere Ende gedrängt wird. Die Schaufeln an jedem Arm sind bezüglich des nächsten Armes gestaffelt, überlappen sich etwa um ½ cm, um die Wirkung zu maximieren.
• Im Betrieb wird das Gemenge A durch den Beschleunigungsring 211 zum Mittelpunkt des axial geschüttelten schnell rotierenden Körpers 201 gefördert. Da sich der Körper gegen den Uhrzeigersinn, wie gezeichnet bei 200 U/min, sich dreht, während sich die Anordnung 210 in der gleichen Richtung bei 192 U/min dreht, ist die resultierende Wirkung gleichwirkend wie eine Drehung der Anordnung im Uhrzeigersinn bei 8 U/min im Innern des Körpers 201. Das Gemenge wird so (durch die Bewegung 203) geschert, während es einigen g Zentrifugalkraft (anstelle von lediglich 1 g Erdanziehungskraft) unterworfen ist und trennt sich in Bestandteile, von denen die leichtesten dazu neigen, sich schneller in Richtung des weiteren Endes des Körpers 201 zu bewegen. Die Erhöhung der Schüttelgeschwindigkeit hatte die Wirkung, daß sogar die dichteren Partikel beweglicher wurden, aber diese neigen normalerweise dazu, zentrifugal an den Körper 201 anzuhaften.
• Die Schaufeln 213 stören auch die dichteren ungestielten Teilchen und bewegen sie einige Zentimeter in Richtung auf das schmälere Ende des Körpers 201. Die Flüssigkeit und die leichteren Partikel, die durch die Schüttel/Scherwirkung zum Schweben gebracht werden, sind beweglicher und können über die fortschreitenden Schaufeln in Richtung auf das weitere Ende fortsetzen zu fließen, unterstützt durch den Strom des Waschwassers B. Unmittelbar, nachdem eine bestimmte Schaufel verschwunden ist, werden die dichteren Partikel dazu neigen, "stillzustehen", während das Wasser und die leichteren Partikel ihre Bewegung in Richtung auf das weitere Ende des Körpers 201 fortsetzen. Insgesamt können die dichteren Partikel als in vielen kurzen Schritten entgegen der Axialkraft in Richtung auf das schmälere Ende des Körpers 201 hin gleichmäßig weggewischt betrachtet werden, während das Wasser und die leichteren Partikel als ihren Weg unter dem Einfluß der Axialkraft beschreitend angesehen werden, die durch die Verjüngung des Zylinders trotz der Schaufeln in Richtung auf das weitere Ende des Körpers hervorgerufen wird. Das Material wird auf diese Weise sortiert in wertvolles Material C mit hoher Dichte, das an dem unteren Ende gesammelt wird und in Abraummaterial D mit niedriger Dichte, das an dem weiteren Ende separat gesammelt wird. Es könnte Fälle geben, bei denen das Material mit niedriger Dichte wertvoll ist, sogar noch wertvoller als das Material mit der hohen Dichte, aber es würde immer noch in genau der gleichen Weise getrennt werden.
• Die Welle 202 und die Anordnung 210 können durch getrennte Motoren (anstelle des beschriebenen gleichen Motors) angetrieben werden. Ob der Körper 201 oder die Anordnung 210 sich schneller drehen ist eine freie Frage der Wahl, solang die Schaufeln 213 angewinkelt sind, um an dem Körper anhaftendes Material im allgemeinen in Richtung auf das schmälere Ende des Körpers 210 zu richten.
• Die getrennt gesammelten Fraktionen des Gemenges können des weiteren in ähnlichen oder identischen Trennvorrichtungen getrennt werden. Zu diesem Zweck oder zum Trennen paralleler Gemengeströme oder für beide Zwecke können ähnliche oder die gleichen Trenneinrichtungen an der gleichen Welle axial zueinander beabstandet oder radial nach außen ineinander verschachtelt oder gestapelt (verschachtelt und leicht axial zueinander versetzt) oder jede beliebige Kombination davon angeordnet sein.
• In Fig. 3 hat eine Mineralientrenneinrichtung einen hohlen Körper 301, der als transparent veranschaulicht ist, dessen innere Oberfläche ein Kegelstumpf ist. Der Körper 301 ist an seinen beiden Enden offen zum Auslaß von Fluid und ist an seinem schmäleren Ende durch der Klarheit halber weggelassene Einrichtungen axial an einer Welle 302 befestigt mit 2º bis 6º (z.B. 2º) gegenüber der horizontalen (in der Zeichnung stark übertrieben) geneigt. Das weitere Ende des Kegelstumpfes weist nach oben, selbst seine unterste Erzeugende verläuft nach oben, unter einer Neigung von 1º von dem schmäleren zum weiteren Ende, diese Neigung wirkt so der Axialkraft entgegen, die durch die Verjüngung selbst hervorgerufen wird. Der Halbwinkel des Kegelstumpfes ist 1º.
• Ein asymmetrisch wirkender Axialschüttler 303 schüttelt den Kegelstumpf durch die Welle 302, mit einer schärferen nach oben gerichteten und einer sanfteren nach unten gerichteten Wirkung. Ein Partikel auf der Oberfläche des Kegelstumpfes neigt damit dazu, aufgrund der Trägheit während des scharfen Nachobengehens im Raum stillzustehen, aber während der sanften abwärts gerichteten Bewegung neigt der Partikel dazu, durch Reibung anzuhaften und bewegt sich damit als eines mit dem Kegelstumpf. Fortlaufendes asymmetrisches Schütteln auf diese Weise wird somit einen derartigen Partikel dazu veranlassen, sich fortschreitend in Richtung auf das schmälere Ende des Kegelstumpfes zu bewegen.
• Der Kegelstumpf wird an seiner Achse in der Richtung 304 gedreht.
• Das Gemenge A wird kontinuierlich in der Nähe der Mitte des Kegelstumpfes aufgebracht und Waschwasser B wird kontinuierlich an einer axial ähnlichen, aber längs des Umfangs versetzten Stelle aufgebracht. Das Gemenge bildet einen Film, der zentrifugal an dem Kegelstumpf gehalten ist, aber die axiale Schüttelbewegung ist ausreichend, um einige seiner Konstituenten in Suspension zu halten. Diese Konstituenten sind durch das Schütteln nicht in anderer Weise beeinträchtigt. Die dichteren Konstituenten werden jedoch nicht in Suspension gehalten und neigen dazu, zentrifugal an dem Kegelstumpf gehalten zu sein, wobei sie aufgrund der asymmetrischen Schüttelwirkung, wie sie gerade beschrieben wurde, dazu neigen, als ein Schwer-Fraktionsstrom C an dem schmäleren Ende überzuströmen.
• Gleichzeitig bringt die Rotation mit der Verjüngung des Kegelstumpfes eine axiale Kraft auf den Film der Gemengesuspension auf, die in Richtung des weiteren Endes wirkt. Das Wasser und die leichteren Partikel neigen aufgrund dieser Kraft mehr als aufgrund der Reibungs/Schüttelwirkung deshalb dazu, in Richtung auf das weitere Ende als ein Niedrig-Dichtestrom D zu strömen, wobei dieser Strom (in der herkömmlichen Mineralienverarbeitung) der Abraum oder Abfall ist.
• Fig. 4 zeigt ein Antriebssystem für die Mineralientrenneinrichtung, die eine Alternative zum Schütteln der Welle 2 aus Fig. 1 und entsprechenden Wellen aus den anderen Figuren darstellt; eine andere Perturbation wird auf den Körper 1 aufgebracht, aber die Trennung verläuft ansonsten identisch mit der in bezug auf Fig. 1 beschriebenen. In Fig. 4 ist der Körper 1 an einer Halbwelle 20 einer automobilartigen Differentialeinheit 21 angeordnet. Die andere Halbwelle 22 wird durch den Motor 4 in Umdrehung versetzt, der durch ein Schwungrad unterstützt wird. Die "Propellerwelle" 23 ist eine Welle, die in Schwingung versetzt wird. Die Schwingungen fügen Beschleunigungen und Verzögerungen zu der durch die Halbwelle 22 bereitgestellte und durch die Differentialeinheit 21 umgedrehte Rotation hinzu, mit anderen Worten kann der Körper 1 als gleichmäßig rotierend mit überlagerten Umfangsschwingungen betrachtet werden.
• In Fig. 5 ist ein hohler vertikal-achsiger Zylinder 31 um seine Achse drehend veranschaulicht. Der innere Durchmesser beträgt 0,3 bis 3,0 m und die Drehgeschwindigkeit beträgt bescheidene 50 bis 100 U/min, wodurch eine Zentrifugalkraft in der Größenordnung von 10 g an der inneren Oberfläche radial nach außen auftritt. Diese ist klein genug, daß die Erdbeschleunigung g eine nennenswerte Wirkung haben kann. Der Zylinder 31 wird auch einer Umfangsvibration bei 5 bis 10 Hz unterworfen. An seiner unteren Kante weist der Zylinder eine nach innen gekrümmte Lippe 32 mit einer radialen Erstreckung von 1 bis 10 mm auf. Die Lippe könnte alternativ dazu eine scharfe Kante mit 90º o.dgl. zu der Zylinderwand sein. Anstelle einer genau definierten Lippe könnte die untere Kante 1 bis 10 mm radial nach innen von der oberen Kante sein, wobei die dazwischenliegende Zylinderwand gerade (d.h. sich verjüngend), gekrümmt (z.B. parabolisch) oder teilweise beides sein kann, beispielsweise hergestellt durch Schleuderguß von Polymerharz.
• Ein Zuführrohr 33 bringt Schlamm mit 100 g suspendierten Feststoffen pro Liter Wasser etwa in die (axiale) Mitte des Zylinders 31. Die Feststoffe haben die oben beschriebene Größenverteilung.
• Ein Zuführrohr 33 bringt Waschwasser zur inneren Oberfläche des Zylinders, etwa halbwegs (axial) zwischen dem Zuführrohr 33 und der Lippe 32.
• Wie in Fig. 5 in radialer Richtung stark vergrößert dargestellt, wird ein Gemengefilm zentrifugal an der inneren Oberfläche des Zylinders 31 gehalten und verbleibt durch die Vibration in Suspension. Die dichteren (d.h. mit höherem spezifischem Gewicht) Teilchen in dem Gemenge neigen dazu, sich vorzugsweise radial nach außen (zentrifugal) zu bewegen und sich nach unten (unter der Erdanziehungskraft) in die Grenzschicht zu bewegen. Die in Umfangsrichtung erfolgende Vibration z.B. durch die Einrichtung von Fig. 4 hat eine Scherwirkung, die dazu neigt, die Partikel mit niedrigerem spezifischem Gewicht radial nach innen zu tragen. Die Lippe 32 fördert an der radial inneren Oberfläche einen nach oben wirkenden hydrodynamischen Druckgradienten, der dazu neigt, die Teilchen mit niedrigerem spezifischem Gewicht (Abraum) so mit der Masse des Fluidstroms zu befördern. Die Lippe 32 hält die schweren Partikel in einem Band 35 auf ihrer nach unten gerichteten Fahrt und fördert somit den vorstehend genannten Druckgradienten und bewirkt auch, daß die Partikel mit dem höheren spezifischen Gewicht an der Lippe 32 nach nur einiger Drehzirkulation und Wiedersortierung (unterstützt durch die Vibration) überströmen. Die Wirkung des Waschwassers von dem Rohr 34 besteht darin, versehentlich eingebrachten Abraum mit den Partikeln mit höherem spezifischem Gewicht zu verschieben.
• Die wertvollen Partikel mit höherem spezifischem Gewicht, die vorübergehend in dem Band 35 aufgenommen sind, strömen kontinuierlich nach unten über und werden gesammelt. Das Waschwasser und die Abfallpartikel mit dem niedrigeren spezifischen Gewicht strömen nach oben über den oberen Rand des Zylinders 31 und werden entfernt.

Claims (29)

1. Mineralientrenneinrichtung mit einem Körper (1; 201, 301), der eine Oberfläche aufweist, die die Form der Innenfläche eines Zylinders hat, der, wenn er sich um seine Achse (2) dreht, eine Kraft hat, die in axialer Richtung auf Stoffe wirkt, die sich auf der Oberfläche befinden, mit einer Einrichtung (4) um den Körper (1, 201, 301) um die Achse des Zylinders zu drehen, um eine Zentrifugalkraft auf Stoffe auszuüben, die sich auf der Oberfläche befinden, die g überschreitet, mit einer Einrichtung (3, 203, 303), um Perturbationen auf den Körper auszuüben, mit einer Einrichtung (16, 211, 33), um einen Schlamm aus abzuscheidenden Mineralien aufzubringen, mit einer Einrichtung (15, 212, 34) um eine Waschflüssigkeit in die Innenseite des Zylinders einzubringen, und mit einer Einrichtung (24, 25 etc.), um Fraktionen von unterschiedlichen Stellen, die entlang des Zylinders beabstandet sind, getrennt zu sammeln, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren eine Anordnung (10, 210) vorgesehen ist, die in dem Zylinder mit einer Relativgeschwindigkeit rotiert, die klein gegenüber der Drehgeschwindigkeit des Körpers ist, wobei die Anordnung (10, 210) ebenfalls den Perturbationen ausgesetzt ist, wobei die Anordnung (10, 210) Schaufeleinrichtungen (213) aufweist, um zentrifugal in dem Körper gehaltene Stoffe gegen die Axialkraft in wiederholten Schritten axial auszurichten, von denen jeder klein gegenüber der axialen Länge des Zylinders ist.

2. Mineralientrenneinrichtung nach Anspruch 1, bei der der Zylinder ein rechtwinkliger Zylinder oder ein Kegelstumpf ist, oder sich in anderer Weise verjüngt.

3. Mineraltrenneinrichtungen nach Anspruch 2, bei der der Zylinder ein Kegelstumpf ist, dessen Halbwinkel bis zum 45º beträgt.

4. Mineralientrenneinrichtung nach Anspruch 3, bei der der Halbwinkel des Kegelstumpfwinkels 1/2º bis 10º beträgt.

5. Mineralientrenneinrichtung nach Anspruch 4, bei der der Halbwinkel 1/2º bis 2º beträgt.

6. Mineralientrenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Perturbationen durch eine Einrichtung (3, 203, 303) aufgebracht werden, die eine zyklische Veränderung der Drehzahl des Körpers hervorruft.

7. Mineralientrenneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die des weiteren einen Schüttler (3, 203, 203) aufweist, der entlang der Rotationsachse des Körpers hin und her wirkt, um die Perturbationen auszuüben.

8. Mineralientrenneinrichtung nach Anspruch 7, bei der der Schüttler (3, 203, 303) asymmetrisch wirkt, so daß Teilchen, die den Zylinder berühren, dazu neigen gegen die Axialkraft gefördert zu werden.

9. Mineralientrenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rotationsachse horizontal ist.

10. Mineralientrenneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Rotationsachse bis zu 45º gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

11. Mineralientrenneinrichtung nach Anspruch 10 und direkt oder indirekt nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, bei der die unterste Erzeugende des Kegelstumpfs vom schmäleren zum weiteren Ende unter einer Neigung von 1/4º bis 20º gegenüber der Horizontalen nach oben verläuft.

12. Mineralientrenneinrichtung nach Anspruch 11, bei der die Neigung 1/2º bis 6º beträgt.

13. Mineralientrenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens eine der Einrichtungen zum Aufbringen des Schlamms und der Waschflüssigkeit an der Anordnung (10, 210) angebracht sind.

14. Mineralientrenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schaufeln (213) die Stoffe in Richtung auf das schmälere Ende des Zylinders richten.

15. Mineralientrenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die unterschiedlichen Stellen, die entlang des Zylinders axial beabstandet sind, dessen gegenüberliegende Enden sind.

16. Mineralientrenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zum Drehen des Zylinders eine motorgetriebene Welle (2) ist, an der eine Vielzahl der sich verjüngenden Zylinder angeordnet ist.

17. Verfahren zur Trennung von Mineralien durch eine Trenneinrichtung nach Anspruch 1, mit Aufbringen eines das Mineral enthaltenden Schlamms auf die innere Oberfläche eines rotierenden Zylinders, um eine g überschreitende Zentrifugalkraft auf den Schlamm an der Oberfläche auszuüben, Perturbieren der rotierenden Oberfläche, Anordnen der Oberfläche in einer Weise, daß eine Kraft vorhanden ist, die axial längs der Oberfläche auf den Schlamm wirkt, und kontinuierliches getrenntes Sammeln von Schlammfraktionen entsprechend ihrer unterschiedlichen axialen Bewegungen längs des Zylinders, wobei die Trennung durch Schaufeln (312) unterstützt wird, die den Inhalt des Zylinders in wiederholten Schritten ausrichten, von denen jeder klein im Vergleich zu dessen axialer Länge ist, in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung, welche die weniger dichte Fraktion unter dem Einfluß der Axialkraft einzuschlagen neigt, wobei die Schaufeln (213) und die Schlammeinbringvorrichtung so angeordnet sind, daß sie mit dem Zylinder bei einer Drehzahl rotieren, die von der Drehzahl des Zylinders abweicht, aber innerhalb von 5% liegt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die in axialer Richtung des Zylinders wirkende Kraft ein hydrodynamischer Druckgradient ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die axial längs des Zylinders wirkende Kraft durch Verjüngen des Zylinders hervorgerufen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, bei dem die Drehzahl des Zylinders so gewählt ist, daß auf die Oberfläche eine Zentrifugalkraft von 5g bis 500g ausgeübt wird.

21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, bei dem Waschflüssigkeit unterbrochen oder kontinuierlich dem Zylinder an einer derartigen Stelle zugeführt wird, daß die Kraft dazu neigt, sie über den Schlammeinbringungspunkt hinwegzufördern.

22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 21, bei dem die Drehbedingungen bezüglich der Bestandteile des Schlamms so sind, daß die dichtere Fraktion zentrifugal zu dem Zylinder relativ unbeweglich gehalten ist, wenn die weniger dichte Fraktion axial davon austritt, wodurch ihre Sammlung an unterschiedlichen Stellen ermöglicht ist.

23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 22, bei dem die Perturbation durch asymmetrisches Hin- und Herschütteln des Zylinders längs seiner Drehachse (2) ausgeführt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem das Schütteln asymmetrisch ist, so daß Teilchen, die den Zylinder berühren, dazu neigen gegen die Axialkraft gefördert zu werden.

25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, bei dem die getrennten Sammlungen zwei sind, eine an jedem Ende des Zylinders.

26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 25, bei dem die Roationsachse des Zylinders horizontal ist.

27. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 25, bei dem die Rotationsachse des Zylinders bis zu 45º gegenüber der Horizontalen aufgerichtet ist.

28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Zylinder ein Kegelstumpf ist, bei dem die unterste Erzeugende des Kegelstumpfes vom schmäleren zum weiteren Ende mit einer Neigung von 1/4º bis 20º gegenüber der Horizontalen nach oben verläuft.

29. Verfahren nach Anspruch 28, bei dem die Neigung 1/2º bis 6º beträgt.