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Verfahren und Setzmaschine zum Trennen eines Gemenges von Mineralien
unterschiedlichen spezifischen Gewichtes Das alte, als Setzen bezeichnete Verfahren
des Trennens eines Gemenges von Mineralien nach den spezifischen Gewichten seiner
Bestandteile in mit auf und ab bewegter Trennflüssigkeit arbeitenden Setzmaschinen
hat, veranlaßt durch verschärfte Forderungen der Neuzeit, in bezug auf Reinheit
seiner Erzeugnisse vielfach die Beurteilung erfahren, daß mit den Ausführungen der
Maschinen aus letzter Zeit seine Bestwirkung erreicht worden und dieses Setzverfahren
daher nicht mehr steigerungsfähig sei. Insbesondere auf dem Gebiete der Steinkohlenaufbereitung
gab diese Ansicht Anlaß zur Einführung neuer Verfahren.
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Die Erfindung geht von der gegenteiligen Ansicht aus und hat sich
die Aufgabe gestellt, das einfache und sonst in noch mancher Hinsicht neueren Verfahren
überlegene Setzen gütemäßig zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wurde der Trennvorgang in der Setzmaschine
untersucht und nach den Bedingungen geforscht, unter denen vollkommenes und verlustfreies
Trennen mit dieser Maschine überhaupt möglich ist.
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Obzwar man bisher schon, wenn auch nur in etwa, wie sich noch zeigen
wird, den Einfluß der Gleichfälligkeit auf die Trennschärfe, d. h. die Bindung der
Durchmesser d?""" und d"t.1,L zweier Körner an ihre spezifischen Gewichte yMex und
y.i" und die Dichte der Trennflüssigkeit ö, gegeben durch die Beziehung
beim Fallen der Körper in ruhender
Flüssigkeit, beachtete, wurden
bei der Setzmaschine Hubzahl und Hubhöhe der Trennflüssigkeit, wenngleich- im umgekehrten
Verhältnis der Hubzahl zur Korngröße des Setzgutes und von Hubzahl und -höhe zueinander,
rein empirisch bestimmt, wobei weiter auch unberücksichtigt geblieben ist, daß beide
in setztechnischem Einklang miteinander stehen müssen. Dieser Einklang, dessen Bedeutung
für scharfes Trennen man nicht erkannt hatte, blieb unbeachtet insofern, als man
die Hubhöhe mit Hilfe der meist dazu vorhandenen Mittel häufig, die Hubzahl dagegen,
weil die Möglichkeit dazu fehlte, fast nie änderte und in Zugabe oder Drosselung
der Unterwassermengen geeignete Mittel erblickte, auf die Güte des Trennvorganges
einzuwirken, was indes unzulänglich bleiben mußte, solange Hubzahl und -höhe unharmonisch
zueinander blieben.
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Insbesondere wenn mit höherer Hubzahl gearbeitet werden muß, wie bei
feineren Körnungen und Nachwaschgut, ist, wie erstmalig erkannt wurde, neben richtiger
Bemessung der Hubzahl an sich auch die Abstimmung der Hubhöhe auf diese Hubzahl
unerläßlich. Außerdem vermögen empirisch bestimmte Setzflächen keine Gewähr zu bieten
fürvollkommene und verlustfreie Setzarbeit, auch nicht, wenn sie sehr groß bemessen
werden, wie zur Zeit noch geglaubt wird; sie erhöhen zudem nicht nur die Gestehungskosten
der Maschine selbst und ihren Raumbedarf, sondern auch deren Betriebskosten durch
vermehrten Umlauf an Trennflüssigkeit und durch verteuerte Klärung zu großer Flüssigkeitsmengen
und verstoßen schließlich auch gegen die in neuester Zeit für Aufbereitungsanlagen
aufgestellte Forderung, daß sich alle Trennvorgänge so schnell, aber auch so scharf
wie möglich vollziehen sollen. Darüber hinaus besteht bei empirischer Bestimmung
ausschlaggebender Daten des Verfahrens für den Hersteller der Maschinen keinerlei
Sicherheit, die von ihm stets verlangte Gewähr einer bestimmten Güteleistung der
Maschinen erfüllen zu können, wohl aber die Gefahr, einen mit erheblichem Schaden
für ihn verbundenen Fehlbau zu liefern.' Meist, wenn es zu spät ist, führt die empirische
Beurteilung des Setzvorganges, die häufig von vornherein Trugschlüsse Jur Folge
hat, zur Erkenntnis, daß eine eingegangene Gewähr vom Hersteller der Maschine gar
nicht erfüllt werden kann, wenngleich eingehende Trennversuche vorgenommen wurden.
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Die Erforschung der Bedingungen, unter denen mit Setzmaschinen ein
vollkommenes und verlustfreies Zerlegen eines Gemenges von Mineralien in seine Bestandteile
möglich ist, hat nun zu der Erkenntnis geführt, daß ein solches Zerlegen nur stattfinden
kann, wenn, neben der Bedingung des Einhaltens zenauer, von der j eweils verlangten
Trennspanne
Hubzahl (n) und die Hubhöhe (Hw) der Trenn-
abhängiger Trenngrenzen auch die flüssigkeit (von der Dichte d) richtig bemessen
werden. Es sind mithin drei Bedingungen, deren Erfüllung ein vollkommener Trennvorgang
verlangt und für die die jeweils geforderte Trennspanne ausschlaggebend ist. Ihre
genaue Ermittlung und Einhaltung kennzeichnet das Verfahren nach der Erfindung.
Zum Nachweis der über diese Zusammenhänge angestellten, inzwischen veröffentlichten
wissenschaftlichen Untersuchung wird auf die gedruckte Anlage als Ergänzung der
Beschreibung hingewiesen. Sie zeigt, daß die Hubzahl der Trennflüssigkeit -gleichermaßen
in Beziehung steht zur Hubhöhe wie die Endfallgeschwindigkeit zur Endfallgeschwindigkeitshöhe,
gemäß den Gesetzen des Fallens der Gemengebestandteile in unbewegter Trennflüssigkeit.
Erstmalig können durch die Erfindung alle setztechnischen Einzelheiten des Vorganges
einer vollkommenen und verlustfreien Trennung nach den spezifischen Gewichten des
Trenngutes bei einer Setzmaschine vorherbestimmt, diese Trennung auch gewährleistet
und somit jede Unsicherheit beim Bau und bei der Lieferung der Maschinen von vornherein
ausgeschaltet werden. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Bemessung der Trennflächen
deren bei empirischer Bestimmung häufige Überbemessung vermieden, mit der ja gegen
die erwähnte Forderung, die Zeit für den Trennvorgang auf das kleinstmögliche Maß
zu beschränken, verstoßen wird. Und zugleich werden die Gestehungskosten und der
Raumbedarf der '.Maschinen herabgesetzt, während ihre Betriebskosten in den engsten,
nicht mehr herabsetzbaren Grenzen gehalten werden. Das Zurückführen von Hubzahl
und -höhe der Trennflüssigkeit auf die Gesetze des Fallens der Gemengebestandteile
in unbewegter Flüssigkeit sichert dem Verfahren nach der Erfindung den Vorzug der
Einfachheit beim Vergleich mit anderen Trennverfahren, die, wie z. B. die Schwerflüssigkeitsverfahren,
wegen ihrer Nebenumstände keineswegs einfach sind. Das im voraus rechnerisch zu
erfassende Verfahren verhindert in jedem Falle Streit über die jeweils mögliche
Trennschärfe und erspart zudem in den meisten Fällen die nicht unwesentlichen Kosten
für Trennversuche.
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Es ist nun erforderlich, daß eine zur Ausübung des Verfahrens nach
der Erfindung bestimmte Setzmaschine auch die dieses Verfahren sichernde Bewegung
der Trennflüssigkeit gewährleistet. Bei Setzmaschinen, die mit Kolben, seien das
Neben- oder Unterkolben, arbeiten können, gestaltet sich dies im Sinne des an sich
rauhen Betriebes einer Aufbereitungsanlage einfach. Die Kolben fallen indes schwer
aus und sind ihrer bedeutenden Maße wegen nur bei großer Trennspanne und grober
Körnung des Trenngutes anwendbar, während für geringe Trennspannen und feine Körnungen,
die hohe Hubzahlen, wenn auch bei kleinen Hubhöhen, verlangen, eine durch Druckwasser
oder Preßluft hervorgerufene Flüssigkeitsbewegung vorteilhaft ist.
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Bisweilen erfordern Umstellungen im Untertagebereich oder wirtschaftliche
Erwägungen die Umstellung einer Setzmaschine auf andere Trennspannen oder Körnungen.
Damit eine solche Umstellung ohne erheblichen Zeitverlust in gewissem Rahmen möglich
ist, können die Organe, durch die die erfindungsgemäße Bewegung- der Trennflüssigkeit
hervorgerufen wird, z. B. die Exzenter für die Kolben bzw. Steuerteile für Druckwasser
oder Preßluft wie auch der Antrieb der Maschine, für eine unter Wahrung des erfindungsgemäßen
Einklangs zwischen Hubzahl- und
-höhe veränderbare Bewegung der
Trennflüssigkeit ausgeführt werden. Eine an der Setzmaschine befindliche Zahlentafel
mit zusammengehörigen, auf verschiedene Trennspannen und Körnungen bezogenen Hubzahlen
und -höhen ermöglicht dann ein einfaches Ablesen der jeweils gültigen Werte für
die Trennflüssigkeitsbewegung.
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Im Endergebnis ergibt sich somit durch die Er-Erfindung eine trenntechnisch
harmonisch wirkende Schnellsetzmaschine mit geringstmöglichen Abmessungen.