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Verfahren und Vorrichtung zum Aufteilen von Gemischen von Feststoffen
unterschiedlicher Wichte in Fraktionen mittels Setzmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufteilen von Gemischen von Festpartikeln
unterschiedlicher Wichte in eine schwere und eine leichte Fraktion mittels Setzmaschinen.
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Gemische dieser Art sind z. B. rohe Steinkohle, mit Gangart untermischtes
Erz usw. Die Erfindung wird nachstehend, soweit sie sich auf das Waschen von Steinkohle
bezieht, beschrieben, ohne daß sie auf diese Anwendung beschränkt sein soll.
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Beim Aufteilen von roher Steinkohle mittels Setzmaschinen fällt, abgesehen
von der relativ reinen Kohlefraktion und der Bergefraktion, eine als Zwischenprodukt
bezeichnete Fraktion an, die außer durchwachsener Kohle noch viele freie Kohle-und
Bergepartikeln enthält. Die Kohlefraktion
wird je nach -ihrem Gehalt
an flüchtigen Bestandteilen entweder für Heizzwecke oder zur Herstellung von Koks
verwendet, während das Zwischenprodukt, gegebenenfalls nach Zermahlen, als Brennstoff
für Kesselfeuerungen zur Verwendung kommt. Da die erstgenannte Fraktion einen bedeutend
höheren Wert als das Zwischenprodukt hat, ist es wichtig, däß das Zwischenprodukt
möglichst wenig freie Kohle enthält, während es außerdem von Wichtigkeit ist, daß
der Anteil des in dem Zwischenprodukt vorhandenen freien: Bergematerials möglichst
niedrig ist, weil in diesem Falle der Heizwert höher und der etwaige Aufwand an
Zermahlungskosten geringer ist. Dies kann man dadurch fördern, daß man das spezifische
Gewicht, bei dem man die Trennung der Kohlefraktion von dem Zwischenprodukt durchführt,
höher einstellt, und dasjenige, bei dem die Trennung der Bergefraktion von dem Zwischenprodukt
bewirkt wird, niedriger macht. Hiermit ist jedoch der Nachteil verbunden, daß der
Aschegehalt der Kohlefraktion ansteigt und somit deren Wert für den Verkauf.zurückgeht,
während der Verlust, der durch Hineingelangen von Verbrennbarem in die Bergefraktion
entsteht, anwächst. Außerdem läßt sich dadurch, daß beträchtliche Schwankungen in
der Zusammensetzung des Aufgabegutes auftreten, die Trennwichte nur schwer konstant
halten.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren, bei dem auch bei starken Schwankungen
in Güte und Menge des Aufgabegutes eine sehr reine, leichte Fraktion und eine sehr
reine, schwere Fraktion gewonnen wird, während das ebenfalls anfallende Zwischenprodukt
ein Minimum an frei vorhandenen leichten und frei vorhandenen schweren Partikeln
enthält. Als weiterer Vorteil der Erfindung ist anzumerken, daß bei höherer Beanspruchung
der Trennvorrichtung automatisch mehr schwere Partikeln zur Abführung gelangen und
sich die Menge der rezirkulierten Partikeln verringert, so. daß die Setzmaschine
nicht überbeansprucht wird, während bei einer niedrigeren Beanspruchung der Trennvorrichtung
automatisch weniger Bergematerial abgeführt und mehr Zwischenprodukt rezirkuliert
wird, so -daß die Zusammensetzung des Setzbetts sowie die Beanspruchung der Trennvorrichtung
möglichst konstant gehalten wird.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß man eine Zwischenfraktion,
die die sowohl spezifisch schweren als auch die spezifisch leichten Partikeln enthält,
abtrennt, zum Teil der Trennvorrichtung wieder zuführt, zum anderen Teil mit der
schweren Fraktion abführt, wobei das Verhältnis der zurückzuführenden Menge zur
abzuführenden Menge derart eingestellt wird, daß es kleiner wird, wenn die Zahl
der in der abgetrennten Zwischenfraktion enthaltenen schweren Partikeln ansteigt,
und größer wird, wenn die Zahl der in der Zwischenfraktion enthaltenen schweren
Partikeln zurückgeht.
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Eine weitere Verbesserung der Scheidung erzielt man dadurch, daß man
die abgetrennte Zwischenfraktion in einen vorwiegend aus spezifisch leichten Bestandteilen
bestehenden Teil, der wieder der Setzmaschine für die schwerere Fraktion zugeführt
wird, und einen weiteren, vorwiegend die spezifisch schweren Bestandteile enthaltenden
Teil aufteilt, wobei der letztere Teil abgeführt wird.
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Vorzugsweise bewirkt man diese Trennung dadurch, daß man die Zwischenfraktion
in eine Rinne einleitet, die unter einem geringen Neigungswinkel aufgestellt ist,
wobei die sich am äußeren Ende dieser Rinne über einem bestimmten einstellbaren
Niveau befindlichen Partikeln wieder der Trennvorrichtung zugeführt werden, während
die unter diesem Niveau befindlichen Partikeln abgeführt werden.
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Weil die spezifisch schweren Bestandteile der Zwischenfraktion vorwiegend
aus feinen Partikeln bestehen, die zusammen mit den leichteren Bestandteilen über
den Überlauf der Trennvorrichtung für die schwere Fraktion gespült werden, werden
die in der Zwischenfraktion enthaltenen Partikeln, deren Größe ein vorherbestimmtes
Maß übertrifft, der Setzmaschine für die schwere Fraktion wieder zugeführt, während
die feineren Partikeln äbgeführt werden.
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Die Erfindung soll an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden.
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Fig. r zeigt ein Schema einer Kohlenwäsche, in der die Feinkohle erfindungsgemäß
nachgewaschen wird; Fig. 2 zeigt ein Verteilungsorgan nebst dem zugehörigen Bedienungsmechanismus;
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Form des Verteilungsorgans.
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Die zu waschende Kohle wird bei r dem Sieb 2 zugeleitet. Die grobe
Kohle wird bei 3 einer Waschmaschine q. für Nußkohle zugeführt, während der Durchfall
vom Sieb bei 5 einer Waschmaschine 6 für Feinkohle zugeführt wird.
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Bei 7 werden aus der Waschmaschine für Nußkohle die Berge, bei 8 die
Nußkohle abgeführt. Weiterhin wird bei 9 das Zwischenprodukt abgetrennt, das vor
dein Nachwaschen in einem Brecher ro zerkleinert wird. In der Waschmaschine für
Feinkohle gelangen bei r a die Berge zum Austrag, und bei 12- wird die gewaschene
Feinkohle gewonnen. Das dieser Maschine bei 13 entzogene Zwischenprodukt wird zusammen
mit dem zerkleinerten Zwischenprodukt der Waschmaschine für Nußkohle bei 1q. in
eine Setzmaschine 15 eingeleitet.
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In dieser gegebenenfalls aus mehreren Abteilungen bestehenden Setzmaschine
werden Berge abgeschieden, die bei 16 abgeführt werden. Das restliche -Gemisch strömt
über den Überlauf der Setzmaschine 15 in eine weitere Setzmaschine 17, in
der eine Zwischenfraktion, die aus Bergen und Zwischenprodukt besteht, aus dem zugeströmten
Gemisch abgeschieden wird. Die richtige Zusammensetzung dieser Fraktion hängt ab
von der Qualität des bei 1q. zugeführten Gemisches, die starken Schwankungen ausgesetzt
ist. Enthält die Zufuhr viel Berge, so wird in der Maschine 15 nicht das gesamte
Bergematerial abgeschieden, und folglich hat die Fraktion, die bei 18 aus der Maschine
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abgeführt wird, einen hohen Bergegehalt. Enthält aber die Zufuhr
wenig Berge, so wird der Bergegehalt der aus der Maschine 17 austretenden Fraktion
niedriger sein. Abgesehen von der groben Zwischenfraktion enthält sie feinere Bergepartikeln,
die wegen ihrer geringen Setzgeschwindigkeit über den Überlauf der Maschine 15 in
die Maschine 17
gelangten.
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Um mit einer Setzmaschine zu einer guten Trennung zu gelangen, ist
es notwendig, die Bergeschichthöhe des Setzbetts möglichst konstant zu halten. Wird
die Höhe dieser Schicht geringer, so gelangen leichte Partikeln in den Austrag für
die schwere Fraktion, während bei einem Anstieg der Bergeschichthöhe des Setzbetts
sich die Menge der zusammen mit der leichten Fraktion über den überlauf zur Abfuhr
gelangenden spezifisch schweren Partikeln steigert.
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Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht man, daß bei
einem hohen Gehalt an Berge in der Zufuhr, was einem zu hohen Setzbett in der Waschmaschine
15, entspricht, die Mehrzahl der in der Waschmaschine 17 abgetrennten Partikeln,
die in diesem Falle größtenteils aus Berge bestehen, abgeführt werden, was sich
in einer fast völligen Verdoppelung des Bergeaustrags der Trennvorrichtung auswirkt,
während bei einem niedrigenBergegehalt in derZufuhr, was mit einem zu dürftigen
Bergebett in der Maschine gleichbedeutend ist, die Mehrheit der in der Waschmaschine
17 abgetrennten, nunmehr stark mit Zwischenprodukt untermischten Partikeln wieder
der Maschine 15, zugestellt wird, was zur Folge hat, daß die Höhe des Setzbetts
der Maschine r5 einen g e Wissen Ausgleich erfährt und keine leichten Partikeln
durch ihr Eintreten in die abgetrennte Bergefraktion verlorengehen: können. Dazu
werden die in der Maschine 17 abgetrennten Partikeln in ein Verteilungsorgan
z9 eingeleitet, das diese Partikeln zum Teil über eine Leitung 2o der Waschmaschine
15 wieder zustellt und den restlichen Teil zusammen mit den in derMaschine 15 abgetrennten
Bergen durch eine Leitung 21 abführt.
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Das Verteilungsorgan besteht aus einer unter einem geringen Neigungswinkel
aufgestellten Rinne 22, deren äußeres Ende in einen Sammelbehälter 23 mündet, der
durch ein Ouerschott 24 in zwei Abteilungen 25, und z6 aufgeteilt wird. Die aus
der Maschine 17 abgeführten Partikeln werden dem Verteilungsorgan bei 18
zugeführt und strömen anschließend durch die Rinne dem Sammelbehälter zu. Beim Durchgang
durch die Rinne findet eine Trennung statt, bei der die schweren Partikeln dem Boden
der Rinne zuwandern und die leichten Partikeln dem Flüssigkeitsspiegel zustreben.
Die in der Austragsöffnung . der Rinne oberhalb des vom Schott 24. bestimmten Niveaus
befindlichen Partikeln, in diesem Falle die leichteren Partikeln, werden über die
Leitung 2o der Maschine 15 wieder zugeführt, während dagegen die unter diesem
Niveau befindlichen, in diesem Falle also die schweren Partikeln über die Leitung
2r abgeführt werden. In der Waschmaschine 15, schwebt ein. Schwimmer 27 an der Trennungszone
zwischen den Bergen S und den leichteren Bestandteilen L des Setzbettes.
Der Schwimmer ist mittels einer Stange 28 und eines in einer Büchse 29 drehbaren
Stiftes 30 befestigt. Der Stift ist mit einer axialen Bohrung 31 versehen, in die
über ein Reduzierv entil 32 und eine Leitung 33 Preßluft eingeleitet wird. Die Bohrung
31 kann weiterhin, je nach der Stellung, die der Schwimmer im Setzbett einnimmt,
über eine im Stift vorhandene radiale Bohrung 34 und eine in der Büchse vorgesehene
Bohrung 35 mehr oder weniger mit der atmosphärischen Luft in Verbindung gebracht
werden. Die Bohrung ist weiterhin über eine Leitung 3.6 mit der Druckkammer 37 einer
Membran 38 verbunden, auf der ein am äußeren Ende der Rinne 22, befestigter Stift
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ruht. An den oberen Rinnenrändern ist ein T-Eisen 4o befestigt, das eine
Anzahl Löcher 41 aufweist. An diesem T-Eisen ist das gabelige äußere Ende 43 einer
Stange 42 mittels eines durch das Löcherpaar des gabeligen äußeren Endes und durch
einen der in dem T-Eisen vorhandenen Löcher durchgeführten Stiftes44 schwenkbar
befestigt. DieStange 42 hängt an einem festen Stützbalken 46, wobei sie durch eine
Mutter 45 gesichert ist. Im Stützbalken sind mehrere Löcher 47, die eine Änderung
in der Längsrichtung der Rinne des Aufhängepunktes ermöglichen. Der Gelenkpunkt
der Rinne läßt sich in senkrechter Richtung durch Verstellen der Mutter 4;5, ändern.
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Steigt die Menge der Berge, die der Waschmaschine 15 zugeführt werden,
an, so wächst die Höhe des in dieser Maschine vorhandenen Bergebetts. Dies hat zur
Folge, daß mehr Berge in die Maschine 17 gelangen. Wenn nunmehr die Höhe
des Bergebetts der Maschine 15 wächst, bewegt sich der Schwimmer 27 aufwärts, und
die Büchse 29 wird verdreht. Die Büchse wird die in dem Stift 3o vorhandene radiale
Bohrung 43 allmählich immer mehr verdecken, wodurch die Menge Luft, die durch dieöffnung
35 entweichen kann, geringer wird. Dies bewirkt somit wiederum, däß der Druck der
Luft in der Leitung 3,6 und somit ebenfalls der Druck, der in der Druckkammer 37
herrscht, steigt. Infolgedessen dehnt sich die -lfembran 38, und das äußere Ende
der Rinne 22, wo die der Maschine 17 entstammende getrennte Fraktion zugeführt wird,
wird .aufwärts gedrückt. Das andere äußere Ende der Rinne 22 geht nunmehr abwärts,
da sie um den Stift 44 schwenken kann, und bewirkt dadurch eine Steigerung der durch
die Leitung 2@z zur Abführung gelangenden Menge. Wegen der nunmehr gesteigerten
Höhe des Bergebetts in der Maschine 15 und infolge des Trenneffekts der Rinne 22
besteht nunmehr die durch die Leitung 2r zur Abführung gelangende Fraktion vorwiegend
aus Bergepartikeln, und es geht somit kein verbrennbares Material verloren. Die
Fraktion, die oberhalb des von dem Schott 24 bedingten Niveaus durch die Rinne durchfließt,
enthält, abgesehen von den freien, schweren Partikeln, jene spezifisch leichteren
Partikeln, die oberhalb des Schottes 24 in die
Leitung :2o einströmen
und der Trennvorrichtung wieder zugeführt werden.
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Verringert sich die Höhe des Bergebetts in der Waschmaschine, indem
der Gehalt an in- der Zufuhr vorhandenen. schweren Partikeln zurückgeht, so besteht
die Gefahr, daß spezifisch leichte Partikeln in den Ablaß 16 gelangen. Infolgedessen
wird sich die Menge der über den Überlauf der Maschine 15 in die Maschine 1.6 gelangenden
schweren Partikeln, die bei 18 abgelassen Werden, verringern. Beim Verringern der
Höhe des Bergebetts senkt sich der Schwimmer, so daß mehr Luft durch die Öffnung
35. entweichen kann. Der in der Kammer 37 vorhandene Druck läßt nunmehr nach, und
die Ablaßöffnung der Rinne hebt sich, wodurch verhältnismäßig mehr Partikeln zur
Maschine 15 zurückbefördert werden, als bei 21 zur Abführung gelangen. Dies übt
einen berichtigenden Einfluß auf das Bergebett der Maschine 15 aus, so daß dieses
Bergeben sich wiederherzustellen vermag.
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Die über den Überlauf der Maschine 17 wegströmenden Partikeln treten
in eine nächste Setzmaschine 4,8 ein, die gegebenenfalls aus mehreren Abteilungen
besteht. Die gewaschene Feinkohle verläßt bei 4g diese Maschine über deren Überlauf,
während das Zwischenprodukt bei 5;o zur Abführung gelangt. Gegebenenfalls kann auch
hier eine Zwischenfraktion abgetrennt werden, die entweder dem Zwischenprodukt zugeführt
oder aber in der vorher beschriebenen Weise rezirkuliert wird. Für gewöhnlich genügt
es, nur eine Zwischenfraktion zwischen der Bergefraktion und der Zwischenproduktfraktion
abzutrennen und diese in regelbarer Menge zu rezirkulieren bzw. abzuführen. Durch
den -damit erzielten Ausgleich der Zusammensetzung des Setzbetts sowie durch die
erzielte Beanspruchung der Trennvorrichtung wird in der nächsten Maschine eine sehr
gute Trennung von Kohle und Zwischenprodukt herbeigeführt, ohne daß man besondere
Maßnahmen zu treffen braucht.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3,. zeigt Sammelbehälter
225 und 26, die hintereinander aufgestellt und in Längsrichtung der Rinne
verstellbar sind. Dieses Verstellen kann ähnlich wie in Fig. 2 mittels Preßluft
vorgenommen werden, deren Druck, durch die Eintauchtiefe des Schwimmers bedingt,
geregelt wird. Das über den Boden strömende Material gelangt zum übergroßen Teil
in den Sammelbehälter 26 und wird über 21 abgeführt, während das auf dem höheren
Niveau strömende Material in den Sammelbehälter 25 gelangt und über die Leitung
2o rezirkuliert. In dem Boden der Rinne ist nahe an ihrem äußeren Ende ein Schlitz
angebracht, dessen. Breite in der Richtung der Strömung anwächst. Dadurch macht
man sich den Umstand zunutze, daß feine, spezifisch schwere. Partikeln leichter
über den Überlauf der Maschine 15 in den Ablaß der Maschine 16 gelangen als die
gröberen, spezifisch schweren Partikeln. Das spezifische Gewicht der sich längs
des Rinnenbodens fortbewegenden feinerenPartikeln ist folglich höher als das spezifische
Gewicht der gröberen Partikeln. Durch Anwendung der Schlitzform werden nur Partikeln
von einer Korngröße, die kleiner als die durch die Stellung der Rinne hinsichtlich
der Sammelbehälter bedingt ist, in den Sammelbehälter 26 gelangen. Es sind dies
die spezifisch schweren Partikeln, die zum Schluß abgeführt werden. Die gröberen
Partikeln, die spezifisch leichter sind, gelangen in den Sammelbehälter 2:5 und
werden rezirkuliert.