DE897382C

DE897382C - Vorrichtung zur Trennung fester Teilchen verschiedenen spezifischen Gewichtes

Info

Publication number: DE897382C
Application number: DEA14550A
Authority: DE
Inventors: Earl Conrad Herkenhoff
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1951-04-24
Filing date: 1951-11-23
Publication date: 1953-11-19
Also published as: FR1044111A; US2793748A; GB690672A

Description

CTiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. NOVEMBER 1953

A 14550 VIb I la

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Zyklon zur Trennung zerkleinerter Stoffe.

Es wurde ein wichtiges Verfahren zur Trennung zerkleinerter Stoffe mit Hilfe der Unterschiede des spezifischen Gewichtes entwickelt, bei dem ein Zyklon und ein Trennmedium Verwendung finden, das aus einer Suspension aus feinverteilten schweren Festkörperchen in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, besteht. Die Festkörperchen können ein Teil der Erzaufbereitung, ein autogenes Medium sein oder getrennt als exogenes Medium zugeführt werden. Im letzteren Fall ist es gewöhnlich wünschenswert, magnetisierbare Festteilchen zu verwenden, beispielsweise Magnetit, Ferrosilizium u. dgl., da man dieselben leicht magnetisch von den feinverteilten Schlammteilchen befreien kann, die im Erz vorhanden sind oder sich beim Trennverfahren bilden.

Das Medium und die zerkleinerten Stoffe, beispielsweise die Erze, werden tangential in den oberen Teil des konischen Teiles des Zyklons eingeführt. Es entstehen zwei Wirbel, die sich in derselben Richtung drehen, jedoch eine entgegengesetzte axiale Bewegungsrichtung haben. Der innere Wirbel bewegt sich auf den Boden des Konus zu und der äußere Wirbel verläuft zu einer Austrittsöffnung oder einer Öffnung an der Spitze. Durch die in den Wirbeln auftretende Zentrifugalkraft, die gewöhnlich größer als die Schwerkraft ist, werden die Teilchen mit höherem spezifischem Gewicht als das spezifische Gewicht des Trennmediums nach außen in den äiißeren

Wirbel getragen und durch die Seitenöffnung entladen, während das leichtere Material vom inneren Wirbel durch den Bodenteil der Vorrichtung abgeführt wird. Die Zyklontrennung ist in der USA.-Patentschrift 2 543 689 beschrieben.

Das Zyklonverfahren zur Trennung von zerkleinerten Stoffen verschiedenen spezifischen Gewichtes hat große wirtschaftliche Bedeutung erlangt. Es hat sehr viele Vorteile, beispielsweise eine sehr große Kapazitat mit geringem Raumbedarf, die Möglichkeit feine Partikel zu behändem usw. Bei manchen Erzen jedoch ist die Schärfe der Trennung nicht immer vollständig. Bei Eisenerzen beispielsweise, bei denen die Gangart aus Kieselerde besteht, wie Quarz, ist es äußerst wichtig, eine Eisenkonzentration mit einer minimalsten Menge von Zieselerde zu erreichen, um den Erfordernissen bei der Hochofenbehandlung gerecht zu werden. Der Kieselerdegehalt der am Scheitel austretenden Stoffe wurde bei manchen Eisenerzen als höher festgestellt, als es für ein beim Hochofenprozeß geeignetes gutes Erzeugnis wünschenswert ist.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf einen verbesserten Zyklon, besonders wenn der Maximalgehalt der am Scheitel austretenden Stoffe von ausschlaggebender Bedeutung ist. Es hat sich herausgestellt, daß bei abgestumpfter Ausführung des konischen Zyklonteiles und bei Verschluß des unteren abgestumpften Endes mit einer Hülse mit kleiner Mittelöffnung bessere Ergebnisse möglich sind, vorausgesetzt, daß die entsprechenden Abmessungen, einschließlich des Ausmaßes der Abstumpfung in bestimmten Verhältnisse gehalten werden. Fallen diese Abmessungen außerhalb dieser Verhältnisse, so ist die verbesserte Güte der am Scheitel austretenden Stoffe nicht mehr langer vorhanden, und die Ergebnisse sind annähernd denen gleich, die man mit Normalzyklonen erhält. Die Bereiche der Abmessungen, auf die sich die vorliegende Erfindung gründet, wird im folgenden im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. ι bis 4 Teilschnittansichten von Zyklonen, die Abmessungen gemäß der Erfindung haben und

Fig. 5 bis 7 Teilschnittansichten von Zyklonen mit Abmessungen, die außerhalb des Erfindungsbereiches liegen.

Alle Zyklone sind mit dem üblichen Tangentialeinlaß r, einer mittleren Wirbelführung 2 und einem Austrittskopf 3 versehen. In jedem FaE ist ein konischer Teil 4 vorhanden, der den kritischen Teil des Zyklons darstellt. Wie allgemein üblich, befinden sich bei bestimmten Zyklonen, beispielsweise bei denen nach Fig. 1, 2, 5 und 6 zylindrische Teile 5 zwischen dem Einlaß und dem konischen Teil. Die Konusteile sind alle abgestumpft und enthalten.einen Mantel oder Bodenteil 6, der mit einer Zentralöffnung 7 versehen ist.

In den Zeichnungen sind folgende Abmessungen besonders hervorgehoben: A = Maximaldurchmesser des Konusteiles, B = Durchmesser des Konus an der Stelle der Abstumpfung, C = Durchmesser der Mittelöffnung y, H = Höhe des Konusstumpfes. Im allgemeinen werden die Abmessungen der Austrittsöffnung C durch die Größe des größten zerkleinerten Materials, das im Zyklon behandelt werden soll, bestimmt. In der Praxis ist diese Öffnung nicht kleiner als 3,6 cm und kann in großen Zyklonen beträchtlich größer sein. Die Größe der Austrittsöffnung wird nach der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich geändert und ist im allgemeinen annähernd dieselbe, wie bei einem gewöhnlichen Zyklon derselben Größe und derselben Materialart.

Um die Vorteile nach der vorliegenden Erfindung zu erzielen, müssen bestimmte entsprechende Abmessungen des Kegelstumpfteiles des Zyklons in folgende Bereiche fallen: A : B = 1,5 bis 3, B: C = 1,65 bis 3, H: A = 0,5 bis 3·

Die ersten beiden Verhältnisse sind etwas kritischer als das Verhältnis H: A. Jedoch ist es notwendig, daß alle drei Abmessungen Verhältnisse in den angegebenen Grenzen liegen.

Um die Wichtigkeit dieser Abmessungen zu erläutern, wurden Zyklone nach den Fig. 1 bis 7 mit einem in Minnesota gewonnenen Eisenerz geprüft, das aus dem Bergwerk über eine Zeitperiode von mehreren Monaten entnommen wurde. Dieses Erz hatte einen Eisengehalt von 50 bis maximal 75 °/₀. Die Medium-Festteilchen-Mischung war aus 8o°/₀ Magnetit und 20% Ferrosilizium zusammengesetzt. Die Zyklone waren von kleiner Größe und hatten alle den gleichen Maximaldurchmesser. Die folgende Tabelle zeigt die Güte des erhaltenen Konzentrats. Es soll bemerkt werden, daß für das wirtschaftliche Produkt der SiO₂-Gehalt unter 10% liegen soll.

Da bei allen Versuchen etwas verschiedene Einlagen verwendet wurden, wurden die Ergebnisse über wenigstens einen Tagesbetrieb mit jeder Zyklonart bemittelt. Aus der vorhergehenden Tabelle ergibt sich, daß die Verhältnisse A : B und B: C äußerst kritisch sind, während die Änderung durch das Verhältnis H: A viel weniger ausgeprägt ist. Die Wirkungen einer Änderung der Verhältnisse in der Gestalt der Zyklone sind deutlich aus den Zeichnungen zu entnehmen, die alle den gleichen Maßstab haben. Die Fig. 5 bis 7, in denen Abmessungen gezeigt sind,· welche außerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung fallen, geben die Bedingungen an, die mit gewöhnlichen Zyklonen erreicht werden; dies trifft besonders für die Zyklone nach den Fig. 6 und 7 zu.

Es ist nicht bekannt, warum abgestumpfte Zyklone zu solchen bedeutenden Verbesserungen in der Zusammensetzung des Scheitelkonzentrats führen. Offensichtlich beruht das Ergebnis auf einer geringeren Verunreinigung mit den leichten Stoffen vom inneren

Zykloa	B	A	H	SiO₂
Fig.	~G	B	A	%
I	2,1	2,10	0,80	6,35
2	2,3	2,0	1,10	7.91
3	2,15	2,IO	2,20	8,04
4	1,65	3,0	2,2	9,08
5	i,33	3,75	1.13	10,57
6	i,3	3,75	1,11	11,08
7	1,4	4.8	2,2	12,72

Wirbel. Es ist möglich, daß die Tatsache, daß der äußere Wirbel weiter außerhalb der Mittellinie des Zyklons an seinem abgestumpften Scheitelende liegt, zu einer besseren Trennung in der Nähe dieser Stelle führt, da der Ausfluß durch die Mittelöffnung durch die Bodenplatte oder das Schild 6 prallblechartig abgeschirmt ist. Es ist jedoch ganz gut möglich, daß auch andere Erscheinungen vorliegen und diese die wichtigeren sind. In jedem Fall haben ausgedehnte

ίο Versuche gezeigt, daß die verbesserten Ergebnisse der vorliegenden Erfindung sich nur innerhalb der Grenzen für die oben angegebenen Verhältnisse erzielen lassen. Die Erfindung soll deshalb nicht auf eine bestimmte Theorie für den Betriebsvorgang beschränkt werden.

In den Ansprüchen werden die Buchstaben A₁B₁C und H in dem gleichen Sinn wie in der Beschreibung verwendet.

Claims

Patentansprüche:

i. Vorrichtung zum kontinuierlichen Abscheiden fester Teilchen verschiedenen spezifischen Gewichtes aus einer die Teilchen enthaltenden Suspension, bestehend aus einem Zyklon mit einem abgestumpften konischen Ende und einer darin befindliehen Öffnung, mit einem Einlaß zur tangentialen Einführung der Suspension in der Nähe des entgegengesetzten Endes des Zyklons und mit einer zentralen Austrittsöffnung in der Nähe des tangentialen Einlasses, dadurch gekennzeichnet, daß über dem abgestumpften Ende eine Platte (6) mit einer Mittelöffnung (7) vorgesehen ist und die Abmessungen der Vorrichtung im Bereich folgender Werte liegen: A : B = 1,5 bis 3, B : C = 1,65 bis 3, H: A = 0,5 bis 3, wobei bedeutet A = Durchmesser des Oberteiles des Zyklonkonus, B = Durchmesser des abgestumpften Endes des Zyklonkonus, C — Durchmesser der Mittelöffnung in der Platte und H — Höhe des kegelstumpfförmigen Zyklonteiles.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelöffnung in der Nähe des tangentialen Einlasses mit einem ringförmigen Prallblech oder Wirbelführung versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 5569 11.