-
Verfahren und Vorrichtungen zum Aufbereiten von Stoffgeraischen, insbesondere
Mineralien, z. B. Steinkohle und Erze, in Schwerflüssigkeit Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und Vorrichtungen zum Aufbereiten von Stoffgemischen aus Bestandteilen
verschiedener Wichte, insbesondere Mineralien, wie z. B. Steinkohle und Erze, in
Schwerflüssigkeit mit Hilfe der Zentrifugalkraft in Zentrifugalscheidern, wie z.
B. Zyklonen, Wirbelscheidern und Düsenschleudern.
-
Bei den bekannten Aufbereitungsverfahren dieser Art wird das Aufgabegut
im Gemisch mit der Schwerflüssigkeit tangential am Umfang in den Zyklon oder Wirbelscheider
bzw. zentral in die Düsenschleuder eingeführt. Von den durch die Wirbel- bzw. Schleuderbewegung
voneinander getrennten Bestandteilen verläßt sowohl das Schwimm,gut als auch das
Sinkgut den Scheider mit einem Schwerflüssigkeitsstrom und muß anschließend von
diesem wieder getrennt werden. Das geschieht auf Sieben mit feiner Lochung, vorzugsweise
auf Spaltsieben, und zwar auf den ersten Ab-
teilen des Siebes durch Abtropfenlassen
der Schwerflüssigkeit und auf den folgenden Abteilungen durch Abbrausen der am Gut
haftenden Schwerflüssigkeit.
-
Bei der Aufbereitung feinkörniger Stoffgernische in Schwerstoffsuspensionen
gelingt das Triennen des ausgetragenen Gutes vom anhaftenden Beschwerstoff nur unvollkommen,
weil feines Korn eine große mit Schwerstoff behaftete Oberfläche besitzt
und
auf dem Sieb eine sehr dichte Schicht bildet, die nur unvollkommen durch das Brausewasser
durchspült wird. Die Folge dieser Eigenschaften sind beträchtliche Besch-,verstoffverluste.
-
Gemäß der Erfin#dung wird zentral durch den Zentrifugalscheider ein
Spülflüssigkeitsstrom von geringerer Wichte als das Aufgabegut, vorzugsweise Wasser,
hindurchgeführt. Der Spülflüssigkeitsstrom grenzt sich infolge seiner geringeren
Wichte scharf gegen die kreisende Schwerflüssigkeit ab und nimmt deren Drehbewegung
an. Auf diese Weise bildet er zentrisch zur Drehachse innerhalb der Schwerflüssigkeit
ein stabiles Rotationsparaboloid. Das in der umgebenden Schwerflüssigkeit zur Drehmitte
hin strebende Schwimmgut wird dabei von außen nach innen in das SpÜlflüssigkeitsparaboloid
verdrängt, von dessen Strömung erfaßt und ausgetragen. Dabei werden nur geringe
Schwerstoffmengen mit dem Spülstrom abgeführt. Versuche mit einer Schleuder haben
ergeben, daß bei einer Wichte der zugeführten Schwerflüssigkelt von 1,8 das Schwimmgut
mit einem Spülstrom ausgetragen wurde, dessen Wichte nur i,o5 betrug. Der geringe
Gehalt des Spül-
stroms an Beschwerstoff erlaubt es, letzteren durch Abtropfenlassen
und anschließendes leichtes Ab-
brausen fast restlos vom Schwimmgut abzuspülen
und damit zurückzugewinnen.
-
Anstatt das Aufgabegut mit der Schwerflüssigkeit in den Zentrifugalscheider
einzuführen, kann dasselbe erfindungsgemäß auch mit dem Spülstrom, also mit reinem
Wasser zugeführt werden. Dabei ergeben sich ganz erhebliche Vorteile: Das Aufgabegut
kann dem Spülstrom einfach in laufendem geregeltem Strom zugesetzt werden, da, esvom
Wasser viel schneller und gründlicher benetzt wird als von viskoser Schwerflüssigkeit.
Es kommen somit die mechanisch betriebenen Mischgefäße, welche das Aufgabegut innig
und homogen mit der Schwerflüssigkeit mischen, in Fortfall. Das mit Wasser benetzte
Korn hat nur geringe Nreigung, Schwerstoff festzuhalten, weil seine Risse und Poren
vorher mit reinem Wasser gefüllt werden und seine Oberfläche mit einem Film aus
reinem Wasser überzogen ist. Schließlich kommt das Schwimmgut nur sehr kurzzeitig
mit der Schwerflüssigkeit im Scheider in Berührung. Alles in allem wird beim Zuführen
des Aufgabegutes mit dem Spülstrom erheblich weniger Beschwerstoff mit dem das Schwimmgut
abführenden Spülstrom aus dem Scheider abgeführt als bei mit der Schwerflüssigkeit
aufgegebenem Aufgabegut.
-
Der Spülstrom wird bei Zyklonen oder Wirbelscheidern in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung vorzugsweise tangential auf kleinerem Durchmesser als die Schwerflüssigkeit,
jedoch in gleicher Drehrichtung und etwa mit der Drehgeschwindigkeit zugeführt,
welche die Schwerflüssigkeit auf dem Eintrittsradius der Spülflüssigkeit aufweist.
Auf diese Weise vermag der Spülstrom den Schwerflüssigkeitswirbel nicht zu stören.
Es treten in der Berührungszone zwischen dem Schwerflüssigkeits-und dem Spülflüssigkeitswirbel
keine Geschwindigkeitsdifferenzen auf, die das Vermischen beider in der Grenzzone
begünstigen könnten.
-
Das neue Verfahren sei an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der
Abh. i einen Zyklon, Abb. 2 einen Wirbelscheider und Abb. 3 eine Düsenschleuder
schematisch darstellt. IN ach Abb. i besteht der Zyklon aus dem kegelförmigen Behälter
i mit einer tangentialen Zuflußleitung 2 für die Sch,-v#,erflüssiglzeit an seinem
Basisende, einer AustrittsÖffnung 3 für das Sinkgut an seiner Spitze und
einem zentralen Austrittsrohr 4 am Basisende für das Schwimmgut, das in seiner Höhe
einstellbar ist. Ferner ist zentral im Basisende ein zylindrischer, nach dem Zyklon
hin offener Wirbelraum 5 von kleinerem Durchmesser als der Zyklon angeordnet,
in den tangential eine Zuflußleitung 6 für den Spülstrorn, z. B. aus Wasser,
einmündet. Die Zuflußleitungen 2 und 6 münden in gleicher tangentialer Richtung
in den Zyklon ein und sind durch Ventile 7 und 8 regelbar. An die
Austrittsöffnungen 3 und 4 sind ebenfalls Regelventile 9, io angeschlossen.
-
Dem Zyklon wird durch die tangentiale Leitung 2 Schwerflüssigkeit
und durch die tangentiale Leitung 6 Wasser zugeführt. Dadurch entstehen im
Zyklon zwei ineinandergeschachtelte Wirbel, von denen der äußere, aus Schwerflüssigkeit
bestehende, den inneren, aus Wasser bestehenden, urnhüllt. Die Eintrittsgeschwindigkeiten
werden dabei so aufeinander abgestimmt, daß zwischen den beiden Wirbeln keine nennenswerten
Geschwindigkeitsdifferenzen entstehen. Durch Einregeln der Ventile 7
bis io
läßt sich erreichen, daß der Schwerflüssigkeitswirbel im wesentlichen aus der Spitzen-Öffnung
3 und der Wasserwirbel im wesentlichen aus -dem zentralen Rohr 4 austritt.
Der Wasserwirbel nimmt dabei die in der Zeichnung angedeutete Gestalt eines Rotationsparaboloides
an, innerhalb dessen ein Ran,dwirbel abwärts und ein zentraler Wirbel aufwärts läuft.
Das Aufgabegut wird entweder dem bei 2 eintretenden Schwerflüssigkeitsstrom oder
dem bei 6 eintretenden Spülstrom zugesetzt. Durch die Wirbelbewegung im Zyklon
werden die schweren Gutsbestandteile nach außen in den Sch-werflüssigkeitswirbel
geschleudert. Sie bewegen sich an der Wand des Zyklons abwärts und treten mit dem
Schwerflüssigkeitsstrom aus der Öffnung 3 aus. Die leichten Bestandteile
werden zur Drehmitte hin in den zentralen Spülwirbel gedrängt, von diesem erfaßt
und durch die öffnung 4 ausgetragen. Durch Einstellen des zentralen Rohres 4 in
seiner Höhe läßt sich leicht die für die beste Trennung erforderliche Höhenlage
seiner Eintrittsöffnung im Zyklon ermitteln und aufrechterhalten.
-
Der Wirbelscheider nach Abb. 2 besteht aus einem zylindrischen Behälter
i i mit tangentialem Eintrittsstutzen 12 am oberen Ende und in Wirbelrichtung tangentialem
Abflußstutzen 13 am unteren. Zentral am Behälter ii ist ein nach diesem hin
offener zylindrischer Wirbelraum 14 voll kleinerem Durchmesser als der Behälter
vorgesehen, in den ein Eintrittsstutzen 15 tangential einmündet. Dem
Wirbelraum
gegenüberliegend befindet sich am unteren Ende des Behälters ii ein Austritt#sstutzen
16. Die Stutzen 12 und 15 münden in gleicher Richtung tangential in den Wirbelscheider
und sind durch Drosselventite 17, 18 regelbar; ebenso sind die Abflußstutzen 13,
16 durch Drosselventile ig, 2o regelbar. Die Schwerflüssigkeit tritt durch den Eintrittsstutzen
12 in den Wirbelscheider ein, verursacht in demselben einen schnell umlaufenden
Wirbel und tritt aus dem Abflußstutzen 13 wieder aus. Die Spülflüssigkeit
wird dem Scheider durch den Stutzen 15 zugeführt, erzeugt innerhalb des Schwerflüssigkeitswirbels
einen zentralen Spülflüssigkeitswirbel, der die Form eines Rotationsparaboloides
annimmt und aus dem Austrittsstutzen 16 wieder austritt.
-
Das A.ufgabegut wird entweder der bei 12 eintretenden Schwerflüssigkeit
oder besser der bei 15
eintretenden Spülflüssigkeit zugesetzt. Durch die Wirbelbewegurrg
würden die schweren Bestandteile durch den Schwerflüssigkeitswirbel hindurch an
die Behälterwand geschleudert, an der sie sich abwärts bewegen, um mit dem Schwerflüssigkeitsstrom
aus der tangentialen Austrittsöffnung 13 ausgetragen zu werden. Die leichten Bestandteile
werden in den zentralen Spülflüssigkeitswirbel verdrängt und mit diesem durch den
Austrittsstutzen 16 abgeführt.
-
Bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. i und 2 wird die Eintrittsgeschwindigkeit
der Spülflüssigkeit etwa so groß bemessen wie die Umlaufgeschwindigkeit des Schwerflüssigkeitswirbels
auf dem Eintrittsradius der Spülflüssigkeit. In beiden Fällen kann die Spülflüssigkeit
auch axial, also ohne Wirbelbewegung zugeführt werden; allerdings entstehen dann
Strömun#gsverluste in der Trennzone, da der Schwerflüssigkeitswirbel den Spülflüssigkeitsstrom
in Wirbelbewegung versetzt. Das mit der Spülflüssigkeit zugeführte Aufgabegut erfährt
dabei aber eine schonende Behandlung, da es nicht wie bei tangentialem Eintritt
gegen die Wand des Wirbelraumes 5 bzw. 14 gedrängt wird.
-
Die Düsenschleuder nach Abb. 3 besteht aus einem oder mehreren
um die Achse a-a umlaufenden Schleuderräumen 21 mit Austrittsdüsen:22 am Umfang
und einer ortsfesten Fangrinne 23 im Bereich der Düsen 22. Die Schwerflüssigkeit
tritt durch die Hohlwelle 24 und die Spülflüssigkeit durch das zentrale Rohr
25 innerhalb der Hohlwelle in die Schleuderrä-UMC 2 1 ein. Während die Schwerflüssigkeit
im wesentlichen aus den Austrittsdüsen 2.2 in die Fangrinne 23 ausspritzt,
bildet die Spül-
flüssigkeit im Bereich der Drehachse innerhalb der Schwerflüssigkeit
ein RotationsparabolOid 26 und tritt unten aus dem zentralen Austrittsstutzen
27 aus.
-
Das Aufgabegut wird entweder der Schwerflüssigkeit oder besser der
Spülflüssigkeit zugesetzt. Unter der Schleuderwirkung in den Schleuderräumen 21
werden die schweren Gutsbestandteile nach außen in die Schwerflüssigkeit geschleudert
und treten mit dieser aus den Düsen 22 aus. Die leichten Gutsbestandteile werden
zur Drehmitte hin in den Spülflüssigkeitsstrom gedrängt und treten mit diesem aus
der Hohlwelle 27 aus. Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen wird der Schwerflüssigkeitsstrom
dem Scheider mit leicht höherem Druck zugeführt als der Spülflüssigkeitsstrom. Dadurch
wird verhindert, daß sich das Spülflüssigkeitsparaboloid durch Auswaschen der umgebenden
Schwerflüssigkeit unzulässig stark erweitert. Ein kleinerer Teil der Schwerflüssigkeit
wird dabei zwar in den Spülflüssigkeitsstrom gedrängt und mit diesem abgeführt.
Bei der Verwendung von Schwerstoffsuspensionen bleibt jedoch das dadurch bedingte
Abwandern von Beschwerstoff sehrgering,weilderBeschwerstoff imrotierenden Spülflüssigkeitsstrom
von niedriger Wichte zum größten Teil wieder zurückgeschleudert wird, die Schwerflüssigkeit
somit praktisch nur Wasser an den Spülflüssigkeitsstrom abgibt.