DE4000150A1 - Einrichtung zum waschen von feststoff-fluessigkeitsgemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Waschen von Fest­ stoff-Flüssigkeitsgemischen.

Unter dem Begriff Feststoff-Flüssigkeitsgemisch sind insbe­ sondere Gemische von flüssigen Bestandteilen wie Wasser und Wasser und/oder organische Flüssigkeiten mit Feststoffen wie feinkörniger Stein, beispielsweise Quarz, Metallteilchen, Me­ tallspäne, poröser Walzsinter und in fester Form vorliegende Industrieabfälle sowie Mischungen dieser Materialien zu ver­ stehen. Wenn derartige Feststoff-Flüssigkeitsgemische ent­ sorgt werden sollen, müssen zunächst die festen von den flüs­ sigen Bestandteilen getrennt werden, damit die festen Be­ standteile ausgefiltert und die flüssigen Bestandteile ent­ sorgt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Waschen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen anzugeben, mit der diese Gemische mit möglichst wenig Energieaufwand aufbereitet, d. h. voneinander getrennt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Einrich­ tung zum Waschen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen in der im Hauptanspruch angegebenen Weise gekennzeichnet. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung erge­ ben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden in den Mischkam­ mern Materialströme erzeugt, die an den Austrittsenden der Mischkammern mit einer erhöhten Geschwindigkeit austreten. In der Reibungskammer treffen die Materialströme aufeinander, wobei die kinetische Energie zur Wirbelbildung und zur Über­ windung der Haftwirkung zwischen den festen Bestandteilen des Gemischs und daran haftenden flüssigen oder plastischen Be­ standteilen ausgenutzt wird. Die Trennung und Aufbereitung der Bestandteile des Feststoff-Flüssigkeitsgemischs kann noch dadurch verbessert werden, daß als Prozeßflüssigkeit ein Re­ duktions- oder Oxidationsmittel und ggf. ein Lösungsmittel verwendet wird. Derartige Flüssigkeiten werden im folgenden als Waschlösung bezeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der bei­ liegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Reaktors nach Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Seitenansicht des Reaktors nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Reaktor nach Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Mischkammer des Reaktors von Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 5; und

Fig. 7 eine schematische Zusammenstellungszeichnung des Reaktors und des Trennbehälters der Einrichtung von Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 wird das Flüssigkeits-Feststoffgemisch über einen Aufgabetrichter 2 in einen Schneckenverteiler 4 aufge­ ben. Die Schneckenflügel des Schneckenverteilers 4 sind mit Dichtlippen ausgestattet, um einem Gegendruck entgegenzuwir­ ken. Die Ausgänge des Schneckenverteilers führen zu Mischkam­ mern 6, 8, deren Ausgänge direkt in eine Reibungskammer 10 führen, die noch beschrieben wird. Die Reibungskammer 10 ist direkt auf einen Trennbehälter 12 aufgesetzt, der mit Wasch­ flüssigkeit gefüllt ist und in dem der Feststoffanteil von dem suspensionsfähigen Anteil des Feststoff-Flüssigkeitsge­ mischs durch Sedimentation getrennt wird. Der Trennbehälter 12 hat eine Absetzkammer 14, in deren unterem Bereich eine Austragsschnecke 16 vorgesehen ist, sowie eine Überlaufkammer 18, die von der Absetzkammer 14 durch eine vertikale Trenn­ wand 20 abgetrennt ist. In der Überlaufkammer 18 befindet sich eine Niveauregeleinrichtung 22, die das Flüssigkeitsni­ veau in der Überlaufkammer 18 regelt.

Die Einrichtung nach Fig. 1 weist einen Umluftkreislauf auf, der von dem Trennbehälter 12 über eine Leitung 24 zu dem Schneckenverteiler 4 führt. Ein Ventil 26 dient zum Entlüften dieses Kreislaufs. Waschflüssigkeit wird in Mischkammern 6, 8 von einem Waschflüssigkeitsbehälter 28 über eine Pumpe 30 und eine Leitung 32 zugeführt. Von der Leitung 32 führt eine Rücklaufleitung 34 von der Pumpe zu dem Waschflüssigkeitsbe­ hälter 28. Der Waschflüssigkeitsbehälter 28 wird mit einem Reaktionslösungs-Konzentrat über eine Leitung 36 und mit Kreislauflösung über eine Leitung 38 gefüllt. Die Kreislauf­ lösung wird aus dem Absetzbehälter 14 über eine Leitung 40 und aus dem Überlaufbehälter 18 über eine Leitung 42 mit Hilfe einer Pumpe 44 abgesogen, von der die Leitung 38 weg­ führt. Von einem Punkt in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 44 führt eine Führungsleitung 46 für die Kreislauflösung in den Absetzbehälter 14 zurück. Mit der Pumpe 44 ist ferner eine Abflußleitung 48 für Abstoßlösungen vorgesehen. Ventile 50, 52 und 54 liegen respektive in der Ablaßleitung 48, der Rückführungsleitung 46 und der Leitung 38. Wenn das Ventil 50 geöffnet ist und wenn die Ventile 53 und 54 geschlossen sind, wird Abstoßlösung abgesogen. Wenn das Ventil 50 geschlossen ist und die Ventile 52 und 54 geöffnet sind, fließt ein Teil der Kreislauflösung zu dem Waschflüssigkeitsbehälter 28 und ein Teil der Lösung in den Absetzbehälter 14. Wenn die Ven­ tile 50 und 52 geschlossen sind und wenn das Ventil 54 geöff­ net ist, wird die Kreislauflösung über den Waschflüssigkeits­ behälter 28 und die Pumpe 30 zu den Mischkammern 6, 8 zurück­ geführt. Schließlich ist eine Zuführungsleitung 56 vorgese­ hen, die in den Absetzbehälter 14 führt und über die Prozeß­ lösung, beispielsweise Verdünnungswasser in den Absetzbehäl­ ter zugeführt werden kann. Aus der Austragsschnecke 16 wird ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch über eine Leitung 58 abge­ führt.

In den Fig. 2 bis 4 sind verschiedene Ansichten des Reaktors dargestellt, und es ist ersichtlich, daß zwei Mischkammern 6, 8 vorgesehen sind, die am Umfang der Mischkammer 10 angeord­ net sind und tangential in die Mischkammer 10 münden. Die Mischkammern 6, 8 werden von dem Schneckenverteiler 4 ge­ speist und sind unmittelbar an der Reibungskammer 10 ange­ setzt. Am Ausgang der Reibungskammer 10 ist ein Diffusor 60 (Fig. 7) vorgesehen, der in Transportrichtung des Material­ stroms eine sich zunächst verengende und dann erweiternde Diffusorwandung aufweist, die als Verschleißteil ausgebildet ist. Die Reibungskammer 10 hat eine kegelstumpfförmige Wan­ dung 62, so daß die aus den aufgesetzten Mischkammern 6, 8 austretenden Materialströme leicht nach unten (Blickrichtung wie in Fig. 2) bzw. unter einem stumpfen Winkel zur Transpor­ trichtung T des Materialstroms geneigt sind.

In Fig. 5 ist die Mischkammer 6 im Schnitt dargestellt. Die Mischkammer 6 hat ein längliches, zylindrisches Gehäuse 64 mit einer Stirnwand 66 am Eintrittsende und einer Stirnwand 68 am Austrittsende. Von der Stirnwand 66 zur Stirnwand 68 erstreckt sich eine vom Eintrittsende zum Austrittsende hin konisch verlaufende Kammerwandung 70. Zwischen der Stirn­ platte 66 und einer Abdeckplatte 72 ist eine Verteilerplatte 74 angeordnet, in der Flüssigkeitsdüsen 76 angeordnet sind. Die Düsen 76 liegen auf einem Kreis innerhalb des Innenum­ fangs der Kammerwandung 70 und außerhalb eines konzentrischen Einlasses 78 in der Mischkammer 6. Den Flüssigkeitsdüsen 76 wird Waschflüssigkeit mit einem Druck von etwa 10 bar über die Leitungen 32 zugeführt. Die Düsen 76 geben die unter Druck stehenden Strahlen in Transportrichtung T des Fest­ stoff-Flüssigkeitsgemischs ab, wobei die Strahlen aufeinan­ derzulaufend gerichtet sind, in etwa parallel zur der Kammer­ wandung 70. Bei dieser Anordnung erreicht der Materialstrom am Austrittsende der Kammerwandung 70 die höchstmögliche Ge­ schwindigkeit.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 5, und es ist schematisch dargestellt, wie die Düsen 76 auf ei­ nem Kreis um den Einlaß 78 angeordnet sind und die von ihnen abgegebenen Strahlen konvergieren.

Fig. 7 zeigt schematisch, wie die Mischkammern, die Reibungs­ kammer 10 und der Trennbehälter 12 räumlich miteinander ver­ einigt werden können. Die Reibungskammer 10 mit der Mischkam­ mer 8 ist direkt auf eine Behältereinrichtung 80 aufgesetzt, die den Trennbehälter 12, den Waschflüssigkeitsbehälter 28 und einen weiteren Behälter 82 für Prozeßflüssigkeit enthält. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau, der auch in einem Container als transportfähige Einheit untergebracht werden kann.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Waschen von Feststoff-Flüssigkeitsgemi­ schen gekennzeichnet durch

• a) eine Aufgabeeinrichtung (2) zur Aufgabe des Feststoff- Flüssigkeitsgemischs,
• b) einen der Aufgabeeinrichtung (2) nachgeschalteten Reak­ tor mit wenigstens zwei länglichen Mischkammern (6, 8), die einen Einlaß für das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch, eine in Transportrichtung des Feststoff-Flüssigkeitsge­ misches konvergierende Kammerwandung (70), Druckflüs­ sigkeitsdüsen (76) an dem Eintrittsende der Mischkammer aufweist, die Strahlen in Transporteinrichtung des Feststoff-Flüssigkeitsgemischs und aufeinanderzulaufend geben, und mit einer länglichen Wirbelkammer (10), in die die Materialströme der Mischkammern (6, 8) münden, verwirbelt und gewaschen werden, und aus der der Mate­ rialstrom abgegeben wird, und durch
• c) einen dem Reaktor nachgeschalteten Trennbehälter (12), in dem der Feststoffanteil des Feststoff-Flüssigkeits­ gemischs von dem suspensionsfähigen Anteil des Fest­ stoff-Flüssigkeitsgemischs durch Sedimentation getrennt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammern (6, 8) tangential in die Wirbel­ kammer (10) münden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mischkammern unter einem stumpfen Winkel zur Transportrichtung des Materialstroms in der Reibungskammer in die Reibungskammer münden.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrom axial aus der Reibungskammer abgegeben wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Diffusor (60) am Ausgang der Wirbelkammer (10), der in Transportrichtung des Materialstroms eine sich zunächst verengende und dann erweiternde Diffusorwandung auf­ weist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Reaktor nachgeschaltete, mit Flüssigkeit be­ füllte Trennbehälter (12),

• a) eine Absetzkammer (14) für den Feststoffanteil des Feststoffgemischs,
• b) eine Austrageinrichtung (16) für den Feststoffanteil,
• c) eine Überlaufkammer (18) für Suspension und
• d) einen Austrag für Suspension aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Prozeßflüssigkeit-Zufuhreinrichtung, die in die Absetz­ kammer (14) mündet.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Druckflüssigkeits-Zufuhreinrichtung, die Flüssigkeit unter einem Druck von etwa 10 bar an die Druckflüssig­ keitsdüsen der Mischkammern (6, 8) zuführt.