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Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Kohle, Erzen od. dgl.
mittels einer Schwerflüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Anreicherung von Kohle, Erzen od. d:gl. Stoffe, wie Salze,
Erden usw., nach dem Sink- und Schwimmverfahren in einer von einer Schwerflüssigkeit
durchflossenen Rinne. Als Schwerflüssigkeit versteht man hierbei eine Flüssigkeit,
die als solche oder durch im Schwebezustand gehaltene, fein vermahlene 'feste Zusätze
ein spezifisches Gewicht größer als Wasser aufweist, welches im Bereich der spezifischen
Gewichte der zu trennenden Stoffe liegt. So werden zur Trennung von Kohle und Bergen
Salzlösungen von Zinkchlorid oder Aufsch-,vemmungen von feinvermahlenem Älagnetit,
Barvt oder Löß in Wasser verwandt. Für die Trennungen von Mineralien sind auch Ferrosilicium,
Galmei und andere schwere Mineralien zur Zubereitung .der Schwerflüssigkeiten verwandt
worden. Die vorliegende Erfindung bezweckt, bei der Aufbereitung mittels Schwerflüssigkeiten
ohne komplizierte Anlagen hohe Leistungen und eine große Unempfindlichkeit der Trenngüte
gegenüber Schwankungen in der Zusammensetzung und der Menge des Aufgabegutes zu
erreichen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine Schwerflüssigkeit
und ein aufzubereitendes Gut in eine am Austragsende offene Rinne eingeführt, und
zwar die Schwerflüssigkeit in einer Menge, daß am Rinnenende eine Mindestflüssigkeitshöhe
gleich dem zweieinhalbfachen Durchmesser des größten Aufgabekornes. vorhanden ist;
ferner wird am Auslauf der Rinne mittels einer einstellbaren Zunge, die in den frei
austretenden Flüssigkeitsstrahl hineinragt, eine obere Schicht spezifisch leichterer
Gutteile von einer Schicht schwerer Gutteile getrennt.
Das aufzubereitende
Gut, sei es Kohle, Erz oder z. B. ein Salz, Erde, Schlacke, wird zweckmäßig der
Rinne :durch Beschickungsmittel mit möglichst der gleichen Geschwindigkeit wie die
Schwerflüssigkeit und in der Bewegungsrichtung derselben aufgegeben, um Geschwindigkeitskomponenten
in der Querrichtung zu vermeiden.
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Zur Sicherstellung der Fortbewegung des Sinkgutes wird bei einer zweckmäßigen
Ausführungsart des Verfahrens ein -am Boden .der Rinne schleifendes, mit der Geschwindigkeit
der Flüssigkeit bewegtes Förderband verwendet.
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Das Verfahren ergibt eine große Trenngüte, wenn sich die Schwerflüssigkeit
gegenüber einem möglichst großen Teil der sie umschließenden Wanidungen der Rinne
in relativer Ruhe befindet, was durch Verwendung von in der Rinne eingelegte oder
diese selbst bildende Fördermittel erreicht werden kann, welche mit einer Geschwindigkeit
bewegt werden, ,die .derjenigen, mit welcher die Schwerflüssigkeit aufgegeben wird,
gleich ist. Diese Geschwindigkeit ist zweckmäßig wenigstens gleich der halben Quadratwurzel
aus diem doppelten Produkt der Gravitationskonstante und der Flüssigkeitshöhe in
-der Rinne.
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Durch den erwähnten relativen Ruhezustand der Trennflüssigkeit zu
den Rinnenwandungen werden störende Wirbelungen, die sonst bei großen Strömungsgeschwindigkeiten
unvermeidlich wären, praktisch völlig vermieden. Die einzelnen Körner des aufzubereitenden
Gutes bewegen sich dann relativ zu der Rinne nur entsprechend ihren Sink-und Schwimmgeschwindigkeiten.
Es tritt daher weder auf dem Boden noch an den Seitenwandungen des rinnenförmigen
Fördermittels Reibung der Körner dies Aüfgabegutes auf und jeder Abrieb der zu scheidenden
Produkte wird vermieden. Es ist dann lediglich auf der Aüfgabeseite dafür Sorge
zu tragen, daß durch geeignete Au fgäbevorrichtungen für-dieSchwerflüssigkeit,diese
stets mit dergleichen Geschwindigkeit und in .der gleichen Menge in die Rinne eingeführt
wind, und ferner, daß :das zu trennende Gut ebenfalls mit der Geschwindigkeit der
Rinne auf die Schwerflüssigkeit aufgegeben wird. Es haben sieh für diese Ausführungsform
des Verfahrens Geschwindigkeiten des rinnenartigen Fördermittels in der Größenordnung
von etwa i bis a m/sec als geeignet erwiesen.
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Bei -solch großer Geschwindigkeit ist die Zeit, während,der das Gut
in :der Rinne verbleibt, selbst bei einer vergleichsweise langen Rinne sehr kurz.
Bei 2o m Rinnenlänge und 2 m/sec,Geschwindigkeit beträgt sie z. B. nur zo sec. Um
zu erreichen, daß sich während dieser kurzen Zeit der Trennprozeß mit hinreichender
Schärfe vollzieht, wird zweckmäßig die Schichthöhe des der Förderrinne aufgegebenen
Gutes so gewählt, daß sie etwa der größten vorhandenen Korngröße entspricht; und
die Tiefe des Flüssigkeitsstromes so, -daß sie amRinnenende mindestens das 21/2-,
höchstens das 4fache der größten Korngröße beträgt. Sollen beispielsweise Kohlennüsse
von lfo bis So mm gewaschen werden, so ergibt sich hiernach eine Schichthöhe des
Gutes von etwa So mm und eine Flüssigkeitshöhe am Rinnenen:de von etwa 3oo mm.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Trennung des
Aufgabegutes in mehr als zwei Komponenten, indem (der Förderrinne gleichzeitig mehrere
Schwerflüssigkeitsströme von verschiedenen, den jeweiligen Trennwichten entsprechenden
Wichten zugeführt werden, und- zwar zweckmäßig in solcher Menge, .daß die Höhe jeder
Flüssigkeitsschicht jeweils das 21/2- bis 31/2fache des Durchmessers des größten
Kornes beträgt, wobei die Flüssigkeitsschichten sich in der Rinne übereinander lagern.
Sie können am Ende der Rinne im Zusammenhang mit den Trennungen zum Trennen der
Gutkomponenten durch besondere Vorkehrungen getrennt- abgefangen und der Aufgabestelle
wieder zugeführt werden.
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Man kann auch mehr als zwei Gutkomponenten gewinnen, wenn als Schwerflüssigkeit
eine unstabile Trübe in die Rinne eingeleitet wird, die sich auf dem Weg zum Austrägsende
in Zonen verschiedener nach unten zunehmender Wichte absondert.
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Will man bei sehr exakten Trennungen auch jede Störung, die von, der
Luftreibung an der Oberfläche des Schwerflüss.igkeitsstromes herkommen kann, vermeiden,
so kann dies durch Verwendung eines auf der Trübe schwimmenden, mit der Geschwindigkeit
der Rinne bzw. der in ihr eingelegten Bänder sich bewegenden Bandes erreicht werden.
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An Hand der Figuren der Zeichnung, in welcher Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt sind, wird nachfolgend auch das erfindungsgemäße
Verfahren beispielsweise näher erläutert.
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Fig. i zeigt im Längsschnitt und Fi.g. 2 im Querschnitt eine Ausführungsform
der Vorrichtung mit sich bewegender Rinne.
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In Fig: 1 ist mit )r7 das endlose Fördermittel von rechteckig rinnenförmigem
Querschnitt aus Gummi oder einem ähnlichen Werkstoff bezeichnet.. Diese Rinne umläuft
die beiden Rollen 1$ und zg, von denen die eine in nicht gezeichneter Weise angetrieben
ist. Der jeweils dem Trennvorgang dienende Rinnenteil wird von zwischen den beiden
Umlaufrollen 1$, i9 angeordneten Rollen 2o, gestützt, - das jeweils untere Trum
der Rinne durch Rollen 21. Die Seitenwände 22 :der Rinne sind wellig gestaltet.
Sie können aus Moosgummi hergestellt sein, um bei .dem Umlaufen um die Leitrollen
eine Streckung der Rinnenseitenwände zu ermöglichen: An der Aufgabeseite oder Rinne
17 mündet in diese das von einem nicht dargestellten Trübesammelbehälter kommende
Trübeaufgaberohr 23.
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Das Gut wird durch die nahe über der Trübeachicht endende Rinne 24
aufgegeben, die zur Auflockerung des Gutes schwingbar sein kann und aus der das
Gut mit einer Geschwindigkeit austritt, die der Geschwindigkeit der Rinne entspricht.
Kreisende Arme 25 sind hinter der Gutaufgabestelle angeordnet, durch die das A.ufga#begut
in die eine Schwerflüssigkeit darstellende Trübe -eingebracht und so aufgelockert
wird. Die Umfangsgeschwindigkeit dieser Arme 25 entspricht zweckmäßig der
Geschwindigkeit
:der Flüssigkeit. Eine ähnliche Wirkung kann auch beispielsweise durch periodisch
eintauchende Rechen erzielt werden. Am Austragsende der Rinne tritt die Trübe ohne
Einengung frei aus. .
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Die Rolle ig hat einen Radius, der kleiner ist als der Krümmungsradius
der Ausflußparabel der Flüssigkeit am Austragsende. Die am Austragsende angeordnete,
die volle Breite der Rinne aufweisende, einstellbare Zunge 27 greift in die Trübe
ein und trennt sie in eine Schicht mit leichteren und eine Schicht mit schwereren
Gutteilchen. Die ersten wandern über das Blech 28 und die letzteren über das Blech
2;9 ab. Unterhalb der Rinne 17 wird zweckmäßig ein Auffangtrog für aus der Rinne
abtropfende Trübe angeordnet. Bei .diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um
eine Zweiproduktentrennung.
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Bei dem in .den Fig. 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
der Boden der Rinne aus dem endlosen Band 31. aus Gummi oder ähnlichem nachgiebigem
Werkstoff, das die Leitrollen 32, 33 umläuft, von denen eine in nicht gezeichneter
Weise angetrieben ist. Die Rückfläche des Bandes 31 ist mit F ührungsknaggen 34
versehen. Die Umleitrollen 32, 33 weisen entsprechende Rillen 35 auf. Der jeweils
den Boden der Rinne bildende Teil des Bandes 31 wird von den Stützrollen 36 gestützt,
die ebenfalls mit einer Rille 37 für die Führungsknaggen 34 versehen sind. Das Band
3;1 ist an beiden Rändern mit je einer Randleiste 43 versehen (Fig. 4 und 6). Die
beiden Seitenwände 39a der Rinne werden durch endlose Bänder 39 ebenfalls aus Gummi
od. d@gl. Werkstoff gebildet, .die die beiden um senkrechte Achsen sich drehenden
Rollen 401, 41 umlaufen, von denen die eine zweckmäßig in Abhängigkeit von der angetriebenen
Umleitrolle für das den Boden der Rinne bildende Band 31 angetrieben ist. Zur seitlichen
Unterstützung der die Seitenwände 39a bildenden Bänder dienen die Rollen 42. Unten
liegen die Bänder 39 an den Randleisten 43 des Bandes 31 an und werden durch die
in der Rinne befindliche Flüssigkeit gegen diese Randleisten gepreßt. Die Seitenbänder
39 können ebenfalls mit Führungsknaggen versehen sein. Sie überragen am Austragsende
der Rinne das Bodenband, so daß die Teilung des austretenden Flüssigkeitsstromes
zwischen den beiden Seitenbändern erfolgt.
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Um ein seitliches Ausweichen der Randleisten 43 des Bodenbandes 31
zu verhüten, ist nach Fig. 6 noch eine ortsfeste Führungsleiste 44 vorgesehen. Die
Gleitfläche dieser Führungsleiste kann durch einen Belag aus Glas oder einem ähnlichen
Gleitmaterial gebildet sein. Die endlosen Bänder 31, 39 sind mit Spannvorrichtungen
ausgerüstet.
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Die in :den Fig.7 bis io d argestellteAusführungsform der Vorrichtung
unterscheidet sich von der vorerklärten dadurch, daß die endlosen Bänder, nämlich
das Bodenband 46 und die Seitenbänder 47, aus denen die Rinne gebildet wird, einen
oben und an beiden Enden offenen Kasten 48 durchlaufen. Der Boden 48,1 dieses Kastens
trägt das Bodenband 46. Seine Seitenwände 48. ebenso wie der Boden mit Glas od.
dgl. verkleidet sein können, dienen -den Seitenbändern 47 als seitlicher Halt. Das
Bodenband 46 läuft über die beiden Rollen 49, 5,0:, .die Seitenbänder über die Rollen
51, 5.2. Je eine Rolle dieser Rollenpaare ist in nicht gezeichneter Weise angetrieben.
Gemäß Fig. i o ist das Bodenband- 46 an seinen Rändern mit einer Randleiste 46a
versehen, die sich in einer entsprechenden Ausnehmung 53 der Seitenwand 48v bewegt.
Durch die in der Rinne befindliche Flüssigkeit werden die Seitenbänder 47 abdichtend
gegen die Randleiste 46a gedrückt.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung
wird :die Rinne aus zwei Seitenbändern von rechtwinkligem Profil zusammengesetzt,
die um senkrechte Trommeln geführt werden und zu einer .geschlossenen Rinne durch
eine zwischen die einander zugewandten horizontalen Schenkel des Profils eingepreßte
Schicht aus Moosgummi od, dgl. vereinigt werden.
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Eine gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf
Kosten der Trennschärfe vereinfachte Ausführungsform der Vorrichtung ist in Fig.
i i bis 13 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform gleitet über den Boden der an
sieh feststehenden offenen Rinne i von rechteckigem Querschnitt das endlose Band
2, das am Auslaufende .der Rinne über -die unterhalb derselben angeordnete Antriebsrolle
3 zur Umkehrrolle 4 läuft und dann durch den abgedichteten Schlitz 5 der Rinne i
wieder in diese eingeführt wird. An der Aufgabeseite der Rinne sind dem Trübeeinlauf
dienende Mittel 6 von an sich bekannterAusführung vorgesehen. Diese Vorrichtung
dient der Trennung des Gutes in drei Komponenten. Es werden daher zwei Trübeströme
von verschiedener Wichte verwendet, die übereinandergelagert die Rinne durchströmen.
Der Trübestrom größerer Wichte wird der Rinne .durch .den Kanal 7 des Einlaufes
6 zugeführt und bewegt sich im unteren Teil der Rinne über ihren Boden in relativer
Ruhe gegenüber dem Förderband 2, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt.
Dieses Förderband aus Kautschuk ist vorteilhaft mit metallenen einvulkanisierten
Schleifleisten 8 nach Fig. 13 versehen, die eine günstigere Reibung am Boden -der
Rinne ergeben und gleichzeitig das Band beschweren. Der Radius der Antriebsrolle
3 ist kleiner als der kleinste Krümmungsradius der Kurven, die die aus der Rinne
austretenden Flüssigkeiten am Austritt beschreiben. Vor dem Schlitz 5 an der Aufgabeseite
der Rinne weist der Rinnenboden eine kleine Krümmung 5a auf, damit das in die Rinne
einlaufende Förderband unmittelbar am Boden anliegt. Unterhalb .der Rinne ist ein
Auffangtrog 9 für abtropfende Trübemengen vorgesehen. Am freien Überlauf oder Rinne
sind die einstellbaren siebartigen Trennzungen io, vi angeordnet, die in die austretenden
Trübeteilströme s und s1 hineinragen und Schichten spezifisch verschieden schwerer
Gutteilchen voneinander trennen und ableiten. Das unter der Zunge ri befindliche
ungelochte Leitblech 12 trennt den unteren Trübeteilstrom größerer
Wichte
s von Odem T'rübeteilström kleinerer Wichte s1. Der obere Teilstrom gelangt über
das Leitblech 12 in den Sammelbehälter i3 und wird nach vorheriger Reinigung und
Wichteprüfurng mittels der Pumpe 14 in den Einlauf 6 zurückgepumpt. Der untere Teilstrom
s gelangt ebenso in -den Sammelbehälter 15 und aus :diesem über die Pumpe.
r6 in den Kanal 7 des Einlaufes..
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Die Vorrichtung könnte in ihrer einfachsten Ausführungsform auch eine
feste Rinne einstellbares Neigung ohne bewegte Führungen aufweisen, die mit einer
solchen Menge an Schwerflüssigkeit beschickt und derart geneigt wird, daß sich an
jedes Stelle der Rinne eine so hohe Strömungsgeschwindigkeit ergibt, .daß sämtliche
auf den Boden der Rinne gesunkenen Gutteile mitgerissen werden und daß am freien
Auslauf der Rinne noch eine Flüssigkeitstiefe von wenigstens dem 21/2fachen des
Durchmessers des größten aufzubereitenden Kornes vorhanden ist. Die letzterwähnte
Bedingung ist übrigens auch beim Betrieb aller andern beschriebenen Vorrichtungen
einzuhalten.
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Bei sämtlichen beschriebenen Vorrichtungen kann gegebenenfalls zur
Verhinderung einer Reibung zwischen,der Oberfläche der Trübe und der Außenluft die
Trübe durch ein mit der gleichen Geschwindigkeit wie sie bzw. wie die Rinne sich
bewegendes Band aus Gummi. od. "dgl. überdeckt werden.
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Allen beschriebenen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist das Arbeiten
mit einem schnell bewegten, im vollen Rinnenquerschnitt aufgegebenen und ebenso
ohne Einengung des Querschnittes aus der Rinne austretenden Strom einer Schwerflüssigkeit.
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Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung besitzen
weder Becherwerke, Kratzbänder noch ähnliche Abrieb und Verschleiß ergebende Organe;
sie haben: einen verhältnismäßig nur sehr kleinen baulichen Umfang, der wesentlich
beschränkter ist als bei den üblichen Setzmaschinen oder anderen Aufbereitungsvorrichtungen.