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Verfahren und Vorrichtung zur chemischen und mechanischen Aufbereitung
fester und flüssiger Stoffe.
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Das Entleeren geschlossener Behälter, in denen feste und flüssige
Stoffe zwecks chemischer oder mechanischer Aufbereitung, gegebenenfalls unter Mitwirkung
eines Gases, eine gewisse Zeitlang behandelt werden, erfolgt entweder, wenn es die
Verhältnisse gestatten, dadurch, daß die fertige Charge unter der Wirkung des eigenen
Gewichts ausfließt, oder aber, wenn es sich um die Förderung nach einem höher oder
weit entfernt gelegenen Raum handelt, montejusartig unter Zuhilfenahme eines Druckgases.
Zu diesem Zwecli taucht, wie Abb. I erkennen läßt, ein Rohr k in den Behälter a
bis ziemlich auf den Boden herab. Wird nunmehr durch das Ventil c ein Druckgas in
den Behälter gelassen, dann steigt die Flüssigkeit im Rohr b in die Höhe und kann,
vorausgesetzt, daß der nötigeDruck vorhanden ist, beliebig hoch und beliebig weit
gefördert werden.
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Diese Art der Entleerung hat sich nun in der Prasis nicht gut eingebürgert,
da zur Überwindung größerer Höhenunterschiede und der durch längere Rohrleitungen
hervorgerufenen Reibungswiderstände Gasdrücke benötigt werden, wie sie normalerweise
nicht vorhanden sind. Infolgedessen war es notwendig, besondere Druckgaserzeuger
für das Weiterfördern der fertigen Charge zu verwenden, wodurch nicht nur die Anlage
wesentlich teurer in der Anschaffung, sondern auch unwirtschaftlich im Betriebe
wird. Ein Beispiel soll dies erläutern: Nimmt man an, daß in einem Betriebe eine
Batterie von fünf Behältern von je etwa 7m Höhe Verwendung findet und daß als Rührwerke
sogenannte Mammutpumpen benutzt werden, so kömlen diese mit Preßluft von etwa I
Atm. Überdruck gespeist werden, die entweder einer vorhandenen Druckluftanlage entnommen
oder aber durch einen Kompressor erzeugt wird. Sollen nun die fertigen Chargen,
was in der Praxis sehr häufig vorkommt, auf größere Entfernungen und unter Überwindung
von einer Höhendifferenz von 20 m und mehr gefördert werden, dann ist es notwendig,
beim montejusartigen Entleeren mit einem Luftdruck von mindestens 3 Atm., wahrscheinlich
aber mit einem noch höheren zu arbeiten. Da niemals alle Gefäße gleichzeitig entleert
werden können, so muß entweder zur Erzeugung des höheren Luftdruckes ein besonderer
Kompressor vorhanden sein, oder aber der vorhandene
muß während
der Zeit der Entleerung überlastet arbeiten, um den höheren Druck zu erzeugen, während
für die in den anderen Behältern arbeitenden Mammutpumpen der Luftdruck auf 1 Atm.
Überdruck herabgedrosselt werden muß, was natürlich als Verlust in die Erscheinung
tritt. Abgesehen hiervon ist die Überwachung des Betriebes außerordentlich erschwert
und erfordert geschultes Personal.
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Der Zweck der Erfindung ist es daher, neue Wege zu beschreiten und
dadurch Nachteile zu beseitigen, die man bisher mit in Kauf nehmen mußte. Es geschieht
dies in erster Linie durch die Verwendung von zwei Mischgasfiüssigkeitshebern (sogenannten
Mammutpumpen), von denen der eine nach fertiggestellter Charge deren Weiterförderung
besorgt, während der andere Gut und Flüssigkeit zwecks Aufbereitung gründlich miteinander
mischt und dann, sobald die Weiterförderung durch den erstgenannten Flüssigkeitsheber
einsetzt, den Druck im Behälter regelt.
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Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, daß die das Mischen besorgende
Mammutpumpe mit ihrem Fußstück etwas tiefer steht als die Fördermammutpumpe. Auf
diese Weise wird die Druckregelung im Behälter selbsttätig, da, sobald beispielsweise
die Förderung aus irgendwelchen Gründen etwas nachläßt, infolgedessen durch Weiterzuströmen
von Druckluft durch die Mischmammutpumpe der Druck im Behälter steigt, im gleichen
Maße die Flüssigkeit in den Fuß stücken der Mammutpumpen hochsteigt. Da nun das
Fuß stück der LIischmammutpumpe tiefer liegt als dasjenige der Förderpumpe, überdeckt
die Flüssigkeit die Lufteintrittsöffnungen der ersteren früher als diejenigen der
letzteren.
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Es wird demgemäß bei steigendem Druck im Behälter die Mischmammutpumpe
selbsttätig früher abgestellt als die Förderpumpe. Die letztere fördert also ruhig
weiter, so daß dementsprechend der Druck im Behälter wieder sinkt; im gleichen Maße
geht auch der Flüssigkeitsspiegel im Fußstück derMammutpumpe zurück, so daß diese
selbsttätig wieder anspringt, sobald die Lufteinlaßöffnungen freigegeben sind. Auf
diese Weise wird während der Entleerung des Behälters ein stets zunehmender Gasdruck
im Behälter erzeugt, dessen Höhe in dem Maße steigt, als der Flüssigkeitsdruck am
Boden des Behälters durch das Abpumpen der Flüssigkeit abnimmt, d. h. die für die
Fördermammutpumpe notwendige Eintauchtiefe, die an sich selbstverständlich mit fortschreitender
Entleerung abnimmt, wird durch einen künstlich hergestellten Gasdruck ersetzt, so
daß also die Fördermammutpumpe das Gefäß bis zum letzten Rest entleeren kann. Die
Vorteile liegen klar auf der Hand, wenn man bedenkt, daß eine mit 1 Atm. Überdruck
betriebene Niammutpumpe mit Leichtigkeit Höhendifferenzen von 20, 25 m und darüber
bewältigt, vorausgesetzt, daß die nötige Eintauchtiefe vorhanden ist. Für diese
wird aber durch die Mischmammutpumpe selbsttätig Sorge getragen.
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Auf der Zeichnung sind in den Abb. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Der Behälter ist wieder mit a bezeichnet, während die Mischmammutpumpe
mit d und die Fördermammutpumpe mit e bezeichnet ist. Das Fußstück d1 der Mammutpumpe
d taucht hierbei etwas tiefer in den Behälter ein als das Fuß stück et der Mammutpumpe
e.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 3 liegt die Fördermammutpumpe e
außerhalb des Behälters a, das Fußstück et dieser liegt hierbei aber ebenfalls etwas
höher als das Fußstückd der Mischmammutpumpe d.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende: Nachdem das Gefäß
a mit Flüssigkeit und evtl. aufzubereitenden festen Stoffen gefüllt ist, wird die
Mammutpumpe d angestellt, die, als Rührwerk dienend, Gut und Flüssigkeit innigst
miteinander mischt. Das frei werdende Gas tritt hierbei durch ein Ventil f aus dem
Behälter a ins Freie oder wird zum Kompressor zurückgeleitet.
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Sobald die Charge fertig ist, schließt man das Ventile und stellt
die Mammutpumpe e an. Sobald dies der Fall ist, springt die Mammutpumpe e sofort
an und fördert die im Behälter a befindliche Flüssigkeit mit den gegebenenfalls
noch darin befindlichen festen Stoffen durch das Steigrohr g nach dem betreffenden
Raum, in welchem die Weiterverwendung erfolgen soll. Die Mischmammutpumpe d arbeitet
inzwischen weiter, und das von dieser verwendete Druckmittel, beispielsweise Druckluft,
sammelt sich oben im Behälter a an. Es wird sonach allmählich der Gasdruck im Behälter
a steigen. Der für die Förderung notwendige Überdruck im Behälter a wird nun während
der Entleerung selbsttätig durch die Mammutpumpe d aufrechterhalten, da in demselben
Maße, wie Gut durch die Pumpe e weitergefördert wird, Druckluft in den oberen Teil
des Behälters a gelangt. Sollte aus irgendwelchen Gründen in der Förderung eine
Verzögerung eintreten, dann steigt im Behälter a der Gasüberdruck mit der Folgeerscheinung,
daß Flüssigkeit von unten in das Fuß stück der Mammutpumpe d eintritt. Da nun aber
erfindungsgemäß das Fuß stück d1 tiefer steht als das Fußstück et, so erreicht die
von unten eintretende Flüssigkeitssäule dieEintrittsöffnung des Gases bei der Pumpe
d mit der Folgeerscheinung, daß diese außer Betrieb gesetzt
wird.
Die Förderpumpe arbeitet während der Zeit ruhig weiter, fördert also Flüssigkeit
aus dem Behältera, so daß in diesem nach und nach der Überdruck wieder sinkt. Mit
der Erreichung der normalen Höhe ist auch die Flüssigkeitssäule im Fußstück dl so
weit gesunken, daß die Luft wieder eintreten und die Pumpe d in Betrieb setzen kann.
Auf diese Weise regelt sich der notwendige Überdruck im Behälter a selbsttätig,
und die ganze Überwachung beschränkt sich darauf, das Ventil f bei Beginn der Entleerung
zu schließen und selbstverständlich die beiden Mammutpumpen abzustellen, sobald
die Entleerung beendet ist. Es ist selbstverständlich, daß man in die Gasleitung
der Mammutpumpe d ein Regelventil einschalten kann zu dem Zweck, die Ausflußmenge
der Mammutpumpe nach Bedarf einzustellen.
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Die auf diese Weise selbsttätig den notwendigen Gasdruck im Behälter
regelnde Alammutpumpe d hat aber noch den weiteren Vorteil, daß bei Stoffen, die
sich leicht absetzen, diesen hierzu keine Zeit gelassen wird, vielmehr der gesamte
Inhalt des Behälters ständig in Bewegung bleibt, bis auch der letzte Rest hinausgefördert
ist. Da für die Mischpumpe sowohl als auch für die Förderpumpe annähernd derselbe
verhältnismäßig niedrige Luftdruck von beispielsweise I Atm.
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Überdruck verwendet wird, braucht der für eine derartige Anlage benötigte
Kompressor nicht unter verschiedenen Bedingungen zu arbeiten, um je nachdem, ob
nur gemischt oder gefördert wird, verschieden hohe Luftdrücke zu erzeugen. Es kann
daher, ohne Verluste zu erleiden, gleichzeitig in einem oder mehreren Behältern
gemischt werden, während die anderen auf Entleerung eingestellt sind. Ist die Entleerung
beendet, so kann das im Behälter unter ueberdruck befindlicheGas, soweit es nicht
bereits durch die Förderleitung g mit dem Gut zusammen ausgetreten ist, zur anderweitigen
Verwendung abgeleitet werden, ehe eine neue Charge in den Behälter eingebracht wird.
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Das neue Verfahren läßt sich vorteilhaft überall dort anwenden, wo
es sich darum handelt, feste und flüssige Stoffe chemisch und mechanisch in einem
geschlossenen Behälter chargenweise aufzubereiten und nach erfolgter Aufbereitung
weiterzufördern. Als Beispiele hierfür seien die folgenden angegeben.
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Bei der Aufbereitung von Schwerspat ist es notwendig, das Rohmaterial
gründlich zu reinigen. Das Gut wird in möglichst kleinkörnigem Zustande in einen
der Erfindung entsprechend ausgebildeten Behälter gebracht und durch die Mischpumpe
längere Zeit mit Wasser zusammen kräftig verrührt. Dadurch werden die den Schwerspatteilchen
anhaftenden tonigen Bestandteile und Verunreinigungen abgesvaschen. Nach erfolgter
Reinigung wird das gereinigte Gut zusammen mit dem verschmutzten Wasser durch die
austragende Mammutpumpe aus dem Behälter herausgefördert und der weiteren Verarbeitung
zugeführt. In der Regel besteht diese darin, daß das Gut durch Schwefd- oder Salzsäure
von organischen Bestandteilen befreit wird; auch dieserVorgang läßt sich in dem
beschriebenen Mammutrührwerk ausführen, wenn der Behalter und die Mammutpumpe aus
säurebeständigen Baustoffen, z. B. Steinzeug, hergestellt werden. Die dem Schwerspat
noch anhaftende Säure muß dann wieder ausgewaschen werden, wozu ebenfalls die beschriebene
Einrichtung sehr geeignet ist.
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Ferner kann die Einrichtung dazu dienen, um aus Erzen darin enthaltene
Metalle durch Säure auszulaugen, indem Erz und Säure durch die Mischpumpe dauernd
kräftig miteinander verrührt werden. Nachdem die Metalle möglichst vollständig ausgelöst
sind, wird die Lauge mit den darin enthaltenen Löserücliständen durch die Förderpumpe
aus dem Behälter ausgetragen.
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Auch zum Umsetzen von Salzen, z. B. in der Kaliindustrie zum Umsetzen
von Chlorkalium und Kalimagnesia und -sulfat, kann eine derartige Einrichtung vorteilhaft
angewendet werden.