DE807501C

DE807501C - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Stoffen verschiedenen Gewichtes oder verschiedener Groesse

Info

Publication number: DE807501C
Application number: DEP50140A
Authority: DE
Inventors: Donald Tedman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-11-29
Publication date: 1951-04-19
Also published as: BE490371A; GB668628A; NL75182C; FR991349A; US2620925A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden oder Trennen von Stoffen verschiedenen Gewichts oder verschiedener Korngröße, insbesondere zum Trennen von Mineralien von ihren Bergen.

Das Verfahren besteht darin, daß eine Suspension von Teilchen der zu trennenden Stoffe der Wirkung von die Suspension beeinflussenden Mitteln unterworfen wird, durch die Zentrifugalkräfte entstehen, die die abzuscheidenden Teilchen von der Suspension und/oder den anderen darin befindlichen Teilchen trennt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus einem Behälter von etwa kreisförmigem Querschnitt, dessen äußerer rohrartiger Umfangsteil mit einer oder mehreren tangential einmündenden Leitungen für die unter Druck zuzuführende Suspension oder eine Flüssigkeit versehen ist und dessen Stirnseiten trichterförmig in einander gegenüberliegende Öffnungen auslaufen.

Die beiden Stirnseiten gehen dabei vorzugsweise so in den rohrartigen Umfangsteil über, daß seitliche, ringförmige Einschnürungen entstehen. Die Stirnseiten können hierbei gekrümmte oder hypertx)lische Querschnittsform haben.

Der Umfangsteil des Behälters weist vorzugsweise eine schraubenförmig gewundene, nach innen offene rohrartige Nut auf, in die die Zuführungsleitungen einmünden. Diese Nut geht erfindungs-

gemäß an jedem Ende in rohrartige, nicht schraubenförmig gewundene Ringteile über, an die sich die Stirnseiten des Behälters anschließen. Die für die zuzuführende Suspension und die Flüssigkeit vorgesehenen Leitungen können hierbei in der verschiedensten Weise angeordnet werden. Vorzugsweise ist jede Windung der schraubenförmigen Xut mit einer Zuführungsleitung versehen. Zur Erzielung kräftiger und laminarer Strahlen werden ίο die Leitungen an ihren Eintrittsstellen in den rohrartigen L'mfangsteil des Behälters mit Verengungen versehen.

Während im allgemeinen die an den Stirnseiten des Behälters vorgesehenen öffnungen für den Austritt der getrennten Bestandteile der Suspension verwendet werden, können noch zusätzlich an einer oder mehreren Windungen der schraubenförmigen Xut tangential abgehende Entnahme- oder Auslaßleitungen angeordnet werden, insbesondere an den letzten Windungen.

Bei der Durchführung des Verfahrens können die Zuführungsleitungen in verschiedener Weise verwendet werden. So können eine Leitung oder mehrere Leitungen zur Zuführung der Suspension und andere zur Zuführung von Druckwasser dienen. Wird Wasser durch mehrere solche Leitungen zugeführt, so ist es vorteilhaft, den Druck, unter dem das Wasser zugeführt wird, verschieden hoch zu wählen, und zwar um so höher, je näher die jeweilige Zuführungsleitung dem einen Ende der Schraubennut liegt.

Im allgemeinen wird man den höheren Druck an dem Ende der Schraubennut vorsehen, zu dem die in der Xut befindliche Suspension fließt. An diesem Ende wird man auch vorteilhafterweise die zusätzlichen Auslaßleitungen anordnen.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, unter Druck stehendes Wasser den an den Enden liegenden Windungen zuzuführen, während die Suspension in dazwischenliegende Windungen eingebracht wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele

gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Fig. ι und 2 eine Stirn- bzw. Seitenansicht einer

Abscheidevorrichtung mit einem einfachen rohrartigen Umfangsteil und

Fig. 3 und 4 eine Stirn- bzw. Seitenansicht einer Abscheidevorrichtung, deren rohrförmiger Umfangsteil aus einer schraubenförmig gewundenen Xut und zwei an den Enden vorgesehenen Ringteilen besteht.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus einem Behälter aus Glas oder irgendeinem anderen formbaren Werkstoff. Dieser weist einen auf dem gesamten Umkreis nach innen offenen rohrartigen Ringteil 1 auf, an dessen einander gegenüberliegenden kreisförmigen Kanten je eine trichterförmige Stirnwand 2, 2' befestigt ist. Diese trichterförmigen Stirnwände 2, 2' laufen in rohrförmige Öffnungen 3, 3' aus und haben im Querschnitt vorzugsweise hyperbolische Form. Sie sind so mit der Wand des Ringteiles verbunden, daß seitliche ringförmige Einschnürungen 4, 4' entstehen. Die rohrförmigen öffnungen des Behälters liegen einander gegenüber und sind gleichachsig ! mit dem Ringteil 1 angeordnet. Außerdem sind zwei Zuführungsleitungen 5 und 6 vorgesehen, die tangential in den Ringteil 1 einmünden und im wesentlichen rechtwinklig zur Hauptachse des Behälters liegen. An ihrer Einmündungsstelle sind die Rohre 5 und 6 etwas eingeschnürt.

Zur Trennung eines Minerals, z. B. Bleiglanz, von seinen Bergen wird das Erz zuerst gesiebt, damit m^n Teilchen einer bestimmten Größenklasse erhält. Das so erhaltene körnige oder staubförmige Erz wird mit Wasser gemischt und unter Druck durch eine der tangential einmündenden Zuführungsleitungen 5 oder 6 in den Behälter gedrückt. Die Suspension wird dadurch im Innern des Behälters in rasche Drehung versetzt, so daß Zentrifugalkräfte zur Wirkung kommen, die die Teilchen des abzuscheidenden Minerals nach außen gegen die Wandung des Behälters schleudern. Dort werden sie in dem rohrartigen Ringteil 1 zurückgehalten, während die übrigen Teilchen des Erzes zusammen mit dem Wasser, in dem sie sich in Suspension befinden, durch die beiden einander gegenüberliegenden rohrförmigen Öffnungen 3, 3' an den Enden der trichterförmigen Stirnwände 2, 2' des Behälters austreten. Der Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis eine genügende Menge des Minerals ausgeschieden worden ist. Dann kann es durch irgendwelche geeigneten Mittel aus dem Behälter entnommen werden. Unter Umständen kann die Bildung des für die Trennung erforderlichen Wirbels innerhalb des Behälters durch die Einführung eines zusätzlichen Wasserstrahls durch die andere tangential angeordnete Zuführungsleitung 6 unterstützt werden.

Der beschriebene Behälter kann je nach der Art des Erzes, für dessen Trennung er verwendet werden soll, in verschiedenen Größen hergestellt werden. Zum Abscheiden von Bleiglanzteilchen in der Größenordnung von 0,15 bis 0,08 mm benutzt man am besten einen Behälter, dessen Außendurchmesser etwa 50 mm beträgt und bei dem der rohrartige Ringteil etwa 8 mm breit ist, so daß die Querschnittsfläche ungefähr 400 mm² groß ist.

Bei der ebenfalls aus Glas oder anderem formbaren Werkstoff hergestellten Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 besteht der Behälter aus einem Paar gleichachsig angeordneter rohrartiger Ringteile 7 und 8 von etwa gleichem Durchmesser, die gleichfalls auf dem gesamten Umkreis nach innen offen sind und durch ein zwischen ihnen angeordnetes, schraubenförmig gewundenes Rohr verbunden sind, das auf der Innenseite seiner Windungen offen ist und dessen Windungen so miteinander verbunden sind, daß ein trommeiförmiger Behälter mit einer in seiner Außenwand vorgesehenen schraubenförmigen Nut 9 entsteht. Die äußeren Kanten der an den Enden der Trommel vorgesehenen beiden Ringteile sind wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform mit trichterförmigen Stirnwänden 10, 11 verbunden, die in rohrförmige öffnungen 12, 13 auslaufen. Diese Stirnwände können wieder hyperbolische Querschnitts-

form haben und sind so mit den Ringteilen verbunden, daß seitliche ringförmige Einschnürungen 14, 15 entstehen. Die rohrförmigen Öffnungen des Behälters sind also gleichachsig mit den beiden Ringteilen 7, 8 und mit der Schraubennut 9 angeordnet. In jede Windung dieser Schraubennut 9 mündet eine Zuführungsleitung 16 bis 23 tangential ein, und ähnliche Leitungen 24, 25 sind auch an den Ringteilen 7 und 8 vorgesehen. Alle diese Leitungen liegen parallel zueinander und im wesentlichen im rechten Winkel zur Hauptachse des Behälters. Zusätzlich kann eine der Windungen, insbesondere die am Ende der Schraubennut liegende, mit einer weiteren tangentialen Zuführungsleitung 27 versehen werden, während eine Entnahmeleitung 26 vorzugsweise an der vorhergehenden Windung gegenüber dem Einlaßrohr 16 vorgesehen wird.

Jede Zuführungsleitung weist kurz vor der Einmündung in die Schraubennut 9 eine leichte Verengung 28 auf, so daß beim Durchfließen von Wasser und Erzen durch eine dieser Leitungen ein kräftiger, glatter Strahl in das Innere des Behälters eintritt.

Bei der praktischen Verwendung der Vorrich-

a5 tung wird der Behälter vorzugsweise waagerecht angeordnet. Die aus fein gesiebten Erzteilchen und Wasser bestehende Suspension wird durch eine oder mehrere der genannten Zuführungsleitungen unter Druck in den Behälter eingebracht. Es empfiehlt sich, die Suspension durch einige der Zuführungsleitungen, die in oder in der Nähe der Mitte der Schraubennut vorgesehen sind, in den Behälter einzubringen, während die übrigen für die Zuführung von Wasser ohne Beimengungen venvendet werden. Hierbei wird der Druck, mit dem das ■ Wasser zugeführt wird, in Richtung von dem einen Ende des Behälters zu dem anderen immer höher gewählt, so daß das Wasser, das durch die an dem einen Ende des Behälters vorgesehenen Leitungen zugeführt wird, einen niedrigen Druck und das Wasser, das durch die an dem entgegengesetzten Ende vorgesehenen Leitungen zugeführt wird, einen hohen Druck besitzt. Der Druck des Wassers, in dem sich das Erz in Suspension befindet, liegt dann zwischen diesen beiden extremen Drücken.

Es ist aber auch möglich, die das Erz enthaltene Suspension durch die an dem einen Ende vorgesehenen Leitungen 22 und 23 einzubringen, während unter hohem Druck stehendes Wasser durch die Rohre 16, 17, 24 und 25 zugeführt wird. Diese Arbeitsweise hat sich z. B. bewährt, wenn die Teilchen etwas größer sind. Sind sie dagegen sehr klein, so ist es gut, wenn unter hohem Druck stehendes Wasser auch durch die übrigen Einlaßrohre 18 bis 21 zugeführt wird.

Bei dieser Anordnung wird die in den Behälter eintretende Suspension des Erzes im Wirbel durch die mittleren Windungen der Schraubennut geschleudert, so daß Zentrifugalkräfte auftreten, die die Teilchen des abzuscheidenden Minerals gegen die Außenfläche des Behälters schleudern, wo sie vorübergehend innerhalb der Schraubenimt gehalten werden. Die übrigen leichteren Teile des Erzes treten dagegen aus den Windungen der Schraubennut nach innen und werden nach einem Ende des Behälters durch die Strömung mitgenommen, die sich infolge des in den Windungen der Schraubennut vorhandenen verschieden hohen Druckes im mittleren, um die Längsachse herum vorhandenen freien Teil des Behälters bildet, und treten so durch die an dem einen Ende des Behälters vorgesehene Öffnung 13 aus.

Währenddessen bewegen sich die abzuscheidenden Mineralien durch die Wirkung der Wasserstrahlen entlang der Schraubennut, und je mehr sie sich dem Hochdruckende 10 nähern, werden sie selbst durch eine Längsströmung herausgezogen, die sich hier in dem mittleren Teil in Richtung auf die Auslaßöffnung 12 bildet. Denn dadurch, daß der Überdruck an jedem Ende des Behälters auf λ^τιι11 abfällt, entstehen in dem mittleren Teil des Behälters zwei in entgegengesetzten Richtungen verlaufende Strömungen. Der Trennungsprozeß kann auf diese Weise fortlaufend geführt werden, indem die Mineralteilchen an· dem einen Ende und die leichteren Teilchen, wie Sand, an dem anderen Ende ausgetragen werden. Der Anteil der schwereren Bestandteile des Erzes, der durch die Schraubennut 9 zu dem Hochdruckende gelangt, und damit der Grad der Trennung können durch Einstellung der Drücke an den Wasserzuführungsleitungen in der Hochdruckhälfte der Schraubennut geregelt werden, oder, wenn die Suspension durch die Zuführungsleitungen 22 und 23 einge- ^: bracht wird, durch Veränderung des Druckes des durch die Hochdruckzuführungsleitungen 16, 17, 24 und 25 eintretenden Wassers.

In den Fällen, in denen eine Entnahmeleitung 26 ! vorgesehen ist, können die das eine Ende der Schraubennut 9 erreichenden Mineralteilchen auch durch diese Leitung ausgeschieden werden, während die leichteren, in der Suspension enthaltenen Teilchen, wie Quarzsand, durch die an dem einen Ende des Behälters vorgesehene Öffnung 13 und das übrige Wasser durch die am anderen Ende vorgesehene öffnung 12 austreten.

Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung sich nicht auf die Ausführungsformen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt, sondern viele andere Ausführungsformen in sich einschließt. Beispielsweise kann die Zahl der Schraubenwindungen je nach den Erfordernissen beliebig verändert werden, wie auch außer der einen Zuführungsleitung pro Windung noch zusätzliche, z. B. die Leitung 2j, vorgesehen werden können. Ebenso können auch die Ringteile 7 und 8 mit zusätzlichen Leitungen versehen sein, um die inneren Druck\erhältnisse zu beeinflussen.

Man kann die Einrichtung im übrigen nicht nur dazu verwenden, in W'asser oder irgendeiner anderen geeigneten Flüssigkeit in Suspension befindliche Erze zu behandeln, sondern auch trockene, pulverförmige Erze, die sich in einem Luftstrom in Suspension befinden.

Ebenso läßt sich die Erfindung nicht nur zum Trennen von Mineralien von ihren Bergen, sondern

auch von anderen verschiedenen Stoflen verwenden, wenn diese ein verschiedenes spezifisches Gewicht besitzen. Auch kann die Einrichtung zum Sortieren eines Gemisches verschieden großer Teilchen, d. h. also zum Klassieren oder Sichten, benutzt werden, beispielsweise kann die Vorrichtung bei Mühlen verwendet werden, wo sie in einem geschlossenen Kreislauf mit der Mühle angeordnet wird. Die gemahlenen Teilchen gelangen dann in die beiden ίο Einlaßrohre des Separators, und die Drücke werden so eingestellt, daß die genügend klein gemahlenen Teile durch den großen Auslaß 13 austreten, während die größeren Teilchen durch die Entnahmeleitung 26 oder den anderen großen Auslaß 12 in die Mühle zurückgeführt werden, um dort nochmals gemahlen zu werden, bis sie bei erneutem Eintreten in den Separator mit den feinen Teilchen austreten können.

Man erkennt aus vorstehendem, daß die Yorrichtung gemäß der Erfindung auch zum Entkalken von Erzen verwendet werden kann, wobei die Einrichtung dazu benutzt wird, die sehr kleinen Teilchen, die bei chemischen Separatoren leicht Störungen verursachen, abzuscheiden, und so die Veras wendung von Sieben, Filtern o. dgl. überflüssig macht.

Schließlich kann die Erfindung auch dazu verwendet werden, das Verhältnis von Wasser zu festen Teilchen in einer aus diesen Bestandteilen bestehenden Suspension zu vermindern. Beispielsweise kann bei der Behandlung von feinem Sand, der im Wasser in Suspension ist, das Verhältnis von Wasser zu Sand, das gewichtsmäßig beispielsweise 10: ι beträgt, durch Einbringen dieser Suspension in einen Separator, wie er vorstehend beschrieben wurde, auf ein Verhältnis von einem Teil Wasser zu zwei Teilen fester Bestandteile herabgesetzt werden.

Claims

Patentansprüche:

I.Verfahren zum Abscheiden oder Trennen von Stoffen verschiedenen Gewichts oder verschiedener Größe, insl>esondere zum Aufbereiten von Mineralien, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trennenden Stoffe der Einwirkung einer Flüssigkeitsströmung unterworfen werden, deren Bewegung so beeinflußt wird, daß sich der Strömungsdruck in nach unterschiedlichen Richtungen weisenden Abscheidekräften auswirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach unterschiedlichen Richtungen weisenden Abscheidekräfte im einzelnen so beeinflußt werden, daß sich das Abscheiden der Stoffe in vorbestimmten Mengenverhältnissen vollzieht.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Behälter von etwa kreisförmigem Querschnitt, dessen äußerer, rohrartiger Umfangsteil (1 bzw. 7 bis 9) mit einer oder mehreren tangential einmündenden Leitungen (5. 6 bzw. 16 bis 27) für die unter Druck zuzuführende Suspension oder eine Flüssigkeit versehen ist und dessen Stirnseiten (2, 2' bzw. 10, 11) trichterförmig in einander gegenüberliegende Öffnungen (3, 3' bzw. 12, 13) auslaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden trichterförmigen Stirnseiten (2, 2' bzw. 10, 11) so in den rohrartigen Umfangsteil (1 bzw. 7, 8) übergehen, daß seitliche ringförmige Einschnürungen (4, 4' bzw. 14, 15) entstehen, wobei die Stirnseiten gekrümmte oder hyperl>olische Ouerschnittsform haben können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsteil des Behälters eine schraubenförmig gewundene, nach innen offene rohrartige Nut (9) aufweist, in die die Zuführungsleitungen (16 bis 23) einmünden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige rohrartige Nut (9) an jedem Ende in rohrartige, nicht schraubenförmig gewundene Ringteile (7, 8) übergeht, an die sich die Stirnseiten (10, 11) des Behälters anschließen.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6. dadurch gekennzeichnet, daß jede Windung der schraubenförmigen Nut (9) mit einer tangential einmündenden Zuführungsleitung (16 bis 23) versehen ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen (5, 6 bzw. 16 bis 27) an ihrer Ein- mündungssteile Verengungen (28) aufweisen.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Windungen der schraubenförmigen Nut (9) mit tangential abgehenden Entnahme- oder Auslaßleitungen (26) versehen sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Zuführungsleitungen (16 bis 27) für die Zuführung der Suspension und eine oder mehrere andere für die Zuführung von Druckwasser verwendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der Wasser durch mehrere Zuführungsleitungen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, unter dem das Wasser zugeführt wird, verschieden hoch ist, und zwar um so höher, je näher die jeweilige Zuführungsleitung dem einen Ende der Schraubennut (9) liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem Wasser durch mehrere Zuführungsleitungen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser den beiden an den Enden der Schraubennut (9) liegenden Windungen und die Suspension einer oder mehreren der dazwischenliegendenWindungen zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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