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Verfahren zum Eindicken von Trüben durch Schleuderwirkung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Trennen bzw. Eindicken von Trüben durch Schleuderwirkung,
insbesondere von Trüben, die bei der Trennung von Kohle und Berge mit Hilfe Schweretrüben
auftreten.
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Diese Schweretrüben sind z. B. Trüben von Löß, Ton, Letten, Baryt,
Magnetit u. a.
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Bei derartigen Verfahren werden die getrennten Produkte, Kohle und
Berge, mit Wasser abgespült, wobei verdünnte wässerige Trüben des Beschwerungsstoffes
Löß, Ton, Baryt oder Magnetit entstehen.Diese verdünntenTrüben werden eingedickt,
damit sie wiederverwendet werden können. Auch wenn eine reine Schwerflüssigkeit,
wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff, oder eine Salzlösung, z. B. eine Calciunfhitratlösung,
benutzt wird, ergibt sich die Notwendigkeit, im Laufe des Betriebes mit Kohlenstaub
und Bergestaub verunreinigte Trennflüssigkeit zu regenerieren. Ein bedeutender Teil
der für die Wäscherei benötigten Anlagen ist also immer für die Trennung bzw. Eindickung
von Trüben bestimmt.
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Außer Anlagen zur Regenerierung von Trennflüssigkeiten braucht man
auch Vorrichtungen z. B. zur Klärung von Abfallwasser, gegebenenfalls nach Zusatz
von Ausflockungsmitteln. So sind z. B. bei
Anwendung der üblichen
Stromwäsche, Setz-,#;äsche, Schaumflotation usw. Anlagen zur Gewinnung von Kohlenschlamin
aus Trüben und zur Abtrennung von Bergeschlamm erforderlich. -. -
Bis jetzt
war es üblich, -diese Trüben -durch Anwendung von Klassiervorrichtungen, Eiildickern,
z. B. nach D o r r, oder Spitzkästen zu trennen.
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Diese Vorrichtungen haben alle den erheblichen Nachteil eines verhältnismäßig
sehr großen Umfangs. Bei den Vorrichtungen, bei denen das eingedickte Material durch
eine Öffnung im Boden abgeführt wird# können außerdem ernsthafte Schwierigkeiten
durch Verstopfungen entstehen.
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Die Erfindung benutzt nun zum Eindicken von Trüben einen Zyklon.
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Es ist bekannt, Aufschwemmungen mittels Schleuderwirkung, z. B. in
einer Zentrifuge, iii eine leichtere und eine schwerere Fraktion zu trerinen und
durch Änderung der Geschwindigkeit der Zentrifuge das spezifische Gewicht der schweren
Fraktion zu beeinflussen. Das spezifische Gewicht der schweren Fraktion wird durch
Erhöhung der Zentrifugengeschwindigkeit gesteigert.
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Die Wirkung einer Zentrifuge ist aber völlig verschieden von der Wirkung
eines Zyklons, indem eine Zentrifuge nur auf Schlenderwirkung beruht, während in
einem Zyklon die sogenannte Stauwirkung eine überwiegende Rolle spielt. Der Unterschied
zwischen beiden geht auch schon daraus hervor, daß der Geschwindigkeitsverlauf in
einer Zentrifuge sich von dem in einem Zyklon grundsätzlich unterscheidet. In einer
Zentrifuge nimmt die Geschwindigkeit von der Mitte nach dein Rande im gleichen Verhältnis
mit dem Halbmesser zu; in einem Zyklon dagegen ist das Produkt aus Winkelgeschwindigkeit
und Halbmesser nahezu konstant.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Eindicken von Trüben,
insbesondere von Trüben, die bei der Trennung von Kohle und Berge mit Hilfe von
Schweretrüben auftreten, durch Schleuderwirkung, wobei die in einem Zyklon durchgeführte
Eindickung der Trübe durch Einstellung der Austrittsöffnungen für die beiden zu
gewinnenden Bestandteile und/oder des Druckes der zugeführten Trübe derart geregelt
wird, daß eine Schweretrübe mit der für ihre Weiterbehandlung erforderlichen Wichte
und möglichst geklärtes Wasser aus dem Zyklon ausgetragen werden. Nach diesem Verfahren
ist es ohne weiteres möglich, die spezifisclien Gewichte der beiden Fraktionen zu
beeinflussen bzw- einzustellen. Dieses- bisher nicht erreichbare Ziel wird lediglich
durch die Anwendufig einer so einfachen Vorrichtung, wie sie ein Zyklon darstellt,
erreicht, dessen Anschaffungs- und Betriebskosten nur einen verschwindenden Bruchteil
der entsprechenden Kosten einer Zentrifuge betragen.
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Weiterhin wurde gefunden, daß die Trennung mittels Zyklons auch unter
gleichzeitiger 1-\.nwendung der Schaumflotationsmethoden ausgeführt werden kann.
Die Teilchen, welche durch- anhaftende Luftbläschen leichter als das Sieb mitführende
Wasser geworden sind erscheinen an der Trennfläche zwischen Wasser und Luft in der
Mitte des Zyklons, wo sich eine tiefe Senke bildet, und verlassen den Zyklon durch
die Offnung für das geklärte Wasser. Auf.diese Weise wird eine schnelle Trennung
zwischen den schweren und leichten Teilchen ermöglicht: Zyklone sind schon als Windsichter
verwendet worden (vgl. deutsche Patenschrift 578:2o6). Damit kann man aber nicht
eine Fraktion erhalten, deren Konzentration sich regeln läßt. Weiterhin handelt
es sich beim Behandeln von Gasen um eine Technik, die völlig anders ist als beim
Behandeln von Flüssigkeiten.
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. Zyklone werden weiterhin z. B. in der Papier--industrie verwendet
(vgl. z. B. französische Patentschrift.828643, _britische Patentschrift
855845
und deutsche Patentschrift 666 817). Hierbei handelt es sich
aber um eine Reinigung, bei der ebenfalls nicht eine Fraktion erhalten wird, deren
Konzentration 'sich regeln -läßt. Hiergegen handelt es sich beim erfindungsgernäßen
Verfahren um das Eindicken von Trüben bis zu genau vorherbestimmter Konzentration.
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Wenn man z. B. bei der Kohlenwaschung mit einer Lößtrübe nach der deutschen
Patentschrift 751 168 aus dem nach der Trennung von Kohle und Bergen abfließenden
Spülwasser den abgespülten Löß zurückgewinnen will, ist das wirtschaftlichste Verfahren
dasjenige, bei welchem der abgespülte Löß in Form einer konzentrierten Auf schweinmung
von gleicher Dichte wie das Waschbad zurückgewonnen wird. Bei einem derartigen Verfahren
kann der zurückgew.onnene Löß unmittelbar wieder in den Waschtrog. zurückgeführt
werden. Die Dichte des Waschbades kann bekanntlich höher oder niedriger gewählt
werden je nach den Forderungen, welche man an die Trennung von Kohle
und Berge stellt. Daher muß ferner das Eindickungsverfahren die Einstellung der
zurückgewonnenen Schweretrübe auf verschiedene Konzentrationen gestatten.
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Nun hat sich-zur Eindickung einer Trübe bis zu einer genau bestimmten
Dichte #in Zyklon als außerordentlich geeignet erwiesen. Die 15ichte der beiden
kontinuierlichabfließenden Fraktionen kann man erfindungsgemäß bei einem Zyklon
leicht regeln, und zwar durch geeignÜe Wahl des Durchmessers der Abführöffnung für
die schwerere Fraktion und/oder des Durchmessers -der Abführöffnung für die leichtere
Fraktion. Außerdem- kann man die Dichte durch geeignete Wahl des Druckes, mit dem
die Trübe dein Zyklon zugeführt wird, regeln.
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Durch Verkleinerung des Durchmessers der Abführöffnung der schwereren
Fraktion und/oder durch Vergrößerung des Durchmessers der Abführöffnung für die
leichtere Fraktion kann man die Dichte der schwereren Fraktion steigern. Es wird
aber in diesem Falle außerdem die Dichte der leichteren Fraktion etwas vergrößert,
so daß der Klärungserfolg und die Fangziffer (d. h. der Prozentsatz der festen
Teilchen, welche in die schwere Fraktion übergehen) etwas zurückgehen. Diesen Nachteil
kann man durch Erhöhung des Druckes, mit dem die Aufschwemmung zugeführt wird, beseitigen.
Dadurch,
daß das Eindickungsverfahren durch Anwendung des Zyklons so leicht regelbar ist,
bietet das neue Verfahren einen sehr großen Vorteil vor anderen Konzentrationsmethoden.
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Es sind aber mit der Anwendung des Zyklon" noch verschiedene andere
Vorteile verknüpft.
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Die Konstruktion ist einfach und billig, der Kraftaufwand gering,
die Betriebssicherheit groß, bewegliche Teile sind nicht vorhanden, die Bedienung
erfordert wenig Arbeit, die Regelung kann automatisch stattfinden. Außerordentlich
groß ist weiter die Raumersparnis, welche durch Anwendung des Zyklons erhalten wird.
Um die gleiche Leistung zu erreichen wie z. B. ein Dorreindicker, braucht der Zyklon,
nur den -joosten Teil von dessen Bodenfläche zu besitzen.
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Die Trennung mittels Zyklons könnte man als dynamisch bezeichnen im
Gegensatz zu den früheren statischen Trennungsmethoden durch Eindicker usw. Hierdurch
sind Verstopfungen der Abführöffnungen bei Zyklonen praktisch ausgeschlossen; das
feste Material der schwereren Fraktion hat keine Gelegenheit, sich festzusetzen.
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Die Trennung mittels Zyklons kann auch mit gleichzeitiger Anwendung
der Schaumflotationsmethoden in dem Zyklon, z. B. unter Anwendung von
01 und feinen Luftbläschen, ausgeführt werden. Dabei werden die flotierenden
Teilchen schnell von dem Rest der Aufschwemmung abgetrennt.
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Obgleich die Abtrennung der festen Bestandteile aus Trü#ben, wie sie
im Kohlenwäschebetrieb auftreten, mittels eines Zyklons gewöhnlich nicht quantitativ
ist, ist sie für den praktischen Betrieb durchaus genügend.
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Man kann die Abtrennung der festen Teilchen Z,
dadurch vervollständigen,
daß man die leichtere Fraktion noch durch einen zweiten Zyklon hindurchführt. Die
schwerere Fraktion aus diesem zweiten Zyklon kann alsdann der noch nicht getrennten
Aufschwemmung vor dem ersten Zyklon zugeführt werden.
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Schließlich sei noch als weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung
die Herstellung von Schweretrüben aus bestimmten Materialien, welche sonst für diesen
Zweck ungeeignet sein würden, z. B. von Tonsand, erwähnt. Von einem derartigen -,Material
wird eine verdünnte Aufschwemmung hergestellt, welche darauf in einem Zyklon einem
Trennungsverfahren unterworfen wird. Die leichtere Fraktion führt die ungeeigneten
Bestandteile aus der Aufschwernmung ab; die schwere Fraktion kann als Schweretrübe
für die Trennung von Kohle ZD und Bergen verwendet werden.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung beispielsweise noch näher
erläutert werden.
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Fig. i stellt einen Zyklon dar; Fig. 2 gibt die schematische Anordnung
der Teile einer Waschanlage an.
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Beim Zyklon:2, der in Fig. i dargestellt ist, wird die einzudickende
Suspension bei i tangential unter Druck in denselben hineingeleitet. Eine eingedickte
Fraktion verläßt denselben kontinuierlich durch dessen Spitze, während eine verdünnte
Fraktion durch die AblaßÖffnung 3 kontinuierlich in einen geschlossenen,
mit einem Abflußrohr 5 versehenen Behälter 4 gelangt. Der Zyklon ist an seinem
Spitzenende mit einem Schieber 6 ausgestattet, in dem Ablaßöffnungen
7 unterschiedlicher Größe vorgesehen sind. Den Regelschieber, der drehbar
angeordnet ist, kann man mittels eines Elektromotors verstellen, so daß Öffnungen
verschiedener Größe in Wirklage gebracht werden können. Die Betätigung des Elektromotors
kann man derart gestalten, daß sich automatisch eine kleinere öffnung vorschiebt,
wenn das spezifische Gewicht der eingedickten Fraktion unter den Sollwert heruntergegangen
ist und somit zu niedrig liegt, und umge-ZD kehrt. Nach Fig. 2 werden im Sinkscheider
8 Kohle und Berge voneinander getrennt, wonach die aufschwimmende Kohle tinter
Zuhilfenahme eines Transportmittels 9 zum Sieb io geführt wird,
wo
sie mit bereits verwendetem geklärtem Wasser abu ge werden unter Zuhilfenahme
"espült wird. Die Ber., eines Transportmittels i i aus dem Sinkscheider
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abgeführt und im Anschluß daran auf dem Sieb 12 abgespült. Die von den Sieben
io und 12 herunterfließ'ende verdünnte Trübe strömt über ein Schüttelsieb
13, mittels dessen die gröberen Bestandteile aus der Suspension entfernt
werden, hinweg und gelangt sodann in einen Sammelbehälter , t. Von dort wird
sie mittels der Pumpe 15 den z. B. nach Fig. i ausgebildeten Zyklonen 16,
von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist, zugeleitet. Die eingedickte
Suspension aus diesen Zyklonen 16 fließt dem Behälter 17 zu und gelangt schließlich
wieder in den Trennungsbehälter 8. Die aus den Zyklonen 16 heraustretende
verdünnte Fraktion fließt dem Behälter ig zu, von wo sie als Spülwasser den Sieben
io und 12 zuströmt oder über einen überlauf einer weiteren Anzahl von Zyklonen 18
zufließt. In den"Zyklonen 18 wird die verdünnte Fraktion von noch verbliebenen Feststoffpartikeln
befreit und hernach bei 2o abgeführt. Die eingedickte Fraktion fließt aus den Zyklonen
i,# den-1 Sammelbehälter 14 zu.
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Wenn es sich während des Betriebes als erforderlich herausstellt,
das spezifische Gewicht der eingedickten Fraktion zu ändern, sei es, daß an die
Trennung andere Anforderungen gestellt werden oder daß das spezifische Gewicht der
den Zyklonen 16 zugeführten Suspension sich geändert hat, so wird die Größe einer
der Ablaßöffnungen in der an Hand der Fig. i beschriebenen Weise geregelt,
d. h. selbsttätig entsprechend geändert. Man kann aber auch die Änderung
des spezifischen Gewichtes dadurch bewirken, daß man den Suspensions7ufuhrdruck
z. B. durch Änderung der Förderhöhe der Pumpe 15 ändert.
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Die Zufuhr frischer Suspension erfolgt bei 21 und die des reinen:Wassers
bei 22.
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Beispiel Als Beispiel werden hier Zahlen aus der Praxis erwähnt, die
sich auf eine mit einer Lößtrübe, spezifisches Gewicht 1,5, arbeitende Kohlen-wäsche
beziehen,
welche nach dem Schwimm- und Sinkverfahren arbeitet und eine Kapazität von ioot
Kohle/Stunde hat. Zum Eindicken des beim Ab-
spülen der getrennten Kohle und
Berge anfallenden Spülwassers zu einer Schweretrübe, die dem Trennungsbad gleich
wieder zugesetzt werden kann, werden Zyklone verwendet.
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Die Menge Spülwasser, die von der getrennten Kohle und Berge abfließt,
beträgt 75 m3/Stunde. Zum beabsichtigten Zweck sind nunmehr zwei parallel
geschaltete Zyklone nötig; der Durch ' messer der Basis des konischen Teils
jedes einzelnen Zyklons, d. h. dort, wo der Zyklon =,geräumigsten ist, hat
5o cm zu betragen.
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Die Zyklone müssen ingeeigneter Weise so geregelt werden können, daß
die verdünnte Trübe bis auf ein spezifisches Gewicht von 1,5 eingedickt wird-. Beläuft
sich die Belastung der Anlage auf ioo t Kohle/Stunde, so kann man zu einem spezifischen
Gewicht von 1,5 gelangen, indem man für die AbführÖffnung 3 für die leichtere
Fraktion ein-en Durchmesser von 45 mm und als Zuleitungsdruck :2 atü wählt. Bei
geringerer Belastung erfährt die Lößtrübe eine weitere Verdünnung, und um dieselbe
zu einem spezifischen Gewicht von 1,5 einzudicken, ist eine kleinere Spitzenöffnung
vorzuschieben. Leitet man die leichtexe Fraktion abermals durch ein zweites Paar
Zyklone mit dem Basisdurchmesiser 5o cm, so gelangt man zu einer Gesamtfangziffer
von So 1/o. -