NO166886B - Festeanordning. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for kontinuerlig presisjonsklassifisering av et materiale i et væske- eller gassformet medium.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en forbedret metode og en anordning for kontinuerlig presisjonsklassifisering av et materiale i et væske- eller gassformet medium.

Ved konvensjonell, industriell klassifisering skilles vanligvis to produkter fra hverandre, dvs. et finkornig produkt og et grov-kornig produkt. Det er velkjent at alle industrielle klassifi-'seringsprosesser, såvel våte som torre, stadig er lite tilfreds-stillende, særlig hva angår noyaktighet ved utskillelsen. Dette "beror stort sett på vanskelighetene ved å fjerne det finkornige materiale som blir igjen mellom de grovere partikler. Man har gjort flere forsok på å fjerne det således tilbakeholdte finkornige materialet. Disse forsok omfatter bl.a. innsprbytning av skyllevann i en åpen mekanisk separator på partikkelmassen eller gjennom massen fordelt over apparatets hele bunnflate, ut-vikling av et antall totrinns-hydrosykloner, skyllevannstilf6r-sel til partikkelsjiktet i hydrosykloner gjennom et eller flere tangensielt rettede innlopsror og sirkulasjon av gassformig medium på forskjellige måter gjennom partikkelmassen i torrseparer-ingsanordninger.

Tross dette har det ennå ikke lykkes å utvikle noen tilfredsstil-lende metode eller anordning for produksjon av et partikkelpro-dukt med hoy renhetsgrad.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte og en anordning som muliggjor en forbedret kontinuerlig presisjonsklassifisering av et materiale i et væske- eller gassformet medium. Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kjennetegnes ved at klassifiseringen omfatter forklassifisering i en forklassifiseringsanordning fra hvilken den grove, respektive tunge fraksjon av det behandlede materiale fores til en efterklassifiseringsanordning og der bringes til å bevege seg skruelinjeformet nedad gjennom en ringkanal, til hvilken spylemedium tilfores utenifra tvers på den gjennom ringkanalen gående stromning og bringes til på i og for seg kjent måte sammen med en del av klassifiseringsmaterialet' å rotere i flere adskilte over hverandre beliggende, koniske sjikt fra hvilke strommen av spylemedium og klassifiseringsprodukter avledes aksielt oppad for fornyet klassifisering i forklassifiseringsanordningen.

Den hoye renhetsgrad som oppnås ifolge oppfinnelsen beror forst og fremst på at rensing av en del av materialet utfores gjentatte ganger innenfor en og samme enhet.

For i ekstrem hoy grad å begrense mulighetene for at det fine materialet skal komme ut den nedre veien sammen med den grove fraksjon, har man funnet at den nedovergående strom av medium må reduseres til et minimum. De tilleggsfremgangsmåter, ved hvilke

dette kan oppnås, omfatter oppsamling av det rensede materialet

i en oppsamlingsavdeling under efterklassifiseringsanordningen til et ikke roterende partikkelsjikt på en slik måte, at den endelige uttromning fra bunnen av sjiktet reguleres slik at den er like stor som tilstrømningen av nytt materiale på sjiktets ovre side, mens den indre strom nedover innenfor sjiktet fra dets ovre til dets nedre del hindres i midtpartiet, men opprettholdes fortrinnsvis ved periferien. Samtidig skjer sentral oppoverrettet tilbakesugning av.spylemedium med tilbakeholdt fint materiale fra ovre delen av sjiktet av rensede partikler.

Den beskrevne fremgangsmåte omfatter videre regulering av det rensede produkts uttomningshastighet, idet reguleringen baserer seg på egenskapene av partikkelsjiktet nedenfor det nederste rensningsnivå.

Anordning for utforelse av klassifisering ifolge den ovenfor beskrevne fremgangsmåte kjennetegnes, forst og fremst ved at anordningen omfatter en forklassifiseringsanordning samt en efterklassifiseringsanordning som består av folgende i og for seg kjente elementer, nemlig et ytre, stort sett sylindrisk skall, en kjerne bestående av en stabel av koaksiale og ovenfor hverandre anordnede koniske, innbyrdes fortrinnsvis like kjerneelementer, et ringformet rom mellom skallet og kjernen, en anordning for tilforsel av spylemedium til det ringformede rom, koniske stromnings-kanaler rettet innad/oppad mellom kjerneelementene, sentrale

åpninger i kjerneelementene, hvilke danner en sentral gjennomstromningskanal samt en toppdel, som forlenger sistnevnte kanal oppad, idet nevnte forlengelse er anordnet for å tilbakefore en del av klassifiseringsmaterialet til forklassifiseringsanordningen.

Ytterligere -kjennetegn og fordeler ved nærværende oppfinnelse. fremgår nærmere av nedenstående beskrivelse som henviser til teg-ningene, hvilke viser en foretrukken utforelsesform av oppfinnelsen.

Figur 1 er et sideriss delvis i snitt av toppdelen av efterklas-

sifiseringsanordningen.

Figur 2 viser delvis i snitt et skjematisk sideriss av tilsvar-ende kjlerneelement. Figur 3 viser delvis i snitt et skjematisk sideriss av tilsvar-ende ytre ring. Figur h er et skjematisk vertikalsnitt som viser efterklassifiseringsanordningen med tilhbrende oppsamlingsavdeling. Figur 5 er et skjematisk vertikalsnitt, som viser en hydraulisk klassifiseringsanordning ifolge oppfinnelsen. Figur 6 er et skjematisk vertikalsnitt, som viser oppfinnelsen tilpasset i kombinasjon med en hydrosyklon.

Den i figur 1 viste toppdel 1 består i det vesentlige av en konisk basisdel 2, som er forbundet med et åpent sylindrisk ror 3. For montasjeformål er toppdelen 1 forsynt med f.eks. to eller tre på egnet måte utforte åpninger h beregnet for festebolter.

Det i figur 2 viste kjerneelement 5 omfatter et konisk skall 6, en sentral åpning 7 med stort sett samme diameter som roret 3 og hull 8 for sammenbindingsbolter. Ved monteringen innsettes spe-sielle mellomlegg 9 mellom kjerneelementene 5.

Den ytre ring 10, som vises i figur 3, «r forsynt med et eller flere fortrinnsvis tangensiale innlopsror 11 med munnstykke av egnet type. Om så onsket, kan ringen 10 også forsynes med en indre kraveformig forlengelse 12, som strekker seg skrått innover. I så fall anordnes innlopsrorene 11 fortrinnsvis slik at

i de munner ut i den ringformige spalte, som begrenses av ringens 10 indre sylinderoverflate og bunnflaten av forlengelsen 12.

|For å lette monteringen av en stabel ringer 10, kan den ovre og inedre overflate av ringene 10 forsynes med egnede riller og opp-j hoyninger (ikke vist), hvilke passer inn i hverandre.

Figur lf viser i detalj konstruksjonen av efterklassifiseringsanordningen 13 som er av multitrinnstype, og en dertil tilkoblet oppsamlingsavdeling l<*>f. Ef terklassif i sering sanordningen omfatter en stabel koaksiale, over hverandre anordnede innbyrdes like ringer 10, hvilke i fellesskap danner anordningens skall, og av en annen stabel koaksiale, over hverandre anordnede koniske kjerneelementer 5? av innbyrdes lik utformning, hvilke i fellesskap danner anordningens kjerne. Toppdelen 1 er plasert ovenfor det overste kjerneelement. Mellom det ytre skall og den indre kjerne dannes kommuniserende ringformige rom 15. Stabler av ringer 10 holdes sammen mellom flensene 16 og 17 ved hjelp av bolter 18. Kjernen bæres av en basisplate 19, som er forsynt med et antall perifere åpninger 20 og en sentral åpning. Den sentreres av koniske element og holdes sammen av bolter 23. Mellomstykket 9 bestemmer bredden av de koniske gjennomstromningskanaler 2h. Åpninger 7 i kjerneelementene danner i fellesskap en gjennomstromningspassasje 25 ved anordningens midtlinje. Roret 3 danner en forlengelse av nevnte gjennomstromningspassasje opp til et onsket nivå i forklassifiseringsanordningen.

Oppsamlingsavdelingen lh som vises i figur h omfatter et fortrins-vis sylindrisk kar 26, en innenfor karet horisontalt plasert sirkulær plate 27, som har mindre diameter enn karets 26 indre diameter, en ringformig gjennomstromningskanal 28, et antall ra-dielt plaserte ledeskiver 29, som bærer oppe platen 27 og en ut-lopsventil 30. Under platen 27 finnes et separat system for tilfbrsel av spylemedium, hvilket system omfatter et innlopsror 31 og et nedoverrettet munnstykke 32. En vibrator 33 av en eller annen velkjent type kan festes hvor som helst på utsiden av klassifiseringsanordningen. Når dennes hedre del vibreres, bor den fortrinnsvis være forbundet med anordningens hoveddel med en fleksibel forbindelse.

•De i figur 1, 2 bg 3 viste grunndeler kan sammenmonteres til en efterklassifiseringsanordning méd valgbart antall trinn. Nevnte ideler lages fortrinnsvis av gummi. Andre slitebestandige materi-jåler kan også anvendes. For å muliggjøre visuell observasjon, Ikan karet 26 fremstilles av transparent materiale eller kan for-i

synes med et vindu.

Figur 5 viser en hydraulisk klassifiseringsanordning 3^ forsynt med den beskrevne efterklassifiseringsanordning 13. Konstruk-sjonens ovre del utgjor en klassifiseringsanordning av kjent type. Den omfatter et hus 3*+? e"t innlopsror 35» e^ innmatnings-rbr 365°g en roterende aksel 37» som bærer en fordelingsskive 38, et hult forbindelsesror 39» en propell hO og en ejektor ^1, et vingebelte M- 2 for laminær strbmning, en overstrbmningskrave ^3 °g en oppsamlingsrenne kh for den finkornede fraksjon. Til den nedre del av huset 3^ er en dreneringsledning h- 5 tilkoblet. Ef terklassif iseringsanordningen 13 og oppsamlingsavdelingen lh, hvilke er festet til bunnen av huset 3<*>+» er allerede beskrevet.

I den viste hydrauliske anordning fås spylemedium fra ledningen k6 med konstant trykk. Strbmmen til de enkelte ringer 10 kon-trolleres med de automatisk eller manuelt styrte ventiler h- 7.

Figur 6 viser en forbedret hydrosyklon. Den består stort sett av et sylindrisk hus ^8, en vesentlig konvensjonell innmatnings-anordning ^9, en overstrbmningsanordning 50 og en efterklassifiseringsanordning 13 samt en oppsamlingsavdeling lh, som allerede er blitt beskrevet. Hydro syklonens hus er oppbygget av et antall lignende sylindriske gummibekledde elementer 51» hvilke letter fremstillingen av enheten og muliggjbr rask utskifting og rask montering av delene. Syklonen er videre forsynt med et konisk element 52, beliggende nedenfor utstrbmningsåpningen for finfraksjonen og en anordning 53 for regulering av elementets 52 hbydestilling fra utsiden.. Tilfbrsel av spylemedium kan anordnes stort sett som vist i figur 5.

Utgangsmaterialet innmates gjennom rorene 35 og 36 til midtpartiet av huset 3h. I dettes koniske del settes materialet i rota-sjon omkring husets midtlinje stort sett på grunn av rotasjonen av propellen ^0. Den finkornede fraksjon strbmmer oppover gjennom vingébeltet >+2, separeres igjen under laminær strbmning' innenfor nevnte belte og strbmmer over kanten ^3 "til rennen hk. Den grove, relativt urene fraksjon' strbmmer kontinuerlig og skrue-linjeformig til den nedoverfbrende ringformede'kanal, som dannes mellom stabler av ytre ringer 10 og stabler av kjerneelementer 5. Den massive partikkelmasse tvinges der til å danne et eller flere ringformige lag av moderat tykkelse. Spylemediet tilfores gjennom innlopsror 11 beliggende over hverandre og presses gjennom nevnte lag fra utsiden innover mot det område, der det lav-este trykket råder.

Innenfor efterklassifiseringsanordningen 13 skjer en grovsorter-ing av materialet på slik måte at de groveste og tyngste korn samles i et ytre lag som beveger seg mot skallets innervegg, mens ■ de mindre og/eller lettere korn sammen med mesteparten av spylemediet samles i den indre del av det roterende lag. Dette indre lag omdannes på i og for seg kjent måte til flere separate, over hverandre beliggende lag ved hjelp av de koniske kjerneelementer 5. Den innover og oppover rettede strom av overflodig spylemedium med suspenderte partikler ledes fra kanalene 2h til en felles oppoverrettet strom i gjennomstromningskanalen 25, mens de partikler, som ikke trekkes med av spylemediet, beveger seg nedover med den skruelinjeformede hovedstrbm til det efterfolgende lavere liggende trinn. Den oppovergående strom ledes gjennom kanalen 25 og dens forlengelse 3 til et onsket nivå i forklassifiseringsanordningen. Roret 3 separerer den nevnte strom fra det urene materiale som omgir den. Suspensjonens fortsatte strbmning gjennom den roterende forbindelseskanal 39 påskyndes av ejektoren hl, som virker som en pumpe. Den sproyter ut suspensjonen over en 360° flate under et teppe av innstrbmmende materiale, som på samme måte spres over en 360° flate av fordelingsskiven 38. Spylemedium som tilfores gjennom innlbpene 11, og det fraskilte fine materiale ledes ikke bare på naturlig måte gjennom den urene partikkelmasse i den koniske del av huset 3^, men fores også opp til forklassifiseringsanordningen, hvor forklassifiseringen i hoy grad lettes av det tilstrbmmende spylemedium. Det returnerte materiale utsettes således for en fornyet separering sammen med den innmatede masse. Den finkornede fraksjon av det returnerte materiale ledes ut sammen med den endelige separerte fine fraksjon som allerede forklart, mens den fraskilte grove fraksjon ledes til fornyet rensning i efterklassifiseringsanordningen sammen med det urensede materiale. Fra det nederste rensningsnivå passerer det rensede materiale gjennom ringformede åpninger 20 til oppsamlingsavdelingen l*f.

Det bor her understrekes at for å fremskaffe virkelig effektiv fraskillelse av det fine materiale fra der. urene masse, må den oppover tilbakeførte suspenderte fraksjen medfbre en vesentlig mengde grovkorn. Folgelig utsettes den returnerte fraksjon all-tid for fornyet separering og bortfores ikke som et spesielt produkt. Som et resultat herav produseres endelig bare et fin-kornet produkt og bare et grovt produkt.

Det har vist seg at for at man skal kunne oppnå en meget hoy renhetsgrad av det grove materiale, må spylerr;eiiets mulighet for å kunne stromme ut sammen med de rensede grove partikler reduseres til et minimum. Som vist i figur 5 oppsamles..det rensede materiale i karet 26 på en slik måte, at et distinkt, ikke roterende partikkelsjikt med betydelig volum dannes. Fra bunnen av sjiktet fjernes materiale gjennom en ventil 30 med samme hastighet som nytt materiale legger seg på sjiktets overside. Man har funnet at en stromningskanal ikke må dannes ved sjiktets sentrum for at man effektivt skal kunne kontrollere strbmmen i sjiktet.

I stedet opprettholdes en strom fra ovr '.-len a" sjiktet til dets nedre del ved periferien av karet. 26. Dette oppnås ved hjelp av den sirkulære skive 27, som avgrenser en ringformig stromningskanal 28 for det nedoverstrommende mateji ale. De radiale ledeskiver 29 som bærer skiven 27. medvirker samtidig til at partikkelsjiktet ikke roterer.

En del av spylemediet med en viss mengde suspenderte partikler separeres ennå i karet 26 over det ikke roterende partikkelsjikt. Denne suspensjon bortfores gjennom en sentral åpning 21, hvor-efter den forener seg med hovedstrømmen i strbmningskanalen 25.

Hydrosyklonen utforer forklassifiseringen av det innmatede materiale. Den utskilte grove fraksjon renses i den underliggende efterklassifiseringsanordning som beskrevet. Den oppadgående returstrbm avledes ved hjelp av det koniske element 52 til hoved-strømmen, som ro.ter.er.. omkring anordningens sentrumlinje» Dette. er vesentlig, da returstrbmmen bærer med seg også grove partikler, hvilke ikke kan tillates å folge med det utstrømmende fine produkt. Elementet 52 tvinger det returnerte materiale på ny til å separeres i forklassifiseringssonen.

En utforelsesform av det automatiske kontrollsystem for uttom-ning av den rensede grove fraksjon er vist i figur h. Styrepul-ser fås fra karet 26. Pulsene er avhengig av egenskapene for det ikke roterende partikkelsjikt. Fortrinnsvis utgjor nivået for sjiktets overside den verdi av de mange mulige som får be-stemme styrepulsen. En forandring i nivået kan konstateres ved hjelp av flere velkjente anordninger som f.eks. boblerorsmålere, vibratorer, kjernefysikalske instrumenter og ultralyddetektorer med flere. Den nevnte puls omformes til et styresignal, som styrer en ventil eller et ventilsystem (ikke vist) som tilforer spylemedium i onsket mengde gjennom et innlopsror 31 og et munnstykke 32 til ventilen 30, hvis åpning har konstant storrelse. Om partikkelsjiktets nivå er riktig, tilfores en tilpasset mengde spylemedium gjennom munnstykket 32. Om nivået er lavere enn nor-malt, minskes strømmen av spylemedium. Om nivået er hoyere, okes strommen av spylemedium. Det vesentlige er at den automatiske regulering av uttomningshastigheten bygger på en relativt enkel regulering av en mediestrom i stedet for å bygge på en meget mer komplisert regulering av en ventilåpning.

Oppfinnelsen kan tilpasses i meget ulike slag av våte og torre klassifiserings- og separeringsanordninger. Spesielt egnede er visse typer av hydrauliske og pneumatiske sykloner, våte og torre klassifiserings- og separeringsanordninger forsynt med noen slag av mekaniske rotasjonsanordninger med i hovedsak koniske eller lignende uttomningsanordninger for det grove produkt, likesom også mange pneumatiske separeringsanordninger, som f.eks. de i Taggarts bok "Handbook of Mineral Dressing", John Wiley' & Sons, New York (19<1>+5)5 på sidene 9-20 til 9-37 beskrevne anordninger. Som spylemedium kan tunge væsker og tunge oppløsninger anvendes ved våtseparering.

Tilpasningsområdet for nærværende oppfinnelse, begrenser seg ikke til noe spesielt område av teknikken. Oppfinnelsen kan anvendes ved våt og torr klassifisering og separering av malm og mineral-er., ved torrseparering av malt sement og ved torr-og våt-separering av mange andre naturlige elle*r artifisielle uorganiske og organiske eller metalliske partikler. Når partikkelmassen består av korn med lav og hoy tetthet, vil korn med hoy tetthet konsen-treres i den rensede grove fraksjon.

Oppfinnelsens fordeler belyses av folgende eksperimentelle data: Ved våt klassifisering i "pilot-plant" skala i en anordning stort sett bygget ifolge figur 5 som ble matet med ca. 5 tonn per time malt mineralmasse inneholdende 30 - 35 vekt-% faste partikler fikk man den nedenfor angitte kornstorrelsesfordeling 1 den grove fraksjon ved et antall like forsok. Forsokene 1 og 2 utfores uten efterklassifiseringsanordning. Konvensjonelle koniske uttomningsanordninger omfattende tangensiell tilforsel av skyllevann ble anvendt. Ved forsokene 3 og ^ ble anvendt 1 samme apparat, men da forsynt med en efterklassifiseringsanordning bestående av 5 ringer, som tidligere er blitt beskrevet. Ved forsok 5 ble anvendt samme apparat og hensikten var å oppnå en spesiell hoy rensning. Folgende resultat ble oppnådd:

Om man på logaritmisk papir opptegner et diagram med prosentver-diene for ordinaten og maskeåpningene på abscissen, representeres kornstorrelsesfordelingen i sluttproduktet av en kurve med en stort sett rettlinjet del for de finkornede grupper. Helningen av denne rettlinjede del for separeringsresultat som kan oppnås . f.eks. med industrielle hydrosykloner, varierer vanligvis mellom verdiene.0,6 og 1,6. Ved forsok utfort med en anordning ifolge oppfinnelsen fås helninger fra 2,5 opp til 6. Som det fremgår av tabellen, er fordelingen ved forsok 1 og 2 helt konvensjonell, mens kornstorrelsesfordelingen. ved forsok 3> h og 5 er av et slag som aldri tidligere har kunnet oppnås.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig presisjonsklassifisering av et materiale i et væske- eller gassformet medium, karakterisert ved at klassifiseringen omfatter forklassifisering i en forklassifiseringsanordning fra hvilken den grove, respektive tunge fraksjon av det behandlede materiale fores til en efterklassifiseringsanordning og der bringes til å bevege seg skruelinjeformet nedad gjennom en ringkanal, til hvilken spylemedium tilfores utenifra tvers på den gjennom ringkanalen gående stromning og bringes til på i og for seg kjent måte sammen med en del av klassifiseringsmaterialet å rotere i flere adskilte over hverandre beliggende, koniske sjikt fra hvilke strommen av spylemedium og klassifiseringsprodukter avledes aksielt oppad for fornyet klassifisering i forklassifiseringsanordningen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det rensede materiale samles til et ikke roterende partikkelsjikt, at partikler fra sjiktets bunn utmates med stort sett samme hastighet som den med hvilken nye partikler samles oppe på sjiktet og at indre nedoverrettet stromning for-hindres innenfor partikkelsjiktet i en sentral uttomningskanal, men opprettholdes fortrinnsvis ved partikkelsjiktets periferi.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at separert medium med suspenderte finere partik ler bortfores fra toppen av partikkelsjiktet i en sentral opp- .overrettet strom. h.

Anordning for' utforelse av fremgangsmåten ifolge noen av de ovenstående krav, karakterisert ved at anordningen omfatter en forklassifiseringsanordning (3<*>0 samt en efterklassifiseringsanordning (13) som består av folgende i og for seg kjente elementer, nemlig et ytre, stort sett sylindrisk skall (10), en kjerne bestående av en stabel av koaksiale og ovenfor hverandre anordnede koniske, innbyrdes fortrinnsvis like kjerneelementer (5), et ringformet rom (15) mellom skallet og kjernen, en anordning (11) for tilforsel av spylemedium til det ringformede rom (15)', koniske strbmningskanaler ( 2h) rettet innad/oppad mellom kjerneelementene, sentrale åpninger (7) i kjerneelementene, hvilke danner en sentral gjennomstrdmningska-nal (25) samt en toppdel (3)? som forlenger sistnevnte kanal oppad, idet nevnte forlengelse er anordnet for å tilbakefbre en del av klassifiseringsmaterialet til forklassifiseringsanordningen.

5. Anordning som angitt i krav •+, karakterisert ved at den omfatter en stabel koaksiale over hverandre anordnede innbyrdes fortrinnsvis like ringer (10), hvilke i fellesskap danner det ytre skall.

6. Anordning som angitt i krav h eller 5»karakterisert ved at den omfatter en oppsamlingsavdeling for det rensede materiale, hvilken avdeling omfatter et fortrinnsvis sylindrisk kar (26), en i karet beliggende skive (27),. som avgrenser en periferisk stromningskanal og flere fortrinnsvis radiale ledeskiver (29), som holder oppe den fbrstnevnte skive \ ( 27}. i i

7. Anordning som angitt i noen av kravene h - 6, karakterisert ved at den er forsynt med en sentral gjennomstrbmningskanal (21), som forbinder oppsamlingsavdelt ingen (1<*>0 med den sentrale gjennomstrbmningskanal (25) i efterklassifiseringsanordningen (13).

8. Anordning som angitt i noen av kravene h - 7, karakterisert ved at den omfatter en anordning (33) for å tilveiebringe vibrasjon i noen av klassifiseringsan-, ordningene og/eller i oppsamlingsavdelingen (1*0 .