WO2022238090A1 - Verfahren und anordnung zum trennen von materialgemischen - Google Patents

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WO2022238090A1
WO2022238090A1 PCT/EP2022/060547 EP2022060547W WO2022238090A1 WO 2022238090 A1 WO2022238090 A1 WO 2022238090A1 EP 2022060547 W EP2022060547 W EP 2022060547W WO 2022238090 A1 WO2022238090 A1 WO 2022238090A1
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separating
material mixture
liquid
tank
loading container
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PCT/EP2022/060547
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Inventor
Dietmar SCHIEWE
Original Assignee
Schiewe Dietmar
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B11/00—Feed or discharge devices integral with washing or wet-separating equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03B5/02—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation
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    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/62—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by hydraulic classifiers, e.g. of launder, tank, spiral or helical chute concentrator type

Definitions

  • the present invention relates to a method for separating mixtures of materials, in particular mixtures of mineral materials, for example a mixture of gravel and sand.
  • Contaminated mineral material mixtures are washed, for example, in order to be able to use them or individual components for a specific purpose, such as the production of concrete or other building materials.
  • mineral or other material mixtures can contain fines (e.g. loam and clay), organic substances, light materials, recyclable materials or other undesirable substances that are separated from the material mixture in order to use the cleaned material mixture for the intended use, e.g. as building material or for recycling. to prepare.
  • a mineral material mixture containing gravel can be mixed and bonded with loam, clay or other cohesive or undesirable components. These components must be removed from the material mixture in order to obtain gravel that can be used as a building material.
  • components with a grain size of less than 63 microns are removed from the material mixture in particular in order to prepare it for a intended use.
  • Mineral building materials or building material mixtures are usually mineral material or substance mixtures within a predetermined particle size range. Corresponding particle size ranges and, if applicable, assigned grading curves and building material properties are often defined in standards. In order to obtain a mixture of materials that conforms to a relevant standard, it is necessary to separate an underlying mixture of materials, i.e. in particular components of the Material mixture that have a non-standard grain size to remove from the material mixture. Depending on the grain size in question, this can also be understood as a cleaning of the material mixture.
  • the mixture of materials can have gravel, sand, loam and clay, with the loam and clay fractions, which by definition have a grain size of less than 63 microns, being separated from the mixture of materials.
  • a material mixture is available which only has gravel and sand and can be used, for example, to produce concrete.
  • processing plants which process the material mixture mechanically and wash out undesired substances.
  • processing systems are complex and also error-prone and maintenance-intensive and cost-intensive.
  • a particular disadvantage of such systems is that the mass flow of the material mixture has to be maintained continuously, as a result of which the dwell time of the material mixture in the processing system is relatively severely limited during the cleaning process. As a result, the cleaning performance is often unsatisfactory.
  • the achievable throughput is severely limited. Therefore, several processing plants often have to be operated in parallel in order to achieve an economical throughput.
  • the individual systems have to be combined with conveying technology, which is also expensive.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • a method for separating material mixtures comprises at least the following steps: admitting a liquid into a separating tank; introducing the mixture of materials into the separation tank to at least partially contact the mixture of materials with the liquid; lifting at least a portion of the material mixture with a loading container; and releasing the portion into the separator tank.
  • the process offers several advantages, in particular a high level of effectiveness in separating undesired components, so that, for example, a mineral mixture of substances can also be reliably freed from large amounts of loam and clay components. Furthermore, large amounts of a mineral material mixture can be flexibly cleaned per unit of time. For example, the method, in particular the cleaning effort, can be adapted to a cleaning requirement for the mineral material mixture will. However, the method can also be advantageously applied to other mixtures of materials, for example valuable materials which are mixed with undesired components and must be separated from the undesired components before recycling.
  • the liquid is preferably formed by water and serves on the one hand to loosen the unwanted components from the material mixture.
  • components mixed or connected with the material mixture can be dissolved, detached or suspended in the liquid in order to separate the components from the material mixture or at least to weaken their adhesion to the material mixture.
  • the mixture of materials to be cleaned can be enriched with the liquid, for example by dipping the mixture of materials into the liquid and/or by applying the liquid to the mixture of materials.
  • the material mixture is introduced into the separating tank and brought into contact with the liquid so that it can affect the material mixture.
  • the liquid can partially soak into undesirable components such as loam or clay in order to enrich or saturate them with the liquid.
  • the liquid also serves to remove the unwanted components from the material mixture.
  • undesired material that is released, dissolved or suspended in the liquid can be transported away with the liquid, for example by the liquid being withdrawn from the material mixture and/or flowing out of the separating tank.
  • a portion of the material mixture is removed using a loading shovel raised.
  • the subset is taken into the loading shovel and lifted to a predefined height.
  • Picking up the partial quantity in the loading shovel already brings about advantageous relative movements within the material mixture, which make an effective contribution to separating, in particular, cohesive components.
  • the material mixture can be placed under high pressure in sections by the loading shovel, as a result of which the mixture is forced to move and is thereby cleaned mechanically.
  • the partial quantity is preferably raised to such an extent that it is outside of a quantity of liquid that has collected in the separating tank.
  • the subset of the accumulated liquid is at least partially withdrawn, with liquid present in the subset being able to partially flow back into the separating tank while the material mixture is lifted.
  • the liquid flowing back can advantageously carry along dissolved components and remove them from the material mixture.
  • the liquid flowing back into the separating tank can fall directly onto the material remaining in the separating tank and thereby develop a mechanical cleaning effect. The cleaning process is thus further advanced with synergy effects.
  • the subset that is raised is released into the basin.
  • the material mixture can fall into the separating tank automatically, ie by the force of gravity.
  • the loading shovel can be pivoted or opened in a suitable manner, for example by opening a floor of the loading container.
  • advantageous relative movements are generated within the material mixture, in particular due to different falling movements of parts of the material mixture.
  • individual stones can move relative to each other and in this way interact mechanically, for example by rubbing against each other or moving away from each other.
  • Advantageous relative movements within the material mixture are generated in particular in that the material mixture is set in motion successively, i.e. in portions, in the course of its release by the gravitational force, for example in the form of an avalanche. While the material mixture falls into the separating tank and is increasingly accelerated, scattering forces also act in the material mixture, which further promote separation from the unwanted components through sorting effects. The mixture of materials then strikes, for example, a bottom of the separating tank, as a result of which the mixture of materials is decelerated to a great extent and as a result separating forces act on the mixture of materials. Alternatively or additionally, the material mixture can first encounter a separating structure and/or a quantity of liquid that has accumulated in the separating basin.
  • the material mixture in the separating tank can be brought back into contact with the liquid in order to dissolve the undesired components in the liquid and remove them from the material mixture with it.
  • the method is characterized, among other things, by the fact that it can be carried out with comparatively simple means, in particular with a liquid and a loading container, so that the use of cost-intensive processing plants can be dispensed with.
  • the process has proven to be particularly effective in separating and washing out even stubborn loam and clay components or comparable components from the material mixture. It it has also been shown that even such mixtures of materials that contain relatively large amounts of undesirable components can be cleaned with high effectiveness and efficiency. It is thus now possible to clean even heavily contaminated material mixtures inexpensively and put them to a commercially advantageous use.
  • Another significant advantage of the process is that significantly larger quantities of the material mixture can be cleaned per unit of time than is possible with conventional processing plants, and that with comparatively very little technical effort.
  • the most diverse types of material mixtures can also be cleaned. There are no restrictions on the nature of the material mixture, in particular the grain size and shape.
  • the process is also particularly reliable and efficient, since the individual process steps can be carried out relatively easily and the inherent risk of failure of complex processing plants is completely eliminated.
  • the process is also particularly suitable for adapting the cleaning process flexibly to the mixture of materials to be separated. For example, the amount or the exposure time of the liquid can be easily adjusted to the material mixture.
  • the size of the subset, or a range into which the subset is raised can be optionally determined to achieve a desired separation result.
  • the material mixture can be introduced into the separating tank before the partial quantity is raised and before the partial quantity is released.
  • the partial quantity is introduced together with the release of the partial quantity, in particular by the partial quantity falling into the separating tank and thereby being brought into contact with the liquid for the first time, for example.
  • the subset is raised by at least one meter, preferably at least three to four meters.
  • the material mixture can be accelerated to a higher speed at a greater drop height before it hits the bottom of the separating tank or a surface of the liquid or before it hits an optional separating element.
  • the separating element can be arranged above a floor of the separating tank, on the floor of the separating tank or in particular on a wall of the separating tank, e.g. on an inclined rear wall of the separating tank.
  • the subset comprises at least a predefined amount of the material mixture, the subset preferably comprising at least 100 kilograms of the material mixture, more preferably at least 500 kilograms.
  • a relatively large partial amount is advantageous on the one hand in order to clean as large a part of the material mixture as possible per unit of time.
  • advantageous relative movements within the material mixture and displacement forces and pressures acting within the material mixture can increase if the subset in question is as large as possible.
  • greater forces are at work within a large subset, especially when the subset is released into the separating basin and hits the ground. This significantly increases the cleaning performance.
  • enormous cleaning forces act on considerable quantities of the material mixture within a very short time. This is not possible with conventional treatment plants because they only move relatively small quantities of the material mixture per unit of time and also generate lower overall cleaning forces.
  • the loading container has a loading volume in order to completely accommodate the subset.
  • the loading container is generally suitable for raising the portion to a desired height.
  • the loading container can be designed, for example, as a loading shovel.
  • the loading container can have an uninterrupted wall which partially encloses an interior area for receiving the material mixture. In this way, even small grain sizes can be picked up reliably.
  • the loading container can have a grid-like structure, at least in sections, or alternatively another separating structure.
  • the one received in the loading container Subset of the material mixture can be partially processed by separating unwanted material from the material mixture through the grid-like separation structure.
  • other separation structures can also be used.
  • one or more projections can be arranged inside the loading container, which ensure advantageous relative movements within the subset received and in this way improve the method. For example, clumps of loam or clay can be effectively broken up.
  • the separating structure can in particular have one or more elongate projections, such as rod-shaped sections, which divide or break up the material mixture in sections when the partial quantity is received in the loading container or released from the loading container.
  • the cargo box which may be in the form of a loading bucket, for example, has a grid adapted to interact with the material mixture as it is received in the cargo box.
  • the loading container can be moved against the material mixture to receive a portion of the material mixture, so that the material mixture is pushed, in particular pressed, through the grid into the interior area.
  • loam and clay components for example, can be effectively broken up, at least in part.
  • components of the material mixture can be separated from the material mixture with the aid of the grid, depending on the opening size of the grid.
  • the loading container equipped with the grid preferably has at least one Wall section (eg a bottom section) which can be selectively moved in order to release recorded material mixture from the loading container in the loading container.
  • the loading container can have a folding floor in order to release the material mixture.
  • the steps of lifting and releasing the material mixture are repeated several times, preferably at least twice.
  • the cleaning performance of the method can be increased in this way and, in particular, adapted to the nature and composition of the material mixture to be separated. It has been shown that two repetitions with contaminated sand already lead to very satisfactory results in most cases. For material mixtures contaminated with loam and clay, three to five repetitions are usually sufficient.
  • the partial quantity is released onto a separating element arranged on the separating basin.
  • the separating element can have a lattice structure, preferably a sieve structure, in order to separate the material mixture.
  • components with a grain size above a predetermined diameter can be separated from the material mixture.
  • the mixture of materials can be prepared in accordance with a standard that prescribes a predetermined grain size range for the mixture of materials.
  • the loading container is mounted on a mobile machine, the mobile machine being controlled to perform at least one of the following steps: moving the loading container to introduce the portion into the loading container; moving the cargo box to lift the subset; Moving the loading container to release the subset.
  • the mobile machine can advantageously be used for several, in particular for all, process steps in which the material mixture has to be moved.
  • a mobile machine is already available in most plants where material mixtures are processed or traded, so that the process does not require any additional machines.
  • a mobile machine is already necessary when using conventional processing plants in order to bring the material mixture into a processing plant. The method is therefore particularly efficient in comparison, since the cleaning can now essentially be carried out exclusively by the mobile machine.
  • the material mixture no longer has to be laboriously poured into the processing plant and removed again after the processing time of the processing plant.
  • the mobile machine is further controlled to perform at least one of the following steps: moving the loading container to introduce the material mixture into the separation tank; Moving the loading bin to remove the mixed material from the separation tank. These steps can also be performed by the machine. The total cost of the method and in particular the required personnel costs can thus be minimized.
  • the mobile machine is formed by a wheel loader or front loader.
  • Such mobile machines have proven to be robust and durable. They are also available on the market in large numbers and are already available in stone, gravel and sand processing companies.
  • conveyor technology is also used to Promote material mixture in a continuous mass flow through the system. However, such conveyor technology can be saved with the method described here.
  • the liquid is let in in the area of a bottom of the separating tank.
  • the liquid is admitted at a distance from the bottom of the separation tank, which distance is preferably at least half a meter.
  • the liquid can advantageously be admitted in the area of a floor, so that the liquid can be pressed from the floor through the material mixture and in the process washes off at least part of the unwanted material component and conveys it to the surface.
  • the liquid can preferably be introduced into the separating tank at a plurality of points, for example through a plurality of inlets spaced apart from one another.
  • the material mixture introduced into the separating tank can be reliably and efficiently completely brought into contact with the liquid.
  • the material mixture can also be completely flowed through by the liquid in order to be able to carry out the separation process even more effectively.
  • several inlets can be distributed along one side of the separating tank.
  • the liquid flows through the separation tank in order to separate the material mixture and/or to remove unwanted material from the separation tank.
  • the liquid can thus in addition to detaching the unwanted Materials are used by the desired mixture of materials to derive the unwanted material with the liquid and thus remove it from the mixture of materials.
  • the flow of the liquid is preferably such that it flows through the material mixture located in the separating tank.
  • the separating basin can have a shape adapted for this purpose.
  • pumping means can also be provided in order to suck off the liquid at a suitable point, for example opposite an area in which the liquid is admitted. In this way, the flow of the liquid can be increased or induced.
  • the separating tank has at least one inlet for letting in a liquid and at least one outlet for letting out the liquid, with the liquid flowing from the inlet to the outlet.
  • the arrangement of the inlet and/or the outlet on the separating tank can be adapted to a desired cleaning of the material mixture.
  • several inlets or outlets can also be provided on the separating tank, with the inlets or outlets being able to be arranged differently.
  • An inlet into the separation tank can have a hose line through which the liquid is pumped into the separation tank.
  • the outlet can be formed, for example, by an opening in the separating tank, in particular an interruption or a reduced-height area of a wall of the separating tank.
  • the outlet can be formed, for example, by an overflow of the separating tank.
  • the outlet may be connected to a settling tank to direct the liquid from the separation tank to the settling tank. Undesirable components mixed with the liquid of the material have been withdrawn can then settle in the settling tank.
  • the separating tank has a wall which surrounds an interior area of the separating tank, the wall comprising a loading area in which the height of the wall is reduced, and the material mixture being introduced and/or removed via the loading area.
  • the liquid is admitted into the separating basin opposite the loading area and/or to the side thereof. This ensures that the material mixture introduced into the tank can be effectively flowed through by the liquid before the material mixture is removed from the separating tank, e.g. via the loading area.
  • the loading area can also serve as an outlet for the liquid, in particular in the form of an overflow.
  • the method also includes at least one of the following steps: determining a turbidity of the liquid and displaying cleaning information based on the determined turbidity.
  • a turbidity in the liquid provides information about how severely the material mixture has already been separated. In other words, the turbidity of the liquid indicates whether a desired separation result has already been achieved.
  • the turbidity can be determined, for example, using a sensor system arranged on the separating tank, in particular with a turbidity sensor. This can be embodied as a light-emitting sensor which uses a received light reflection to determine a turbidity in the liquid.
  • the display device can have a signaling device, for example, which is arranged in a clearly visible manner in the area of the separating tank.
  • the Signaling means can have at least two different colored signal lights, one of the signal lights being activated when, based on the turbidity of the liquid, the cleaning of the material mixture should be continued.
  • the other signal light on the other hand, is only activated when, based on the turbidity of the liquid, the separation can be considered complete.
  • the currently determined turbidity can be compared with a threshold value. If the determined turbidity meets a threshold criterion, for example if it falls below the threshold value, the separation can be regarded as complete.
  • the material mixture After the material mixture has been separated in the separating tank, it can be taken to a collection area, in particular with the loading container. From there, the material mixture can be transported away for further use. For further separation of the material mixture from undesired components, the material mixture can additionally be applied to a separating element, in particular a sieve element, arranged on the collecting area. In this way, the mixture of materials can finally be classified.
  • a separating element in particular a sieve element
  • the material mixture can also be transported directly out of the separating tank for further use.
  • a release agent is added to the mixture of materials.
  • the separating agent can have stone material, in particular stones, which are added to the material mixture in order to improve the separation of loam and clay components from the material mixture.
  • the release agent can be added to the material mixture before it is introduced into the Separation tanks are added.
  • the separating agent can be added after the mixture of materials has been introduced into the separation tank, but preferably before the mixture of materials is lifted and released for separation.
  • the separating agent can be removed from the material mixture again, for example by a separating element arranged in a collection area, when the material mixture is brought from the separating tank into the collection area.
  • a method for separating material mixtures comprising at least the following steps: admitting a liquid, preferably water, into a separating tank; introducing a mixture of materials into the separation tank to at least partially contact the mixture of materials with the liquid; controlling a mobile machine to perform at least the following steps: moving a loading bin mounted on the mobile machine to introduce a portion of the material mixture into the loading bin; and moving the loading container to release the subset.
  • the partial amount is preferably released into the separating tank.
  • the loading container is moved towards a boundary of the separation tank in order to introduce the partial quantity into the loading container.
  • the loading container can be moved against a wall of the separating tank in order to take up at least part of the material mixture located between the wall and the opening of the loading container into the loading container.
  • a separating element for example a lattice structure, can be arranged between the wall and the loading container in order to carry out the separation even more effectively.
  • the material mixture can be at least partially compacted or pressed while the subset is introduced into the loading container.
  • This advantageous effect can be intensified if there is a quantity of material mixture in the separating basin that exceeds the partial quantity that can be accommodated by the loading container, for example by a multiple of the partial quantity.
  • the more resistance the material experiences during ingestion into the cargo container the greater the compaction of the material.
  • the step of releasing the partial quantity can be carried out in such a way that the partial quantity falls into the separating tank.
  • the partial quantity can fall out of the loading container into the separating tank in a free-fall process, in that the loading container is moved, e.g. tilted.
  • a free fall process is not absolutely necessary.
  • an arrangement for separating mixtures of materials, in particular mixtures of mineral materials, with at least one separating tank is disclosed.
  • the separating tank has a wall that at least partially surrounds an interior area of the separating tank, the wall having a loading area for introducing the material mixture into the separating tank and/or for removing the material mixture from the separating tank, and the separating tank having at least one inlet for admitting a Having liquid and/or at least one outlet for letting out the liquid.
  • the wall partially surrounds the interior to a first height, with the wall having a second height in the cargo area that is less than the first height.
  • the outlet is preferably located at or opposite the loading area. In this way, the flow of liquid through the separating tank can be improved depending on the design of the separating tank. In addition, it is conceivable that the loading area forms the outlet.
  • the loading area has a ramp.
  • the ramp can be designed in such a way that the mobile machine can move into an interior area of the separating tank in order to introduce a material mixture into the tank or to remove it from the tank.
  • the ramp can define an outlet for the separation tank, so that excess liquid can flow out of the separation tank in the manner of an overflow.
  • the separating tank has a floor which is inclined at least in sections when the separating tank is used or arranged as intended.
  • the cleaning of the material mixture can be influenced in a desired manner by the inclination of the floor.
  • a flow rate and exposure time of the liquid can be influenced.
  • the removal of undesired, washed-out material can be optimized.
  • the floor can be inclined at least in sections in the direction of the loading area.
  • the floor can be inclined at least in sections in the direction away from the loading area, for example in the direction of a rear wall section arranged opposite the loading area.
  • an inclination of the floor can be variably adjusted.
  • a slope away from the loading area can be particularly advantageous when the loading area also serves as an outlet for the liquid.
  • the wall is inclined at least in sections.
  • the wall can be inclined in sections relative to a plane of the interior of the separating tank, so that the material mixture can slide down the wall into the interior. This prevents the material mixture from accumulating in hard-to-reach corner areas of the separating tank. Sections of the wall can be flat and/or curved.
  • the wall can have a plurality of sections inclined relative to a plane of the interior in such a way that at least one distance between the inclined sections is adapted to an external dimension of the loading container.
  • a width of the cargo box may be substantially equal to a distance between two opposing inclined portions. In this way, the material mixture can be completely taken up in portions by the loading container without residues remaining in the separating tank.
  • At least one separating element is provided for separating the material mixture.
  • the separating element supports the separation of components from the material mixture.
  • the separating element can support the breaking up of a material mixture interspersed with highly cohesive materials.
  • the separating element can be arranged in particular above a bottom of the separating tank, so that, for example, one from the Loading container released subset of the material mixture interacts with the separating element and is subjected to a separation process in this way.
  • a separating element can be arranged on a floor of the separating tank.
  • the separating element can generally have a predetermined geometry, preferably a lattice structure, particularly preferably a sieve structure, in particular in order to separate interconnected components of the material mixture from one another when the material mixture interacts with the separating element and penetrates it when a relevant subset is released from the loading container and falls through the separating member to the bottom of the separating basin.
  • the separating element can be inclined.
  • separating elements can also be arranged on the arrangement, which can be designed differently in order to separate the material mixture with regard to different components. For example, materials with different grain sizes can be separated by different separating elements.
  • the wall is at least partially embedded in the ground, with the interior preferably extending at least partially below an upper edge of the ground.
  • At least one sensor for determining a turbidity of the liquid is arranged on the separating tank, in particular with a display device for displaying cleaning information based on the determined turbidity being assigned to the sensor.
  • the display device can in particular have a signaling device to the To convey cleaning information to a user visually, as already explained above by way of example.
  • the display device can have a mobile terminal device, in particular a smartphone, tablet or the like, which is assigned to a user.
  • a user who controls a mobile machine to carry out the cleaning process can monitor the mobile terminal device in order to be informed about the progress of the cleaning based on the cleaning information displayed on the terminal device.
  • the mobile end device can have a software application that is adapted to receive the data determined by the sensor about the turbidity of the liquid via a wireless radio link and to process this data to display the cleaning information.
  • a degree of turbidity of the liquid can be displayed directly, or information derived therefrom can be provided.
  • the degree of turbidity can be compared to a threshold value in order to determine whether a desired cleaning result has been achieved. This information can be displayed on the display device.
  • the arrangement comprises at least one settling tank for receiving liquid from the separating tank.
  • the settling tank can, for example, be arranged laterally adjacent, in particular directly adjacent to the separating tank. Liquid flowing out of the separating tank via one or more outlets can flow directly into the settling tank, with components of the material mixture carried along with the liquid being able to settle on the bottom of the settling tank.
  • the settling tank may have one or more outlets so that the liquid can automatically drain from the settling tank after components of the Material mixture have sold.
  • the bottom of the settling tank can be inclined at least in sections.
  • At least one flow reduction element is preferably arranged in the settling tank.
  • a wall section can be arranged between the outlet of the settling tank and an inlet through which the liquid enters the settling tank, in particular in such a way that the liquid cannot flow directly to the outlet of the settling tank but first has to flow around the wall section. The flow speed is thus reduced. Accordingly, sandy components of the material mixture, for example, can settle more easily in the settling tank.
  • the arrangement has at least one collection area for a part of the material mixture that is separated from the material mixture.
  • the collection area can be arranged directly adjacent to the separating tank, for example.
  • At least one separating element can be arranged above the collection area, which is used to separate the material mixture from other components that have not yet been removed in the separating tank.
  • coarse components can be removed from the material mixture with the separating element of the collection area.
  • fines e.g. loam and clay
  • light materials e.g. coal or plastic
  • the arrangement is designed to be at least partially transportable.
  • a mobile arrangement can thus be specified which can be taken to different places of use and positioned there for the intended use. This is advantageous, for example, in order to be able to flexibly separate large quantities of a material mixture without having to transport the material mixture to a stationary separation arrangement, which is time-consuming.
  • the assembly may include one or more containers that at least partially form the assembly.
  • the separation tank, the settling tank and/or the collection area which may be formed as a collection tank, may each be in the form of a container, for example connectable to one another to form the assembly.
  • the containers can be designed as standard industrial containers and are preferably open at the top. However, they can be optionally locked, particularly when the assembly is being taken to a place of use.
  • a mobile machine with which the method described can be carried out.
  • the mobile machine can in particular be a wheel loader and have a loading container in order to move partial amounts of the material mixture.
  • the loading container may have an interior of partially enclosed in a wall to form the container.
  • at least one separating element can extend in the interior, for example in the form of one or more projections, in particular rod-shaped sections, as described above in connection with the method.
  • the arrangement for separating the mixture of materials, together with the mobile machine for carrying out one of the separating methods, can form a system for separating mixtures of materials.
  • FIG. 4 several cross-sectional views (FIGS. 4a, 4b and 4c) of different separating tanks for separating material mixtures;
  • FIG. 5 shows an arrangement for separating material mixtures in a plan view from above (FIG. 5a) and a cross-sectional view (FIG. 5b). Parts that are functionally the same are provided with the same reference numbers.
  • step 8 a liquid such as water is admitted into a separator tank 16 via a first inlet 22 and a second inlet 24 .
  • step 10 a mineral material mixture 18 is introduced into the separating tank 16 in order to separate it, in particular by fines with a grain size of less than 63 microns being washed out of the material mixture 18.
  • the material mixture 18 is at least partially immersed in the water which has collected in the separating tank 16 via the inlets 22, 24, e.g. by the water being pumped into the separating tank 16 via the inlets 22, 24.
  • a number of subsets of the material mixture 18 are then raised one after the other and each released into the separating tank 16 (steps 12 and 14).
  • Steps 10, 12 and 14 are carried out in particular with a mobile machine 30, which is shown schematically in FIG.
  • the mobile machine 30 is a wheel loader on which a pivotable loading container 26 is mounted via connecting elements 28 .
  • a plurality of rods 27 are arranged inside the loading container 26, which loosen up a portion of the material mixture 18 received in the loading container 26 and mechanically break up cohesive components.
  • the mobile machine 30 is controlled by a user (not shown) or autonomously in such a way that the loading container 26 carries out the method steps 10, 12 and 14 explained with reference to FIG.
  • the material mixture 18 after completion of the separation process by the mobile machine 30 is removed from the separating tank 16 and supplied to its intended use or transferred to a collecting tank, as explained in more detail below with reference to FIG.
  • the separating tank 16 has a loading area 20 in which a wall height of the separating tank 16 is reduced. This makes it easier to feed the separating tank 16 with the material mixture 18 .
  • method step 10 several subsets of the material mixture 18 to be separated are introduced into the separating tank 16 with the loading container 26 , so that a total of several subsets of the material mixture 18 is in the separating tank 16 .
  • the introduction of the material mixture 18 into the separating tank 16 can be carried out in particular in accordance with method steps 12 and 14 and in this way contribute to the separation of the material mixture 18 .
  • Water is continuously admitted into the separating tank 16 via the inlets 22 and 24, which water flows through the material mixture 18 and removes light materials or fines.
  • a larger quantity of water is preferably received in the separating basin 16, so that the material mixture 18 is at least partially immersed in water.
  • the water flows out of the separating tank 16 via the loading area 20 and carries with it undesirable components, in particular fines, of the material mixture 18 . In this way, the material mixture 18 is separated.
  • a partial quantity of the material mixture 18 is introduced into the loading container 26 in each case.
  • the loading container 26 is then raised by at least one meter and then pivoted or opened in such a way that the partial quantity received in the loading container 26 falls back into the separating tank 16 .
  • Constituents such as loam and clay that are dissolved and broken up in the process are caught by the water in the separating basin 16 and flushed out of the material mixture 18 .
  • the material mixture 18 is lifted and released one after the other, so that the entire amount of the material mixture 18 is washed.
  • the method is continued until the undesired components of the material mixture 18 have been at least essentially completely washed out of the material mixture 18 .
  • the separating tank 16 has a first wall section 34 , a second wall section 36 arranged perpendicular thereto and a third wall section 40 .
  • the third wall section 40 is arranged essentially parallel to the first wall section 34 and forms a loading area of the separation tank 16, which facilitates the introduction and removal of the material mixture 18 (not shown in FIG. 3).
  • the first wall area 34 has a height 32 that is greater than a height 40 of the third wall area 38 .
  • the wall sections 34, 36 and 38 surround a bottom 42 of the separating tank 16, which is arranged essentially perpendicularly to the wall sections.
  • the wall sections 34, 36 and 38 can alternatively also be designed inclined or otherwise tank-forming in order to promote a complete separation of the material mixture (not shown in figure 3).
  • a fourth wall section connecting the wall sections 34 and 38 to one another is not shown in FIG.
  • the inlets 22 and 24 are arranged in the area of the bottom 42 and opposite to the third wall area 38 .
  • inlets 22' and 24' can be arranged at a distance from the base 42 in the wall sections 34 and 36, e.g. in the wall sections 34 and/or 36.
  • the third wall section 38 due to its lower height 40, serves as an outlet for the separating tank 16 let in water.
  • a turbidity sensor 44 for determining the turbidity of the water is arranged on the separating basin 16 .
  • the sensor 44 is connected directly or indirectly, e.g. via a wireless connection and/or via an internet connection, to a display device 46 which displays cleaning information based on a water turbidity determined by the sensor 44 . For example, a successful separation can be indicated if the water is turbid below a predetermined threshold value.
  • FIG. 4a Various possible cross sections for the separating tank 16 are shown in FIG.
  • the base 42 is delimited by a third wall section 38 designed as a ramp.
  • the ramp 38 is inclined towards the ground 42, with the mobile machine 30 (cf. FIG. 2) being able to enter the separating tank 16 as required.
  • the wall section 38 is formed parallel to the floor 42 so that water that has been let in can flow off immediately via the floor 42 and the wall section 38 .
  • FIG. 4c Another example of the separating tank 16 is shown in FIG. 4c.
  • the wall section 38 is designed as a ramp rising towards the bottom 42 . This ensures that water can always drain away reliably, even with large amounts of unwanted material. Material that is outside of Separation tank 16 deposited, but does not represent an obstacle to further use of the separation tank 16.
  • a tank arrangement 48 for separating material mixtures, in particular mineral material mixtures, is described below with reference to FIGS. 5a and 5b. It comprises a separating tank 16', which corresponds to the separating tank 16 of FIG. 3 in terms of its mode of operation for the method according to FIG.
  • the assembly 48 further includes a settling tank 50 which is disposed laterally adjacent to the separation tank 16' and is used to settle sediment contained in the liquid (e.g. water) flowing into the settling tank 50 from the separation tank 16'.
  • the liquid e.g. water
  • the sand can be put to commercial use in addition to the mixture of materials separated from the sand.
  • constituents substantially larger than 63 microns in particle size may settle in the settling pond 50 .
  • components with a grain size of less than or equal to 63 micrometers are predominantly removed with the liquid flowing out of the settling tank 50 .
  • loam grain size between 2 and 63 microns
  • clay grain size less than 2 microns
  • the arrangement 48 also comprises a collecting basin 52 on the rear side adjacent to the separating basin 16′, in which the separated material mixture, which after the separation process has been carried out can also have only a single material, is collected.
  • the material mixture is brought from the separating tank 16 ′ into the collecting tank 52 by means of the loading container 26 .
  • the arrangement 48 has a plurality of interconnected walls which together form the separation tank 16', the settling tank 50 and the collection tank 52.
  • the arrangement has side walls 54, 56 and 60 which delimit the pools 16', 50 and 52 in the lateral direction, as shown for example in Figure 5a.
  • a common rear wall 58 is provided for the basins 16', 50 and 52. Like the side walls 54, 56 and 60, this is aligned perpendicularly to the base 42.
  • the rear wall 58 may be sloped, particularly such that the rear wall 58 slopes towards the floor 42, i.e. the floor 42 and the rear wall 58 form an obtuse angle (not shown).
  • the angle of inclination of the rear wall 58 may be 45 degrees.
  • the width of the rear wall 58 may be 1.5 meters. However, other values are possible.
  • the separating tank 16' is equipped with front wall sections 66 and 68 which, for example, extend inwards essentially perpendicularly from the side walls 54, 56 and delimit a free area 80 in which the wall of the separating tank 16' has the height of the floor 42, correspondingly to the cross section of Fig. 4b.
  • the front wall sections 66, 68 counteract the brief outflow of a large amount of liquid from the separating tank 16', in particular when a subset of the material mixture is released into the separating tank 16' and the liquid is set in motion as a result. This ensures that there is always a sufficient quantity of liquid in the separating tank 16' and that the liquid consumption is limited overall. In addition, it is ensured that the material mixture mainly remains in the separating tank 16', which otherwise could be conveyed out of the separating tank 16' with a strong flow movement of the liquid.
  • the side wall 56 forms a partition wall between the separating tank 16 ′ and the settling tank 50 and optionally has a liquid passage, not shown in detail, which forms an outlet for the separating tank 16 ′, which opens into the settling tank 50 .
  • the free area 80 forms an outlet for the separating tank 16'.
  • the common bottom 42 of the separating tank 16' and the settling tank 50 is inclined by a total of e.g. 6 degrees in the direction of the rear wall 58, so that the liquid and material fractions with a desired particle size, in particular sand fractions, which would otherwise be transported away with the liquid, to the extent remain in basins 50 and 16' as possible.
  • the separating tank 16 ′ has a plurality of inlets, not shown in any more detail, which are arranged in particular along the side wall 54 .
  • the for the The liquid required for separating the mixture of materials is admitted into the separating tank 16′ via the inlets, with the multiple inlets ensuring that the liquid is not only introduced at certain points, but distributed spatially. In this way, the liquid can act particularly effectively on the material mixture and contribute to its purification. Further, it is preferred that liquid be continuously admitted into the separation tank 16' to create a liquid flow through the separation tank 16 and the settling tank 50.
  • Sloping wall sections 74 and 76 are also arranged in the separating basin 16', see in particular Fig. 5b. These preferably extend parallel to the side walls 56 and 54 and limit the floor 42 in the separating tank 16' to a distance 78 formed between the wall sections 74,76.
  • the wall sections 74, 76 avoid accumulation of the material mixture in the corners between the floor 42 and the side walls 54, 56.
  • Another inclined wall section (not shown in Figs. 5a and 5b) can be arranged parallel to the rear wall 58 for the same reasons.
  • the distance 78 is preferably adapted to the width of the loading container 26 so that the material mixture between the wall sections 74 , 76 can essentially be completely grasped by the loading container 26 . If parts of the material mixture reach the wall sections 74, 76, they automatically slide back onto the floor 42. In this way, the implementation of the separation process is significantly improved, because on the one hand a complete separation and on the other hand an efficient movement of the material mixture is ensured.
  • a first separating element 70 is arranged above the separating basin 16', which supports the separation of the material mixture.
  • the separating element 70 is fastened to the side walls 54, 56 and the rear wall 58 and is optionally inclined relative to the base 42, with the inclination being variably adjustable.
  • the separating element 70 is preferably formed with a comb structure. In this, several long elements can be arranged next to each other and/or e.g. superimposed crosswise. This is only indicated schematically in FIG. 5a. Openings are formed between the elongated elements, through which the material mixture can at least partially pass (indicated only schematically in FIG. 5a).
  • cohesive components of the material mixture are broken up when a respective subset is released from the loading container 26 and then falls through the first separating element 70 into the separating basin 16'.
  • cohesive components of the material mixture can be pressed through the comb structure of the separating element 70 by the pressure of the falling material and thus comminuted.
  • the surface area of the material mixture increases, which further improves the separation.
  • the increased surface area of the material mixture enables extensive relative movements to be generated in order to advance the separation process even more efficiently.
  • the separating element 70 can also be arranged in the area of the base 42 and can optionally be inclined.
  • the divider 70 may be disposed on a sloped portion of the rear wall 58 (not shown). On the one hand, it separates cohesive components and, on the other hand, generates relative movements within the material.
  • an inlet for the separating basin 16' can be arranged such that liquid flows out of the rear wall 58 over the separating element 70 (not shown). In this way, the material mixture can advantageously interact with the separating element 70 in a liquid or aqueous environment.
  • the separating element 70 can additionally or alternatively have a sieve structure for the material mixture in order to separate coarse components.
  • a second separating element 72 is arranged above the collection basin 52, which has a sieve structure indicated only schematically in FIG. 5a.
  • the divider 72 may be attached to the side walls 54, 56 and the rear wall 58 and optionally inclined relative to the floor 42.
  • the separating element 72 is used to finally screen the material mixture, with coarse components in particular that are larger than a desired particle size being able to be filtered out.
  • the separating element 72 can be used to remove a separating agent that has been added to the material mixture, for example coarse stones, from the material mixture.
  • both fine particles and coarse particles can be efficiently removed from the material mixture in order to prepare it for its intended use.
  • the arrangement 48 also permits the continued use of the separated portions, provided that they have useful properties.
  • sandy portions that have settled in the settling tank 50 can also be used as a building material.
  • the deposited sand can be added back to the material mixture.
  • the separating element 72 can be designed as a sieve, in particular as a vibrating sieve designed, for example, with multiple decks, through which the material mixture can be classified.
  • first height 34 first wall section 36 second wall section 38 third wall section 40 second height

Abstract

Ein Verfahren zum Trennen von Materialgemischen, insbesondere mineralischen Materialgemischen, umfasst zumindest folgende Schritte: Einlassen einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in ein Trennbecken; Einbringen des Materialgemischs in das Trennbecken, um das Materialgemisch zumindest teilweise mit der Flüssigkeit in Kontakt zu bringen; Anheben zumindest einer Teilmenge des Materialgemischs mit einem Ladebehälter; und Freigeben der Teilmenge in das Trennbecken.

Description

Verfahren und Anordnung zum Trennen von Materialgemischen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Materialgemischen, insbesondere mineralischen Materialgemischen, z.B. ein Gemisch aus Kies und Sand.
Verunreinigte mineralische Materialgemische werden beispielsweise gewaschen, um sie oder einzelne Bestandteile für einen bestimmungsgemäßen Zweck, etwa für die Herstellung von Beton oder anderweitig als Baustoff, nutzen zu können. Beispielsweise können mineralische oder andere Materialgemische Feinanteile (z.B. Lehm und Ton), organische Stoffe, Leichtstoffe, Wertstoffe oder andere unerwünschte Stoffe aufweisen, die von dem Materialgemisch getrennt werden, um das somit gereinigte Materialgemisch für die bestimmungsgemäße Verwendung, z.B. als Baustoff oder zum Recycling, aufzubereiten. Beispielsweise kann ein Kies aufweisendes mineralisches Materialgemisch mit Lehm, Ton oder anderen bindigen oder unerwünschten Bestandteilen vermischt und verklebt sein. Diese Bestandteile müssen aus dem Materialgemisch entfernt werden, um Kies zu erhalten, der als Baustoff verwendet werden kann. In einem Beispiel werden insbesondere Bestandteile mit einer Korngröße von weniger als 63 Mikrometer aus dem Materialgemisch entfernt, um es für eine bestimmungsgemäße Verwendung aufzubereiten.
Mineralische Baustoffe oder Baustoffgemische sind in der Regel mineralische Material- bzw. Stoffgemische innerhalb eines vorbestimmten Korngrößenbereichs. Entsprechende Korngrößenbereiche sowie ggf. zugeordnete Sieblinien und Baustoffeigenschaften sind häufig in Normen definiert. Um ein einer betreffenden Norm entsprechendes Materialgemisch zu erhalten, ist es notwendig, ein zugrundeliegendes Materialgemisch zu trennen, d.h. insbesondere Bestandteile des Materialgemischs, die eine normfremde Korngröße aufweisen, aus dem Materialgemisch zu entfernen. Dies kann in Abhängigkeit von der betreffenden Korngröße auch als eine Reinigung des Materialgemischs aufgefasst werden. Beispielsweise kann das Materialgemisch Kies, Sand, Lehm und Ton aufweisen, wobei die Lehm- und Tonanteile, welche definitionsgemäß eine Korngröße von weniger als 63 Mikrometer aufweisen, aus dem Materialgemisch getrennt werden. Im Ergebnis steht ein Materialgemisch zur Verfügung, welches lediglich Kies und Sand aufweist und beispielsweise zur Herstellung von Beton verwendet werden kann.
Zur Reinigung von mineralischen Materialgemischen und zur Trennung unerwünschter Feinanteile sind Aufbereitungsanlagen bekannt, die das Materialgemisch mechanisch bearbeiten und unerwünschte Stoffe auswaschen. Solche Aufbereitungsanlagen sind jedoch komplex und außerdem fehleranfällig sowie wartungs- und kostenintensiv. Nachteilig bei derartigen Anlagen ist insbesondere ein kontinuierlich aufrechtzuerhaltender Massestrom des Materialgemischs, wodurch die Verweilzeit des Materialgemischs in der Aufbereitungsanlage während des Reinigungsprozesses relativ stark eingeschränkt ist. Infolgedessen ist die Reinigungsleistung oftmals nicht zufriedenstellend. Außerdem ist der erzielbare Durchsatz stark begrenzt. Daher müssen häufig mehrere Aufbereitungsanlagen parallel betrieben werden, um einen wirtschaftlichen Durchsatz zu erzielen. Zusätzlich müssen die einzelnen Anlagen mit ebenfalls kostenintensiver Fördertechnologie kombiniert werden. Als weiteres Problem hat sich herausgestellt, dass bekannte Aufbereitungsanlagen aufgrund ihrer Bauweise Materialgemische nur bis zu einer vorbestimmten maximalen Korngröße reinigen können. Materialgemische mit größerer Korngröße müssen dementsprechend verworfen werden. Probleme bereiten außerdem stark verunreinigte Materialgemische, beispielsweise solche Materialgemische, die stark bindige mineralische Bestandteile aufweisen. Oftmals können dann nicht alle unterwünschten Bestandteile in zufriedenstellender Weise entfernt werden. Insbesondere können große Mengen an Ton und Lehm nicht effektiv aufgebrochen und gelöst werden, sodass ein entsprechend verunreinigtes Materialgemisch letztlich nicht effektiv gewaschen und folglich auch nicht in der erforderlichen Weise getrennt bzw. aufbereitet werden kann.
Es ist besteht Bedarf an verbesserten Möglichkeiten zum Trennen von Materialgemischen. Insbesondere besteht Bedarf, anfallende mineralische Materialgemische effektiv und kostengünstig zu reinigen und auf diese Weise im Sinne einer Kreislaufwirtschaft (wieder-) verwerten zu können.
Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Ein Verfahren zum Trennen von Materialgemischen umfasst zumindest folgende Schritte: Einlassen einer Flüssigkeit in ein Trennbecken; Einbringen des Materialgemisches in das Trennbecken, um das Materialgemisch zumindest teilweise mit der Flüssigkeit in Kontakt zu bringen; Anheben zumindest einer Teilmenge des Materialgemischs mit einem Ladebehälter; und Freigeben der Teilmenge in das Trennbecken.
Das Verfahren bietet mehrere Vorteile, insbesondere eine hohe Wirksamkeit der Trennung von unerwünschten Bestandteilen, sodass beispielsweise ein mineralisches Stoffgemisch auch von großen Mengen an Lehm- und Tonbestandteilen zuverlässig befreit werden kann. Ferner können pro Zeiteinheit große Mengen eines mineralischen Materialgemischs flexibel gereinigt werden. Beispielsweise kann das Verfahren, insbesondere der Reinigungsaufwand, an einen Reinigungsbedarf für das mineralische Materialgemisch angepasst werden. Das Verfahren kann jedoch vorteilhaft auch auf andere Materialgemische angewendet werden, beispielsweise für Wertstoffmaterialien, die mit unerwünschten Bestandteilen vermischt sind und vor dem Recycling von den unerwünschten Bestandteilen getrennt werden müssen.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise durch Wasser gebildet und dient einerseits zum Lösen der unerwünschten Bestandteile aus dem Materialgemisch. Beispielsweise können mit dem Materialgemisch vermischte oder verbundene Bestandteile in der Flüssigkeit aufgelöst, abgelöst oder aufgeschwemmt werden, um die Bestandteile von dem Materialgemisch zu trennen oder deren Haftung an dem Materialgemisch zumindest abzuschwächen. Hierfür kann das zu reinigende Materialgemisch mit der Flüssigkeit angereichert werden, beispielsweise indem das Materialgemisch in die Flüssigkeit getaucht und/oder indem die Flüssigkeit auf das Materialgemisch aufgebracht wird.
Das Materialgemisch wird in das Trennbecken eingebracht und mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht, sodass diese auf das Materialgemisch einwirken kann. Beispielsweise kann die Flüssigkeit teilweise in unerwünschte Bestandteile, wie etwa Lehm oder Ton einziehen, um diese mit der Flüssigkeit anzureichern oder aufzusättigen.
Die Flüssigkeit dient ferner dazu, die unerwünschten Bestandteile aus dem Materialgemisch zu entfernen. Beispielsweise kann unerwünschtes Material, welches in der Flüssigkeit freigesetzt, gelöst oder suspensiert ist, mit der Flüssigkeit abtransportiert werden, beispielsweise indem die Flüssigkeit dem Materialgemisch entzogen wird und/oder aus dem Trennbecken abfließt.
Nachdem das Materialgemisch in das Trennbecken eingebracht worden ist, wird eine Teilmenge des Materialgemischs mithilfe einer Ladeschaufel angehoben. Beispielsweise wird die Teilmenge in die Ladeschaufel aufgenommen und in eine vordefinierte Höhe angehoben. Das Aufnehmen der Teilmenge in die Ladeschaufel bewirkt bereits vorteilhafte Relativbewegungen innerhalb des Materialgemischs, die einen effektiven Beitrag zum Trennen insbesondere bindiger Bestandteile leisten. Beispielsweise kann das Materialgemisch durch die Ladeschaufel abschnittsweise stark unter Druck gesetzt werden, wodurch das Gemisch zwangsbewegt wird und hierdurch mechanisch gereinigt wird.
Die Teilmenge wird vorzugsweise soweit angehoben, dass diese sich außerhalb einer in dem Trennbecken angesammelten Menge von Flüssigkeit befindet. Auf diese Weise wird die Teilmenge der angesammelten Flüssigkeit zumindest teilweise entzogen, wobei in der Teilmenge vorhandene Flüssigkeit teilweise in das Trennbecken zurückfließen kann, während das Materialgemisch angehoben wird. Die zurückfließende Flüssigkeit kann vorteilhaft gelöste Bestandteile mitführen und aus dem Materialgemisch entfernen. Ferner kann die in das Trennbecken zurückfließende Flüssigkeit unmittelbar auf in dem Trennbecken verbliebendes Material fallen und hierdurch eine mechanische Reinigungswirkung entfalten. Der Reinigungsprozess wird hierdurch gleichfalls mit Synergieeffekten weiter vorangetrieben.
Die angehobene Teilmenge wird in das Becken freigegeben.
Insbesondere kann das Materialgemisch selbsttätig, d.h. durch die Gravitationskraft in das Trennbecken fallen. Die Ladeschaufel kann hierfür auf geeignete Weise verschwenkt oder geöffnet werden, z.B. indem ein Boden des Ladebehälters geöffnet wird. Durch das Freigeben der Teilmenge werden vorteilhafte Relativbewegungen innerhalb des Materialgemischs erzeugt, insbesondere durch unterschiedliche Fallbewegungen von Teilen des Materialgemischs. Beispielsweise können sich einzelne Steine relativ zueinander bewegen und auf diese Weise mechanisch aufeinander einwirken, z.B. indem diese aneinander reiben oder sich voneinander entfernen.
Vorteilhafte Relativbewegungen innerhalb des Materialgemischs werden insbesondere dadurch erzeugt, dass das Materialgemisch im Zuge seiner Freigabe durch die Gravitationskraft sukzessive, d.h. portionsweise in Bewegung versetzt wird, beispielsweise in Form einer Lawine. Während das Materialgemisch in das Trennbecken fällt und zunehmend beschleunigt wird, wirken zudem Streukräfte in dem Materialgemisch, die eine Trennung von den unerwünschten Bestandteilen durch Sortiereffekte weiter begünstigen. Das Materialgemisch trifft sodann beispielsweise auf einen Boden des Trennbeckens, wodurch das Materialgemisch stark abgebremst wird und hierdurch Trennungskräfte auf das Materialgemisch einwirken. Alternativ oder zusätzlich kann das Materialgemisch zunächst auf eine Trennstruktur und/oder eine in dem Trennbecken angesammelte Menge von Flüssigkeit treffen. Hierbei werden erneut starke mechanische Kräfte innerhalb des Materialgemischs freigesetzt. Die Reinigung kann hierdurch noch effektiver gestaltet werden, wobei insbesondere hartnäckige Bestandteile besonders wirksam aufgebrochen und gelöst werden. Gleichzeitig kann das Materialgemisch in dem Trennbecken wieder in Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht werden, um die unerwünschten Bestandteile in der Flüssigkeit zu lösen und mit dieser aus dem Materialgemisch zu entfernen.
Das Verfahren zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass es mit vergleichsweise einfachen Mitteln, insbesondere mit einer Flüssigkeit und einem Ladebehälter durchgeführt werden kann, sodass auf den Einsatz von kostenintensiven Aufbereitungsanlagen verzichtet werden kann. Gleichzeitig hat sich das Verfahren als besonders effektiv erwiesen, um selbst hartnäckige Lehm- und Ton-Bestandteile oder vergleichbare Bestandteile von dem Materialgemisch zu trennen und auszuwaschen. Es hat sich außerdem gezeigt, dass selbst solche Materialgemische, die relativ große Mengen von unerwünschten Bestanteilen aufweisen, mit hoher Wirksamkeit und Effizienz gereinigt werden können. Somit ist es nunmehr möglich, selbst stark verunreinigte Materialgemische kostengünstig zu reinigen und einer kommerziell vorteilhaften Nutzung zuzuführen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass pro Zeiteinheit deutlich größere Mengen des Materialgemischs gereinigt werden können als dies mit herkömmlichen Aufbereitungsanlagen möglich ist, und zwar mit vergleichsweise sehr geringem technischen Aufwand. Zudem können auch unterschiedlichste Arten von Materialgemischen gereinigt werden. Beschränkungen bei der Beschaffenheit des Materialgemischs, insbesondere der Korngröße und -form, bestehen nicht. Das Verfahren ist außerdem besonders zuverlässig und effizient, da die einzelnen Verfahrensschritte vergleichsweise einfach durchgeführt werden können und das inhärente Ausfallrisiko komplexer Aufbereitungsanlagen vollständig wegfällt. Das Verfahren ist auch besonders dazu geeignet, die Reinigung flexibel an das zu trennende Materialgemisch anzupassen. Beispielsweise können die Menge oder die Einwirkdauer der Flüssigkeit leicht auf das Materialgemisch abgestimmt werden. Ferner können der Umfang der Teilmenge oder eine Flöhe, in die die Teilmenge angehoben wird, wahlweise festgelegt werden, um ein gewünschtes Trennergebnis zu erzielen.
Das Einbringen des Materialgemischs in das Trennbecken kann vor dem Anheben der Teilmenge und vor dem Freigeben der Teilmenge erfolgen. Es ist jedoch denkbar, dass das Einbringen der Teilmenge zusammen mit dem Freigeben der Teilmenge erfolgt, insbesondere indem die Teilmenge in das Trennbecken fällt und hierdurch beispielsweise erstmalig in Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht wird. Ausführungsformen sind der Beschreibung, den Figuren sowie den Ansprüchen zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Teilmenge um wenigstens einen Meter, bevorzugt wenigstens drei bis vier Meter angehoben. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, die Teilmenge in eine Mindesthöhe anzuheben und dann freizugeben. Auf diese Weise werden größere und stärkere Relativbewegungen innerhalb des Materialgemischs erzeugt, die eine höhere Reinigungsleistung bewirken. Insbesondere kann das Materialgemisch bei einer größeren Fallhöhe auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden, bevor es auf den Boden des Trennbeckens bzw. eine Oberfläche der Flüssigkeit oder zuvor auf ein optionales Trennelement auftrifft. Das Trennelement kann oberhalb eines Bodens des Trennbeckens, auf dem Boden des Trennbeckens oder insbesondere an einer Wandung des Trennbeckens, z.B. an einer geneigten Rückwand des Trennbeckens angeordnet sein. Die entsprechend höhere Bewegungsenergie wird bei dem Auftreffen in Reinigungsenergie umgesetzt, indem die Bestandteile des Materialgemischs mit hoher Kraft gegeneinander wirken. Insbesondere wirken innerhalb des Materialgemischs Flieh- und Streukräfte, die die Reinigung weiter verstärken. Es hat sich gezeigt, dass eine Flöhe von wenigstens drei Metern in den meisten Fällen zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Bei hartnäckiger Verschmutzung kann das Materialgemisch auch in größere Flöhen angehoben werden. Ab einer Flöhe von 3 bis 4 Meter sind keine wesentlichen Verbesserungen der Reinigungsleistung mehr zu erwarten. Im Einzelfall können größere Werte jedoch sinnvoll sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Teilmenge zumindest eine vordefinierte Menge des Materialgemischs, wobei die Teilmenge vorzugsweise zumindest 100 Kilogramm des Materialgemischs umfasst, besonders bevorzugt zumindest 500 Kilogramm. Eine relativ große Teilmenge ist einerseits vorteilhaft, um einen möglichst großen Teil des Materialgemischs pro Zeiteinheit zu reinigen. Andererseits können sich vorteilhafte Relativbewegungen innerhalb des Materialgemischs und innerhalb des Materialgemischs wirkende Verschiebungskräfte und Drücke verstärken, wenn die betreffende Teilmenge möglichst groß ist. Darüber hinaus wirken innerhalb einer großen Teilmenge größere Kräfte, insbesondere wenn die Teilmenge in das Trennbecken freigegeben wird und auf den Boden auftrifft. Die Reinigungsleistung wird hierdurch signifikant verstärkt. Zudem wirken enorme Reinigungskräfte innerhalb kürzester Zeit auf erhebliche Mengen des Materialgemischs ein. Dies ist bei herkömmlichen Aufbereitungsanlagen nicht möglich, weil diese pro Zeiteinheit nur relativ geringe Mengen des Materialgemischs bewegen und außerdem insgesamt geringere Reinigungskräfte erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Ladebehälter ein Ladevolumen auf, um die Teilmenge vollständig aufzunehmen. Die Effizienz des Verfahrens kann hierdurch gegenüber dem Fall von kleineren Ladebehältern gesteigert werden. Der Ladebehälter ist allgemein dazu geeignet, die Teilmenge auf eine gewünschte Höhe anzuheben. Der Ladebehälter kann beispielsweise als eine Ladeschaufel ausgebildet sein.
Der Ladebehälter kann eine unterbrechungsfreie Wandung aufweisen, die einen Innenbereich zur Aufnahme des Materialgemischs teilweise umschließt. Auf diese Weise können auch kleine Korngrößen zuverlässig aufgenommen werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine Wandung des Ladebehälters zumindest abschnittsweise mit Unterbrechungen zu versehen. Beispielsweise kann der Ladebehälter zumindest abschnittsweise eine gitterartige Struktur oder alternativ eine andere Trennstruktur aufweisen. Die in dem Ladebehälter aufgenommene Teilmenge des Materialgemischs kann teilweise bearbeitet werden, indem unerwünschtes Material durch die gitterartige Trennstruktur von dem Materialgemisch getrennt wird. Es können jedoch auch andere Trennstrukturen eingesetzt werden. Beispielsweise können innerhalb des Ladebehälters ein oder mehrere Vorsprünge angeordnet sein, die für vorteilhafte Relativbewegungen innerhalb der aufgenommenen Teilmenge sorgen und auf diese Weise das Verfahren verbessern. Beispielsweise können Verklumpungen von Lehm oder Ton effektiv aufgebrochen werden. Hierfür kann die Trennstruktur insbesondere ein oder mehrere längliche Vorsprünge aufweise, wie etwa stabförmige Abschnitte, die das Materialgemisch abschnittsweise zerteilen oder aufbrechen, wenn die Teilmenge in den Ladebehälter aufgenommen oder aus dem Ladebehälter freigegeben wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Ladebehälter, der z.B. als eine Ladeschaufel ausgebildet sein kann, ein Gitter auf, welches dazu ausgebildet ist, mit dem Materialgemisch Zusammenwirken, wenn es in den Ladebehälter aufgenommen wird. Beispielsweise kann der Ladebehälter zur Aufnahme einer Teilmenge des Materialgemischs gegen das Materialgemisch bewegt werden, sodass das Materialgemisch durch das Gitter in den Innenbereich gedrückt, insbesondere gepresst wird. Auf diese Weise können z.B. Lehm- und Tonbestandteile zumindest zum Teil effektiv aufgebrochen werden. Zusätzlich können mit Hilfe des Gitters Bestandteile des Materialgemischs in Abhängigkeit von der Öffnungsgröße des Gitters aus dem Materialgemisch getrennt werden. Beispielsweise können Steine, deren Größe den maximalen Abstand zwischen benachbarten Trennelementen des Gitters übersteigt, durch das Gitter als Überkorn aus dem Materialgemisch entfernt werden, insbesondere bevor das Materialgemisch zur Durchführung des weiteren Trennverfahrens in das Trennbecken eingebracht wird. Der mit dem Gitter ausgerüstete Ladebehälter weist vorzugsweise wenigstens einen Wandungsabschnitt (z.B. einen Bodenabschnitt) auf, der wahlweise bewegt werden kann, um in dem Ladebehälter aufgenommenes Materialgemisch aus dem Ladebehälter freizugeben. Beispielsweise kann der Ladebehälter einen Klappboden aufweisen, um das Materialgemisch freizugeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte des Anhebens und Freigebens des Materialgemischs mehrfach, vorzugsweise mindestens zweimal wiederholt. Die Reinigungsleistung des Verfahrens kann auf diese Weise erhöht und insbesondere an die Beschaffenheit und Zusammensetzung des zu trennenden Materialgemischs angepasst werden. Es hat sich gezeigt, dass zwei Wiederholungen bei verunreinigtem Sand in den meisten Fällen bereits zu sehr befriedigenden Ergebnissen führen. Für mit Lehm und Ton verunreinigte Materialgemische sind in der Regel drei bis fünf Wiederholungen ausreichend.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Teilmenge auf ein an dem Trennbecken angeordnetes Trennelement freigegeben. Das Trennelement kann insbesondere eine Gitterstruktur, vorzugsweise Siebstruktur aufweisen, um das Materialgemisch zu trennen. Beispielsweise können Bestandteile mit einer Korngröße oberhalb eines vorbestimmten Durchmessers aus dem Materialgemisch getrennt werden. Auf diese Weise kann das Materialgemisch übereinstimmend zu einer Norm aufbereitet werden, die für das Materialgemisch einen vorbestimmten Korngrößenbereich vorschreibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Ladebehälter an einer mobilen Maschine montiert, wobei die mobile Maschine gesteuert wird, um zumindest einen der folgenden Schritte auszuführen: Bewegen des Ladebehälters zum Einbringen der Teilmenge in den Ladebehälter; Bewegen des Ladebehälters zum Anheben der Teilmenge; Bewegen des Ladebehälters zum Freigeben der Teilmenge. Die mobile Maschine kann auf diese Weise vorteilhaft für mehrere, insbesondere für sämtliche Verfahrensschritte eingesetzt werden, in denen das Materialgemisch bewegt werden muss. Eine mobile Maschine steht in den meisten Betrieben, in denen Materialgemisch aufbereitet oder gehandelt wird, ohnehin zur Verfügung, sodass das Verfahren keine zusätzlichen Maschinen erfordert. Darüber hinaus ist eine mobile Maschine bereits bei Verwendung von herkömmlichen Aufbereitungsanlagen notwendig, um das Materialgemisch in eine Aufbereitungsanlage einzubringen. Das Verfahren ist somit im Vergleich besonders effizient, da die Reinigung nun im Wesentlichen ausschließlich durch die mobile Maschine durchgeführt werden kann. Das Materialgemisch muss nicht mehr umständlich in die Aufbereitungsanlage eingefüllt und nach der Verarbeitungszeit der Aufbereitungsanlage wieder entfernt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die mobile Maschine ferner gesteuert, um zumindest einen der folgenden Schritte auszuführen: Bewegen des Ladebehälters zum Einbringen des Materialgemischs in das Trennbecken; Bewegen des Ladebehälters zum Entfernen des Materialgemischs aus dem Trennbecken. Diese Schritte können ebenfalls durch die Maschine ausgeführt werden. Der Gesamtaufwand für das Verfahren und insbesondere der erforderliche Personalaufwand können somit minimiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mobile Maschine durch einen Radlader oder Frontlader gebildet. Derartige mobile Maschinen haben sich als robust und beständig erwiesen. Sie sind zudem in großer Anzahl am Markt verfügbar und in Stein-, Kies-, und Sand verarbeitenden Betrieben ohnehin vorhanden. In herkömmlichen Aufbereitungsanlagen kommt jedoch zusätzlich Fördertechnik zum Einsatz, um das Materialgemisch in einem kontinuierlichen Massenstrom durch die Anlage zu fördern. Derartige Fördertechnik kann bei dem hier beschriebenen Verfahren jedoch eingespart werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Flüssigkeit im Bereich eines Bodens des Trennbeckens eingelassen. Alternativ oder zusätzlich wird die Flüssigkeit in einem Abstand von dem Boden des Trennbeckens eingelassen, wobei der Abstand vorzugsweise mindestens einen halben Meter beträgt. Bei leicht verunreinigten Materialgemischen, beispielsweise bei leicht sandigen Bestandteilen, kann die Flüssigkeit vorteilhaft im Bereich eines Bodens eingelassen werden, sodass die Flüssigkeit von dem Boden durch das Materialgemisch gedrückt werden kann und hierbei zumindest einen Teil des unerwünschten Materialbestandteils abwäscht und an die Oberfläche fördert. Bei stark haftenden Bestandteilen, wie Lehm und Ton, kann es sinnvoll sein, die Flüssigkeit von oben auf das Materialgemisch zu bringen, wobei die Flüssigkeit beispielsweise auf das Materialgemisch gespritzt und direkt verteilt werden kann, um mechanisch auf das Materialgemisch einzuwirken. Ferner kann die Flüssigkeit an bevorzugt mehreren Stellen, beispielsweise durch mehrere voneinander beabstandete Einlässe in das Trennbecken eingelassen werden. Auf diese Weise kann das in dem Trennbecken eingebrachte Materialgemisch zuverlässig und effizient vollständig mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden. Außerdem kann das Materialgemisch auch vollständig von der Flüssigkeit durchströmt werden, um den Trennprozess noch effektiver durchführen zu können. Hierfür können beispielsweise mehrere Einlässe entlang einer Seite des Trennbeckens verteilt angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform fließt die Flüssigkeit durch das Trennbecken, um das Materialgemisch zu trennen und/oder um unerwünschtes Material aus dem Trennbecken zu entfernen. Die Flüssigkeit kann somit zusätzlich zum Ablösen des unerwünschten Materials von dem gewünschten Materialgemisch dazu verwendet werden, das unerwünschte Material mit der Flüssigkeit abzuleiten und somit aus dem Materialgemisch zu entfernen. Der Fluss der Flüssigkeit ist vorzugsweise so geartet, dass diese in dem Trennbecken befindliches Materialgemisch durchströmt. Das Trennbecken kann eine hierfür angepasste Form aufweisen. Alternativ können auch Pumpmittel vorgesehen werden, um die Flüssigkeit an geeigneter Stelle, zum Beispiel gegenüber von einem Bereich, in dem die Flüssigkeit eingelassen wird, abzusaugen. Auf diese Weise kann der Fluss der Flüssigkeit verstärkt oder herbeigeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Trennbecken wenigstens einen Einlass zum Einlassen einer Flüssigkeit und wenigstens einen Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit auf, wobei die Flüssigkeit von dem Einlass hin zu dem Auslass fließt. Die Anordnung des Einlasses und/oder des Auslasses an dem Trennbecken kann an eine gewünschte Reinigung des Materialgemischs angepasst sein. Zu diesem Zweck können auch mehrere Ein- oder Auslässe an dem Trennbecken vorgesehen sein, wobei die Ein- oder Auslässe unterschiedlich angeordnet sein können. Ein Einlass in das Trennbecken kann eine Schlauchleitung aufweisen, durch welche die Flüssigkeit in das Trennbecken gepumpt wird. Der Auslass kann beispielsweise durch eine Öffnung des Trennbeckens gebildet sein, insbesondere eine Unterbrechung oder einen höhenreduzierten Bereich einer Wandung des Trennbeckens. Der Auslass kann beispielsweise durch einen Überlauf des Trennbeckens gebildet sein.
Der Auslass kann mit einem Absetzbecken verbunden sein, um die Flüssigkeit aus dem Trennbecken in das Absetzbecken zu leiten. Unerwünschte Bestandteile, die mit der Flüssigkeit des Materialgemisch entzogen worden sind, können sich sodann in dem Absetzbecken absetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Trennbecken eine Wandung auf, die einen Innenbereich des Trennbeckens umgibt, wobei die Wandung einen Ladebereich umfasst, in dem eine Höhe der Wandung herabgesetzt ist, und wobei das Einbringen und/oder ein Entfernen des Materialgemischs über den Ladebereich erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Flüssigkeit gegenüber von dem Ladebereich und/oder seitlich hiervon in das Trennbecken eingelassen. Hierdurch wird gewährleistet, dass in das Becken eingebrachtes Materialgemisch wirksam von der Flüssigkeit durchströmt werden kann, bevor das Materialgemisch z.B. über den Ladebereich wieder aus dem Trennbecken entfernt wird. Ferner kann der Ladebereich auch als Auslass für die Flüssigkeit dienen, insbesondere in Form eines Überlaufs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner zumindest einen der folgenden Schritte: Bestimmen einer Trübung der Flüssigkeit und Anzeigen von Reinigungsinformationen auf der Grundlage der bestimmten Trübung. Eine Trübung der Flüssigkeit gibt Auskunft darüber, wie stark das Materialgemisch bereits getrennt worden ist. Mit anderen Worten gibt die Trübung der Flüssigkeit an, ob bereits ein gewünschtes Trennungsergebnis erzielt worden ist. Die Trübung kann beispielsweise mithilfe einer an dem Trennbecken angeordneten Sensorik ermittelt werden, insbesondere mit einem Trübungssensor. Dieser kann als lichtemittierender Sensor ausgebildet sein, der anhand einer empfangenen Lichtreflexion eine Trübung der Flüssigkeit ermittelt. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise eine Signaleinrichtung aufweisen, die im Bereich des Trennbeckens gut sichtbar angeordnet ist. Die Signaleinrichtung kann zumindest zwei verschiedenfarbige Signallichter aufweisen, wobei eines der Signallichter aktiviert wird, wenn auf der Grundlage der Trübung der Flüssigkeit die Reinigung des Materialgemischs fortgesetzt werden sollte. Das andere Signallicht wird hingegen erst aktiviert, wenn auf der Grundlage der Trübung der Flüssigkeit die Trennung als abgeschlossen angesehen werden kann. Zur Unterscheidung zwischen diesen beiden beispielhaften Aktivierungszuständen kann die jeweils aktuell ermittelte Trübung mit einem Schwellenwert verglichen werden. Sofern die ermittelte Trübung ein Schwellenwertkriterium erfüllt, z.B. bei Unterschreiten des Schwellenwerts, kann die Trennung als abgeschlossen angesehen werden.
Nachdem das Materialgemisch in dem Trennbecken getrennt worden ist, kann es insbesondere mit dem Ladebehälter in einen Sammelbereich verbracht werden. Von dort kann das Materialgemisch zur weiteren Verwendung abtransportiert werden. Zur weiteren Trennung des Materialgemischs von unerwünschten Bestandteilen kann das Materialgemisch zusätzlich auf ein an dem Sammelbereich angeordnetes Trennelement, insbesondere Siebelement, aufgebracht werden. Auf diese Weise kann das Materialgemisch abschließend klassiert werden.
Alternativ kann das Materialgemisch nach der Trennung von unerwünschten Bestandteilen auch unmittelbar aus dem Trennbecken zur weiteren Verwendung abtransportiert werden.
Nach einerweiteren Ausführungsform wird dem Materialgemisch ein Trennmittel hinzugefügt. Auf diese Weise kann die Wirksamkeit des Verfahrens weiter verbessert werden. Beispielsweise kann das Trennmittel Steinmaterial, insbesondere Steine, aufweisen, welche dem Materialgemisch beigemischt werden, um die Trennung von Lehm- und Tonbestandteilen aus dem Materialgemisch zu verbessern. Das Trennmittel kann dem Materialgemisch vor dem Einbringen in das Trennbecken hinzugefügt werden. Alternativ kann das Trennmittel hinzugefügt werden, nachdem das Materialgemisch in das Trennbecken eingebracht worden ist, jedoch vorzugsweise bevor das Materialgemisch zum Zwecke der Trennung angehoben und freigeben wird. Das Trennmittel kann z.B. durch ein an einem Sammelbereich angeordnetes Trennelement wieder aus dem Materialgemisch entfernt werden, wenn das Materialgemisch aus dem Trennbecken in den Sammelbereich verbracht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Trennen von Materialgemischen angegeben, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: Einlassen einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in ein Trennbecken; Einbringen eines Materialgemischs in das Trennbecken, um das Materialgemisch zumindest teilweise mit der Flüssigkeit in Kontakt zu bringen; Steuern einer mobilen Maschine, um zumindest folgende Schritte auszuführen: Bewegen eines an der mobilen Maschine montierten Ladebehälters zum Einbringen einer Teilmenge des Materialgemischs in den Ladebehälter; und Bewegen des Ladebehälters zum Freigeben der Teilmenge. Das Freigeben der Teilmenge erfolgt vorzugsweise in das Trennbecken.
Nach einer Ausführungsform der hier beschriebenen Verfahren wird der Ladebehälter in Richtung hin zu einer Begrenzung des Trennbeckens bewegt, um die Teilmenge in den Ladebehälter einzubringen. Beispielsweise kann der Ladebehälter gegen eine Wandung des Trennbeckens bewegt werden, um das zwischen der Wandung und der Öffnung des Ladebehälters befindliche Materialgemisch zumindest teilweise in den Ladebehälter aufzunehmen. Hierbei kann zwischen der Wandung und dem Ladebehälter ein Trennelement, beispielsweise eine Gitterstruktur angeordnet sein, um die Trennung noch effektiver durchzuführen. Ferner kann das Materialgemisch zumindest teilweise verdichtet oder gepresst werden während die Teilmenge in den Ladebehälter eingebracht wird. Dieser vorteilhafte Effekt kann verstärkt werden, indem sich in dem Trennbecken eine Menge von Materialgemisch befindet, die die jeweils von dem Ladebehälter aufnehmbare Teilmenge übersteigt, z.B. um ein Vielfaches der Teilmenge. Im Allgemeinen wird die Verdichtung des Materials umso größer, je mehr Widerstand das Material während der Aufnahme in den Ladebehälter erfährt.
Merkmale, die im Zusammenhang mit dem zuerst beschriebenen Verfahren offenbart sind, können ebenfalls bei dem zuletzt beschriebenen Verfahren verwirklicht sein und umgekehrt.
Wie bereits erwähnt kann der Schritt des Freigebens der Teilmenge dergestalt durchgeführt werden, dass die Teilmenge in das Trennbecken fällt. Beispielsweise kann die Teilmenge in einem freien Fallvorgang aus dem Ladebehälter in das Trennbecken gelangen, indem der Ladebehälter bewegt, z.B. verkippt wird. Ein freier Fallvorgang ist jedoch nicht zwingend notwendig.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Anordnung zum Trennen von Materialgemischen, insbesondere mineralischen Materialgemischen, mit wenigstens einem Trennbecken offenbart. Das Trennbecken weist eine Wandung auf, die einen Innenbereich des Trennbeckens zumindest teilweise umgibt, wobei die Wandung einen Ladebereich zum Einbringen des Materialgemischs in das Trennbecken und/oder zum Entfernen des Materialgemischs aus dem Trennbecken aufweist, und wobei das Trennbecken wenigstens einen Einlass zum Einlassen einer Flüssigkeit und/oder wenigstens einen Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit aufweist. Gemäß einer Ausführungsform umgibt die Wandung den Innenbereich teilweise bis zu einer ersten Höhe, wobei die Wandung in dem Ladebereich eine zweite Höhe aufweist, die kleiner als die erste Höhe ist. Der Auslass ist vorzugsweise an oder gegenüber von dem Ladebereich angeordnet. Auf diese Weise kann die Strömung der Flüssigkeit durch das Trennbecken in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Trennbeckens verbessert werden. Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Ladebereich den Auslass bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Ladebereich eine Rampe auf. Die Rampe kann insbesondere in der Weise ausgebildet sein, dass die mobile Maschine in einen Innenbereich des Trennbeckens fahren kann, um Materialgemisch in das Becken einzubringen oder aus dem Becken zu entfernen. Ferner kann die Rampe einen Auslass für das Trennbecken definieren, sodass überschüssige Flüssigkeit nach Art eines Überlaufs aus dem Trennbecken abfließen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Trennbecken einen Boden auf, der bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung oder Anordnung des Trennbeckens zumindest abschnittsweise geneigt ist. Durch die Neigung des Bodens kann die Reinigung des Materialgemischs auf eine gewünschte Weise beeinflusst werden. Beispielsweise können eine Fließgeschwindigkeit und Einwirkzeit der Flüssigkeit beeinflusst werden. Ferner kann der Abtransport von unerwünschtem, ausgewaschenen Material optimiert werden. Der Boden kann hierfür zumindest abschnittsweise in Richtung hin zu dem Ladebereich geneigt sein. Alternativ kann der Boden zumindest abschnittsweise in Richtung weg von dem Ladebereich geneigt sein, beispielsweise in Richtung eines gegenüber von dem Ladebereich angeordneten, rückseitigen Wandungsabschnitts. Weiterhin ist es denkbar, dass eine Neigung des Bodens variabel einstellbar ist. Eine Neigung weg von dem Ladebereich kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Ladebereich gleichzeitig als ein Auslass für die Flüssigkeit dient.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Wandung zumindest abschnittsweise geneigt. Das Materialgemisch kann auf diese Weise mit größerer Sicherheit vollständig dem erfindungsgemäßen Trennverfahren unterzogen werden. Beispielsweise kann die Wandung abschnittsweise relativ zu einer Ebene des Innenbereichs des Trennbeckens geneigt sein, sodass das Materialgemisch an der Wandung in den Innenbereich rutschen kann. Die Ansammlung des Materialgemischs in schwer erreichbaren Eckbereichen des Trennbeckens wird hierdurch vermieden. Die Wandung kann abschnittsweise eben und/oder gekrümmt ausgebildet sein.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Wandung mehrere relativ zu einer Ebene des Innenbereichs geneigte Abschnitte dergestalt aufweisen, dass zumindest ein Abstand zwischen den geneigten Abschnitten an ein Außenmaß des Ladebehälters angepasst ist. Beispielsweise kann eine Breite des Ladebehälters im Wesentlichen gleich einem Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden, geneigten Abschnitten sein. Auf diese Weise kann das Materialgemisch durch den Ladebehälter portionsweise vollständig aufgenommen werden, ohne dass Reste in dem Trennbecken verbleiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein Trennelement zum Trennen des Materialgemischs vorgesehen. Das Trennelement unterstützt das Trennen von Bestandteilen aus dem Materialgemisch. Beispielsweise kann das Trennelement das Aufbrechen eines mit stark bindigen Materialen durchsetzten Materialgemischs unterstützen. Das Trennelement kann insbesondere oberhalb eines Bodens des Trennbeckens angeordnet werden, sodass beispielsweise eine aus dem Ladebehälter freigegebene Teilmenge des Materialgemischs mit dem Trennelement zusammenwirkt und auf diese Weise einem Trennprozess unterworfen wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Trennelement auf einem Boden des Trennbeckens angeordnet werden. Das Trennelement kann allgemein eine vorbestimmte Geometrie, vorzugsweise eine Gitterstruktur, besonders bevorzugt eine Siebstruktur, aufweisen, insbesondere um miteinander verbundene Bestandteile des Materialgemischs voneinander zu lösen, wenn das Materialgemisch mit dem Trennelement zusammenwirkt und dieses durchdringt, wenn eine betreffende Teilmenge aus dem Ladebehälter freigegeben wird und durch das Trennelement auf den Boden des Trennbeckens fällt. Das Trennelement kann geneigt sein.
An der Anordnung können auch mehrere Trennelemente angeordnet werden, die unterschiedlich ausgebildet sein können, um das Materialgemisch bezüglich unterschiedlicher Bestandteile zu trennen. Beispielsweise können Materialien mit unterschiedlichen Korngrößen durch unterschiedliche Trennelemente getrennt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Wandung bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung oder Anordnung des Trennbeckens zumindest teilweise in einen Erdboden eingelassen, wobei sich der Innenbereich vorzugsweise zumindest teilweise unterhalb einer Oberkante des Erdbodens erstreckt.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist an dem Trennbecken wenigstens ein Sensor zum Bestimmen einer Trübung der Flüssigkeit angeordnet, insbesondere wobei dem Sensor eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen von Reinigungsinformationen auf der Grundlage der bestimmten Trübung zugeordnet ist. Die Anzeigevorrichtung kann insbesondere eine Signaleinrichtung aufweisen, um die Reinigungsinformationen einem Benutzer visuell zu vermitteln, wie bereits weiter oben beispielhaft erläutert. Zusätzlich oder alternativ kann die Anzeigevorrichtung ein mobiles Endgerät aufweisen, insbesondere ein Smartphone, Tablet oder dergleichen, welches einem Benutzer zugeordnet ist.
Beispielweise kann ein Benutzer, der eine mobile Maschine zur Durchführung des Reinigungsverfahrens steuert, das mobile Endgerät überwachen, um anhand der an dem Endgerät angezeigten Reinigungsinformationen über den Fortgang der Reinigung informiert zu werden. Das mobile Endgerät kann hierfür eine Softwareapplikation aufweisen, die dazu angepasst ist, über eine drahtlose Funkverbindung die mit dem Sensor ermittelten Daten über den Trübungszustand der Flüssigkeit zu empfangen und diese zum Anzeigen der Reinigungsinformationen zu verarbeiten. Beispielsweise kann ein Trübungsgrad der Flüssigkeit direkt angezeigt werden, oder es können hiervon abgeleitete Informationen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Trübungsgrad mit einem Schwellenwert verglichen werden, um festzustellen, ob ein gewünschtes Reinigungsergebnis erzielt ist. Diese Information kann an der Anzeigevorrichtung angezeigt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Anordnung wenigstens ein Absetzbecken zur Aufnahme von Flüssigkeit aus dem Trennbecken. Das Absetzbecken kann beispielsweise seitlich benachbart, insbesondere unmittelbar angrenzend zum Trennbecken angeordnet sein. Von dem Trennbecken über ein oder mehrere Auslässe abfließende Flüssigkeit kann unmittelbar in das Absetzbecken fließen, wobei sich an dem Boden des Absetzbeckens mit der Flüssigkeit mitgeführte Bestandteile des Materialgemischs absetzen können. Das Absetzbecken kann ein oder mehrere Auslässe aufweisen, sodass die Flüssigkeit aus dem Absetzbecken selbsttätig abfließen kann, nachdem sich Bestandteile des Materialgemischs abgesetzt haben. Der Boden des Absetzbeckens kann zumindest abschnittsweise geneigt sein.
Um den Absetzvorgang zu begünstigen, ist in dem Absetzbecken vorzugsweise wenigstens ein Strömungsverminderungselement angeordnet. Beispielsweise kann zwischen dem Auslass des Absetzbeckens und einem Einlass, durch das die Flüssigkeit in das Absetzbecken eintritt, ein Wandabschnitt angeordnet sein, insbesondere dergestalt, dass die Flüssigkeit nicht direkt zum Auslass des Absetzbeckens fließen kann sondern zunächst um den Wandabschnitt herum fließen muss. Die Strömungsgeschwindigkeit wird somit reduziert. Dementsprechend können sich beispielsweise sandige Bestandteile des Materialgemischs leichter in dem Absetzbecken absetzen.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung wenigstens einen Sammelbereich für einen von dem Materialgemisch getrennten Teil des Materialgemischs auf. Der Sammelbereich kann beispielsweise unmittelbar angrenzend an das Trennbecken angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Materialgemisch nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere mit dem Ladebehälter in den Sammelbereich befördert werden, wo es zur weiteren Verwendung abtransportiert werden kann. Oberhalb des Sammelbereichs kann wenigstens ein Trennelement angeordnet sein, welches dazu dient, das Materialgemisch von weiteren Bestandteilen zu trennen, die in dem Trennbecken noch nicht entfernt wurden. Beispielsweise können grobe Bestandteile mit dem Trennelement des Sammelbereichs aus dem Materialgemisch entfernt werden. In dem Trennbecken können hingegen vorzugsweise Feinanteile (z.B. Lehm und Ton) und Leichtstoffe (z.B. Kohle oder Kunststoff) entfernt werden. Im Ergebnis kann in dem Sammelbereich das Materialgemisch mit einem vorbestimmten Korngrößenbereich bereitgestellt werden. Zusätzlich können bei Verwendung des Trennelements Materialien mit abweichender Korngröße bereitgestellt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Anordnung zumindest teilweise transportierbar ausgestaltet. Somit kann eine mobile Anordnung angegeben werden, die wahlweise zu unterschiedlichen Verwendungsorten verbracht und dort für die bestimmungsgemäße Verwendung positioniert werden kann. Dies ist vorteilhaft, um z.B. große Mengen eines Materialgemischs flexibel trennen zu können, ohne das Materialgemisch aufwändig zu einer ortsfesten Trennanordnung transportieren zu müssen. Die Anordnung kann ein oder mehrere Container aufweisen, welche die Anordnung zumindest teilweise bilden. Beispielsweise können das Trennbecken, das Absetzbecken und/oder der Sammelbereich, der als ein Sammelbecken ausgebildet sein kann, jeweils in Form eines Containers ausgebildet sein, die z.B. miteinander verbindbar sind, um die Anordnung zu bilden. Die Container können als Standard-Industriecontainer ausgebildet sein und sind vorzugsweise nach oben offen. Sie können jedoch wahlweise verschlossen werden, insbesondere wenn die Anordnung zu einem Verwendungsort verbracht wird.
Es versteht sich, dass Merkmale des Verfahrens bei der Anordnung entsprechend verwirklicht sein können und umgekehrt.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist vorgesehen, die Anordnung für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens zu verwenden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine mobile Maschine vorgesehen, mit welcher das beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann. Die mobile Maschine kann insbesondere ein Radlader sein und einen Ladebehälter aufweisen, um Teilmengen des Materialgemischs zu bewegen. Der Ladebehälter kann einen Innenbereich aufweisen, der von einer Wandung teilweise umschlossen wird, um den Behälter zu bilden. Außerdem kann sich zumindest ein Trennelement in dem Innenraum erstrecken, beispielsweise in Form von ein oder mehreren Vorsprüngen, insbesondere stabförmigen Abschnitten, wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben.
Die Anordnung zum Trennen des Materialgemischs kann zusammen mit der mobilen Maschine zum Durchführen eines der Trennverfahren ein System zum Trennen von Materialgemischen bilden.
Die Erfindung wird im Folgenden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten offenbart sind.
Die Zeichnungen zeigen im Einzelnen schematisch:
Fig. 1 eine Übersicht von Verfahrensschritten zu Trennen von Materialgemischen;
Fig. 2: ein Trennbecken mit einem Materialgemisch sowie eine mobile Maschine mit einem Ladebehälter;
Fig. 3: eine Teilperspektivansicht auf ein Trennbecken zum Trennen von Materialgemischen;
Fig. 4: mehrere Querschnittsansichten (Fig. 4a, 4b und 4c) von verschiedenen Trennbecken zum Trennen von Materialgemischen; und
Fig. 5 eine Anordnung zum Trennen von Materialgemischen in einer Draufsicht von oben (Fig. 5a) und einer Querschnittsansicht (Fig. 5b). Funktionsmäßig gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ein Trennverfahren zum Trennen Materialgemischen, insbesondere zum Reinigen von Materialgemischen, wird nachfolgend anhand von Fig. 1, 2 und 3 beschrieben. Das Verfahren beginnt mit Schritt 8, in dem eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser in ein Trennbecken 16 über einen ersten Einlass 22 und einen zweiten Einlass 24 eingelassen wird. In Schritt 10 wird ein mineralisches Materialgemisch 18 in das Trennbecken 16 eingebracht, um es zu trennen, insbesondere indem Feinanteile mit einer Korngröße von weniger als 63 Mikrometer aus dem Materialgemisch 18 herausgewaschen werden. Hierbei wird das Materialgemisch 18 zumindest teilweise in das Wasser getaucht, welches sich über die Einlässe 22, 24 in dem Trennbecken 16 gesammelt hat, z.B. indem das Wasser über die Einlässe 22, 24 in das Trennbecken 16 gepumpt wird. Sodann werden nacheinander mehrere Teilmengen des Materialgemischs 18 angehoben und jeweils in das Trennbecken 16 freigegeben (Schritte 12 und 14). Die Schritte 10,12 und 14 werden insbesondere mit einer mobilen Maschine 30 durchgeführt, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Die mobile Maschine 30 ist ein Radlader, an dem über Verbindungselemente 28 ein verschwenkbarer Ladebehälter 26 montiert ist. Innerhalb des Ladebehälters 26 sind mehreren Stangen 27 angeordnet, die eine in den Ladebehälter 26 aufgenommenen Teilmenge des Materialgemischs 18 auflockern und bindige Bestandteile mechanisch aufbrechen.
Die mobile Maschine 30 wird durch einen nicht gezeigten Benutzer oder autonom derart gesteuert, dass der Ladebehälter 26 die anhand von Fig. 1 erläuterten Verfahrensschritte 10, 12 und 14 ausführt. Zusätzlich wird das Materialgemisch 18 nach Abschluss des Trennverfahrens durch die mobile Maschine 30 wieder aus dem Trennbecken 16 entfernt und seiner bestimmungsgemäßen Verwendung zugeführt oder in ein Sammelbecken überführt, wie weiter unten mit Bezug auf Fig. 5 näher erläutert wird.
Das Trennbecken 16 weist einen Ladebereich 20 auf, in dem eine Wandungshöhe des Trennbeckens 16 herabgesetzt ist. Die Beschickung des Trennbeckens 16 mit dem Materialgemisch 18 wird hierdurch erleichtert.
Zur Ausführung des Verfahrensschrittes 10 werden mehrere Teilmengen des zu trennenden Materialgemischs 18 mit dem Ladebehälter 26 in das Trennbecken 16 eingebracht, sodass sich insgesamt eine mehrere Teilmengen umfassende Menge des Materialgemischs 18 in dem Trennbecken 16 befindet. Denkbar ist jedoch auch, dass lediglich eine einzige Teilmenge mit dem Verfahren getrennt wird. Das Einbringen des Materialgemischs 18 in das Trennbecken 16 kann insbesondere entsprechend zu den Verfahrensschritten 12 und 14 durchgeführt werden und auf diese Weise zum Trennen des Materialgemischs 18 beitragen.
Über die Einlässe 22 und 24 wird fortlaufend Wasser in das Trennbecken 16 eingelassen, welches das Materialgemisch 18 durchströmt und Leichtstoffe oder Feinanteile entfernt. Es wird vorzugsweise eine größere Menge an Wasser in dem Trennbecken 16 aufgenommen, sodass das Materialgemisch 18 zumindest teilweise in Wasser getaucht ist. Das Wasser fließt bei Überschreiten einer maximalen Füllhöhe über den Ladebereich 20 aus dem Trennbecken 16 ab und führt hierbei unerwünschte Bestandteile, insbesondere Feinanteile des Materialgemischs 18 mit sich. Auf diese Weise wird das Materialgemisch 18 getrennt.
Zur Durchführung der Verfahrensschritte 12 und 14 wird jeweils eine Teilmenge des Materialgemischs 18 in den Ladebehälter 26 eingebracht. Der Ladebehälter 26 wird sodann um mindestens einen Meter angehoben und dann derart verschwenkt oder geöffnet, dass die in dem Ladebehälter 26 aufgenommene Teilmenge in das Trennbecken 16 zurückfällt. Hierbei gelöste und aufgebrochene Bestandteile wie Lehm und Ton werden von dem Wasser in dem Trennbecken 16 erfasst und aus dem Materialgemisch 18 gespült.
Vorzugsweise werden nacheinander mehrere Teilmengen des Materialgemischs 18 angehoben und freigegeben, sodass die gesamte Menge des Materialgemischs 18 gewaschen wird. Das Verfahren wird solange fortgeführt bis die unerwünschten Bestandteile des Materialgemischs 18 zumindest im Wesentlichen vollständig aus dem Materialgemisch 18 herausgewaschen worden sind.
Mit Bezug auf Fig. 3 wird eine schematische Teilperspektivansicht auf das Trennbecken 16 beschrieben. Das Trennbecken 16 weist einen ersten Wandungsabschnitt 34, einen hierzu senkrecht angeordneten zweiten Wandungsabschnitt 36 und einen dritten Wandungsabschnitt 40 auf. Der dritte Wandungsabschnitt 40 ist im Wesentlichen parallel zu dem ersten Wandungsabschnitt 34 angeordnet und bildet einen Ladebereich des Trennbeckens 16, der das Einbringen und Entfernen des Materialgemischs 18 (in Fig. 3 nicht gezeigt) erleichtert. Der erste Wandungsbereich 34 weist eine Höhe 32 auf, die größer als eine Höhe 40 des dritten Wandungsbereichs 38 ist. Die Wandungsabschnitte 34, 36 und 38 umgeben einen im Wesentlichen senkrecht zu den Wandungsabschnitten angeordneten Boden 42 des Trennbeckens 16. Die Wandungsabschnitte 34, 36 und 38 können alternativ auch geneigt oder anderweitig beckenbildend ausgestaltet sein, um eine vollständige Trennung des Materialgemischs zu begünstigen (nicht gezeigt in Fig. 3). Ein vierter, die Wandungsabschnitte 34 und 38 miteinander verbindender Wandungsabschnitt ist in Fig. 3 nicht gezeigt. Die Einlässe 22 und 24 sind im Bereich des Bodens 42 und gegenüberliegend zum dritten Wandungsbereich 38 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können Einlässe 22' und 24' beabstandet vom Boden 42 in den Wandungsabschnitten 34 und 36 angeordnet sein, z.B. in den Wandungsabschnitten 34 und/oder 36. Der dritte Wandungsabschnitt 38 dient durch seine niedrigere Höhe 40 als Auslass für in das Trennbecken 16 eingelassenes Wasser.
An dem Trennbecken 16 ist ein Trübungssensor 44 zum Ermitteln der Wassertrübung angeordnet. Der Sensor 44 ist direkt oder indirekt, z.B. über eine Drahtlosverbindung und/oder über eine Internetverbindung mit einer Anzeigevorrichtung 46 verbunden, die auf der Grundlage einer mit dem Sensor 44 ermittelten Wassertrübung Reinigungsinformationen anzeigt. Beispielsweise kann bei einer Wassertrübung unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts eine erfolgreiche Trennung angezeigt werden.
In Fig. 4 sind verschiedene mögliche Querschnitte für das Trennbecken 16 gezeigt. In Fig. 4a ist der Boden 42 durch einen als Rampe ausgebildeten dritten Wandungsabschnitt 38 begrenzt. Die Rampe 38 ist hin zum Boden 42 geneigt, wobei die mobile Maschine 30 (vgl. Fig. 2) bedarfsweise in das Trennbecken 16 einfahren kann.
In einem weiteren Beispiel (vgl. Fig. 4b) ist der Wandungsabschnitt 38 parallel zu dem Boden 42 ausgebildet, sodass eingelassenes Wasser sofort über den Boden 42 und den Wandungsabschnitt 38 abfließen kann.
Ein weiteres Beispiel für das Trennbecken 16 ist in Fig. 4c gezeigt. Der Wandungsabschnitt 38 ist in diesem Beispiel als eine zu dem Boden 42 hin ansteigende Rampe ausgebildet. Hierdurch wird gewährleistet, dass Wasser auch mit großen Mengen unerwünschten Materials stets zuverlässig abfließen kann. Material, welches sich außerhalb des Trennbeckens 16 ablagert, stellt jedoch kein Hindernis für die weitere Nutzung des Trennbeckens 16 dar.
Mit Bezug auf Fig. 5a und 5b wird nachfolgend eine Beckenanordnung 48 zum Trennen von Materialgemischen, insbesondere mineralischen Materialgemischen, beschrieben. Sie umfasst ein Trennbecken 16‘, welches in seiner Funktionsweise für das Verfahren gemäß Fig. 1 dem Trennbecken 16 von Fig. 3 entspricht. Die Anordnung 48 umfasst ferner ein Absetzbecken 50, welches seitlich benachbart zum Trennbecken 16' angeordnet ist und zum Absetzen von Sedimenten dient, die in der aus dem Trennbecken 16' in das Absetzbecken 50 fließenden Flüssigkeit (z.B. Wasser) enthalten sind. Insbesondere können sich aus dem Materialgemisch herausgewaschene Sandanteile in dem Absetzbecken 50 absetzen und von dort insbesondere mit der mobilen Maschine 30 abtransportiert werden. Der Sand kann auf diese Weise zusätzlich zu dem von dem Sand getrennten Materialgemisch einer gewerblichen Nutzung zugeführt werden. Möglich ist insbesondere auch, den Sand aus dem Absetzbecken 50 wieder dem von Lehm und Ton getrennten Materialgemisch hinzuzufügen. Der Ertrag des Verfahrens wird auf diese Weise gesteigert.
In dem Absetzbecken 50 können sich im Allgemeinen Bestandteile absetzen, deren Korngröße im Wesentlichen größer als 63 Mikrometer ist. Hierzu gehört beispielsweise Sand, der definitionsgemäß eine Korngröße von bis zu 4 mm aufweist. Bestandteile mit einer Korngröße von weniger oder gleich 63 Mikrometer werden hingegen überwiegend mit der aus dem Absetzbecken 50 abfließende Flüssigkeit entfernt. Hierzu gehören insbesondere Lehm (Korngröße zwischen 2 und 63 Mikrometer) und Ton (Korngröße kleiner als 2 Mikrometer). Es versteht sich, dass die genannten Schwellenwerte 63 und 2 Mikrometer beispielhafte Definitionswerte repräsentieren, die für andere Materialgemische anders definiert sein können.
Die Anordnung 48 umfasst rückseitig angrenzend an das Trennbecken 16' ferner ein Sammelbecken 52, in dem das getrennte Materialgemisch, das nach Durchführung des Trennverfahrens auch lediglich ein einziges Material aufweisen kann, gesammelt wird. Das Materialgemisch wird hierzu mittels des Ladebehälters 26 von dem Trennbecken 16' in das Sammelbecken 52 verbracht.
Die Anordnung 48 weist mehrere miteinander verbundene Wandungen auf, die zusammen das Trennbecken 16‘, das Absetzbecken 50 und das Sammelbecken 52 bilden. Zum einen weist die Anordnung Seitenwände 54, 56 und 60 auf, welche die Becken 16‘, 50 und 52 in seitlicher Richtung begrenzen, wie z.B. in Fig. 5a gezeigt. Zum anderen ist für die Becken 16‘, 50 und 52 eine gemeinsame Rückwand 58 vorgesehen. Diese ist wie die Seitenwände 54, 56 und 60 senkrecht zum Boden 42 ausgerichtet. Alternativ kann die Rückwand 58 geneigt sein, insbesondere so, dass die Rückwand 58 in Richtung hin zu dem Boden 42 geneigt ist, d.h. der Boden 42 und die Rückwand 58 schließen einen stumpfen Winkel ein (nicht gezeigt). Der Neigungswinkel der Rückwand 58 kann z.B. 45 Grad betragen. Die Breite der Rückwand 58 kann z.B. 1,5 Meter betragen. Andere Werte sind jedoch möglich.
Zusätzlich ist das Trennbecken 16' mit Vorderwandabschnitten 66 und 68 ausgerüstet, die sich z.B. im Wesentlichen senkrecht von den Seitenwänden 54, 56 nach innen erstrecken und einen Freibereich 80 begrenzen, in dem die Wandung des Trennbeckens 16' die Höhe des Bodens 42 aufweist, entsprechend zu dem Querschnitt von Fig. 4b. Die Vorderwandabschnitte 66, 68 wirken dem kurzzeitigen Abfließen einer großen Menge an Flüssigkeit aus dem Trennbecken 16' entgegen, insbesondere wenn eine Teilmenge des Materialgemischs in das Trennbecken 16' freigegeben wird und die Flüssigkeit hierdurch in starke Bewegung versetzt wird. Hierdurch wird gewährleistet, dass stets eine ausreichende Menge Flüssigkeit in dem Trennbecken 16' vorhanden ist und der Flüssigkeitsverbrauch insgesamt begrenzt wird. Außerdem wird gewährleistet, dass das Materialgemisch vorwiegend im Trennbecken 16' verbleibt, welches andernfalls mit einer starken Strömungsbewegung der Flüssigkeit aus dem Trennbecken 16' befördert werden könnte.
Die Seitenwand 56 bildet eine Trennwand zwischen dem Trennbecken 16' und dem Absetzbecken 50 und weist optional einen nicht näher gezeigten Flüssigkeitsdurchlass auf, der einen Auslass für das Trennbecken 16' bildet, der in das Absetzbecken 50 mündet. Darüber hinaus bildet der Freibereich 80 einen Auslass für das Trennbecken 16‘. Der gemeinsame Boden 42 des Trennbeckens 16' und des Absetzbeckens 50 ist insgesamt z.B. um 6 Grad in Richtung hin zu der Rückwand 58 geneigt, sodass die Flüssigkeit und Materialanteile mit einer gewünschten Korngröße, insbesondere Sandanteile, welche ansonsten mit der Flüssigkeit abtransportiert werden würden, soweit wie möglich in den Becken 50 und 16' verbleiben. Überschüssige Flüssigkeitsmengen fließen einerseits von dem Trennbecken 16' durch den optionalen Auslass der Seitenwand 56 in das Absetzbecken 50 sowie aus dem Freibereich 80 um den Vorderwandabschnitt 66 herum in das Absetzbecken 50. Aus dem Absetzbecken 50 fließt die Flüssigkeit mit verlangsamter Fließgeschwindigkeit um die Mittelwand 64 herum zum Auslass 62. Der Mittelwandabschnitt 64 dient zur Verlangsamung des Flüssigkeitsstroms in Richtung hin zu dem Auslass 62, sodass das Absetzen von Sandanteilen begünstigt wird.
Das Trennbecken 16' weist mehrere nicht näher gezeigte Einlässe auf, die insbesondere entlang der Seitenwand 54 angeordnet sind. Die für die Trennung des Materialgemischs erforderliche Flüssigkeit wird über die Einlässe in das Trennbecken 16' eingelassen, wobei die mehreren Einlässen dafür sorgen, dass die Flüssigkeit nicht lediglich punktuell, sondern räumlich verteilt eingebracht wird. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit besonders effektiv auf das Materialgemisch einwirken und zu dessen Reinigung beitragen. Ferner ist es bevorzugt, dass Flüssigkeit kontinuierlich in das Trennbecken 16' eingelassen wird, um einen Flüssigkeitsstrom durch das Trennbecken 16 und das Absetzbecken 50 zu erzeugen.
In dem Trennbecken 16' sind außerdem geneigte Wandabschnitte 74 und 76 angeordnet, vgl. insbesondere Fig. 5b. Diese erstrecken sich vorzugsweise parallel zu den Seitenwänden 56 und 54 und begrenzen den Boden 42 in dem Trennbecken 16' auf einen Abstand 78, der zwischen den Wandabschnitten 74, 76 gebildet ist. Die Wandabschnitte 74, 76 vermeiden eine Ansammlung des Materialgemischs in den Ecken zwischen dem Boden 42 und den Seitenwänden 54, 56. Aus denselben Gründen kann ein weiterer geneigter Wandabschnitt (in Fig. 5a und 5b nicht gezeigt) parallel zu der Rückwand 58 angeordnet sein.
Vorzugsweise ist der Abstand 78 an die Breite des Ladebehälters 26 angepasst, sodass das Materialgemisch zwischen den Wandabschnitten 74, 76 im Wesentlichen vollständig durch den Ladebehälter 26 erfasst werden kann. Sofern Teile des Materialgemischs auf die Wandabschnitte 74, 76 gelangen, rutscht es selbsttätig auf den Boden 42 zurück. Auf diese Weise wird die Durchführung des Trennverfahrens wesentlich verbessert, weil einerseits eine vollständige Trennung und andererseits eine effiziente Bewegung des Materialgemischs gewährleistet wird.
Ferner ist es möglich, die Einlässe für das Trennbecken 16' im Bereich der geneigten Wandabschnitte 74, 76, insbesondere an den Wandabschnitten 74, 76 auszubilden, um die Trennung des Materialgemischs weiter zu verbessern.
Oberhalb des Trennbeckens 16' ist ein erstes Trennelement 70 angeordnet, welches die Trennung des Materialgemischs unterstützt. Beispielsweise ist das Trennelement 70 an den Seitenwänden 54, 56 sowie der Rückwand 58 befestigt und optional relativ zum Boden 42 geneigt, wobei die Neigung variabel einstellbar sein kann. Das Trennelement 70 ist vorzugsweise mit einer Kammstruktur ausgebildet. In dieser können mehrere Langelemente nebeneinander angeordnet sein und/oder sich z.B. kreuzweise überlagern. Dies ist in Fig. 5a lediglich schematisch angedeutet. Zwischen den Langelementen sind Öffnungen gebildet sind, die von dem Materialgemisch zumindest teilweise passiert werden können (in Fig. 5a lediglich schematisch angedeutet). Auf diese Weise werden insbesondere bindige Bestandteile des Materialgemischs aufgebrochen, wenn eine jeweilige Teilmenge aus dem Ladebehälter 26 freigeben wird und sodann durch das erste Trennelement 70 in das Trennbecken 16' fällt. Beispielsweise können bindige Bestandteile des Materialgemischs durch den Druck des nachfallenden Materials durch die Kammstruktur des Trennelements 70 gepresst und damit zerkleinert werden. Auf diese Weise erhöht sich die Oberfläche des Materialgemischs wodurch die Trennung weiter verbessert wird. Beispielsweise ermöglicht die vergrößerte Oberfläche des Materialgemischs die Erzeugung von umfassenden Relativbewegungen, um den Trennprozess noch effizienter voranzutreiben.
Das Trennelement 70 kann alternativ auch im Bereich des Bodens 42 angeordnet sein und optional geneigt sein. Beispielsweise kann das Trennelement 70 auf einem geneigten Abschnitt der Rückwand 58 angeordnet sein (nicht gezeigt). Es trennt einerseits bindige Bestandteile und erzeugt andererseits Relativbewegungen innerhalb des Materials. Zusätzlich kann ein Einlass für das Trennbecken 16' derart angeordnet sein, dass Flüssigkeit aus der Rückwand 58 über das Trennelement 70 fließt (nicht gezeigt). Auf diese Weise kann das Materialgemisch mit dem Trennelement 70 vorteilhaft in einer flüssigen bzw. wässrigen Umgebung Zusammenwirken.
Das Trennelement 70 kann zusätzlich oder alternativ eine Siebstruktur für das Materialgemisch aufweisen, um grobe Bestandteile zu trennen.
Oberhalb des Sammelbeckens 52 ist ein zweites Trennelement 72 angeordnet, welches eine in Fig. 5a lediglich schematisch angedeutete Siebstruktur aufweist. Das Trennelement 72 kann insbesondere an den Seitenwänden 54, 56 und der Rückwand 58 befestigt und optional relativ zu dem Boden 42 geneigt sein. Das Trennelement 72 dient dazu, das Materialgemisch abschließend zu sieben, wobei insbesondere grobe Bestandteile, die größer als eine gewünschte Korngröße sind, herausgefiltert werden können. Insbesondere kann das Trennelement 72 dazu verwendet werden, ein dem Materialgemisch hinzugefügtes Trennmittel, z.B. grobe Steine, wieder aus dem Materialgemisch zu entfernen. Somit können mithilfe der Anordnung 48 insgesamt sowohl Feinanteile als auch Grobanteile effizient aus dem Materialgemisch entfernt werden, um es für eine bestimmungsgemäße Verwendung aufzubereiten. Außerdem gestattet die Anordnung 48 auch die weitere Verwendung der getrennten Anteile, sofern diese brauchbare Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise können sandige Anteile, die sich in dem Absetzbecken 50 abgesetzt haben, ebenfalls als Baustoff verwendet werden. Beispielsweise kann der abgesetzte Sand dem Materialgemisch wieder hinzugefügt werden. Das Trennelement 72 kann als ein Sieb ausgebildet sein, insbesondere als ein z.B. mehrdeckig ausgebildetes Rüttelsieb, durch das eine Klassierung des Materialgemischs erfolgen kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
8 Einlassen von Reinigungsflüssigkeit
10 Einbringen von Materialgemisch
12 Anheben einer Teilmenge des Materialgemischs 14 Freigeben der Teilmenge in das Trennbecken
16, 16' Trennbecken 18 Materialgemisch
19 Wasser
20 Ladebereich 22, 22' erster Einlass 24, 24' zweiter Einlass 26 Ladebehälter
27 Stangen
28 Verbindungselement 30 mobile Maschine
32 erste Höhe 34 erster Wandungsabschnitt 36 zweiter Wandungsabschnitt 38 dritter Wandungsabschnitt 40 zweite Höhe
42 Boden 44 Trübungssensor 46 Anzeigeeinrichtung 48 Beckenanordnung 50 Absetzbecken
52 Sammelbecken 54 Seitenwand 56 Seitenwand 58 Rückwand 60 Seitenwand Auslass
Mittelwand
Vorderwandabschnitt Vorderwandabschnitt erstes Trennelement zweites Trennelement geneigter Wandabschnitt geneigter Wandabschnitt Abstand Freibereich

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 Verfahren zum Trennen von Materialgemischen (18), insbesondere mineralischen Materialgemischen, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:
- Einlassen einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser (19), in ein Trennbecken (16);
- Einbringen eines Materialgemischs (18) in das Trennbecken (16), um das Materialgemisch (18) zumindest teilweise mit der Flüssigkeit in Kontakt zu bringen;
- Anheben zumindest einer Teilmenge des Materialgemischs (18) mit einem Ladebehälter (26); und
- Freigeben der Teilmenge in das Trennbecken (16); wobei der Ladebehälter (26) an einer mobilen Maschine (30) montiert ist und die mobile Maschine (30) gesteuert wird, um zumindest folgende Schritte auszuführen:
- Bewegen des Ladebehälters zum Einbringen der Teilmenge in den Ladebehälter (26);
- Bewegen des Ladebehälters (26) für das Anheben der Teilmenge; und
- Bewegen des Ladebehälters (26) für das Freigeben der Teilmenge.
2 Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Teilmenge um wenigstens einen Meter, bevorzugt wenigstens drei Meter angehoben wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Teilmenge zumindest eine vordefinierte Menge des Materialgemischs (18) umfasst, wobei die Teilmenge vorzugsweise zumindest 100 Kilogramm des Materialgemischs (18) umfasst, besonders bevorzugt zumindest 500 Kilogramm.
4 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ladebehälter (26) ein Ladevolumen aufweist, um die Teilmenge vollständig aufzunehmen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte des Anhebens und Freigebens des Materialgemischs (18) mehrfach, vorzugsweise mindestens zweimal, wiederholt werden. 6 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mobile Maschine (30) ferner gesteuert wird, um zumindest einen der folgenden Schritte auszuführen:
Bewegen des Ladebehälters (26) zum Einbringen des Materialgemischs (18) in das Trennbecken (16);
Bewegen des Ladebehälters (26) zum Entfernen des Materialgemischs (18) aus dem Trennbecken (16).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mobile Maschine (30) durch einen Radlader oder Frontlader gebildet ist. 8 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit im Bereich eines Bodens (42) des Trennbeckens (16) eingelassen wird und/oder wobei die Flüssigkeit in einem Abstand von dem Boden (42) des Trennbeckens (16) eingelassen wird, wobei der Abstand vorzugsweise mindestens einen halben Meter beträgt.
9 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit durch das Trennbecken (16) fließt, um das Materialgemisch (18) zu trennen und/oder um einen von dem Materialgemisch (18) getrennten Bestandteil des Materialgemischs (18) aus dem Trennbecken (16) zu entfernen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trennbecken (16) wenigstens einen Einlass (22, 24) zum
Einlassen einer Flüssigkeit und wenigstens einen Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit aufweist, wobei die Flüssigkeit von dem Einlass (22, 24) hin zu dem Auslass fließt, um die Flüssigkeit durch das Trennbecken (16) zu leiten. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trennbecken (16) eine Wandung (34, 36, 38) aufweist, die einen Innenbereich des Trennbeckens (16) umgibt, wobei die Wandung (34, 36, 38) einen Ladebereich umfasst, in dem eine Höhe (40) der Wandung herabgesetzt ist, und wobei das Einbringen und/oder ein Entfernen des Materialgemischs
(18) über den Ladebereich erfolgt, insbesondere wobei die Flüssigkeit gegenüber von dem Ladebereich in das Trennbecken (16) eingelassen wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
- Bestimmen einer Trübung der Flüssigkeit und
- Anzeigen von Reinigungsinformationen auf der Grundlage der bestimmten Trübung.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Materialgemisch ein Trennmittel hinzugefügt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ladebehälter (26) eine Trennstruktur aufweist, insbesondere wobei die Trennstruktur innerhalb des Ladebehälters (26) angeordnet ist.
Verfahren zum Trennen von Materialgemischen (18), insbesondere mineralischen Materialgemischen, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:
- Einlassen einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser (19), in ein Trennbecken (16);
- Einbringen eines Materialgemischs (18) in das Trennbecken (16), um das Materialgemisch (18) zumindest teilweise mit der Flüssigkeit in Kontakt zu bringen;
- Steuern einer mobilen Maschine (30), um zumindest folgende Schritte auszuführen:
- Bewegen eines an der mobilen Maschine (30) montierten Ladebehälters (26) zum Einbringen einer Teilmenge des Materialgemischs in den Ladebehälter (26); und
- Bewegen des Ladebehälters (26) zum Freigeben der Teilmenge, insbesondere in das Trennbecken (16).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ladebehälter (26) in Richtung hin zu einer Begrenzung des Trennbeckens (16) bewegt wird, um die Teilmenge in den Ladebehälter (26) einzubringen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei zwischen der Begrenzung des Trennbeckens (16) und dem Ladebehälter (26) ein Trennelement angeordnet ist während der Ladebehälter hin zu der Begrenzung des Trennbeckens (16) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Trennelement an dem Ladebehälter (26) oder an dem Trennbecken (16) angeordnet ist, insbesondere an einer Wandung des Trennbeckens (16).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Materialgemisch (18) zumindest teilweise verdichtet, insbesondere gepresst, wird während die Teilmenge in den Ladebehälter (26) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mobile Maschine durch einen Bagger gebildet ist.
Anordnung (48) zum Trennen von Materialgemischen (18), insbesondere mineralischen Materialgemischen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung wenigstens ein Trennbecken (16) umfasst, wobei das Trennbecken (16) eine Wandung (34, 36, 38) aufweist, die einen Innenbereich des Trennbeckens (16) zumindest teilweise umgibt, wobei das Trennbecken (16) einen Ladebereich (38) zum Einbringen des Materialgemischs (18) in das Trennbecken (16) und/oder zum Entfernen des Materialgemischs (18) aus dem Trennbecken (16) aufweist, und wobei das Trennbecken (16) wenigstens einen Einlass (22, 24) zum Einlassen einer Flüssigkeit und/oder wenigstens einen Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit aufweist, wobei die Wandung wenigstens zwei gegenüberliegende geneigte Abschnitte aufweist, wobei zwischen den Abschnitten ein Ladebehälter zur Aufnahme des Materialgemischs einbringbar ist, der ein Außenmaß aufweist, welcher zumindest im Wesentlichen gleich einem Abstand zwischen den geneigten Abschnitten ist. 22. Anordnung nach Anspruch 21 , wobei die Wandung (34, 36) den Innenbereich teilweise bis zu einer ersten Flöhe (32) umgibt, wobei die Wandung (34, 36) in dem Ladebereich (38) eine zweite Höhe (40) aufweist, die kleiner als die erste Höhe (32) ist, wobei der Auslass vorzugsweise an oder gegenüber von dem Ladebereich (38) angeordnet ist.
23. Anordnung nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch einen Boden (42), der bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Trennbeckens (16) zumindest abschnittsweise geneigt ist, und/oder wobei die Wandung (34, 36), insbesondere ein eine Rückwand (58) des Trennbeckens (16) bildender Abschnitt der Wandung (34, 36), zumindest abschnittsweise geneigt ist. 24. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch wenigstens ein Trennelement (70, 72) zum Trennen des Materialgemischs, insbesondere wobei das Trennelement (70, 72) eine Kammstruktur oder Siebstruktur aufweist. 25. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, ferner umfassend wenigstens einen Sensor (44) zum Bestimmen einer Trübung der Flüssigkeit, insbesondere wobei dem Sensor (44) eine Anzeigevorrichtung (46) zum Anzeigen von Reinigungsinformationen auf der Grundlage der bestimmten Trübung zugeordnet ist.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, ferner umfassend:
- wenigstens ein Absetzbecken (50) zur Aufnahme von Flüssigkeit aus dem Trennbecken (16) und/oder - wenigstens einen Sammelbereich (52) für einen von dem Materialgemisch getrennten Teil des Materialgemischs.
27. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei die Anordnung zumindest teilweise transportierbar ausgestaltet ist, insbesondere wobei die Anordnung für eine Transportierbarkeit der Anordnung ein oder mehrere Container aufweist, welche die Anordnung zumindest teilweise bilden.
28. System umfassend eine ein Trennbecken aufweisende Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 21 bis 27, sowie eine mobile Maschine zur Durchführung eines Verfahrens zum Trennen von Materialgemischen nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Maschine einen Ladebehälter (26) zur Aufnahme eines Materialgemischs (18) aufweist. 29. System nach Anspruch 28, wobei die mobile Maschine einen Bagger oder Radlader aufweist.
30. System nach Anspruch 28 oder 29, wobei sich wenigstens ein Trennelement (27) in einem Innenbereich des Ladebehälters (26) erstreckt.
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