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Scheidevorrichtung zurTrennung von Mineralien mittels einer Schwerflüssigkeit
Bei der bisher in der Praxis ausgeführten Aufbereitung von Erzen und verwandten
Gebieten hat man Mischungen von Mineralteilchen verschiedener Größe und Wichte in
Schwerflüssigkeiten geschieden, die aus in Wasser fein verteilten Teilchen von Bleiglanz,
Schwerspat oder ähnlichen schweren Mineralien bestanden. Die schweren Teile des
Gutes haben hierbei die Neigung, herabzusinken, während die Mineralteilchen, die
leichter als die Flüssigkeit und die bei Erzen als metallarmes Gut zu bezeichnen
sind, die Neigung haben, oben zu schwimmen. Zwischen den leichten und den schweren
Teilchen sind wieder andere Erzteile, die in der Schwerflüssigkeit zwischen dem
oberen und dem unteren Spiegel schweben. Die Erzeugnisse werden so untereinander
geschieden und von den verschiedenen Zonen des Flüssigkeitsmittels getrennt abgezogen.
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Erreicht die Menge der schwebenden Teilchen eine genügende Größe,
so wird sie eine Anhäufung in der Mitte der Scheidekammer hervorrufen, welche die
schwereren Teilchen am Durchdringen dieser mittleren Schicht beim Absinken auf den
Boden hindert.
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Man hat bisher die verschiedensten Verfahren vorgeschlagen, um die
schwereren Teilchen auch vom untersten Teil der Scheidekammer abzuziehen, aber diese
Verfahren bedingen eine sehr sorgfältige Überwachung der Zufuhr des Flüssigkeitsmittels,
um irgendwelche Durchwirbelung am oberen Spiegel der Flüssigkeit in der Scheidekammer
zu verhindern, wenn die schwereren Mineralteilchen entfernt werden, wobei diese
Verfahren doch das Bestreben haben, wirbelnde und abwärts gerichtete Strömungen
in der Scheidekammer zu, erzeugen, was aber eine sorgfältige Scheidung beeinflußt.
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Für eine solche Trennung kann eine Pumpe die erforderliche Beständigkeit
des Flüssigkeitsspiegels nicht sichern, da der geringste Unterschied zwischen der
zugeführten Flüssigkeitsmenge an der Oberseite der Scheidekammer und der am Boden
abgezogenen
Menge den Flüssigkeitsspiegel hebt und senkt. Eine Pumpe
wird also immer abwärts gerichtete Ströme erzeugen.
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Andere Verfahren zum Abziehen der Konzentrate mittels Hebevorrichtungen,
die in der Scheidekammer arbeiten und die Konzentrate über den Flüssigkeitsspiegel
in einen der Scheidekammer benachbarten Behälter überführen, veranlassen eine Verhinderung
der dauernden Ablagerung der schwereren Teilchen auch in dem geschlossenen Bodenteil
der Scheidekammer.
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Man hat beispielsweise vorgeschlagen, am Boden der Scheidekammer ein
paar Ventile, etwa Schieber, anzuordnen, die einen mit Wasser gefüllten Behälter
begrenzen, worauf dann das am Boden der Kammer liegende Ventil geöffnet wird, um
die mit schwereren Mineralteilchen gemischten abgesetzten Feststoffe der Schwerflüssigkeit
am Boden der Scheidekammer das Wasser ersetzen zu lassen, worauf dann das Ventil
geschlossen wird und diese mit den schwereren Mineralteilchen abgelassen wird. Es
ist natürlich, daß bei einem solchen Verfahren eine Verdünnung der Schwerflüssigkeit
in der Scheidekammer mit Wasser eintritt und infolgedessen auch Unruhe im Scheideverfahren
entsteht.
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Die vorliegende Kombinationserfindung sieht nun eine verbesserte Vorrichtung
vor, mit der das schwerere Flüssigkeitsmittel, mit den schwereren Mineralteilchen
gemischt, die sich unter gewöhnlichen Bedingungen, wenn sie nicht abgezogen werden,
am Boden der Scheidekammer ansammeln, ohne irgendwelche Beunruhigung des Flüssigkeitsspiegels
in der Scheidekammer abgezogen werden kann, ohne daß abwärts gerichtete oder Wirbelströme
entstehen können.
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Weiter ist Gegenstand der Erfindung, daß sich die Schwebeteilchen
in der Mitte der Scheidekammer nicht anhäufen können.
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Die Scheidevorrichtung nach der Erfindung ist mit bekannten zusätzlichen
Austragsbehältern, die mit Ventilen ausgestattet sind, versehen, die in verschiedenen
Höhenlagen für den Abfluß des Konzentrates und der Schwebeteilchen an den Auslaßöffnungen
der Scheidekammer angeordnet sind. Die Erfindung liegt in der Anordnung eines getrennt
liegenden Behälters für Frischflüssigkeit in solcher Höhe neben der Scheidekammer,
daß, unter getrennten Zuleitungen zu den beiden Austragsbehältern und von der Hauptleitung
zur Scheidekammer, der Flüssigkeitsspiegel der Schwerflüssigkeit in der Scheidekammer
und im Zusatzhehälter gleich hoch steht, ohne daß er von den Ventilen der Austragsbehälter
beeinflußt würde, so daß der Abfluß des Konzentrates und der Sinkstoffe der Schwerflüssigkeit,
ohne den Flüssigkeitsspiegel zu stören oder die Schwerflüssigkeit zu verdünnen,
erfolgt.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden
Zeichnungen beispielsweise dargestellt und erläutert.
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Abb. i ist ein Ouersclinitt durch eine Scheidekammer mit der neuen
Einrichtung, wobei der Behälter durch Rohrventile o. <1g1. begrenzt wird.
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Abb. 2 ist ein Querschnitt des unteren Endes der Scheidekammer. in
welchem ein Drehventil mit getrennten Ventilflächen für die in Abb. i dargestellten
Ventile angeordnet ist.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt durch den Einlaßteil des Ventils nach Abb.
2.
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Abb. 4 ist ein Diagramm, das den Arbeitsgang für das Öffnen und Schließen
der oberen und unteren Teile leider Ventile nach Abb. i und 2 darstellt.
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In der Abb. i bezeichnet i eine Scheidekammer, in welche das Erz o.
dgl. an der Oberseite 3 der Kammer mittels einer Schütte 2 eingeführt wird.
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Die Schwerflüssigkeit für die Scheidekammer i wird von einem nicht
dargestellten Behälter durch die Leitung 4 über 3 zugeleitet. Ein Ventil 5 regelt
die zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Flüssigkeitsspiegels 6 erforderliche
Menge der Schwerflüssigkeit zur Scheidekammer, um immer den erforderlichen Überlauf
bei 7 aufrechtzuerhalten, der mit sich die leichten Erzteilchen, nämlich die metallarmen,
abschwimmen läßt.
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Die Scheidekammer i ist in bekannter Weise mit einem Rührwerk versehen,
das aus einer irgendwie angetriebenen Welle 8 besteht, an der die Schaufeln 9 sitzen.
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Das untere Ende der Scheidekammer i ist mit einer Verlängerung io
versehen, die einen Auslaß nach einem Gehäuse oder einem Behälter i i bildet, der
mit einem oberen Ventil 12 und einem unteren Ventil 13 ausgestattet ist, die die
Abgabe der Konzentrate vom Bodenteil der Scheidekammer i nach einem Ablaß 14 regelt.
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Die Ventile bestehen aus Gummiringen 15 o. dgl., die durch einen Käfig
16 o. dgl. an ihrem Platz gehalten werden. Diese Ringe 15 mit den Lagerflächen 17
und iS in der Scheidekammer und dem Gehäuse i i bilden einen wirksamen Verschluß.
Die Gummiringe sind genügend biegsam, um auch dann noch einen Schluß zu erreichen,
wenn ein Erzkörperchen sich zwischen die Ringe und die Sitze 17 und iS eingeklemmt
hat.
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Das obere Ventil 16 sitzt an einer Ventil-. Stange i9, während das
Bodenventil auf einer Hohlspindel 20 sitzt, die die Stange i9 umgibt.
Der
lichte Durchmesser des Rohres 20 ist größer als der der durchtretenden Stange i9.
Bei 21 und 22 ist die Röhre 2o mit Packungen versehen, um einen dichten Abschluß
an der Stange i9 herzustellen. Die Packung 22 ist durchlocht, um feine Teilchen
durchtreten zu lassen, die etwa durch die Buchse oder Packung 21 bereits gelangt
sind. Sowohl die Stange i9 wie das Rohr 2o gehen über das Gehäuse 14 hinaus, wobei
das Rohr 2o durch eine Stopfbüchse 23 abgedichtet ist.
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Das Heben und Senken der Ventile 12 und 13 erfolgt am unteren Ende
der Stange i9 und der Röhre 2o durch irgendwelche weiter nicht dargestellte Scheiben
o. dgl.
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Die Schwerflüssigkeit wird dem Ventilgehäuse oder dem Behälter i i
über eine Leitung -24 zugeführt, die von dem Behälter 25 abzweigt, der seinerseits
einen gleichbleibenden Zufluß der Flüssigkeit aus der Hauptleitung 4. über das Rohr
26 erhält, in dem das Ventil 27 liegt. Die Flüssigkeit in dem Behälter 25 wird auf
dem gleichen Spiegel 28 wie der Spiegel 6 der Scheidekammer i gehalten, und zwar
vermittels des überlaufes 29.
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Zur Entfernung der Luft aus dem Behälter i i dient in bekannter Weise
ein Luftrohr 30, das an das Gehäuse bei 31 angesetzt ist. Das obere Ende des Rohres
30 führt über die Oberkante der Scheidekammer i, so daß es dahin irgendwelch£
geringe Flüssigkeitsmenge abgeben kann, die etwa mit der Luft ausgetrieben wird.
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Zum Abziehen derjenigen Erzteilchen (Schwebeteilchen), die zu schwer
zum Schwimmen an der Oberfläche der Scheidekammer i und zu leicht zum Absinken auf
den Boden dieser Kammer sind und die eine Behinderung für das Absinken der schweren
Teilchen bedeuten, ist eine der Abb.2 ähnliche Ventileinrichtung, etwa in der Mitte
der Scheidekammer, vorgesehen. Diese Einrichtung ist mit i I, bezeichnet. Das wichtige
Merkmal dieser Einrichtung besteht darin, daß das obere Ventil die Öffnung der Scheidekammer
in der Weise steuert, daß die Schwebeteilchen in den Behälter i i" waagerecht durch
die Schaufeln 9d und 9b abgezogen werden.
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In der anderen Ausführungsform mit Drehventil nach Abb. 2 ist die
Verlängerung 32, die die Verbindung der Scheidekammer i, mit dem Ventilgehäuse oder
Behälter 33 herstellt, vorzugsweise im Querschnitt rechteckig oder kreisrund. An
der Verlängerung 32 ist eine schmale Gummileiste 36 angebracht, die die volle Breite
der Verlängerung 32 einnimmt. Das untere Ende des Flügels 34 schleift dicht auf
dieser Leiste 36 und verursacht hierdurch den Abschluß auf der Oberseite des Flügels
34. Zweck dieses Abschlusses ist, die Reibung zu vermindern, wenn der Flügel 34
zum (Offnen des Ventils nach unten geschwenkt wird. Das obere Ende des Ventils 35
in geschlossener Lage berührt einen Anschlag 37 an der anderen Seite der Öffnung.
Um die geringste Größe der Ventilöffnung zu erreichen, im Falle, daß irgendein Erzteilchen
den vollständigen Schluß des Ventils bei 37 zu verhindern sucht, besitzt das Gehäuse
32 eine Einlage oder Abdeckung 38, die sich über den Flügel 34 erstreckt. Die Form
dieser Einlage ist in Abb-.3 dargestellt. Irgendein durch die Kante des Flügels
34 vorgeschobenes Erzteilchen wird, wenn das Ventil 35 am Schließen ist,
nach der Mitte bei 39 abgelenkt und begrenzt auf diese Weise die Öffnungsweite,
wie sie sonst durch die Gegenwart eines solchen Teilchens entstehen würde.
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Das Bodenventil 40 ist ähnlich gebaut wie das obere Ventil 35, mit
Ausnahme, daß an der rechten Seite bei 41 der Flügel auf seiner ganzen Breite mit
einer Gummileiste 42 belegt ist. Diese Leiste verringert nicht nur die Reibung und
die Störungen durch kiesige Erzteilchen, sondern der Zwischenraum zwischen dem Flügel
und dem Ventilgehäuse oder Behälter gestattet die Entfernung solcher Kieskörnchen,
die etwa in diesen Zwischenraum ihren Weg gefunden haben. An dem entgegengesetzten
Ende des Auslasses ist ein Gummianschlag 43, der den Weg des Ventils 4o in der Schlußstellung
begrenzt.
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Jedes der Ventile 35 und 40 sitzt an einer eigenen Achse. Diese Achsen
ragen auf der Außenseite des Behälters 33 heraus und sind dort mit einem zweiarmigen
Hebel versehen. Ein Ende jedes Hebels 44 wird durch eine weiter nicht dargestellte
Kurvenscheibe o. dgl. gesteuert, um das Öffnen des entsprechenden Ventils zu erreichen,
während das andere Ende bei 45 mit einem Gegengewicht oder einer Feder versehen
sein kann, um das Ventil zu schließen, wenn die Steuerung den Arm 44 freiläßt.
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Eine Luftleitung 30 und eine Flüssigkeitszuleitung 24 sind
ähnlich -den in der Abb. i beschriebenen.
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Abb. 4 zeigt schaubildlich den Arbeitsvorgang der Ventile nach Abb.
i und 2 während eines vollständigen Arbeitsganges.
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Beim Anlassen des Arbeitsganges bei 48 (Abb.4) beginnt das obere Ventil
sich zu öffnen, während das Bodenventil in der geschlossenen Stellung bleibt. Bei
49 ist das obere Ventil vollkommen offen und bleibt nun während einer bestimmten
Zeit bis 5o offen, wo es zu schließen beginnt, und beendigt schließlich seine Arbeit
bei 51 und bleibt dann bis 56 geschlossen.
Nach kurzer Zeit zwischen
51 und 52 öffnet das Bodenventil bei 52 und schließt bei 55. Während dieser Zeitspanne
zwischen 52 und 55 fließt die Schwerflüssigkeit in an sich bekannter Weise von der
Zuleitung 24. frei in den Behälter i i oder 33 und reinigt diesen Behälter, nachdem
das Konzentrat und die Sinkstoffe in den Auslaß 14 abgelassen wurden, und ersetzt
so die Erzteilchen und das schwerere Flüssigkeitsmittel, die andererseits beim Schließen
des Bodenventils noch Einfluß gehabt hätten, wenn der Arbeitsvorgang 55 erreicht.
Zwischen 55 und 56 sind beide Ventile geschlossen, und während dieser Zeit werden
die Behälter i i oder 33 über die Zuleitung 24 mit Flüssigkeitsmittel angefüllt.
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Zwischen den Punkten 51 und 56 werden die Konzentrate am Boden der
Scheidekammer i über dem Ventil 12 oder 35 angesammelt.
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Für den Arbeitsgang dieser verbesserten Einrichtung ist die Wichte
des Flüssigkeitsmittels so gewählt und geregelt, daß das taube Erz geschlossen an
der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels bei 6 schwimmt. Durch die Wirkung der umlaufenden
Schaufeln g in der Scheidekammer i werden diese metallarmen Teilchen nach und nach
aus der Mitte nach dem Umfang der Kammer i getrieben auf einem langen Spiralweg
und werden dann zusammen mit einer gewissen Menge Flüssigkeit über die Öffnung 7
abgespült, von wo die Mischung der Flüssigkeit und der tauben Teilchen in bekannter
Weise zu einem weiter nicht dargestellten Sieb geleitet werden, wo die Flüssigkeit
entfernt und das Erz durch Waschen von der Schwerflüssigkeit gereinigt wird.
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Die metallreichen schweren Teilchen (Konzentrate) sinken auf den Boden
der Scheidekammer i und werden in die Ventilkammer i i oder 33 in folgender Weise
abgeführt.
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In der Annahme, das Ventil 12 (oder 35) ist geschlossen und das Ventil
13 (oder 40) wird gerade geschlossen, nachdem entsprechend Punkt 55 (Abb. 4) der
Inhalt entleert wurde, dann ist die Kammer i i voll Luft, die durch das Rohr 3o
durch die über die Zuleitung 24 eintretende Schwerflüssigkeit ausgetrieben wird
(zwischen 55 und 56, Abb. 4).
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Ist die Luft nun ausgetrieben, und die Kammer i i (oder 33) ist über
die Leitung 4 und Behälter 28 mit frischer Schwerflüssigkeit gefüllt, wird das Ventil
12 (oder 35) geöffnet. Die Flüssigkeit am Boden der Scheidekammer und in der Ventilkammer
i i (oder 33) unterliegt damit der gleichen statischen Höhe entsprechend den Spiegeln
6 und 28, so daß keinerlei Aufwärts- oder Abwärtsströmung in der Flüssigkeit in
der Kammer i auftreten kann, wobei der Spiegel 6 immer in gleicher Höhe gehalten
wird.
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Wird das Ventil 12 (oder 35) geöffnet, dann sinken die Konzentrate
in dem Behälter 1i (oder 33) zusammen mit den Sinkstoffen der Schwerflüssigkeit,
die sich am Boden der Scheidekammer i abgesetzt haben, ab. Dieses Absinken des Konzentrats
und dieser Teilchen zwingt die normale Flüssigkeit an den Seiten der Kammer i i
(oder 33) entlang nach oben, um die in dem Behälter absinkenden Sinkstoffe zu ersetzen,
und erhält damit die Schwerflüssigkeit am Boden der Scheidekammer i normal.
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Ist dieser Vorgang erledigt, schließt das Ventil i2 (oder 35), und
nach kurzer Zeit (s. Abb.4) öffnet das Bodenventil 13 (oder 40) und entleert in
den Auslaß 14 des Behälters 11 (oder 33) die Konzentrate und die Flüssigkeit der
Kammer i i (oder 33), von wo sie dann weiter zu einem nicht dargestellten Sieb geleitet
werden, wo in bekannter Weise.zuerst die Flüssigkeit entfernt und die Konzentrate
durch Waschen von den Feststoffen gereinigt werden.
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Während der Zeit der Öffnung (s. Punkt 52 bis 55, Abb. ¢) des Ventils
13 (oder 4o) strömt normale frische Schwerflüssigkeit aus der Zuleitung 24 in die
Kammer i i (oder 33), spült so diese Kammer aus und erreicht damit, daß kein Erzteilchen
mehr an den Sitzflächen des Ventils 13 (oder 40) zurückbleibt, wenn dieses geschlossen
ist.
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Die Ventilkammer iia zur Ableitung der Schwebeteilchen aus der Mitte
der Scheidekammer i ist in allen Einzelheiten ähnlich der Ventilkammer ii (oder
33), und die Ventile sind in gleicher Weise gesteuert.
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Es ist noch zu bemerken, daß, wenn die Ventilkämmen 33 der Abb. 2
für die Ventilkammer i i der Abb. i eingesetzt werden kann, es ebenso möglich ist,
das Drehventil .4o der Abb. 2 durch ein Ventil ähnlich 13 der Abb. i zu ersetzen,
wenn man festgestellt hat, daß am Boden des Behälters 35 vorhandener Kies ganz außergewöhnlich
die Leiste 4-2 und die Wandung der Kammer an diesem Punkt abnutzt.