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Vorrichtung und Verfahren zum Absetzen von Mineralien und anderen
Feststoffen aus Flüssigkeiten Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Absetzen von Mineralien und anderen Feststoffen aus Flüssigkeiten und zum Auswaschen
und Laugen der abgesetzten Feststoffe sowie ein in dieser Vorrichtung durchzuführendes
Verfahren.
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Man hat bereits eine derartige Vorrichtung in Vorschlag gebracht,
bei der sich die Feststoffe aus den Flüssigkeiten in mehreren übereinander angeordneten
Kammern mit gesonderter Zuführung der Trübe von außen in jede Kammer und gesonderter
Abführung des Schlammes und der Überlaufflüssigkeit nach außen aus jeder Kammer
absetzen sollen.
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Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, daß gegebenenfalls in einer
einzigen Vorrichtung verschiedene Arten von Trüben nebeneinander geklärt werden
können.
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Nachteilig wirkt sich bei der genannten Ausführungsform aus, daß
jede Kammer für sich einen nach unten völlig geschlossenen Behälter darstellt, so
daß der Boden jedes Behälters den Druck der Flüssigkeitssäule über ihm tragen muß.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, muß die ganze Vorrichtung baulich mehr
widerstandsfähig ausgebildet sein, was erhöhte Baukosten verursacht.
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Dieser Nachteil wird nun erfindungsgemäß unter Anordnung von Bodenöffnungen
in den übereinandergeordneten Kammern dadurch behoben, daß zwischen Kammern bzw.
Kammergruppen ein die Kammerinhalte im Normalzustand voneinander abschließendes,
den hydrostatischen Druckausgleich ermöglichendes Medium angeordnet ist.
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Man hat zwar schon Vorrichtungen zum Absetzen von Feststoffen aus
Flüssigkeiten vorgeschlagen, in denen der zu gewinnende Schlamm zwecks Erzielung
möglichst hoher Reinheit einem wiederholten Absitzen unterworfen ist, bei welchen
mehrere Absetzkammern übereinander angeordnet und mit Verbindungen versehen sind,
die den Übertritt des Schlammes aus der einen in die andere Kammer erlauben. Hierdurch
wird der Vorteil erzielt, daß die Trennwände zwischen den einzelnen Kammern tatsächlich
nur die
Aufgabe des Trennens haben, während sie zum Tragen nicht
herangezogen werden; da sie entlastet sind. Neben der Tatsache, dann in einer solchen
Vorrichtung mehrere Trüben nicht nebeneinander verarbeitet werden können, hat sich
aber auch gezeigt, daß beim Übertritt des Schlammes aus einer Kammer in die nächsttiefere
das während dieses Übertritts erfolgende Mischen mit Waschflüssigkeit nicht überwachbar
ist. Alle Versuche, eine gute Durchmischung und damit gute Waschung oder eine genaue
Regelung des Schlammübertritts von einer in die andere Kammer zu erzielen, sind
an den sehr umständlichen hydrostatischen Verhältnissen sowie daran gescheitert,
daß die Vorgänge an der Übertrittsstelle nicht beobachtet werden können. Geringe
Schwankungen in der Dichte der zugeführten Trübe können die Gleichgewichtsverhältnisse
vollständig verschieben, so daß ein zu rasches Übertreten der Trübe in die nächste
Kammer oder auch ein Hochsteigen der Waschflüssigkeit aus einer tieferen in die
nächsthöhere Kammer (Kurzschluß) immer wieder eintraten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist nun die Vorteile der eben
geschilderten beiden bekannten Einrichtungen auf, ohne deren Nachteile zu zeigen,
indem sie nicht nur eine genaue Regelung des Absetzvorganges und der guten Durchmischung
des Schlamms mit der Waschflüssigkeit und ein getrenntes Abziehen der Flüssigkeit
aus den einzelnen Behältern ermöglicht, sondern es können nun auch in der gleichen
Vorrichtung verschiedene Trüben behandelt werden, ohne daß die einzelnen Kammern
als völlig gegeneinander abgeschlossene Behälter ausgebildet sind, so daß die Böden
der Kammern nur zum Trennen, nicht aber zum Tragen herangezogen werden.
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Die erfindungsgemäß den hydrostatischen Druck von der oberen auf die
untere Kammer übertragende Bodenöffnung ergibt trotz der Trennung der Abteile den
Vorteil, daß der Boden vom Flüssigkeitsgewicht völlig entlastet ist, so daß eine
erhebliche Ersparnis an Baukosten erreicht wird.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann die neue Vorrichtung mit einem Wehr an der Bodenöffnung der Kammern ausgerüstet
werden, das erfindungsgemäß nach oben gerichtet ist und das nach einem weiteren
Merkmal von einer Kappe überdeckt sein kann.
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Diese Kappen werden zweckmäßig an einer die Schlammkratzer für die
einzelnen Kammern tragenden Mittelwelle befestigt.
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Erfindungsgemäß kann in den Kammern, aus denen der Schlamm vor dem
Übergang in die nächste Kammer herausgeleitet wird, zwischen Wehr und Kappe ein
Luftpolster vorgesehen sein.
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Zur Regelung der Größe des Luftpolsters in der Kappe wird zweckmäßig
ein Luftventil vorgesehen.
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Um eine möglichst gute Durchmischung des Schlammes mit der Waschflüssigkeit
zu gewährleisten, kann der in einer Kammer abgesetzte Schlamm nach außen abgezogen.
außerhalb des Behälters mit Waschflüssiglieit verdünnt und der nächsttieferen Kammer
wieder zugeführt erden.
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Erfindungsgemäß können neben NIineralien alle anderen Feststoff-Flüssigkeitsgemisch
e behandelt werden. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet für
Eindicken und Gegenstromwaschen vor Mineralien, metallurgischen und anderen Stofftrüben.
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In industriellen Anlagen und insbesondere in der chemischen und metallurgischen
Industrie werden die Trüben den verschiedensten Behandlungen unterzogen. Beispielsweise
kann eine solche Behandlung die Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit bezwecken,
oder dieselbe kann die Gewinnung eines wertvollen Stoffs durch Inlösungbringen oder
die gegenseitige Scheidung mehr bzw. weniger wertvoller Stoffe zum Gegenstand haben,
oder die Behandlung kann in einem .Nussvaschvorgang bestehen, durch den die Feststoffe
Voll den gelösten Stoffen befreit werden. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere
zur Durchführung solcher Behandlungen bestimmt, doch ist ihr Anwendungsgebiet keineswegs
auf dieselben beschränlit.
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Vor allem befaßt sich dieselbe mit jener Art der Trübenbehandlung,
die eine primäre Eindickung und daran anschließende Gegenstrom-Dekantierung zur
Voraussetzung hat.
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Die letztgenannte Behandlung kann als eine solche bezeichnet werden,
bei der feine Feststoffe, z. B. fein gemahlene Erzgangart, chemisch gefällte Stoffe
usw., von Lösungen freigewaschen werden.
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Sie ist ferner fürAuslaugezweclieverrvendbar, bei denen die Laugefiüssigkeiten
hintereinander durch eine Mehrzahl von Stufen geführt werden dergestalt, daß die
hochl;onzentrierte Lauge mit den an Lösegut reichen Feststoffen und die arme Lösung
mit dem im wesentlichen ausgelaugten Gut zusammengebracht wird.
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Nun sind naturgemäß viele andere Anwendungsgebiete für die stetige
Gegenstromdekantierung bzw. Überlaufwaschung bekannt, z. B. die Auswaschung von
chemischen Fällungen, Kristallen usw., die Durchführung von chemischen Reaktionen,
Herstellung von Alkalihydraten aus Carbonaten und Kalk, die Herstellung von Borax
aus Colemanit, die
Herstellung von Bariumcarbonat aus Bariumsulfid
und Soda, die Herstellung von Phosphorsäure aus Phosphatgesteinen, die Entfernung
der Eisenverunreinigungen aus Baryten usw. Für alle diese Verfahren ist, insbesondere
insoweit sie eine Gegenstromüberlaufwaschung der Trüben zum Gegenstand haben, die
vorliegende Erfindung mit Erfolg anwendbar.
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Die Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen beispielsweise an
einem Kammereindicker erläutert; es zeigen Abb. 1 einen senkrechten Schnitt durch
einen Kammereindicker, Abb. 2 einen Schnitt durch die Abschlußeinrichtung zweier
Abteile in vergrößertem Maßstabe, Abb.,3 einen Schnitt einer weiteren Ausfiihrungsform
des Abschlusses, durch den zwei übereinander befindliche Abteile voneinander und
von den anderen Abteilen getrennt werden können, Abb. 4 eine Darstellung der Arbeitsweise
in einem mit den Anschlußvorrichtungen nach Abb. I und 2 ausgestalteten Kammereindicker,
und Abb. S die gleiche Darstellung in einem mit dem Abschluß nach Abb. 3 ausgestalteten
I(ammereindicker.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist die obere Kammer des Eindickers
oder dessen oberes Abteil von den anderen Abteilen oder Kammern durch einen mittleren
Luftverschluß getrennt. Diese Abschlußvorrichtung besteht aus einem in der Mitte
an den Kammerboden angeschlossenen Stutzen, der in die Abschlußhaube einer Luftabschlußkammer
hineinragt. Zwischen Stutzen und Haube wird Luft eingeführt, die die Trennung der
beiden Abteile bewirkt und die verhindert, daß die Trübe über den Stutzen in das
obere Abteil strömt. Ein Luftauslaßrohr ragt in dem oberen Abteil über den Flüssigkeitsspiegel
heraus, und ein Luftauslaßschlitz verhindert, daß die Flüssigkeit in dem Stutzen
unter die erforderliche Höhe gedrückt wird. Es ist wichtig, daß in Verbindung mit
der Aufrechterhaltung des Abschlusses der Luftdruck in der Abschlußeinrichtung beliebig
bis zu einer Grenze geregelt werden kann, bei der diese Luftpressung durch die Überlaufflüssigkeitssäule
der unteren Kammer ausgeglichen ist und anderseits den Druck einer bestimmten Trübenhöhe
von gewünschter Dichte in der mit dem Abschluß versehenen Kammer ausgleicht.
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Die oberste Kammer arbeitet als Eindicker und die darunter befindlichen
Kammern arbeiten als Gegenstromwaschkammern. Der Überlauf der obersten Kammer ist
eine starke J ösung. Das ausgetragene Gut der oberen Kammer wird abgepumpt, behandelt,
z. B. gerührt, und der nächstniedrigen Kammer oder der oberen Waschkammer zugeführt.
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Die Schlämme wandern nacheinander durch die Waschkammern und werden
dabei mit den immer schwächer werdenden Lösungen und schließlich mit Wasser in Berührung
gebracht. Die Lauge wird allmählich angereichert und aus der zweiten Kammer zur
Verarbeitung abgezogen.
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Der beispielsweise aus Metall bestehende Behälter 10 ist mit einer
Zuführungsleitung ii für die Trübe, einem Einlaßring 12, einer Überlaufrinne I3,
einem Austragrohr 14, einem mittleren kegelförmigen Sumpf 15 für die abgesetzten
Schlämme und Schlammabführungsleitung I6 versehen, Der Behäl ter ist mittels der
flachen Zwischenwände 17, I8, 19, die waagerecht oder nach der Mitte zu schräg verlaufen,
in vier Abteile oder Kammern A, B, C, D geteilt. Die Anzahl dieser Abteile ist beliebig.
Es ist eine mittlere drehbare Welle 20 vorgesehen, die von der Antriebsvorrichtung
21 und dem Lager 22 gehalten ist und mit Hilfe des Getriebes 23 mit wechselnder
Geschwindigkeit angetrieben werden kann; das Getriebe 23 wird von dem Behälter getragen.
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Die mittlere Welle 20 trägt die Kratzer 2ß, welche die auf den Zwischenwänden
oder -böden I7, I8, 19 und in dem Bodenabteil D abgesetzten Feststoffe nach mittleren
Durchtrittsöffnungen und nach dem Austragssumpf befördern.
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An die Zwischenwand I7 bzw. deren mittlere Durchlaßöffnung ist eine
aufrechte Kappe 25 angeschlossen. An der Kratzervorrichtung 24 ist eine Kappe 27
befestigt, die mittels der Stellschraube 26 auch an die Mittelwelle angeschlossen
ist; die Kappe 27 ist zylindrisch und hat einen etwas größeren Durchmesser als die
Kappe 25. Die Kappe 27 überdeckt die Kappe 25 auf dem größeren Teil ihrer Länge
und wird um diese gedreht, wenn die Kratzer bewegt werden. Ein Luftzuleitungsrohr
28 ist durch das Abteil B hindurch in den Behälter eingeführt und endet mit einem
Rohr 29 in der Kappe 27 und in der Nähe der Oberkante der Kappe 25. An die Kappe
27 ist ferner ein Luftauslaßrohr 30 angeschlosen, dessen Ventil 3I weiter ist als
der untere Teil 32. Dieser untere Teil erstreckt sich auf seiner größeren Länge
durch die Kappe 25 und ist mit einer Öffnung 32 A versehen. Das Ventil 31 reicht
in allen Fällen ü,ber den Flüssigkeitsspiegel im Behälter.
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Da das Rohr 30 mit den Kratzern gedreht wird, muß es so befestigt
werden, daß es nicht mit dem Wehr 29 zusammenstößt.
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Durch das Rohr 28 wird Preßluft in den Raum zwischen Kappe 27 und
Kappe 25 eingeführt.
Diese Preßluft drückt auf den Trübenspiegel
in der Kappe 25 und drängt die Trübe, die das Bestreben hat, aus dem Abteil B aufzusteigen,
herab. Das Luftauslaßrohr 30 anderseits verhindert, daß die Trübe zu weit herabgepreßt
wird. Es findet ein Herabpressen der Trübe bis in Höhe der Offnung 32A statt, worauf
die Luft entweicht; so wird ständig ein gleicher Trübenspiegel erhalten. Der Raum
zwischen Kappe 25 und Kappe 27 ist mit Preßluft gefüllt; der Trüben-bzw. Flüssigkeitsspiegel
kann nicht über die Oberkante der Kappe 25 steigen. Es wird daher, soweit die Arbeitsweise
der Vorrichtung in Betracht kommt, eine Scheidung des obersten Abteils von den übrigen
Eindickerabteilen erreicht, ohne daß die Wirlisamkeit der Kratzer beeinträchtigt
wird, und ohne Einbau von Packungen, deren Betriebssicherheit durch die Einwirkung
von Säuren, Sand usw. leidet.
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Die Trübe wird durch das Rohr 11 in das Abteil A eingeführt; die
Feststoffe sinken auf den Boden 17, und die Flüssigkeit fließt in die Überlaufrinne
13 und das Rohr 14. Die Feststoffe werden durch die Kratzer 24 nach der Mitte gefördert
und mittels der Pumpe 34 durch das mit einem Ventil versehene Rohr 33 zur Behandlung
aus der Einrichtung herausgeführt; sie gelangen dann in die WaschabteileB, C, D.
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Diese sind mit Zuführungsstutzen 35, 36, 37 versehen, die an die
Unterseite der Zwischenböden 17, t8, 19 angeschlossen sind.
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Ein Zuführungsrohr 38 ragt von der Seite her durch den Behälter in
den Zuführungsstutzen gj hinein. Flüssigkeit zum Waschen der Feststoffe wird aus
den Abteilen C und D durch die Rohre 39 und 40 zugeführt; diese Rohre münden in
die Zuführungsstutzen 36, 37, die mit den konischen Rohrstutzen 4I, 42 in Verbindung
stehen. Auf diese Weise wird eine weitgehende Durchmischung mit der aus dem oberen
Abteil kommenden Trübe erzielt.
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Die Abteile B und C sind mit konischen Stutzen 43, 44 versehen, welche
in die Hauben 45, 46 hineinragen. Letztere sind an der Welle 20 befestigt. Die auf
den Zwischenböden I8, 19 abgesetzten Feststoffe werden zur besseren Vermischung
mit der aus den Rohren 43, 44 zugeführten Flüssigkeit über die Stutzen 43, 44 in
die Hauben 45, 46 geführt. bevor sie in das darunter befindliche Abteil gelangen.
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Um die Ansammlung von Luft in den Hauben 45, 46 auszuschalten, sind
Auslaßrohre 47, 48 vorgesehen. die mit in den Hauben vorgesehenen Löchern verbunden
sind. Die Rohre sind mit Kappen 49, 50 ausgerüstet, in welche Luft strömt, um dann
zu entweichen. Die Kappen 49, 5o verhinden den Einlaß von Schlamm in die Rohre 47,
48 bzw. den Kurzschluß fluß von Flüssigkeit.
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An einen t5berlaufkasten 5I sind die Zulaufrohre 38, 39, 40 angeschlossen;
die Abteile B, C, D sind mit Überlaufrohren j2, 53, 54 versehen, die mit einem Überlaufabteil
des Kastens 51 in Verbindung stehen.
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Bei der in Abb. 4 dargestellten für die Absetzung und Gegenstromwaschung
von Trüben der Gold- und Silbererzlaugung dienenden Vorrichtung besteht der Absatzbehälter
60 aus fünf übereinander angeordneten Kammern E, F, G, H und I. Eine mittlere Antriebswelle
6r trägt und treibt die Kratzer 63. Die oberste Kammer E ist die von den übrigen
Kammern erfindungsgemäß getrennte Absetzkammer.
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Die Cyanidtrübe fließt durch das Rohr 64 und den Zuführungszylinder65
ein. In der Kammer E erfolgt das Absetzen der Feststoffe, und eine verhältnismäßig
klare Flüssigkeit strömt durch die Rinne 66 und das Rohr 67 aus. Der abgesetzte
Schlamm wird durch das Rohr 68 abgezogen und einem oder mehreren Rührvorrichtungen
zugeführt, in welcher er z. B. einer Lösebehandlung unterworfen und gleichzeitig
verdünnt wird.
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Hierauf wird der Schlamm durch Rohr 69 in das Abteil 70 des Kastens
7I eingeführt.
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Dieses Abteil hat ein Auslaßrohr72, das in einen unten an dem Zwischenboden
74 angebrachten Zuführungszylinder73 mündet. Die Kammern F, G, H und I sind mit
Waschflüssigkeit gefüllt.
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Schlamm und Waschflüssigkeit der Kammer F unterliegen einer Absetzwirkung,
und die Feststoffe setzen sich auf dem Boden 75 ab. Die Kratzer 63 fördern den abgesetzten
Schlamm nach der Mitte und zwischen die Kappe 76 und die Kappe 77, worauf er dem
Zylinder 78 zugeführt wird.
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Dieser Vorgang wiederholt sich in den Kammern G, H und I. Der Schlamm
wird dann in den Sumpf 79 gefördert und aus diesem ausgetragen.
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Die Waschflüssigkeit fließt aus dem Rollt So in das Abteil des Verteilers
71. Aus diesem Abteil führt das Rohr 82 nach der Kammer 1 und in den Stutzen 83,
woseibst die Flüssigkeit mit dem aus der Kammer H kommenden Schlamm gemischt wird.
Diese Waschflüssigkeit verdünnt weiter die bereits verarmte Lösung, die mit den
Feststoffen aus dem Abteil H ausgetragen wurde; ferner fließt Flüssigkeit aus dem
Abteil I durch das Rohr S-I. in den Verteiler 71.
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Aus dem Abteil 84 fließt die angereicherte Wasch- oder Laugeflüssigkeit
durch das Rohr Sg in die Kammer H und von hier in das Abteil 86 durch das Rohrs7.
Aus dem Abteil
86 gelangt die Flüssigkeit durch das Rohr 88 in die
Kammer G und aus dieser durch Rohr 89 in das Abteil 70.
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In dem Abteil 70 vermischt sich die Flüssigkeit der Kammer G mit
dem wieder verdünnten Schlamm und gelangt durch das Rohr 72 in die Kammer F. Aus
dieser Kammer fließt die angereicherte Trübe durch das Rohr so in das Abteil 91
des Verteilers 7I, und das Rohr 92 führt die Trübe der Weiterverarbeitung zu.
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So findet ein praktisch stetiger Trübenfluß durch die Kammern F,
G, H und I statt und ein ebenso stetiger Durchfluß der Löse- oder Waschflüssigkeit
durch die Kammern 1, H, G und F. Der fast ausgelaugte Schlamm trifft auf eine arme-Lösung,
die beim Durchfluß durch die Kammern allmählich ange reichert wird.
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Die Eindickerkammer E ist von der Überlaufkammer F getrennt.
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Da es sich zuweilen empfiehlt, mit mehr als einer Eindickerkammer
zu arbeiten, ist die in Abb. 3 dargestellte Einrichtung vorgesehen. Die Eindickerkammern
J und K und die darunter befindliche Uberlaufkammer L sind erfindungsgemäß getrennt.
Die Rohre 2S, 29, durch welche die unter Druck stehende Luft der aus den Wehren
und Kappen bestehenden Trennvorrichtung dieser Kammern zugeführt wird, sind an die
die Kammern K und L in gleicher Weise trennenden Vorrichtungen angeschlossen. Ein
Rohr 93 führt nach der unteren Trennvorrichtung, deren unterer Teil dem mit einer
Öffnung versehenen Rohr 32 der Abb. 1 entspricht, welche den untersten Flüssigkeitsspiegel
in dem Stutzen 25 bestimmt. Das Rohr ragt in den Stutzen 25 zwischen den Kammern
J und K und führt die Preßluft der oberen Trennvorrichtung zu.
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Die Wirkungsweise einer mit mehreren Absetzkammern arbeitenden Mehrkammerwascheinrichtung
ist aus Abb. 5 ersichtlich.
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Die Einrichtung ist durch die Zwischenböden 97, 98, 99 und I00 in
mehrere Kammern M, N, O, P und Q unterteilt; die oberste oben offene Kammer ist
mit einer Umfangsrinne IOI versehen, in welche die angereicherte Lauge fließt, die
von dort in das Austrag-Nohr Io2' gelangt.
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Die Eindickerkammern M und N sind voneinander in der aus Abb. 3 ersichtlichen
Weise getrennt. Auch zwischen der Eindickerkammer N und der obersten Überlaufwaschkammer
0 ist, wie zwischen den Kammern K und L (Abb. 3), ein Abschluß vorgesehen. Die Trübe
wird durch das Rohr 102 in die Kammer und das Zweigrohr 103 in die Kammer A eingeführt;
ein weiteres Rohr zog führt von den Rührern 105, Io6 in diese Kammer. Diesüberfließende
Flüssigkeit der Kammer wird durch Rohr 102' der Kammer N durch Rohr 107 ausgetragen.
Jede Kammer ist mit Kratzern versehen, die den Feststoffschlamm nach der Mitte fördern.
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Der abgesetzte Schlamm der Kammer M wird durch das Rohr 108 und die
Pumpe IO9 den Rühreinrichtungen 105, 106 und von diesen durch Rohr 104 in Trübenform
der rammer N zugeführt. Der in der Kammer N abgesetzte Schlamm wird durch das Rohr
110 und die Pumpe ist in die Rühreinrichtung 112 geleitet und gelangt von hier durch
das Rohr 113 als Trübe in die oberste Waschüberlaufkammer 0. Aus dieser Kammer gelangt
der Schlamm nacheinander in die Kammern P und Q, von diesen in den konischen Sumpf
114 und wird durch das Rohr 115 entfernt.
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Während des Schlammdurchflusses durch die Kammern M, N, O, P und
Q gelangt ein ständiger Zufluß von Waschflüssigkeit durch Rohr 1 t6 in die Kammer
Q, von dieser durch das RohrII7 in den Kasten IIs und durch das Rohr 119 in die
Kammer P, von hier durch das Rohr 120 in die Rühreinrichtung 112, woselbst er mit
Schlammtrübe vermischt wird, und das Rohr II3 in die Kammer 0.
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Von hier gelangt die Flüssigkeit durch das Rohr 121 in die Rühreinrichtungen
Io5, to6 und durch das Rohr 104 in die Kammer N und wird schließlich durch das Rohr
107 zur Weiterverarbeitung abgeleitet.
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Hierbei wandert der Schlamm nacheinander durch die übereinandergelagerten
Kammern und ist dabei der Einwirkung der im Gegenstrom geführten Wasch- oder Löseflüssigkeit
ausgesetzt.