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Wurfsetzverfahren zur Trockenaufbereitung von Kohle, Erz oder ähnlichem
Gut Die Trockenaufbereitung von Kohle mit Hilfe von strömender oder pulsierender
Luft als Trennmedium bietet gegenüber der Naßaufbereitung, wie bekannt, wesentliche
Vorteile, die insbesondere für die Feinkohle (o bis tomm Korngröße) von Bedeutung
sind. Dies.u Vorteile bestehen in dem Fortfall der mit der N a(@aufbercitung verbundenen
Wasser- und Schlammwirtschaft sowie in dem Fortfall des hohen Feuchtigkeitsgehaltes
der aufbereiteten Kohle, der Kokskohle sowohl als auch der für die Brikettierung
bestimmten Kohle. Die Entwässerung der gewaschenen Feinkohle, der beträchtliche
Wasserumtrieb, die Wasserklärung, die Schlammausscheidung und die Schlammtrocknung
sind lxi der Naßaüfbereitung Vorgänge, die erheblichen Arbeits-, zeit- und Kostenaufwand
erfordern. In dieser Beziehung -erscheint die Trockenaufbereitung als überlegen.
Der Grund jedoch, warum die Trockenaufbereitung die Naßaufbereitung nicht verdrängt
hat, liegt. darin, daß das Aufbereitungsergebnis der Naßwäsche, d. h. die Güte der
Trennung und die Höhe des Ausbringens an Reinprodukten, bisher von der Trockenaufbereitung
nicht erreicht worden ist. Die Naßaufbereitung hat sich in dieser Beziehung als
unbedingt überlegen erwiesen. Trotzdem wird bei nicht zu ungünstigen Kohlenverhältnissen
die Trockenaufbereitung der ,Feinkohle mit herangezogen, namentlich in solchen Fällen,
in denen ihre Vorteile, insbesondere ihr günstiger Einfluß auf den Trockenheitsgrad
der Aufbereitungsprodukte, eine entscheidende Rolle spielen.
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Für die Trockenaufbereitung von Kohle ist eitle Reihe von Verfahren
und entsprechenden Setzvorrichtungen
bekanntgeworden und im praktischen
Gebrauch. Bei diesen Verfahren wird ein stetiger oder pulsierender Luftstrom benutzt,
der, ähnlich wie bei der NaPaufbereitung, das von einem Setzbett oder einer Setzrinne
getragene Setzgut durchströmt und dadurch eine gewisse Trennung der Kohle- von den
Bergeschichten bewerkstelligt. Hierbei erfordert der stetige Luftstrom eine zusätzliche
Rüttel- und Vortriebsbewegung für das Setzgut, d. h. eine hin und her schwingende
Bewegung des Setzgutträgers im Sinne einer Förderrinne;. Umgekehrt benötigen feststehende
Setzrinnen, die außerdem zum Zwecke der Begünstigung der Vorwärtsbewegung des Setzgutes
eine stärkere Neigung erhalten müssen, einen pulsierenden Luftstrom, der eine leichte
Auf- und Abwärtsbewegung des Setzgutes hervorruft.
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Das kennzeichnende Merkmal dieser bekannten Trockenaufbereitungsverfahren
und -setzvorrichtungen ist das Vorhandensein eines Setzbettes, das von einem feststehenden
oder nach Art der Schlammrinnen und Förderrinnen hin und her bewegten Setzbettträger
getragen wird.
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Außer diesen der Trockenaufbereitung des eigentlichen körnigen Gutes
dienenden Setzvorrichtungen sind verschiedene Ausführungsformen von Windsichtern
bekannt, die die Aufgabe haben, den feinsten, nicht aufbereitungsfähigen Staub vorher
aus dem Rohgut herauszuholen. Erfahrungsgemäß wird durch die Windsichtung gleichzeitig
auch eine geringe Aufbesserung des Aschengehaltes des abgeschiedenen Staubes erreicht,
während die durch die Windsichtung abgeschiedenen. Bergeanteil.e des Staubes in
dem der Aufbereitung zuzuführenden Rohgut verbleiben. Die Wirkung der Windsichter
beruht darauf, daß das Rohgut entweder durch einen rotierenden Streuteller (Kreiselsichter)
glockenförmig aufgelockerf im Windsichtergehäuse niederfällt und dabei im Gegenstrom
von einem Luftstrom durchblasen wird, der den feinsten Staub mitnimmt, oder darauf;
daß das Rohgut über einen Jalousie- oder Treppenrost 'Jalousie- oder Rieselsichter)
abwärts rieselt und dabei von einem quergerichteten Luftstrom durchblasen wird,
der ebenfalls den feinsten Staub mit sich nimmt.
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Das kennzeichnende Merkmal der Windsichter ist die Durchströmung des
im wesentlichen im freien Fall sich nach abwärts bewegenden Rohgutes, das infolgedessen
nach der Durchblasung wieder als geschlossene Masse unaufbereitet an der Austragstelle
austritt. Der Sinn und Zweck der Windsichtung besteht üben allein in deryAbsaugung
des nicht anreicherungsfähigen Staubes.
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Im Gegensatz zu den vorbeschriebenen bisher bekannten Trockenaufbereitungseinrichtungcn
kommt bei der neuen Erfindung kein Setzbett und kein Setzbettträger zur Anwendung.
Das aufzubereitende Rohgut wird vielmehr mit einer bestimmten Horizontalgeschwindigkeit
in eineu geschlossenen Setzkasten eingeführt. so daß es im freien Wurf sich im Setzkasten
weiterbewegt und dabei gleichzeitig von einem aufwärts gerichteten Luftstrom bestimmter
Neigung und Geschwindigkeit durchströmt wird. Die Stärke des Luftstromes wird so
bemessen, daß von einer bestimmten Gleichfälligkeitsstufe an das Reingut nach oben
befördert wird, während die Stufen mit höheren Gleichfälligkeitszahlen am Ende ihrer
Wurfbahnen in verschiedener Tiefe des Setzkastens ankommen und daselbst getrennt
aufgefangen werden. Die Neigung des Luftstromes gegen di,e Wurfhorizontale wird
zweckmäßig so bemessen, daß die horizontale Geschwindigkeitskomponente des Luftstromes
der Horizontalgeschwindigkeit des Aufgabegutes gleich ist, so daß dieses sich mit
konstanter Horizontalgeschwindigkeit weiterbewegt und nicht durch den Luftwiderstand
abgebremst wird. Die Relativgeschwindigkeit zwischen den Körnern des Aufgabegutes
und der strömenden Luft verläuft daher in lotrechter Richtung.
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Für die Trennvorgänge im Wurfsetzkasten sind die Gleichfälligkehsgesetze
von ents; Neidendem Einfluß, wobei jedoch bei der Austragung des Beingutes nach
oben, d. h. also für den Haupttrennschnitt, ein Energieausgleich zwischen den sich
in entgegengesetzter Richtung 1>ew-egendeti Schichten, des Beingutes einerseits
und der Berge andererseits, das Trennergebnis in günstiger Weise beeinflußt, so
daß Güte und Menge des Beingutes dadurch erhöht werden. Die nach unten ausgetragenen
Schichten, die sich sämtlich im gleichen Sinne bewegen, trennen sich im wesentlichen
nach den Gleichfälligkeitsgesetzen, ohne daß eine merkliche gegenseitige Beeinflussung
zustande kommt. Das Verfahren bietet aber den Vorteil, daß bei den unteren Austrägen
und ebenso sinngemäß bei den oberen das ausgetragene Gut in einzelnen, nach Gleichfälligkeitsgesetzen
gebildeten und getrennten Fraktionen erfaßt und einer Nachbehandlung insbesondere
durch Nachsiebung unterzogen werden kann. Dadurch. gelingt es, aus den einzelnen
Fraktionen die feinen Körnungen hohen Aschengehaltes zu entfernen und Reingutanteile
niedrigen Aschengehaltes zu gewinnen, die der nach oben ausgetragenen Hauptmenge
des' Beingutes zugefügt werden. Durch das Verfahren und insbesondere durch die Nachsiebung
der nach unten ausgetragenen einzelnen Gleichfälligkeitsfraktionen wird ein höheres
Ausbringen an R.eingut erzielt, als es nach den bisher bekannten Tro.-ketiauflxreitungsverfahren
und -einrichtungen möglich ist, ein Ausbringen, das dem der Naßaufbereitung wesentlich
näherkommt. Bei den bisher bekannten Trockenaufbereitungsaeinrichtungen hat sich
als besonders ungünstig ergeben, daß das zwischen dem R@eingut und den Bergen auszuscheidende
Mittelgut kein echtes Mittelgut ist. Dieses Mittelgut entspricht zwar seinem Aschengehalt
nach dein, was man unter Mittelgut versteht, in Wirklichkeit ist es jedoch überwiegend
ein Gemisch von reinen Kohlen und Bergen, mit anderen Worten das Ergebnis einer
unvollkommenen Aufbereitung. Eine Nachbehandlung durch Nachsiebung wie im Falle
der Austragung einwandfreier Gleichfälligkeitsfraktionen führt hier nicht zum Ziel,
weil dieses Mittelgut nicht die Voraussetzunen hierzu erfüllt. Anderert>
seits
läßt sich die Ausscheidung des Mittelgutes nicht umgehen, wenn die Forderungen hinsichtlich
des notwendigen Reinheitsgrades, d. h. entsprechend niedrigen Aschengehaltes, des
Reingutes erfüllt werden sollen.
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Von besonderer Wichtigkeit ist es noch, daß die Nachsiebung der einzelnen
Gleichfälligkeitsfraktionen nach dem neuen Verfahren unter sehr günstigen Umständen
erfolgt. Die der Nachsiebung zu unterziehenden Mengen sind nur verhältnismäßig geringe
Teilmengen der Gesamtaufgabe, und die größte Menge des feinsten Kornes niedrigen
Aschengehaltes ist bereits im Reingut enthalten. Zur Nachsiebung kommen nur die
verhältnismäßig kleinen Mengen des feinen Gutes mit dem höchsten spezifischen Gewicht,
also die schwersten feinen Teile, so daß die Ausscheidung unter sehr günstigen Bedingungen
vor sich geht. Der bei dem Wurfsetzverfahren zunächst scheinbar bestehende Nachteil
der Trennung nur nach Gleichfälligkeitsgesetzen wird durch den Vorteil der Nachsiebung
von Fraktionen, die nach einer klaren Gesetzmäßigkeit einwandfrei zusammengesetzt
sind, mehr als ausgeglichen.
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Die Hauptm<lsse des nach oben ausgetragenen Reingutes wird bei
dem neuen Verfahren dadurch aus der strömenden Luft ausgeschieden, daß an den Wurfsetzkasten
ein düsenförmig erweiterter und gegen die Trennströmung im Wurfsetzkasten geneigter
Schacht anschließt, der eine Geschwindigkeits- und Richtungsänderung der Strömung
zur Folge hat, so daß die Hauptmasse des Reingutes zur tiefer liegenden Seitenwand
des Schachtes gedrängt wird und dort ausgeschieden wird. Auf dieser Seitenwand fällt
oder gleitet das Reingut sodann in die vorgesehenen Reinguttaschen. Im Schacht wird
auf diese Weise ein zweiter Trennschnitt geführt, durch den der Staub von dem körnigen
Reingut getrennt wird. Durch eine größere Anzahl von Austrägen können auf diese
Weise auch mehrere Trennschnitte geführt werden, und ebenso ist es möglich, einzelne
obere Fraktionen einer Nachsiebung zu unterziehen, sinngemäß wie bei den unteren
Austrägen. Diese Trennung im Schacht vollzieht sich im wesentlichen nach Gleichfälligkeitsgesetzen.
Der in der strömenden Luft verbleibende Staub wird anschließend in einem Zyklon
niedergeschlagen. Das Verfahren eignet sich daher ohne weiteres auch für die unmittelbare
Aufgabe von nicht entstaubter Feinkohle, so daß die vorhergehende Entstaubung durch
Windsichtung entfallen kann. Aus dem Zyklon wird die entstaubte Luft durch den Ventilator
angesaugt und erneut in den Wurfsetzkasten geblasen.
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Das vorstehend gekennzeichnete neue Verfahren ist vom Erfinder auf
Grund von gleichzeitig durchgef ührten mathematisch-ph\-sikalischen Untersuchungen
über die Bewegungsvorgänge von Setzgut bzw. von Körnern verschiedener Größe und
Wichte in Wasser und Luft entwickelt worden, deren Veröffentlichung gesondert erfolgen
soll. Auf Grund dieser Beziehungen ist es möglich, aus der Kohlencharakteristik,
die durch die Schwimm-und-Sink-Analyse und die dazugehörigen Siebanalysen der einzelnen
Wichtestufen gegeben ist, auf rechnerischem Wege im voraus das Ausbringen für die
Naßaufbereitung sowohl als auch für die Trockenaufbereitung der betreffenden Kohle
in übereinstim,mung mit den durch die unmittelbare Aufbereitung der betreffenden
Kohle zu gewinnenden Ergebnissen zu ermitteln. Durch eine solche. Vorausbestimmung
des Ausbringens für verschiedene Aufbereitungsverfahren können wichtige Schlußfolgerungen
hinsichtlich des zweckmäßigsten Aufbereitungsreges gezogen werden. Auf dem gleichen
Wege kann festgestellt Werden, welches Ergebnis mit Hilfe des neuen Verfahrens zu
erzielen , ist und wie die Aufbereitung zu gestalten ist, um bestimrnte Anforderungen
zu erfüllen.
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Das Ergebnis einer solchen theoretischen Ermittlung des Ausbringens
und des Aufbereitungsganges ist in Abb. i dargestellt. Die Abbildung zeigt zunächst
in bekannter Weise die durch die S.=und-S.Analyse gegebene Kohlencharakteristik.
Es handelt sich hier um eine Feinkohle von o bis 3 mm Korngröße, also um eine nicht
entstaubte Feinkohle. Auf der Ordinatenachse sind wie üblich die Mengen der einzelnen
Schichten in Prozentteilen aufgetragen, während die Abszissenachse den Aschengehalt
in Prozentteilen angibt und gleichzeitig die prozentuale Unterteilung der einzelnen
Wichtestufen gemäß den Trennlinien T und G. Die Aschengehaltskurve ist mit a bezeichnet
und die Kurve des mittleren Aschengehaltes mit a,,. Der mittlere Aschengehalt der
gesamten Rohfeinkohle beträgt i 2, i 5 0!o. Ferner sind die zu den einzelnen `Vichtestufen
gehörigen spezifischen Gewichte eingetragen. Die theoretisch ermittelte Haupttrennlinie
Ts gibt an, wieviel von den einzelnen Wichtestufen in Prozent ausgedrückt nach oben
ausgetragen werden (=linke Seite) und wieviel Prozent nach unten gehen (= rechte
Seite). Beide Anteile ergeben stets t oo%, d. h. die Gesamtmenge der betreffenden
Wichtestufe. Mit Hilfe der eingetragenen Trennlinie T6 läßt sich das zugehörige
Ausbringen, d. h. die nach oben ausgetragene Menge des Beingutes, ohne weiteres
berechnen. Das nach unten ausgetragene Gut ist durch die Gleichfälligkeitslinien
G; bis Glo in fünf Fraktionen Fr. I bis Fr. V zerlegt, die dementsprechend im Wurfsetzkasten
getrennt aufgefangen werden können. Es ist vorgesehen, daß die unterste und schwerste
Fr. I, die Bergefraktion, unmittelbar in die Bergetasche fällt, doch kann auch für
sie, genau wie für die anderen Fraktionen, eine Nachsiebung angeordnet werden. Wie
aus der Abb. i zu erkennen ist, sind die Fraktionen II bis V in besonderem Maße
für eine Nachsiebung geeignet, dabei ihnen ein rascher Anstieg von den kleineren
Korndurchmessern zu den größeren vorhanden ist. Die Untersuchung ergibt für diese
Fraktionen in der Reihenfolge 1I, III, IV, V folgende zugehörigen Absiebungsdurchmesser:
2,3 mm, 1,9 mm, 1,6 mm, 1,5 mm. Die beiden Fraktionen IV und
V können praktisch zusammengefaßt werden, so daß die gemäß Abb.2 und 3 vorgesehenen
drei Austräge mit Siebvorrichtung
ausreichend sind. Auch hier tritt
der Vorteil der Aufteilung des Setzgutes in Gleichfälligkeitsfraktionen deutlich
zutage, insofern als sich verhältnismäßig große, d. h. für die Absiebung günstige
Trenndurchmesser ergeben. Der Siebdurchgang geht zu den Bergen und der obere Austrag
zum Reingut. Auch diese Anteile können aus dem Diagramm mengenmäßig erfaßt werden.
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Die Abscheidung des Staubes erfolgt nach der Trennlinie T.@,;, die
ebenfalls in das Diagramm eingetragen ist. Die hiernach errechnete Menge und der
Aschengehalt stimmen mit den unmittelbar bei der Aufbereitung festgestellten Werten
überein.
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Es ist vorgeschlagen worden, zum Zweck der Verbesserung der Trockenaufbereitungsergebnisse
außer der vorherigen Abscheidung des Staubes bis 0,3 mm durch Windsichter auch das
Korn von 0,3 bis 3 mm vor der Aufbereitung mit Hilfe von Vibratoren in die Klassierungen
0,3 bis i mm und i bis 3 mm zu spalten und getrennt aufzubereiten und für
diesen Zweck eine spezielle Setzmaschine für die Sorte 0,3 bis i mm zu entwickeln
(s. »For,-schungen und Fortschritte in der Kohlenaufbereitung«, Carlshütte, Waldenburg-Altw-asser.
Dr.-Ing. A. 1i ö ß n e r). Die hiermit herausgestellte Frage läßt sich an Hand der
Abb. i, wie folgt beantworten: Das nach dem neuen Verfahren nach oben ausgetragene
Gut ist nach Menge und Zusammensetzung durch die Trennlinie T6 klar gekennzeichnet.
Durch entsprechende Ausbildung des an den Wurfsetzkasten anschließenden Schachtes
(geeignete Neigung und Enveiterung sowie Anordnung der erforderlichen Austragstellen)
kann das Gut in gleicher Weise wie die unteren Austräge in eine Anzahl von Gleichfälligkeitsfraktionen
zerlegt und getrennt aufgefangen werden. Die Gleichfälligkeitsfraktionen können
sodann auf Vibratoren weiterbehandelt werden, wobei die Grenze dieser Nachbehandlungsmöglichkeit
praktisch durch den kleinsten für die Absiebung noch in Frage kommenden Sieblochdurchmesser
gegeben ist. Dieser kann zu etwa o,7 mm angenommen werden. Wenn man berücksichtigt,
daß die Menge des Kornes von o'bis i mm etwa 4o0,'o der Gesamtmenge des Rohgutes
von o bis 3 mm beträgt, so erkennt man, daß durch die Gleichfälligkeitsunterteilung
und Nachsiebung der oberen Austräge eine wesentliche Aufbesserung des Kornanteiles
von o bis i mm erzielt wird. Es ist mithin ohne weiteres möglich, in der der obengenannten
Forderung entsprechenden Weise das Korn von 0,3 bis i mm für sich in einem
besonderen Wurfsetzkasten mit anschließender Nachsiebung aufzubereiten, so daß damit
für die gesuchte spezielle Maschine eine Lösung gegeben ist. Besonders zu beachten
ist jedoch, daß nach dem neuen Verfahren, wie bereits gezeigt, auch das gesamte
Korn von o bis 3 mm in einem Durchgang aufbereitet werden kann.
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Die für die Durchführung des neuen Verfahrens entwickelte Aufbereitungseinrichtung
ist in beispielsweiser und schematischer Form in den Abb. 2 und 3 dargestellt, und
zwar zeigt Abb. 2 den Hauptschnitt a-6 durch den Wurfsetzkasten und Abb. 3 den Grundriß
entsprechend Schnitt c-d.
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Das Kernstück der Aufbereitungseinrichtung bildet der eigentliche
Wurfsetzkasten i, an den unten die Zuleitung 2 der Luft vom Ventilator und oben
die Ableitung 3 der Luft zum Zyklon anschließt. Der Wurfsetzkasten ist beispielsweise
für eine innere Wurfweite von 3 m gezeichnet und stellt im Querschnitt ein schmales
Rechteck dar. Die Aufgabe des aufzubereitenden Rohgutes geschieht hier beispielsweise
mit Hilfe des Gurtbandes 4 mit einer Aufgabegeschwindigkeit von 2,5 bis 3 m;'Sek.
Die Einregelung der Setzvorrichtung für ein bestimmtes Ausbringen erfolgt durch
Regelung der Aufgabeinenge, der Aufgabegeschwindigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit
der Luft. Durch Veränderung der Zungenstellung der Auffangbleche der Auffangtaschen
5 bis io kann die Unterteilung der ausgetragenen Fraktionen verändert werden. Ferner
ist es möglich, durch in den Taschenblechen angeordnete Klappen bestimmte Fraktionen
zusammenzuführen. Eine weitere Regelmöglichkeit in gewissen Grenzen besteht in der
Wahl der Sieblochdurchmesser der Nachsiebungsvibratoren 17, 18, i g.
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Der Aufbereitungsgang spielt sich wie folgt ab: Das Rohgut wird mit
Hilfe des Gurtbandes 4 mit einer bestimmten Horizontalgeschwindigkeit im freien
Wurf in den Setzkasten i aufgegeben und kreuzt hier den aufwärts gerichteten Luftstrom,
durch dessen tragende Wirkung eine Trennung des Rohgutes entsprechend Korngröße
und Wichte, im wesentlichen nach Gleichgefälligkeitsgesetzen erfolgt. Entsprechend
der getroffenen Einstellung wird der Hauptanteil des Reingutes nach oben ausgetragen,
wobei kinetische Einflüsse in günstiger Weise wirksam werden. Infolge der stärkeren
Neigung und @ Erweiterung des an den Wurfsetzkasten unmittelbar anschließenden Schachtes
i i erfolgt die Ausscheidung der körnigen Masse des Reingutes aus der strömenden
Luft, das in den Taschen g und io aufgefangen und mit Hilfe des Becherwerkes 12
den Reingutbunkern zugeführt wird. Der Staub wird im Zyklon niedergeschlagen und
kann je nach Aschengehalt dem Reingut zugeführt oder anderweitig verwandt werden.
Die Berge sammeln sich in der Auffangtasche 5 und fallen von dieser in den Bergebunker
13. Die in den Taschen 6, 7 und 8 aufgefangenen Mittelfraktionen werden einer Nachsiebung
unterzogen und gelangen über die Aufgabevorrichtungen 14, 15 und 16 auf die Vibratoren
17, 18 und i g. Die hier ausgesiebten Berge fallen in den Bergebunker 13, während
das Reingut mit Hilfe des Gurtbandes 20 zur Beinkohle gefördert wird. Etwaige Fehlausträge
im Wurfsetzkasten sammeln sich am Boden der unteren Luftzuführung 2 und werden von
hier aus mit Hilfe des Becherwerkes 21 zum Aufgabegurtband 4 zurückgebracht. Der
Setzkasten enthält keinerlei Setzbett oder Setzbettträger.
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Nach dem gezeigten Beispiel ist vorgesehen, daß eine bestimmte Kohlensorte
(Feinkohle von o bis 3 mm Korngröße) in einem Aufbereitungssystem
fertig
aufbereitet wird. Statt dessen besteht auch die Möglichkeit, einem unmittelbar angeschlossenen
zweiten System den weiter zu behandelnden Teil des unteren oder oberen Austrages,
der dann im ersteren Fall als Mittel- oder Nachwaschgut anzusprechen wäre, neu aufzugeben
und in diesem bei einer geeigneten, entsprechend anderen Einstellung aufzubereiten.
Es können also sinngemäß die in der Aufbereitung allgemein bekannten Methodc#ti
des Nachwaschens, der Unterteilung des Rohgutes und getrennter Aufbereitung je nach
Fall und Z\%eckm'il,#igkeit angewandt werden. Auf die Möglichkeit einer speziellen
Aufbereitung des Kornes von o,3 bis i mm wurde bereits hingewiesen.