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Verfahren zur Trennung von Gemischen
Afan kann mit hilfe des Schwimm-
und Sinkverfahrens und mit einem Medium von einer zwischen den spezifischen Gewichten
der zu trennenden l'artikeln liegende Dichte, eine Trennung von Partikeln unterschiedlicher
Größe und verschiedenen spzifischen Gewichts nach dem spezifischen Geweicht hewerkstelligen,
wobei man eine auf dem Medium schwimmende und eine zu Boden sinkende Fraktion erhält.
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Das zu dieser Trennung zu verwendende Medium kaiiii entweder eine
schwere organische Flüssigkeit oder eine Salzlösung oder eine Suspension feiner
Partikel des sogenannten Beschwerungsmittels sein.
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Diese Scheidungen können z. B. in Waschbehältern, wie in der holländischen
Patentschrift 54486 beschriebell, durchgeführt werden.
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Zudem kann man das zu trennende Gemisch zusammen mit einem geeigneten
Medium, wie vorher angegeben, durch einen Zyklon leiten (holländische Patentschriften
58 482 und 58 69I) und dadurch die Trennung erzielen.
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Unter der Bezeichnung Zyklon ist hier ein in radialem Sinne symmetrischer,
in der Hauptsache kegelförmiger Raum zu verstehen, der in der Nähe einer Seite mit
einer tangentialen Zuführungsleitung versehen ist, wobei in der gleichen Seite axial
eine Ablaßöffnung angebracht und in der gegenüberliegenden Spitze eine axiale Ablaßöffnung
vorhanden ist.
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Die Fraktion der spezifisch leichten Partikel verläßt den Zyklon
dann auf dem Wege über die in der Seite nahe an der Zuführung befindlichen oeffnung,
die Fraktion der spezifisch schweren
Teile verläßt es auf dem Wege
über die gegenüberliegende Öffnung.
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Diese Verfahren kann man dazu verwenden, um Gemische der verschiedensten
Art zu trennen. Ein naheliegendes Verwendungsgebiet ist der Erz- und Kohlenwäschebetrieb,
aber auch organische Produkte oder Kristallmassen kann man auf diese Weise trennen.
als Beschwerungsmittel lassen sich z. B. Löß, Baryt, Magnetit, feinkörniger Schiefer
u. dgl. verwenden. Außerdem verdienen organische, gekörnte Massen erwähnt zu werden,
die man vorzugsweise dann verwendet, wenn man Produkte organischer Natur zu trennen
wünscht. Es ist auch möglich, daß die Menge der in dem zu scheidenden Gemisch, beispielsweise
in der rohen Kohle, enthaltenen Verunreinigungen zur Bildung der Scheidungssuspension
ausreicht, die man entweder durch Einbringen der Kohle in Wasser oder nach Rezirkulierung
der feinen Verunreinigungen im Waschkreislaufsystem erhält. Selbstverständlich braucht
man nicht gerade Verunreinigungen als Beschwerungsmittel zu verwenden. Es ist nämlich
möglich, daß das aus dem Gemisch zu gewinnende wertvolle Produkt das höchste spezifische
Gewicht aufweist und als Beschwerungsmittel dienen kann. Dies wird meistens bei
Erzen der Fall sein.
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Wenn man nun von einem Gemisch ausgeht, das auch sehr feine Partikel,
z. B. <0,5 mm, enthält und die Partikel alle gleichzeitig zu trennen wünscht,
müssen diese sehr feinen Partikel gleich nach erfolgter Trennung aus der Suspension
entfernt werden. Soweit es sich um die gröberen Partikel handelt, kann dies in sehr
einfacher Weise durch Sieben erfolgen.
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Beim Aufbereiten von roher Feinkohle mit Hilfe von Zyklonen hat man
sich demgemäß ursprünglich auf das Waschen der Fraktion der gröberen Partikel beschränkt,
wobei die feinsten Partikel, z. B. < 3/4 mm, zuerst aus der Kohle abgeschieden
werden (vgl. J. Inst. Fuel, 29, I945, 33 bis 47).
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Falls man dem Waschkreislaufsystem eine Vorrichtung einreiht, die
geeignet ist, eine Trennung zwischen den sehr feinen Partikeln und den Suspensionspartikeln
zu bewirken, z. B. einen Schaumflotationsscheider oder aber, wenn man mit einem
Beschwerungsmittel mit magnetischer Suszeptibilität arbeitet und eine magnetische
Separation anwendet, kann man das Gemisch von grob bis sehr fein restlos und gleichzeitig
trennen.
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Es empfiehlt sich aber, die Trennung der groben Partikel bzw. die
der feinen Partikel gesondert durchzuführen. Wenn man die Separierung der gröberen
Partikel in einem Waschbehälter vorzunehmen gedenkt, kann der zur Verwendung gelangende
Waschbehälter viel kleiner sein als der, den man zum Separieren feinerer Partikel
verwenden muß. Weil die Setzgeschwindigkeit der gröberen l'artikel viel größer als
die der feineren ist, ist auch die Kapazität dieser Trennvorrichtung grö-Ber: Es
wurde deshalb bereits vorgeschlagen, die Behandlung des zu trennende Gemisches derart
vorzunehmen, daß zuerst eine Klassierung und sodann eine in parallel geschalteten
Scheidungssystemen erfolgende Verarbeitung des Gemisches durchgeführt wird, wobei
man dann einen Teil des im Rahmen des Scheidungssystems für die gröberen Partikel
nach der Separierung dieser Partikel verbleibenden Mediums nicht wieder in Umlauf
bringt, sondern ihn in das Scheidungssystem für die feineren Partikel einleitet,
um die infolge mangelhafter Vorklassierung verbliebenen feineren Partikel aus dem
ersten Scheidungssystem abzuführen. Zusätzlich ist hiermit der Vorteil verbunden,
daß man dann die Regenerierung des Scheidungsmediums auf das System für die feineren
Partikel beschränken kann.
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Es ist außerdem vorgeschlagen worden, die Trennung stufenweise zu
bewerkstelligen, indem man die Konzentration des zu scheidenden Gemisches derart
steigert, daß nur noch Partikel mit einer über ein bestimmtes siaß hinausgehenden
Größe getrennt werden und man im Anschluß daran, nachdem diese Partikel entfernt
worden sind, in der nächsten Stufe bzw. in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen
die Trennung der feineren Partikel vornimmt. .Ruf diese Weise ist es möglich, die
Kapazität der Trennvorrichtungen weitgehend bis zu hohen Werten zu steigern.
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Die Erfindung beruht nunmehr auf der Erkenntnis, daß es bei der Durchführung
einer Scheidung mit Hilfe einer Scheidungssuspension angängig ist, zur Separierung
der gröberen Partikel ein Beschwerungsmittel anzuwenden, das gröbere Dimensionen
aufweist, als das im Falle der Separierung feiner Partikel zur Verwendung gelangende
Beschwerungsmittel.
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Die gröbere Körnung des Beschwerungsmittels stellt im Verwendungsfalle
einen Vorteil dar, indem man es weniger ausgiebig zu zermahlen braucht und die Viskosität
der Suspension geringer ist. Außerdem ist die Regeneration des grobkörnigen Beschwerungsmittels
einfacher als die eines feinkörnigen.
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Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Verfahren zur Trennung
nach dem spezifischen Gewicht von Gemischen aus Partikeln unterschiedlicher Korngröße
und verschiedenen spezifischen Gewichts mit Hilfe einer Scheidungssuspension, entweder
nach dem Schwimm- und Sinkrerfahren oder unter Bellutzung von Zyklonen, bei dem
die Trennung der gröberen bzw. feineren Fraktionen über mehrere Stadien des Scheidevorgangs
verteilt erfolgt, wobei bei der Durchführung der Trennung der feineren Fraktion(en)
des zu behandelnden Gemisches die mittlere Korngröße des Beschwerungsmittels kleiner
gewählt wird als die zur Trennung der gröberen Fraktionen üblicherweise verwendete
Korngröße.
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Wie im vorhergehenden erörtert, kann der zu der Separierung der gröberen
Partikeln zu verwendende Waschhehälter kleiner sein als derjenige, den man zur Separierung
der gröberen Partikel verwendet. Darüber hinaus sind Flüssigkeits-
strömungen
stärkerer Turbulenz, wie sie im Waschbehälter auftreten, keinesfalls unzulässig,
weil die gröberen Partikel von ihnen kaum betroffen werden Man kommt infolgedessen
mit einem Beschwerungsmittel einer wesentlich gröberen Korngröße aus, wobei zu berücksichtigen
ist, daß bei Verwendung eines Waschbehälters von geringen \hmessungen das Ausfällen
dieses gröberen Beschwerungsmittels eine nicht sehr große Bedeutung erlangt und
von den auftretenden stärkeren Flüssigkeitsstromungen zur Genüge behoben wird.
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Auch wenn man Zyklone verwendet, um mit ihnen die Trennung der gröberen
Partikel herbeizuführen, ist es angängig, ein Beschwerungsmittel zu verweliden,
das eine gröbere Körnung aufweist als das, welches zu der Trennung von feineren
Partikeln l)enutzt wird, es sei denn, daß hier andere Ursachen vorliegen.
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Suspcnsiotien, von denen das zur Trennung der verschiedenen Fraktionen
zu benutzende Beschwerungsmittel eineil Unterschied in Korngröße aufweist, kann
man bekanntlich dadurch herstellen, daß man den verschiedenen Scheidungssystemen
Beschxverullgsmittel zusetzt, wobei die mittlere Korngl-(il3e des Beschwerungsmittels
für jedes einzelne System eine unterschiedliche ist. Die Erfindung bezs-eckt jedoch
ein Verfahren, das zugleich in einfacher Weise das Aufrechterhalten eines Unterschieds
in der Korngröße zwischen den parallel oder stufenweise angeordneten Scheidungssystemen
ermöglicht. Gemäß der Erfindung macht man sich den Umstand zunutze, daß bei der
Durchführung der Trennung des Gemisches die Suspension des Beschwerungsmittels dem
Einfluß der Scheidungsbehandlung unterliegt. Mit anderen Worten, die mit den geschiedenen
Fraktionen abgehenden Fraktionen weisen Korngrößenverteilungen des Beschwerungsmittels
auf, die untereinander verschieden sind, und zwar hat sich die mittlere Korngröße
der mit den spezifisch schweren Partikeln abgeführten Suspension, wenn man sie mit
derjenigen der Ausgangssuspension vergleicht, vergrößert und weist, was die mit
den spezifisch leichteren Partikeln abgeführte Suspension betrifft, eine Verringerung
auf. Die Trennvorrichtungen bewirken demnach nicht nur eine Trennung nach dem spezifischen
Gewicht, sondern sie wirken zugleich, wenn auch nicht vollständig, als Klassiervorrichtung.
Selbstverständlich trifft dies nicht für Scheidungen zu, die unter Anwendung von
stabilen Suspensionen nach dem Schwimm- und Sinkverfahren erfolgen. Bei diesen Suspensionen
ist, wenn man die gute Regenerierbarkeit von Suspensionen geringer Stabilität in
Betracht zieht, ihre schwer durchführbare Regenerierung als Nachteil anzusehen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung setzt man nunmehr dem für die Scheidung
der feineren Fraktion(en) vorgesehenen Scheidungssystem von demjenigen Beschwerungsmittel
eine Menge zu, das bei der Scheidung der gröberen Fraktionen zusammen mit den spezifisch
leichteren Partikeln abgeführt wird, wobei diese Menge größer ist als die Menge
des Beschwerungsmittels, die diesem Scheidungssystem bei der Durchführung der Scheidung
zusammen mit den spezifisch schwereren Partikeln zugeführt wird. Infolgedessen verringert
sich in diesem System die mittlere Korngröße bezüglich des für die gröberen Partikel
gültigen Systems.
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Durch eine mengenmäßige Regelung des Zusatzes an feineren bzw. gröberen
Beschwerungsmittelpartikeln kann man die Korngröße in diesem System nach Wunsch
ändern. Diese Behandlung kann man in den übrigen Scheidungssystemen des Verfahrens
selbstverständlich weiter durchführen.
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Handelt es sich um ein Scheidungsschema mit Parallelschaltung, so
ist es möglich, daß die dem Scheidungssystem für die feineren Fraktionen zuzuführende
Suspension einen sehr niedrigen Gehalt an noch zu trennenden Partikeln aufweist,
denn letztere bestehen nur aus Partikeln, die durch ungenügende Vorklassierung in
der Suspension verblieben sind, weil sie v,on den zu deren Abscheidung verwendeten
Vorrichtungen, also z. B. von den Sieben, nicht aufgefangen wurden.
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Bei hintereinandergeschalteten Scheidungsstufen enthält die Suspension
der ersten Stufe bereits sämtliche zu trennenden Partikel.
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Die vorliegende Erfindung läßt auch eine Auswertung des Klassiereffekts
der Trennvorrichtungen zu, indem man zu diesem Zweck einem zur Trennung einer gröberen
Fraktion bestimmten Scheidungssystem den zusammen mit dem spezifisch schweren Partikeln
abgeführten Teil der Suspension zusetzt, den man dem für eine feinere Fraktion des
Gemisches vorgesehenen Scheidungssystem nicht zuführt. Handelt es sich um eine Teilmenge,
die von einer der ersten Stufe entstammenden Suspension herrührt, so nimmt man die
Rezirkulierung selbstverständlich in der ersten Stufe vor.
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Betrifft es aber eine von einer der weiteren Stufen herrührende Suspensionsteilmenge,
darin setzt man sie aufs neue einem Scheidungssystem für gröbere Partikel zu. Handelt
es sich aber um die Feinkorntrennstufe, so wird man vorzugsweise die gesamte Suspension
der gröberen Partikel aufs neue den Grobkorntrennstufen zufuhren und läßt die Suspension
der feineren Partikel in dieser Stufe rezirkulieren.
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Bemerkt sei, daß in der französischen Patentschrift 880439 bereits
die Anwendung von Suspensionen von Beschwerungsmitteln unterschiedlicher Korngröße
bei Scheidungssystemen, die eine stufenweise Trennung bezwecken, vorgeschlagen worden
ist. Bei diesen Systemen werden jedoch in den verschiedenen Phasen Scheidungen,
die eine Trennung nach dem spezifischen Gewicht herbeiführen, mit Hilfe von Suspensionen
des gleichen Materials vorgenommen, die jedoch eine unterschiedliche Dichte haben,
wohingegen gemäß der Erfindung, die Scheidungen von Partikeln verschiedener Dimensionen
unabhängig von der Scheidungsdichte durchgeführt werden. Die besonderen Vorteile
gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich bei Durchführung des in der genannten
Patentschrift niedergelegten Vorschlags nicht erzielen.
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Zur Erläuterung sind in der Zeichnung zwei die Aufbereitung von roher
Feinkohle betreffenden Schemen als Beispiele dargestellt. Nach Fig. 1 wird das gesamte
zu trennende Gemisch, nämlich rohe Kohle von Q8 mm, in eine wäßrige Suspension von
feinen, der rohen Kohle entstammenden Gesteinspartikeln eingeleitet, wobei in der
ersten Stufe die Trennung der Partikel mit Dimensionen über 1 mm erfolgt. Man kann
diese Trennung zum Beispiel mit einem Zyklon bewerkstelligen. Die Proedukte, die
getrennt wurden, werden dann abgesiebt, wobei das Material, das durch die Kohle-
und Gesteinssiebe hindurchgegangen ist, in der zweiten Stufe den vom Kohlensieb
herrührenden Durchfall restlos zugesetzt wird, während das durch das Gesteinssieb
hiIldurchgegangene Material nur zum Teil der zweiten Trennstufe zugeführt wird.
Der verllielene Teil wird der ersten Stufe zugeleitet und in dieser rezirkuliert.
Die Menge des der ersten Stufe zuzuleitenden Teils darf nicht so sein, daß der Gehalt
an Kohle- und Gesteinspartikeln in dieser Stufe iiber den zulässigen Wert hinaus
ansteigt. tu der zweiten Stufe wird, beispielsweise mittels eines Zyklons, die Trennung
des verbliebenen Teiles der Kohle- und Gesteinspartikel vorgenommen, worauf noch
die Trennung der feinen Suspensionsteilchen erfolgen muß. Dies geschieht, soweit
es die Gesteinsfraktion betrifft, mittels einer Klassiervorrichtung, für die jeder
geeignete Eindicker in Frage kommt, durch den die gröberen Gesteinspartikel, z.
n. l<. iiber 100 , abgeschieden und als Abfallprodukt aus dem System entfernt
werden. Die Suspension, die hier zurückgewonnen wird, enthält infolge des im Zyklon
bei Durchführung der Trennung der Kohle- und Gesteinspartikel in Erscheinung tretenden
Klassiereffekts Partikel, die gröber sind als die der Suspension, die mit den Kohlepartikeln
abgeführt wird. Diese die gröberen Partikel enthaltende Suspension kann aufs neue
der vorangehenden Stufe zugeleitet werden. Die Kohlepartikel werden durch Anwendung
der Schaumflotation von der Kohlefraktion getrennt, und die verbleibende Suspension,
die die relativ feinen Partikel enthält, wird nach der sodann in hekannter Weise
erfolgenden Eindickung der zweiten Stufe zugeleitet und in dieser rezirkuliert.
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Diese Art der Durchführung der Rezirkulation der in der zweiten Stufe
zurückgewonnenen Suspension trägt zum Erreichen des mit der Erfindung angestrebten
Zieles bei.
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In Fig. 2 ist ein Schema der mittels Magnetit und unter Anwendung
von Vorklassierung erfolgenden Scheidung der rohen Feinkohle dargestellt; die Regenerierung,
die die Magnetitsuspension nach deren Verwendung erfährt, ist im vorliegenden Falle
eine reduzierte. Dazu ist zu bemerken, daß in der Grobkerntrennstufe nur jene Suspensionsmenge
rezirkuliert wird, die zusammen mit den Gesteinspartikeln zur Allührung gelangte.
Die zusammen mit den Kohlepartikeln abgeführte Menge der Suspension, die die verhältnismäßig
feineren Partikel enthält, gelangt restlos zu der für die feineren Kohlepartikel
vorgesehenen Trennstufe, in der die magnetische Separierung vorgenommen wird.
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Zur Auswertung des in dieser Stufe auftretenden Klassiereffekts wird
die Trennung der Gesteins-bzw. Kohlefraktion gesondert durchgeführt. Das gröbere
Magnetit gelangt zur Grobkorntrennstufe, das feinere wird der Feinkorntrennstufe
zugeführt.
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Die infolge der nicht vollständigen Vorklassierung verbliebenen feinen
Kohle- und Gesteinspartikel, > 1 mm, werden zusammen mit der Suspension der Kohlefraktion
aus der Grobkorutreunstufe abgeführt und der Feinlrorntrennstufe zugeleitet, in
der diese Partikel getrennt werden.
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Die Schemen sind der Einfachheit halber nur für eine Trennung des
zu verari)eitenden Gemisches in zwei Fraktionen, bei der die Verarbeitung zweistufig
ist, aufgestellt. Sellstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf koml)liziertere
Systeme anwenden.
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PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur Trennung nach dem spezifischen
Gewicht voll Gemischen aus Partikeln unterschiedlicher Korngröße und verschiedenen
spezifischen Gewichts, mit Hilfe einer Scheidungssuspension, entweder nach dem Schwimm-und
Sinkverfahren oder unter Benutzung von Zyklonen, bei dem die Trennung der gröberen
bzw. feineren Fraktionen über mehrere Stufen des Scheidevorgangs verteilt erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung der Trennung der feineren Fraktion(en)
des zu behandelnden Gemisches die mittlere Korngröße des Beschwerungsmittels kleiner
gewählt wird als die zu der Trennung der gröberen Fraktionen üblicherweise verwendete
Korngröße.