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Verfahren zum Trennen von Gemischen von Teilchen verschiedener Größe
und Wichte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Gemischen von Teilchen
verschiedener Größe und Wichte, bei dem das zu behandelnde Gemisch durch Naßsiebung
in eine feine und eine grobe Fraktion aufgeteilt wird und die beiden so erhaltenen
Fraktionen darauf mit einer Trenntrübe nach der Wichte getrennt werden. Insbesondere
für die Aufbereitung von Steinkohle und Erzen ist dieses Verfahren wichtig.
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Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Naßsiebung unter Verwendung
von Wasser. Dies hat zur Folge, das laufend eine Verdünnung der Trenntrübe mit Wasser
stattfindet. Dies schließt in sich, das Vorkehrungen zu treffen sind, die bezwecken,
die Wichte der Trenntrübe konstant zu halten. Zudem ist es bei dem bekannten Verfahren
notwendig, die beim Nassieben anfallende feine Fraktion überaus fein zu sieben,
damit das Wasser, wenigstens zum Teil, aus dieser Fraktion entfernt wird. Insbesondere
wenn das zu trennende Gemisch viele sehr feine Teilchen enthält, ist diese Art des
Siebens mit hohem Kostenaufwand verbunden, zudem wird dann viel Wasser verbraucht.
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Gemäß der Erfindung wird zum N aßsieben Trenntrübe verwendet. Eine
Verdünnung der Trenntrübe findet in diesem Falle nicht statt, so das die Siebfraktionen
unmittelbar in die Trennvorrichtungen zugeführt werden können. Da man die anfallende
feine Fraktion nicht mehr zu entwässern braucht, ist das erfindungsgemäße Verfahren
insbesondere für die Trennung nicht entschlammten Aufbereitungsgutes von Bedeutung.
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Eine gute Trennung der feinen Fraktion läßt sich erreichen, wenn gemäß
der Erfindung eine Trenntrübe verwendet wird, die feine, in der Flüssigkeit suspendierte,
magnetische Teilchen enthält, die feine Fraktion in einem Hydrozyklon getrennt wird,
die dabei erhaltenen Fraktionen durch Magnetscheider geleitet werden und die dabei
anfallenden Fraktionen magnetischer Teilchen für die Naßsiebung verwendet werden.
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Vorzugsweise wird die bei der Trennung der gröberen Teilchen erhaltene
leichte Fraktion auf Abbraussieben abgebraust mit Flüssigkeit, die der Fraktion
nichtmagnetischer Teilchen des Magnetscheidersfür die feinen leichten Teilchen entstammt
und der verdünnte Durchlauf dieses Abbraussiebs diesem Magnetscheider zugeführt,
während die bei der Trennung der gröberen Teilchen erhaltene schwere Fraktion auf
Abbraussieben abgebraust wird mit Flüssigkeit, die der Fraktion nichtmagnetischer
Teilchen des Magnetscheiders für die feinen schweren Teilchen entstammt, und der
verdünnte Durchlauf dieses Abbraussiebs diesem Magnetscheider zugeführt wird. Es
erübrigt sich auf diese Weise, eine Regenerationsanlage für die Suspension im Kreislauf
der gröberen Fraktion, da die sich in diesem Kreislauf befindenden feinen Teilchen
nunmehr in den Magnetscheidern der feinen Fraktionen abgetrennt werden. Die durch
den Zyklon abgetrennten Fraktionen werden in den Magnetscheidern durch die verdünnte
Trübe des gröberen Systems verdünnt. Die Abtrennung der magnetischen Teilchen aus
den zu behandelnden Fraktionen wird hierdurch verbessert. Durch die Anwendung mehrerer
geschlossenen Trübekreisläufe ist die Menge Flüssigkeit und die Menge der magnetischen
Teilchen in jedem Kreislaufsystem dauernd ungefähr konstant. Demzufolge verlangt
jedes Kreislaufsystem nur eine geringe Wasserzufuhr von außen her.
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An Hand der schematischen Zeichnung soll die Erfindung nachstehend
näher erläutert werden.
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Die Zeichnung zeigt eine Kohlewäsche, in der nicht entschlammte rohe
Feinkohle (-10 mm) mit einer Magnetittrübe gewaschen wird. Die Feinkohle wird bei
a) einem Entschlämmungssieb (1) zugeleitet. Oberhalb dieses Siebs sind Brausen 2
angeordnet. Die Abbrausung der rohen Feinkohle erfolgt mit Magnetitsuspension; die
feine Fraktion sammelt sich in einem Behälter 3, die grobe Fraktion wird über eine
Leitung 4 dem Mischbehälter 5 zugeleitet. Aus dem Behälter 3 wird die in Trenntrübe
suspendierte, feine Fraktion durch Wirkung der Pumpe 6 über eine Leitung 7 einem
Hydrozyklon 8 zugeleitet, in welchem eine Trennung in eine Kohlefraktion und eine
Bergefraktion erfolgt. Die Kohlefraktion wird über eine Leitung 9 einem Magnetscheider
10, die Bergefraktion über eine Leitung 11 einem Magnetscheider 12 zugeleitet. In
den Magnetscheidern erfolgt die Trennung in magnetische und nichtmagnetische Teilchen.
Die dem Magnetscheider
10 entstammenden magnetischen Teilchen werden
über eine Leitung 13, die magnetischen Teilchen, welche dem Magnetscheider 12 entstammen,
über Leitung 14 und 13 einer Mischvorrichtung 15 zugeleitet, in welchem durch Zusatz
von Wasser, das über eine Leitung 16 und ein Absperrventil 17 zugeleitet wird, eine
Trübe von gewünschter Wichte hergestellt wird. Aus der Mischvorrichtung 15 strömt
über einen Stromverteiler 18 den Brausen 2 eine so große Menge Trübe zu, daß das
Niveau der Trübe in dem Behälter 3 annähernd aufrecht erhalten bleibt. Diese Menge
regelt man mit einem in Leitung 20 angebrachten Absperrventil 19, über welche Leitung
20 der Rest dieser Menge nach einem Eindicker 21 abgeführt wird. Die Fraktion nichtmagnetischer
Teilchen, die von dem Magnetscheider 10 herrührt (d. h. die feine Kohlefraktiön),
wird über eine Leitung 22 einem Magnetscheider 23 zugeleitet, in welchem aus dieser
Fraktion noch etwas Magnetit entfernt wird, der über eine Leitung 24 nach dem Eindicker
21 abgeführt wird. Die Fraktion nichtmagnetischer Teilchen, welche von dem Magnetscheider23
herrührt (d. h. die feine Kohlefraktion), wird über eine Leitung 25 durch Wirkung
der Pumpe 26 einem Hydrozyklon 27 zugeleitet, in welchem diese Fraktion eingedickt
wird. Wasser, das noch eine sehr geringe Menge Magnetit und dazu die feinsten Kohleteilchen
(beispielsweise -150 Mikron) enthält, wird über eine Leitung 28 abgeführt; die eingedickte
Kohlefraktion wird über eine Leitung 29 einerEntwässerungszentrifuge30 zugeleitet,
aus der bei b eine Feinkohlefraktion austritt, während Wasser, das sehr feine Teilchen
enthält, aus der Zentrifuge 30 über eine Leitung 31 nach dem Eindicker 21 befördert
wird.
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Liegt die Gefahr einer nicht hinreichenden Zufuhr von Flüssigkeit
zu der Pumpe 26 vor, so kann man der Leitung 25 einen Teil der von dem Hydrozyklon
27 herrührenden Überlauffraktion über eine Leitung 32 und ein Absperrventil
33 wieder zuleiten. Weiterhin kann man dem Eindicker 21 einen Teil dieser
Fraktion über die mit einem Absperrventil 35 ausgestatteten Leitung 34 zuleiten.
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Die von dem Magnetscheider 12 herrührende Fraktion nichtmagnetischer
Teilchen (die feine Bergefraktion) wird über eine Leitung 36 einem Magnetscheider
37 zugeleitet. In diesem Magnetscheider wird noch etwas Magnetit entfernt, der über
eine Leitung 38 und die Leitung 24 dem Eindicker 21 zugeleitet wird. Die Fraktion
nichtmagnetischer Teilchen, die dem Magnetscheider 37 entstammt (die feine Bergefraktion),
wird über eine Leitung 39 durch die Wirkung einer Pumpe 40 einem Hydrozyklon 41
zugeleitet, in welchem eine Eindickung erfolgt. Wasser, das noch eine sehr geringe
Menge Magnetit und die feinsten Bergeteilchen (beispielsweise -150 Mikron) enthält,
wird über eine Leitung 42 abgeführt; die eingedickte Bergefraktion wird über eine
Leitung 43 einer Entwässerungszentrifuge 44 zugeleitet, aus der bei c eine-Abfallschlammfraktion
abgeht, während über eine Leitung 45 dem Eindicker 21 Wasser zugeleitet wird, das
sehr feine Teilchen enthält. Ein Teil der dem Hydrozyklon 41 entstammenden Überlauffraktion
kann über eine mit einem Absperrventil 47 ausgestattete Leitung 46 wieder der Leitung
39, der andere Teil dieser Fraktion über eine mit einem Absperrventil 49 ausgestattete
Leitung 48 dem Eindicker 21 zugeleitet werden.
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In dem Mischbehälter 5 wird der groben Fraktion Trenntrübe, deren
Zuleitung über Leitung 50 erfolgt ist, zugemischt. Das Gemisch aus grober Fraktion
und Trenntrübe wird über eine Leitung 51 einem Hydrozyklon 52 zugeleitet, der so
aufgestellt ist, daß seine Achse zu der waagerechten Ebene in -einem geringen Winkel
steht. Zum Trennen des zugeleiteten Gemisches in dem Hydrozyklon bedarf es dann
nur eines geringen Zufuhrdrucks, beispielsweise eines, der einer Säule von 4,5 m
Trübe entspricht. Hat man den Mischbehälter 5 und den Hydrozyklon 52 derart angeordnet,
daß ein genügender Unterschied zwischen den Niveaus der einzelnen Vorrichtungen
vorliegt, so erübrigt sich die sonst zum Speisen des Hydrozyklons 52 verlangte Pumpe.
Die dem Hydrozyklon 52 entstammende Überlauffraktion, die Kohlefraktion, wird zuerst
über ein Abtropfsieb 53 und sodann über ein Abbraussieb 54 geleitet. Oberhalb des
Abbraussiebs 54 sind Brausen 55 angeordnet, die über die Leitung 28 mit geklärter
Flüssigkeit gespeist werden, sowie Brausen 56, welche mit Wasser gespeist werden.
Bei d wird die gewaschene Kohle abgeführt, und die durch das Sieb 54 durchgelaufene
Trübe wird über eine Leitung 57 dem Magnetscheider 10 zugeleitet.
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Die dem Hydrozyklon 52 entstammende Ablaßfraktion, die Bergefraktion,
wird zuerst über ein Abtropfsieb 58 und sodann über ein Abbraussieb 59 geleitet.
Oberhalb des Abbraussiebs 59 sind Brausen 60 angeordnet, die über die Leitung 42
mit geklärter Flüssigkeit gespeist werden, sowie Brausen 61, welche mit Wasser gespeist
werden. Die Berge werden bei e abgeführt; die durch das Sieb 59 durchgelaufene,
verdünnte Trübe wird über eine Leitung 62 dem Magnetscheider 12 zugeleitet. Die
unverdünnte Trenntrübe, die durch die Siebe 53 und 58 durchgelaufen ist, wird über
eine Leitung 63 einem Trübebehälter 64 zugeleitet. Diesem Trübebehälter 64 wird
über die mit Pumpe 66 und Absperrventil 67 ausgestattete Leitung 65 auch die dem
Eindicker 21 entstammende, eingedickte Trübe zugeleitet. Die in dem Trübebehälter
64 befindliche Trübe wird aus diesem Behälter durch Wirkung der Pumpe 68 über die
Leitung 50 dem Mischbehälter 5 zugeleitet. Der Mischbehälter 5 besitzt eine Überlaufabteilung
69, deren Boden eine Offnung aufweist. Zum Teil wird die Trenntrübe durch diese
Abteilung 69 hindurch in den Mischbehälter 5 eingeleitet. Die Gesamtmenge über die
Leitung 50 zugeführter Trübe ist größer als die Menge, die der Hydrozyklon 52 verarbeiten
kann und folglich läuft eine Teilmenge der der Abteilung 69 zugeführten Trübe über
und gelangt so in die Leitung 70. Es läßt sich in dieser Weise das Flüssigkeitsniveau
in dem Mischbehälter 5 konstant halten, ohne daß Teilchen des Gemisches in die Trübe
geraten, die über den Überlauf abgeht. Die aus der Abteilung 69 überlaufende Trübe
strömt teils über einen Stromverteiler 71 und ein Absperrventil 72 dem Trübebehälter
64 wieder zu, teils strömt sie über den Stromverteiler 71 und eine Leitung 73 nach
der Mischvorrichtung 15.
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Über eine Leitung 74, die mit einer Magnetspule 75 ausgestattet ist,
wird dem Eindicker 21 frischer Magnetit zugeleitet. Die Überlauffraktion des Eindickers
21 wird bei f abgeführt. Diese Fraktion wird überhaupt noch einer weiteren Behandlung
unterzogen. Sie ist nämlich eine stark verdünnte Trübe sehr feiner Kohle- und Bergeteilchen;
gegebenenfalls enthält sie außerdem noch eine geringe Menge feinen Magnetits. Die
Fraktion f kann beispielsweise einer kleinen Schaumflotationsanlage zugeleitet werden,
in der die feinen Kohleteilchen gewonnen werden. Den Schaum leitet man beispielsweise
einem (Imperial)-Filter zu. Das Filtrat kann dem Eindicker 21 wieder zugeleitet
werden. Das abfallschlammhaltige Abwasser der Schaumflotationsanlage kann in einem
Eindicker ausgeflockt und der Abfallschlamm mittels einer Filterpresse getrocknet
werden. Das über den Überlauf des Ausflockeindickers abwandernde Wasser kann wieder
zum Speisen der Brausen 56 und 61, sowie zum Zermahlen frischen Magnetits verwendet
werden, und weiterhin kann es über die Leitung 16 zurückgeleitet werden. Die Wasserverluste
können in dem Überlaufsammelbehälter des
Ausflockeindickers ergänzt
werden. Um die Zeichnung nicht unnötigerweise verwickelt zu machen, ist diese Behandlung
der Fraktion f nicht in der Zeichnung angegeben. Zudem sind verschiedene Behälter
und Ablaßleitungen, deren man in der Praxis selbstverständlich bedarf, aus der Zeichnung
fortgelassen. So wird der Eindicker 21 sämtliches verschüttete Wasser erhalten,
während auch eine Teilmenge der durch die Abbraussiebe durchgelaufenen, verdünnten
Trübe diesem Eindicker zugeleitet werden kann.
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Das System wird wie folgt geregelt. Die über die Leitungen 13 und
73 der Mischvorrichtung zugeleitete Trenntrübe soll eine Wichte haben, die nicht
niedriger ist als diejenige, die zum Durchführen der Trennung in dem Hydrozyklon
8 verlangt ist. Die richtige Wichte läßt sich durch genaue Regelung des Absperrventils
17 erzielen. Das Niveau der Flüssigkeit in dem Behälter 3 wird mittels des Absperrventils
19 dauernd konstant gehalten.
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Die in dem Eindicker 21 eingedickte Trübe soll eine v@'ichte aufweisen,
die höher ist als diejenige, die zum Durchführen der Trennung in dem Hydrozyklon
8 verlangt ist. Die Wichte der Trübe in dem Behälter 64 wird dann mittels des Absperrventils
67 geregelt. Das Niveau der Trübe in dem Behälter 64 kann man mittels des Absperrventils
72 regeln. Einwandfreies Arbeiten der Hydrozyklone 27 und 41 erhält man dadurch,
daß man die Ouerschnittfläche der Spitzenöffnung richtig wählt. Die Regelung soll
in ihrer Gesamtheit vorzugsweise selbsttätig erfolgen. Der Eindicker 21 soll solche
Ausmaße aufweisen, daß in ihm sich der Magnetit absetzt, während die feinen Kohle-
und Bergeteilchen hingegen über den Überlauf abgehen. Naturgemäß sind diese Ausmaße
durch die Kapazität des Eindickers bedingt.
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Es ist von großer Wichtigkeit, daß die den Magnetscheidern zugehenden
Aufgaben eine günstige Konsistenz aufweisen, d. h. es darf der Gehalt dieser Aufgaben
an Feststoff nicht zu niedrig sein, weil dies die Kapazität der Magnetscheider zu
stark herabsetzen würde, und auch nicht zu hoch sein, da solches die Trennschärfe
in ungünstigem Sinne beeinflussen würde. Es ist daher von Bedeutung, daß die über
die Leitung 9 zugeleitete Trübemenge in einem gewissen Verhältnis steht zu der Menge
verdünnter Trübe, die über die Leitung 57 zugeleitet wird. Gleiches gilt für die
über die Leitungen 11 und 62 zugeleiteten Mengen. Diese Mengen sind an erster Stelle
von denjenigen :Mengen abhängig, die beziehungsweise in dem Waschhydrozyklon 8 und
in dem Waschhydrozyklon 52 behandelt werden, mit anderen Worten von der Korngrößeverteilung
der rohen Kohle und von der Weite der Maschen des Siebs 1. Wenn die Waschung auf
Feinkohle -10 mm angewandt werden soll, wird in der Überzahl der Fälle das Sieb
1 auf etwa 2 mm trennen können.
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Es sollen untenstehend verschiedene Einzelheiten angegeben werden,
die sich auf eine Wäsche beziehen, welche sich zum Waschen von 140 t Feinkohle -10
mm pro Stunde eignet Sieb 1: zwei »Allis Chalmers Low Head@: Siebe 6' . 16', Maschen
1,5.20 mm, Pumpe 6: Leistung
255 m3/St; Speisedruck: 14mTrübe an der Lufuhröffnung
des Hydrozyklons 8, Magnetscheider 10,12, 23 und 37, Zahl der Magnetscheider 7,
2, 4 und 1, in der angegebenen Reihenfolge; sämtliche Magnetscheider 4' breit; Zentrifugen
30 und 40: »Escher Wyss", Pumpe 26: Leistung 250 m3/St; Speisedruck: 1,0 Atü an
den Zufuhröffnungen der Hydrozyklone 27; Pumpe 40: Leistung 70 m3/St; Speisedruck:
0,5 Atü an den Zufuhröffnungen der Hydrozyklone 41; Mischbehälter 5: Durchmesser
0,6 m, Siebe 53 und 54: zwei parallel geschaltete »Alus Chalmers Low Head" Siebe,
6' . 16'; Maschen 0,5
-20 mm, Siebe 58 und 59: gebildet durch ein »Alus Chalmers
Low Head« Sieb, 6'. 16'; Maschen 0,5.20 mm, Pumpe 68: Leistung 255 m3/St, Eindicker
21: Durchmesser 5 m, Pumpe 66: Leistung 15 m3/St.
| Abmessungen der Hydrozyklone |
| Hydrozyklone (Nr.) ... 2 52 27 41 |
| Zahl der Hydrozyklone 2 2 5 1 |
| Durchmesser des zylin- |
| drischen Teils (mm) 350 500 350 350 |
| Höhe des zylindrischen |
| Teils (mm) . . . . . . . . . 150 200 150 150 |
| Konuswinkel......... 20° 20° 20° 20° |
| Durchmesser derZufuhr- |
| öffnung (mm) ...... 70 100 70 70 |
| Durchmesser des Wirbel- |
| suchers (mm) ...... 150 215 70 150 |
| Länge des Wirbel- |
| suchers (mm) ...... 150 200 150 150 |
| Durchmesser derSpitzen- |
| öffnung (mm) ...... 80 150 ver- ver- |
| änderlich änderlich |
| Winkel der Achse zu |
| der Senkrechten .... 0° 75° 0° 0° |
| Speisedruck (Atü) 1,0 0,5 |
| Speisedruck (m Trübe) 14 4,5 - - |
Der Magnetit, der durch die Leitung 74 geleitet wird, besteht zu 95 °/o nach Gewicht
aus Teilchen, die kleiner als 40 Mikron sind. Die Wichte der Trenntrübe in dem Behälter
3 wird auf etwa 1,55, die der Trübe in dem Trübebehälter 64 auf etwa 1,75 geregelt.
Die den Magnetscheidern 10 und 12 entstammende Fraktion magnetischer Teilchen hat
eine Wichte von etwa 1,8, die dem Eindicker 21 entstammende, eingedickte Trübe eine
von etwa 2,0.
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Die Wirkung der Hydrozyklone 27 und 41 wird derart geregelt, daß ausschließlich
Teilchen in die Überlauffraktion geraten, die kleiner als 150 Mikron (gegebenenfalls
kleiner als 100 Mikron) sind.