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Trennung von Stoffen mit verschiedener Absetzgeschwindigkeit in Flüssigkeiten,
z. B. in Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen
von Stoffen, die in einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, verschiedene Absetzgeschwindigkeiten
aufweisen. Als Beispiel sei Eisenerz genannt, das verschiedene Stoffe unterschiedlicher
Dichte enthält, wie Quarzsand und Eisenoxyd. Beim freien Absetzen im Wasser können
diejenigen Teilchen, die sich in irgendeinem Gefäß zuerst absetzen, die kleineren
Teilchen aus schwererem Material sein; sie werden den Boden des Behälters erreichen,
bevor die größeren Teilchen mit geringerem spezifischem Gewicht - ankommen.
Wenn das Material aus Teilchen zusammengesetzt ist, die alle homogen sind, so ist
im allgemeinen die Größe für die Absetzgeschwindigkeit bestimmend. Es ist zu beachten,
daß die Erfindung die Trennung von Teilchen mit verschiedener Absetzgeschwindigkeit
behandelt.
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Allgemein bestehen das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
in der Verwendung einer sich unter einer Flüssigkeit bewegenden Oberfläche oder
Plattform. Auf die sich bewegende Oberfläche wird die unklassierte Trübe aufgeschüttet
oder zugeführt. Die feinen Partikel in der Trübe bleiben in Suspension, und die
schweren Teilchen setzen sich auf dersichbewegenden Plattform ab. Da die sichbewegende
Plattform eine Bewegung gegenüber der Flüssigkeit, z. B. Wasser, aufweist, werden
die feinen Teilchen von den schweren Teilchen durch die waschende Einwirkung des
Wassers auf die schweren Teilchen abgetrennt, nachdem diese sich auf der Plattform
niedergeschlagen
haben. Auf diese Weise erhält man eine dauernde
Waschwirkung, die die feinen Teilchen in Suspension erhält, und die durch die Bewegung
des niedergeschlagenen Materials auf der sich unter Wasser bewegenden Plattform
erzeugten Wirbelströmungen hindern das Absetzen der feinen Teilchen und bringen
sie sogar wieder in Suspension, wenn sie begonnen haben sollten, sich abzusetzen.
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Eine solche Art von Klassiervorrichtung kann in Verbindung mit üblichen
Feinmühlexi benutzt werden. Die nicht klassierte Trübe wird der Klassiervorrichtung
am Eingang zugeleitet, und zwar in einem ausreichenden Abstand von dem Überlauf
für die feinen Teilchen. Die groben Teilchen können dann wieder zur Mühle zurückgeführt
werden, um ihre Größe herabzusetzen, und sie werden dann wieder in die Klassiervorrichtung
gebracht. Naturgemäß wird eine Gesc'hwindigkeitsänderung der sich bewegenden Plattform
auch die Entnahme der feinen Teilchen beeinflussen. Bei sehr geringen Geschwindigkeiten
wird die sich bewegende Plattform in der Nähe des Bodens nur vernachlässigbare Strömungen
verursachen, so daß die feinen Teilchen, die sich neben den groben Teilchen auf
der Plattform niedergeschlagen haben, bestrebt sein werden, dort zu bleiben und
mit den vorher abgesetzten groben Teilchen der Entnahniestelle zuzuwandern. je schneller
die Bewegung der Plattform ist, desto größer ist die davon abhängige Aufwühlung
und desto größer auch die Neigung, die feinen Teilchen in Suspension zu halten.
Wenn feine Teilchen einer gegebenen Größe nicht auf der sich bewegenden Fläche verbleiben
können ' ohne abgewaschen zu werden, so bleiben sie in Suspension und werden
ein Teil des Fludiums, so daß sie bei der Anwesenheit einer genügenden Menge dieser
feinen Teilchen in der Flüssigkeit über den Überlauf der Klassiervorrichtung mit
der Flüssigkeit abströmen.
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Die Wirkungsweise und die Aufbaugrundsätze der Klassiervorrichtung
mit sich bewegender Plattform unterscheiden sich grundsätzlich von anderen Arten,
die die festen Teilchen durch Rechen, Kratzer oder Förderschnecken über eine feststehende
Fläche herüberkratzen. Bei diesen Klassiervorrichtungen werden die groben und die
feinen Teilchen miteinander gemischt, oder die feinen Teilchen werden durch die
groben hindurchgezogen, so daß sie in der Masse gehalten werden. Die Methode des
Niederschlagens der nicht klassierten Trübe auf die sich bewegende eingetauchte
Fläche bewirkt, daß die sich später auf der sich bewegenden Fläche niedergeschlagenen
feinen Teilchen in die Flüssigkeit zurückgewaschen werden, von wo sie der Entnahmestelle
für die feinen Teilchen zugeführt werden. Der Kratzer zur Entfernung der auf der
beweglichen Plattform niedergeschlagenen Teilchen hat von selbst eine pressende
Wirkung auf die auf der Plattform niedergeschlagenen Teilchen, so daß die Flüssigkeit
und die feinen Teilchen herausgepreßt werden. Auf diese Weise wird das Material
auf der Plattform einer zusätzlichen Entschlammung und Entwässerung unterworfen.
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In den Zeichnungen ist Fig. i ein senkrechter Querschnitt nach der
Linie i-i der Fig. 2 in Richtung der Pfeile und gibt eine einfache Anordnung mit
einer waagerecht umlaufendeli Scheibe; Fig. ?, ist eine Aufsicht auf eine Vorrichtung
nacb Fig. I; Fig. 3 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine Abänderung
der Vorrichtung gemäß Fig. i und 2, wobei der Schnitt nach der Linie 3-3
der Fig. 4 genommen und in Richtung der Pfeile betrachtet ist; Fig. 4 ist eine Aufsicht
auf die Ausführungsform der Fig. 3;
Fig. 5 ist ein senkrechter Querschnitt
durch eine Vorrichtung, welche ein bewegliches Band benutzt, das waagerecht in der
Flüssigkeit angeordnet ist; der Schnitt ist nach der Linie 5-5 der Fig.
6 genommen und in Richtung der Pfeile betrachtet; Fig. 6 ist eine
Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt durch
eine Abänderung der Vorrichtung gemäß Fig. 5 und 6 nach der Linie
7-7 der Fig. 8, betrachtet in Richtung der Pfeile; Fig.
8 ist eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 7;
Fig.
9 ist eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform mit einem sich bewegenden
Band, während Fig. io ein senkrechter Schnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig.
9 nach der Linie io-io dieser Figur ist, betrachtet in Richtung der Pfeile.
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In Fig. i ist mit i ein kreisrunder Tank bezeichnet, der eine Überlaufrutsche
z für die feinen Teilchen aufweist. In der Nähe des Bodens 3 des Tanks i
ist eine Scheibe 4 drehbar an einer Welle 5 aufgehängt, die durch ein Zahnrad
6 angetrieben wird, welche an eine nicht dargestellte Kraftquelle angeschlossen
ist. Die Welle 5 ist bei 7 abgesetzt und durchsetzt dort die Scheibe
4 und eine Haltemutter 8 oder ein ähnlich wirkendes Haltemittel. Auf diese
Weise wird die Scheibe 4 so auf der Welle 5 gehalten, daß sie mit dieser
umläuft.
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Eine nicht Idassierte Trübe wird durch eine Leitung 9
auf die
Oberfläche der Scheibe 4 geführt, die unterhalb des Spiegels des Wassers io im Tank
i rotiert. Der Tank i ist an dem einen Ende mit einem Sammeltrog ii ausgerüstet,
in dem sich eine Förderschnecke 12 befindet, die durch eine nicht dargestellte Kraftquelle
angetrieben wird. Diese Förderschnecke bringt den ausgewaschenen groben Sand zu
einem Auslaß 13.
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Zum Abkratzen der schweren Teilchen 14 von der Scheibe 4 ist ein Kratzer
15 vorgesehen. Es wurde gefunden, daß dieser Kratzer 5 einen ausreichenden
Winkel gegenüber der Bewegungsrichtung der schweren Teilchen aufweisen sollte, um
diese abzukratzen, ohne daß sie sich in größerem Maße vor dem Kratzer aufhäufen.
Mit anderen Worten, der Kratzer soll zweckmäßig so angeordnet werden, daß er die
Teilchen verhältnismäßig leicht in den Sammeltrog ii überführt.
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Aus Fig. i und 2 ersieht man, daß die unklassierte Trübe durch das
Rohr 9 auf die umlaufende Scheibe 4 geführt wird und durch das Wasser io
auf diese Scheibe fällt. Beim Hindurchfallen durch das Wasser werden die feinen
Teilchen im Wasser suspendiert. Die groben Teilchen sind nach der Annäherung an
die Oberfläche der umlaufenden Scheibe 4 und bei der Berührung mit dieser Scheibe
Wirbelströmungen ausgesetzt, die die
feinen Teilchen weiterhin auswaschen.
Die in Suspension befindlichen feinen Teilchen fließen über den Überlauf 2 ab. Die
groben Teilchen werden auf der Scheibe 4 während des Scheibenumlaufs vom Wasser
ausgewaschen, bis sie einen Punkt in der Nähe des Kratzers 15 erreichen. Hier werden
sie in den Sammeltrog ii abgekratzt. Das von der Scheibe 4 abgekratzte Material
fällt auf den Boden des Troges und wird durch die Förderschnecke ig der Entnahmestelle
13 zugeführt. Von hier aus können die groben Teilchen wieder der Mühle zugeleitet
und darauf durch die Leitung 9 für die unklassierte Trübe der nochmaligen
Behandlung zugeführt werden.
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Der hohe Wirkungsgrad der Vorrichtung beruht zum Teil auf den Wirbelströmungen
an der Scheibenoberfläche. Die groben Teilchen werden bei der Annäherung b die Scheibe
4 ausgewaschen, da diese Wirbelströmungen die feinen Teilchen lösen und bemüht sind,
sie in Suspension zu halten. Darüber hinaus sind die Teilchen auch nach der Niederschlagung
auf der Oberfläche der Scheibe 4 Wirbelströmungen ausgesetzt und werden während
der Weiterbewegung mit der rotierenden Scheibe ausgewaschen. Hierdurch werden die
feinen Teilchen aus den groben Teilchen entfernt, und man erhält einen hohen Wirkungsgrad
der Klassiervorrichtung.
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Die groben und die feinen Teilchen werden nicht miteinander gemischt
und die feinen Teilchen werden nicht durch die groben hindurch abgezogen, wobei
sie in der Masse gehalten würden, wie dies bei anderen Klassiervorrichtungen der
Fall ist. Es muß betont werden, daß die Bewegung der umlaufenden Plattform die feinen
Teilchen in die flüssige Zone zurückwäscht. Außerdem drückt der Kratzer 15 die feinen
Teilchen und das Wasser aus den groben Teilchen heraus, und zwar an dem Punkt, an
dem die groben Teilchen aus der Klassiervorrichtung entnommen werden.
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je größer die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe ist, desto größer
ist die Waschwirkung des Wassers. Es ist zu beachten, daß die Waschwirkung in der
Nähe des Randes der Scheibe 4 größer ist als in der Nähe der Mitte, und zwar wegen
der größeren Wanderungsgeschwindigkeit der Punkte in der Nähe des Umfanges gegenüber
den Punkten in der Nähe des Mittelpunktes.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine ähnliche Anordnung gezeigt. Hier
ist der Tank i mit einem aufwärts geneigten Boden 16 versehen, und die Scheibe 4
ist so angeordnet, daß sie parallel zum Boden 16 rotiert. Der Kratzer
15 kratzt auf der höherliegenden Seite der Scheibe 4. Dabei ist die Scheibe
4 so angeordnet, daß ihr oberer Teil während der Drehung stets über der Oberfläche
der Flüssigkeit io heraustaucht, und zwar handelt es sich um einen mit 17 bezeichneten
großen Teil der Oberfläche, die außerhalb des Wassers liegt.
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Vorzugsweise wird an dieser Stelle mittels des Kratzers 15 der grobe
Sand in die Rutsche hineingekratzt. Wenn auch die Entnahmestelle für die abgesetzten
festen Teilchen oberhalb der Flüssigkeit eingezeichnet ist, so kann sie sich doch
auch unterhalb der Flüssigkeit befinden, doch auch dann an einer höheren Stelle
als dem untersten Punkt der Scheibe. Die Flüssigkeit in der Nähe der Scheibe ist
in jedem Falle bestrebt, -mit ihr und mit den Teilchen auf der Scheibe zu
rotieren, wobei in der Flüssigkeit Wirbelströmungen erzeugt werden. Wenn die Entnahme
oberhalb des Wasserspiegels erfolgt, wird etwas Wasser über den Flüssigkeitsspiegel
hinausgehoben und zurückgewaschen, wobei es diejenigen feinen Teilchen mitnimmt,
die leicht auf der Scheibe oder den auf ihr befindlichen groben Teilchen ruhen.
Die Flüssigkeitsgeschwindigkeit an diesem Punkt trägt sie zurück und erlaubt ihnen
nicht, zusammen mit dem trägeren Teil des Materials, d. h. den schwereren,
gröberen Teilen, auszutreten. Besonders wenn die Entnahme oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
erfolgt, hat dies die Wirkung, daß die feinen Teilchen innerhalb des Tanks in Suspension
bleiben und sich dort so weit ansammeln, daß sie bestrebt sind, in Suspension zu
bleiben und gelegentlich als Feinsuspension bei 2 abzufließen.
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Gemäß Fig. 5 und 6 wird ein rechteckiger Tank 2o benutzt,
in dem ein Band 21 auf tragenden Rollen 22, angebracht ist, die durch eine beliebige,
nicht dargestellte Kraftquelle angetrieben werden. Das Band 21 kann sich in Richtung
der Pfeile innerhalb einer Flüssigkeit 23 bewegen, die den Tank 2o füllt.
Das Band ?,i und die bei den folgenden Ausführungsformen beschriebenen Bänder sind
vorzugsweise praktisch undurchlässig. Der Tank 2o ist mit einem Überlauf 24 für
die feinen Teilchen und einer Entnahmerutsche 25
versehen, in der sich ein
auf Rollen 27 angebrachtes Entnahmeband 25 bewegt. Die Rollen werden
durch eine nicht dargestellte beliebige Kraftquelle angetrieben. In der Nähe,der
einen Rolle 22, wo sich die Teilchen der Trübe sammeln könnten, z. B. bei
28, ist ein Kratzer angeordnet, um den Eintritt der Teilchen der Trübe zwischen
die Rolle 22 und das Band zu verhindern. Ein ähnlicher Kratzer 29 ist für denselben
Zweck in der Nähe einer der Rollen 27 vorgesehen, -aber die das Entnahmeband
läuft.
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Die unklassierte Trübe wird der Klassiervorrichtung durch das Rohr
9 zugeführt und fällt auf die Oberfläche des sich bewegenden Bandes 2,1.
Gemäß der Darstellung befindet sich das Rohr 9 etwa vor dem letzten Viertel
des Bandes 21, doch kann es beispielsweise auch weiter in Richtung auf das Ende
des Tanks 2o und gegen den Überlauf 24 für die feinen Teilchen versetzt sein.
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Auch hier ist die Wirkung der sich bewegenden Plattform, die vom Band
21 gebildet wird, etwa dieselbe wie bei der sich bewegenden Scheibe 4 gemäß Fig.
i bis 4. In der Nähe des Bandes 21 werden Wirbelströmungen erzeugt, die verhindern,
daß sich die feinen Teilchen zusammen mit den groben Teilchen auf der Oberfläche
des Bandes 21 absetzen und dort verbleiben. Das Band 21 führt die groben Teilchen,
die auf ihm verbleiben, in der vom Pfeil angedeuteten Weise über das Bandende (vgl.
Fig. 5) auf das Elevatorband 26, wo sich die Teilchen vorwärts und
über das obere Ende des Bandes 26 bewegen. Dort geht das Band über die Rolle
27 und entlädt (vgl. den Pfeil am oberen rechten Ende der Zeichnung). Auf
dem Band 26 werden die groben Teilchen, insbesondere dort, wo das Band
26 das Wasser verläßt, ausgewaschen, da etwas Wasser von den Teilchen auf
der Oberfläche des Bandes 26 mitgenommen wird, welches die feinen Teilchen
aus den groben auswäscht.
Die groben Teilchen, die über das Band
26 entnommen werden, können zu einer Mühle zurückgehen, können dort zerkleinert
und wieder in die Klassiervorrichtung eingebracht werden.
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Die in Fig. 7 und 8 bezeichnete Vorrichtung arbeitet
mit einem einzigen Band. In diesem Falle ist der Tank :zo mit einer Entnahmerutsche
30 versehen. Das einzige Band 31 bewegt sich von einem unteren Punkt
322 im Tank 20 zu einem oberen Punkt 33, und die groben Teilchen auf
dem Band 31 können in der durch den Pfeil angedeuteten Weise an einer Entnahmeöffnung
34 abgegeben werden. Das Band 31 läuft über die Rollen 35 und36, welche von
einer nicht dargestellten Kraftquelle beliebiger Art angetrieben werden. Das Band
kann lang genug sein, daß es, wie bei 37 angedeutet, durchhängt.
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Ein Kratzer 38 dient dazu, das Material, welches sich auf dem
unteren Trumm des Bandes 31 niedergeschlagen hat, am Eintritt unter die Rolle
35 und zwischen diese Rolle und das Band 31 zu hindern.
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Man erhält hier eine definierte Waschwirkung, da das Band 31 über
die Oberfläche des Wassers 23 im Tank 2o hinaustritt. Das mit dem Band über
die Wasseroberfläche geförderte Wasser wäscht in den Tank zurück und nimmt hierbei
die feinen Teilchen mit. Man hat also auch hier die Waschwirkung, da die Plattform,
die in diesem Falle ein Band ist, über den Flüssigkeitsspiegel im Tank hinaustritt.
Diese Waschwirkung tritt zu den Wirbelströmungen hinzu, die auf die Teilchen infolge
der Bewegung des Bandes durch die Flüssigkeit einwirken.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 9 und io benutzt ein bewegliches
Band 40, das über Rollen 41, 42 und 43 geführt ist. Irgendeine dieser Rollen, beispielsweise
die Rolle 41, kann angetrieben werden, so daß sich das Band 40 in Richtung der Pfeile
bewegt. Die unklassierte Trübe wird durch eine Leitung 9 auf die Oberfläche
des Bandes 40 geführt, wie dies Fig. io andeutet. Dabei liegt die Oberfläche des
Bandes 40 unterhalb des Spiegels 44 eines Flüssigkeitskörpers 45 in einem Tank 46.
In dem Tank 46, der die Flüssigkeit 45 enthält, ist eine Überlaufrinne47 vorgesehen,
durch die die Flüssigkeit entnommen wird, welche die feinen Teilchen enthält. Die
die feinen Teilchen enthaltende Flüssigkeit fließt in die Überlaufrinne 47, wie
dies in Fig. io durch Pfeile angedeutet ist.
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Das Band 40, das vorzugsweise wie alle bei der Erfindung benutzten
Bänder dicht ist, weist Kratzer 48 auf, die die Teilchen aufrühren, die sich unterhalb
des Bandes 4o am unteren Ende 49 des Tanks 46 absetzen wollen. Das Band bewegt sich
an dieser Stelle nahezu waagerecht, während es sich später mit leichtem Durchhang
anhebt und aus der Flüssigkeit 45 austritt. Die Rolle 43 ist mit einem Kratzer
50 versehen, der eine Ansammlung von Material auf der Oberfläche des Bandes
4o an der Stelle verhindert, die unter die Rolle 43 tritt. In gleicher Weise ist
die Rolle 43 selber so ausgebildet und angeordnet, daß sie durch den Kratzer 5o
frei von niedergeschlagenem Material gehalten wird. Wenn die Rolle 43 groß genug
gemacht wird ' um den oberen Teil des Bandes 40 wesentlich oberhalb der Flüssigkeit
im Tank 46 zu halten, können die Rolle 42 und der Kratzer 5o fortgelassen werden.
Am anderen Ende des Tanks 46 gegenüber der Überlaufrinne 47 ist eine Entnahmerinne
51 vorgesehen, die die groben Teilchen entnimmt, welche zum weiteren Mahlen einer
Mühle zugeführt und dann im Bedarfsfall wieder in die Klassiervorrichtung gebracht
werden können. In der Nähe der Überlaufrinne 51 ist ein Kratzer 52 angeordnet,
der sich in der Nähe der Oberfläche des Bandes 5o befindet, wenn diese aus der Flüssigkeit
45 austritt.
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Bei der Arbeit dieser Vorrichtung setzen sich die schweren Teilchen
auf dem Band 4o ab, während dieses in der Nähe des Bodens des Tanks 4# entlangläuft.
Hier ist die Bewegung des Bandes 4o bestrebt, die feinen Teilchen aus der Masse
auszuwaschen, wenn sie sich auf dem Band 4o absetzen wollen. Wenn die groben Teilchen
in der Nähe der Entladungsrinne 51 für die groben Teilchen über den Flüssigkeitsspiegel
44 geführt werden, so wäscht die mitgenommene Flüssigkeit die groben Teilchen auf
dem Bande 4o aus, löst die feinen Teilchen, die sich auf diesen groben Teilchen
niedergeschlagen haben und führt diese wieder in die Suspension in der Flüssigkeit
45 über. Ausserdem drückt der Kratzer 52, so daß die feinen Teilchen aus
den groben Teilchen herausgewaschen werden, wenn das Material vom Band 5o abgekratzt
wird und durch die Entnahmerinne 51 hindurchtritt. An Stelle des Kratzers
52 kann ein 'Flüssigkeitsstrahl (oder Flüssigkeitsstrahlen) benutzt werden,
der die groben Teilchen vom Band 40 in die Rinne 51 wäscht, ein solcher Flüssigkeitsstrahl
ist jedoch nicht dargestellt.
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Bei der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein
Durchwaschen der feinen Teilchen durch die groben vermieden, und es wird angestrebt,
eine Mischung der feinen und groben Teilchen in größerem Umfang zu verhindern, als
es bei dem üb-
lichen Kratzen mit Rechen oder bei der Benutzung von Kratzern
oder Schneckenförderern in Verbindung mit einer festen Fläche möglich ist.
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Obgleich mehrere AusführLingsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt
sind, ist zu beachten, daß zahlreiche Änderungen an der Bauart und an der Wirkungsweise
vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.