DE4118020A1

DE4118020A1 - Verfahren zum abscheiden spezifisch leichter bestandteile aus einer truebe durch aufstromsortierung und messvorrichtung dazu

Info

Publication number: DE4118020A1
Application number: DE19914118020
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Dr Neesse; Guenter Taege
Original assignee: SCHAUENBURG MASCH
Current assignee: SCHAUENBURG MASCH
Priority date: 1991-06-01
Filing date: 1991-06-01
Publication date: 1992-12-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden spe zifisch leichter Bestandteile aus einer Trübe durch Auf stromsortierung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

- Das gattungsgemäße Verfahren wird eingesetzt zum Ab scheiden von geringen Anteilen spezifisch leichter Be standteile (Leichtgut) aus einem spezifisch schwereren Grundmaterial (Schwergut). Mit diesem Schwergut, das eine nach unten durch Entschlämmung und nach oben durch Sieb klassierung begrenzte Korngrößenverteilung hat, wird im Wasseraufstrom eine Trennsuspension autogen erzeugt. Die Trennung geschieht in einem Behälter mit
- einem unteren Wasserkasten mit zugehörigem Aufstromver teilerboden für die Aufstromflüssigkeit,
- einer unterseitigen Schwergut- bzw. Produktabzugsvor richtung,
- einem Überlauf zum Abführen der Flüssigkeit, die die Leichtgutbestandteile mitführt,
- und einer oberen Einrichtung für die Aufgabe und gleich mäßige Verteilung des Rohmaterials.

Das Verfahren wird insbesondere zur Abtrennung von orga nischen Verunreinigungen aus Silikatgemischen (vorwiegend Sanden) eingesetzt.

Die von unten her durch den Aufstromverteilerboden zuge führte Aufstromflüssigkeit strömt dem Aufgabegut entgegen und erzeugt eine inhomogene, schichtbildende Trennsuspen sion mit zwei ausgeprägten Fließbettzonen. Im kontinuier lichen Betrieb stellt sich im gesamten Prozeßraum ein stationäres Gleichgewicht ein, wobei ein konvektiver Stofftransport dazu führt, daß sich in jeder horizontalen Ebene eine bestimmte Feststoffkonzentration mit einer be stimmten Korngrößenverteilung bildet. Feststoffkonzen tration und mittlere Korngrößen nehmen von oben nach unten in Richtung auf den Behälterboden kontinuierlich zu. Die untere Fließbettzone - auch Wirbelbettzone genannt - die den größeren Teil der gesamten Füllhöhe einnimmt, zeigt eine ausgeprägte turbulente Vermischung. Wenn man davon ausgeht, daß das gesamte Schwergut durch den Bodenaustrag abgezogen wird, so weist im kontinuierlichen Betrieb die Bodenschicht die Korngrößenzusammensetzung des Aufgabe gutes auf. Über diese Wirbelbettzone entwickelt sich eine aus Feinkorn bestehende obere Fließbettzone. In dieser Zone ist die Vermischung bzw. Turbulenz stark gedämpft (laminare Strömungsbedingungen). Darüber bildet sich eine ausgeprägte Fließbettobergrenze zu einer Dünntrübezone, auf der sich die spezifisch leichten Bestandteile ab scheiden. Diese Leichtgutbestandteile werden so lange auf gestaut, bis sie im Querstrom zum Überlauf ausgetragen werden.

Maßgebend für den Sortierprozeß und für den Trennvorgang ist die autogene Ausbildung des oberen Fließbettes mit einer die Trenndichte bestimmenden Porosität im Bereich von mindestens 55% bis maximal 70%. Das entspricht für Quarzsand mit einer Dichte von 2600 kg/m³ einer Trenn dichte von 1720 und 1480 kg/m³. Für die Gewährleistung des Trennerfolges des Apparates ist die Stabilisierung der Höhe und der Trenndichte der oberen Fließbettzone ent scheidend.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen wird das Fließbett nach einem hydrostatischen Meßprinzip abgetastet und nach Maßgabe des Meßwertes der aus dem Behälter abgezogene Schwergutmassestrom gesteuert ("Aufbereitungstechnik" (1987) 8, Seiten 154 bis 455; DE-PS 8 13 381). Die be kannte Regelung reicht aus, solange die Korngrößenvertei lung in der Aufgabetrübe keinen Schwankungen unterliegt.

Treten Schwankungen in bezug auf die Korngrößenverteilung des Aufgabegutes auf, so hat dies Einfluß auf den Trenn grad des Verfahrens. Die für das Verfahren wesentlichen Prozeßparamter, nämlich die Trübedichte des Fließbettes und die Fließbetthöhe, sind nicht ausreichend stabilisier bar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs gemäße Verfahren so weiter auszubilden, daß die Trenn dichte des oberen Fließbettes und die Fließbetthöhe unab hängig von der Aufgabekornverteilung in der dem Behälter zugeführten Trübe stets konstante Werte annehmen. Die An gabe einer für dieses Verfahren geeigneten Meßvorrichtung ist eine weitere Aufgabe der Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung in ver fahrensmäßiger Hinsicht, daß die Trenndichte im oberen Fließbett und der Pegelstand der Fließbettobergrenze kontinuierlich gemessen werden, wobei die Trenndichte- und Pegelstandmeßwerte mit Sollwerten verglichen sowie Sollwertabweichungen ermittelt werden, und daß nach Maß gabe der Sollwertabweichung des Trenndichtemeßwertes der Mengenstrom der Aufstromflüssigkeit sowie nach Maßgabe der Sollwertabweichung des Pegelstandmeßwertes der abge zogene Schwergutmassestrom geregelt werden. Entsprechend den Sollwertabweichungen vom Istwert wird der zugeordnete Mengenstrom der Aufstromflüssigkeit vergrößert oder ver kleinert.

Eine ausreichend hohe Aufgabedichte trägt zur Ausbildung einer scharfen und ausgeprägten Fließbettobergrenze bei. Im Rahmen der Erfindung liegt es, den Schwergutmassestrom kontinuierlich abzuziehen. Bei kontinuierlichem Abzug müssen die Austrittsquerschnitte allerdings klein dimen sioniert werden mit der Gefahr, daß Verstopfungen durch grobe und im Behälter sedimentierte Bestandteile auf treten. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens sieht daher vor, den Schwergutmasse strom taktweise - quasi kontinuierlich - abzuziehen. Tech nisch ist dies durch ein in rascher Folge öffnendes und wieder schließendes Ventil realisierbar. Beim Schwergut abzug erweist es sich ferner als zweckmäßig, an der Ober seite des Aufstromverteilerbodens eine den Schwergutab zug unterstützende horizontale Flüssigkeitsströmung zu erzeugen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Meßvorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren, die sich auf die obere Fließ bettzone konzentriert.

Die Meßvorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch zwei parallel angeordnete Staurohre mit eingebauten Meßsonden, welche elektrische Meßsignale an die Auswerte einheiten abgeben, wobei die Staurohre um ein Differenzmaß L versetzt auf unterschiedlichem Niveau in dem oberen Fließbett des Aufstromsortierers eintauchen und wobei die Auswerteeinheiten aus den Meßwerten der beiden Meßsonden die Trenndichte in dem Fließbett sowie den Pegelstand der Fließbettobergrenze zu einer oberhalb des Fließbettes ge bildeten Dünntrübezone ermitteln. Als Meßsonden kommen kontinuierlich messende Sonden (kapazite Sonden, Druck meßsonden) in Betracht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführ licher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung.

Fig. 1 einen Aufstromsortierer zum Abscheiden spezifisch leichter Bestandteile aus einer Trübe,

Fig. 2 eine Meßvorrichtung für den Aufstromsortierer in Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Aufstromsortierer (Anlage) ist insbesondere zum Abscheiden organischer Bestandteile aus Sonden bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Behälter 1 mit unterem Aufstromverteilerboden 2, unter seitiger Schwergutabzugsvorrichtung 3, Einrichtung 4 für die Trübeaufgabe sowie Überlauf 5 zum Abscheiden von Flüssigkeit, welche die spezifisch leichten Bestandteile mitführt. Durch den Aufstromverteilerboden 2 wird Auf stromflüssigkeit 6 zugeführt und dadurch in dem Behälter 1 eine inhomogene Wirbelschicht 7 aus Trübeteilchen er zeugt, die im oberen Bereich ein strömungsberuhigtes Fließbett 8 mit ausgeprägter Fließbettobergrenze 9 zu einer darüber gebildeten Dünntrübezone 10 aufweist. In der Dünntrübezone 10 sind die spezifisch leichten Be standteile 11 enthalten. Der Flüssigkeitsspiegel 12 dieser Dünntrübezone 10 ist durch den Überlauf 5 des Behälters 1 vorgegeben. Das obere Fließbett 8 weist eine Trenndichte ρ_Tr auf, die wesentlich größer ist als die Dichte ρ_rFl der klaren Flüssigkeit. Die zu reinigende Aufgabetrübe 13 wird durch eine Aufgabeverteilereinrichtung 14 an der Fließ bettobergrenze 9 auf das Fließbett 8 gegeben. Die spezi fisch schweren Bestandteile sinken ab. Die spezifisch leichten Bestandteile 11 sammeln sich in der Dünntrübe 10 und fließen mit der Flüssigkeit am Überlauf 5 ab.

In das obere Fließbett 8 taucht eine Meßvorrichtung 15 ein, mit der sowohl die Trenndichte ρ_Tr als auch der Pegelstand S der Fließbettobergrenze 9 kontinuierlich gemessen werden. Die Meßwerte werden einem Regler 16 zu geführt, der einen Ist/Sollwert-Vergleich durchführt und Sollwertabweichungen der Trenndichte- und der Pegel standsmeßwerte ermittelt. Der Regler 16 arbeitet einer seits auf ein Regelventil 17 in der Zufuhrleitung für die Aufstromflüssigkeit und andererseits auf die Schwergutab zugsvorrichtung 3. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß nach Maßgabe der Sollwertabweichung des Trenndichte meßwertes ρ_Tr der Mengenstrom der Aufstromflüssigkeit 6 und nach Maßgabe der Sollwertabweichung des Pegelstand meßwertes S der abgezogene Schwergutmassestrom 18 gere gelt werden. Je nach Sollwertabweichung wird die korres pondierende Aufstromwassermenge vergrößert oder verklei nert.

Durch die beschriebene Regelung ist eine konstante Trenndichte im oberen Fließbett und eine konstante Fließbetthöhe gewährleistet, und zwar auch dann, wenn die Kornverteilung in der Aufgabetrübe Schwankungen unter liegt. Eine sich ändernde Kornverteilung in der Aufgabe trübe hat durch die Stabilisierung der wesentlichen Pro zeßparameter, nämlich der Trenndichte im oberen Fließbett und der Fließbetthöhe, keinen Einfluß auf den Abscheide grad des Trennapparates.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wer den aus der Trübe vor deren Eintritt in den Behälter grobe, nicht fluidisierbare Bestandteile abgetrennt. Danach wird die Trübe 13 mit einer die Trenndichte ρ_Tr im Fließbett entsprechenden Aufgabetrübedichte durch die Aufgabeverteilereinrichtung 14 auf die Fließbettober fläche 8 verteilt. Der Schwergutmassestrom 18 wird takt weise abgezogen. Die Schwergutabzugsvorrichtung 3 weist eine pneumatisch betätigte Absperrarmatur auf, die nach Maßgabe der von dem Regler 16 abgegebenen Steuerimpulse öffnet und schließt. Während des Schwergutabzuges wird an der Oberseite des Aufstromverteilerbodens 2 eine hori zontale Flüssigkeitsströmung 19 in Richtung zum Schwer gutaustrag erzeugt. Diese unterstützt den Schwergutabzug und verhindert die Bildung unerwünschter Ablagerungen auf dem Aufstromverteilerboden 2. Der Aufstromverteilerboden 2 ist vorzugsweise als Ventilboden ausgebildet und weist Rückschlagklappen 20 auf, die sich unter der Wirkung der Aufstromflüssigkeit 6 öffnen und gegen rückströmende Flüssigkeit und Feststoffe selbsttätig schließen. Das Rückhaltevermögen des Aufstromverteilerbodens trägt wesentlich zur autogenen Bildung und Stabilisierung des oberen Fließbettes bei.

Die in Fig. 2 vergrößert dargestellte Meßvorrichtung 15 arbeitet nach einem hydrostatischen Meßprinzip, das in Abhängigkeit vom Staudruck und Druckverlust am oberen Fließbett sowohl die Trenndichte ρ_Tr im Fließbett 8 als auch des Pegelstandes S der Fließbettobergrenze 9 konti nuierlich mißt. Die Meßvorrichtung 15 weist zwei parallel angeordnete Staurohre 21 mit zugeordneten Meßsonden 22 auf. Die Meßsonden arbeiten kontinuierlich und geben ein elektrisches Meßsignal an die Auswerteeinheiten 23 ab. Die Staurohre 21 mit zugeordneten Meßsonden 22 auf. Die Meßsonden arbeiten kontinuierlich und geben ein elektrisches Meßsignal an die Auswerteeinheiten 23 ab. Die Staurohre 21 sind unterschiedlich lang und tauchen um ein Differenzmaß ΔL versetzt auf unterschiedlichem Niveau in die obere Fließbettzone des Aufstromsortierers ein. Die oberseitigen Enden der beiden Staurohre haben einen ausreichenden Überstand über dem Flüssigkeitsspiegel 12, der durch den am Behälter 1 angeordneten Überlauf 5 definiert ist. In den Staurohren 21 stellt sich eine über stehende Klarwassersäule ein, und zwar mit einer Überhöhe ΔH₁, ΔH₂ zu dem Flüssigkeitsspiegel 12. Die Überhöhe ΔH₁, ΔH₂ ist abhängig von dem Dichteverhältnis zwischen der Trenndichte ρ_Tr in dem Fließbett und der Dichte der klaren Flüssigkeit ρ_Fl sowie der Eintauchtiefen L₁, L₂ der Staurohre 21 in das Fließbett 8. Nach den Gesetzen der Strömungsmechanik gilt der folgende Zusammenhang:

Mit dem durch die Konstruktion vorgegebenen Differenzmaß ΔL und mit der Differenz der Meßwerte

ΔH = ΔH₁ - ΔH₂ (3)

ist das Dichteverhältnis ρ_Tr/ρ_Fl nach der Beziehung

berechenbar.

Aus den Gleichungen (1, 2) sind gleichzeitig auch die Werte L₁ und L₂ ermittelbar und damit der Pegelstand S der Fließbettobergrenze 9.

Nach den vorstehend erläuterten Gleichungen ermitteln die Auswerteeinheiten 23 aus den Meßwerten der beiden Meßson den 22 die Trenndichte ρ_Tr des Fließbettes 8 und den Pegelstand S der Fließbettobergrenze 9. Zugeordnete Aus gangssignale sind dann der Regeleinrichtung 16 zuführbar.

Claims

1. Verfahren zum Abscheiden spezifisch leichter Bestand teile aus einer Trübe durch Aufstromsortierung in einem Behälter mit unterem Aufstromverteilerboden, unterseitiger Schwergutabzugsvorrichtung, Einrichtung für die Trübeauf gabe sowie Überlauf zum Abführen der spezifisch leichten Bestandteile, wobei durch den Aufstromverteilerboden Auf stromflüssigkeit zugeführt und dadurch in dem Behälter eine inhomogene Wirbelschicht aus Trübeteilchen erzeugt wird, die im oberen Bereich ein strömungsberuhigtes Fließ bett mit ausgeprägter Fließbettobergrenze zu einer die spezifisch leichten Bestandteile enthaltenden Dünntrübe zone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenndichte im oberen Fließbett und der Pegelstand der Fließbettobergrenze kontinuierlich gemessen werden, wobei die Trenndichte- und Pegelstandmeßwerte mit Sollwerten verglichen sowie Sollwertabweichungen ermittelt werden, und daß nach Maßgabe der Sollwertabweichung des Trenndichtemeßwertes der Mengenstrom der Aufstromflüssig keit sowie nach Maßgabe der Sollwertabweichung des Pegel standmeßwertes der abgezogene Schwergutmassestrom geregelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Aufgabetrübe vor deren Eintritt in den Behälter grobe, nicht fluidisierbare Bestandteile abgetrennt wer den, und daß die Aufgabetrübe danach mit einer der Trenn dichte im Fließbett entsprechenden Trübedichte durch eine Aufgabeverteilereinrichtung auf die Fließbettobergrenze aufgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Schwergutmassestrom taktweise quasi-konti nuierlich abgezogen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Aufstromver teilerbodens eine den Schwergutabtransport unterstützende horizontale Flüssigkeitsströmung erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Aufstromverteilerboden ge arbeitet wird, der aus einer Bodenplatte mit unter Wir kung des Aufstromwasserdruckes sich öffnenden und gegen rückströmende Flüssigkeit und Feststoffe sich selbsttätig schließenden Rückschlagventilen besteht.

6. Meßvorrichtung für das Verfahren nach einem der An sprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei parallel angeordnete Staurohre (21) mit Meßsonden (22), welche elektrische Meßsignale an Auswerteeinheiten (23) abgeben, wobei die Staurohre (21) um ein Differenz maß (ΔL) versetzt auf unterschiedlichem Niveau in das Fließbett (8) des Aufstromsortierers eintauchen und wobei die Auswerteeinheiten (23) aus den Meßwerten der beiden Meßsonden (22) die Trenndichte (ρ_Tr) in dem oberen Fließbett (8) sowie den Pegelstand (S) der Fließbettober grenze (9) zu einer über dem Fließbett (8) ausgebildeten Dünntrübezone (10) ermitteln.