DE899931C

DE899931C - Method and device for the classification of mixtures according to the speed of fall in an ascending flow of liquid

Info

Publication number: DE899931C
Application number: DEP17669A
Authority: DE
Inventors: Dr Theodor Eder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1947-11-11
Filing date: 1948-10-10
Publication date: 1953-12-17

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Klassierung von Gemischen nach Fallgeschwindigkeit im aufsteigenden Flüssigkeitsstrom Als technisch verwertbare Methode höchster Trennschärfe .der Korngrößenscheidung; gilt nach bisherigem die Siebklassierung.Method and device for classifying mixtures according to the speed of fall in the ascending stream of liquid As a technically usable method with the highest degree of selectivity .the grain size separation; The sieve classification applies according to the previous one.

Die technischen Schwierigkeiten der Siebklassierung wachsen mit dem Feinerwerden der Siebgewebe (Erfordernisse längerer Siehdauer bzw. größerer Siebflächen, Vibrationen höherer Frequenz).The technical difficulties of screen classification grow with the The sieve mesh becomes finer (requirements for longer viewing times or larger sieve areas, Higher frequency vibrations).

Andererseits ist es bekannt, bei feinerem Material Korngrößenscheidung inaufsteigendem Flüssigkeitsstrome .durchzuführen (vgl. z. B. Patentschriften 470734 und 62618I).On the other hand, it is known to separate grain sizes in the case of finer material to be carried out in an ascending stream of liquid (cf. e.g. patent specifications 470734 and 62618I).

Die technisch brauchbar gemachte Methode, Korngemische durch aufsteigede Flüssigkeitssäulen trennscharf zu klassieren, wird im folgenden Vert tikalschlämmung genannt und hiermit unterschieden von Trennungen durch horizontal bewegte Flüssigkeiten, z. B. Rinnenschlämmung von Kaolinen, Sandsortierung in Spitzkästen, die ihrem Wesen nach als Horizontalschlämmung bezeichnet werden.The technically usable method, grain mixtures through ascending To classify liquid columns selectively, is called vertical slurry in the following called and hereby differentiated from separations by horizontally moving liquids, z. B. Gutter slurrying of kaolins, sand sorting in pointed boxes, which is their essence are referred to as horizontal sludge.

Wenn Vertikalschlämmungen auch höhere Trennschärfen ergeben als Horizontalschlämmungen, so kommen doch die bisher vorgeschlagenen Methoden der Vertikalschlämmung bezüglich Trennschärfe den Siebklassierungen nicht einmal nahe.If vertical slurries also produce a higher degree of separation than horizontal slurries, so come the previously proposed methods of vertical mud Selectivity not even close to the screen classifications.

Ein weiterer Nachteil der .bekanntgewordenen Methoden der Vertikalschlämmung liegt darin, daß die Betriebssicherheit der Scheidung schon bei. geringem Ansteigen der Konzentration des Scheide= gutes verlorengeht, daß entweder Anteile des Grobgutes in die Feinfraktion gelangen oder daß sich überhaupt .die Apparatur verstopft.Another disadvantage of the known methods of vertical elutriation lies in the fact that operational security is included in the divorce. slight increase the concentration of the sheath = good is lost that either part of the coarse material get into the fine fraction or that the apparatus becomes clogged at all.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Methode der Vertikalschlämmung zu schaffen, welche die Trennschärfe von Naßsiebklassierungen praktisch erreicht, hohe Aufgabekonzentrationen zuläßt, Verstopfungen der Apparatur ausschließt und die erzielte Trennschärfe in weitem Maße unabhängig macht von Schwankungen in der Zubringung des Scheidegutes und von Schwankungen .der Wasserzuführung.The object of this invention is to provide a method of vertical elutriation to create which the Selectivity of wet sieve classifications practical achieved, allows high feed concentrations, prevents clogging of the apparatus and makes the selectivity achieved largely independent of fluctuations in the feeding of the material to be separated and fluctuations in the water supply.

Das Prinzip .der Vertikalschlämmung liegt darin, daß z. B. in mittlerer Höhe einer aufsteigenden Flüssigkeitssäule das zu sortierende Korngut eingebracht wird, wobei feinere Anteile vom aufsteigenden Strome mitgerissen werden und oben auslaufen, während gröbere Anteile durch den Aufstrom des Waschwassers fallen und im unteren Teil der Apparatur kontinuierlich ausgebracht werden, z. B. durch eine Düse abfließen.The principle .der vertical slurry is that z. B. in medium The grain to be sorted is brought in at the height of an ascending column of liquid with finer parts being carried away by the ascending stream and above run out, while coarser parts fall through the upflow of the wash water and be applied continuously in the lower part of the apparatus, for. B. by a Drain the nozzle.

Ist die Flüssigkeitssäule auf ihrer ganzen Höhe zylindrisch, wie vielfach vorgeschlagen, so treten schon bei geringen Erhöhungen der Gemischkonzentration, insbesondere zwischen Waschwasserzuleitung und Gemischzuleitung, Schwebepolster von Körnungen auf, welche eine wesentliche Verminderung der Trennschärfe bewirken und schließlich ein Aufschlämmen sämtlicher Körnungen hervorrufen, so daß durch die Grobkorndüse nur mehr reines Wasser abläuft.If the column of liquid is cylindrical over its entire height, how many suggested, even with slight increases in the mixture concentration, in particular between the washing water supply line and the mixture supply line, floating cushion of grains, which cause a significant reduction in the selectivity and finally cause all grains to be slurried, so that through the coarse grain nozzle only drains pure water.

In einer Vertikalströmung, .die in allen Höhenlagen gleiche Vertikalgeschwindigkeiten aufweist, müssen allerdings Körnungen, deren Fallgeschwindigkeit gerade so groß wie die Vertikalgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist, eine sehr hohe (in erster Überlegung unendlich große) Konzentration erlangen.In a vertical flow, the vertical velocities are the same at all altitudes has, however, grains whose speed of fall is just as great as the vertical velocity of the liquid is, a very high one (at first consideration gain infinitely great concentration.

Die Bildung von Schwebepolstern aus fallender Körnung ist aber vor allem darauf zurückzuführen, daß die Zonen erhöhter Turbulenzen (besonders die Zone der unteren Wassereinleitung) eine höhere Tragfähigkeit für Teilchen erhält, als ihrer .du.rchschnittlichen Vertikalgeschwindigkeit zukäme.However, the formation of floating cushions from falling grains has occurred mainly due to the fact that the zones of increased turbulence (especially the zone the lower water discharge) has a higher carrying capacity for particles than your average vertical speed.

Erfindungsgemäß wird ,das Auftreten von Schwebepolstern dadurch vermieden, daß die Flüssigkeitsdurchsätze und die jeweiligen Querschnitte der Flüssigkeitssäule so bemessen werden, daß die Vertikalgeschwindigkeiten der Flüssigkeitsschichten in höheren Querschnitten vorwiegend größer sind als in tieferen, was in den Zonen konstanten Flüssigkeitsdurchsatzes durch allmähliche Querschnittsverjüngungen nach oben erzielt wird.According to the invention, the occurrence of floating cushions is avoided by that the liquid throughputs and the respective cross sections of the liquid column be dimensioned so that the vertical velocities of the liquid layers in higher cross-sections are predominantly larger than in deeper ones, which is in the zones constant liquid throughput due to gradual cross-sectional tapering above is achieved.

Vorzugsweise werden die Flüssigkeitsdurchsätze und die jeweiligen Stromquerschnitte so bemessen, daß sowohl die maximale als auch die durchschnittliche Vertikalgeschwindigkeit der Flüssigkeitstei-Ichen in einem Querschnitt um mindestens ioo/o kleiner sind als die maximale bzw. durchschnittliche Vertikalgeschwindigkeit in dem um 2-d höher gelegenen Querschnitt (wobei d der Querschnittsdürchmesser der Vertikalströmung in der Höhe ,der Gemischeinbringung ist). Hierdurch werden höhere Konzentrationen der im Bereich der kritischen Fallgeschwindigkeit liegenden Körnungen vermieden.The liquid throughputs and the respective flow cross-sections are preferably dimensioned such that both the maximum and the average vertical speed of the liquid particles in a cross-section are at least 100 / o less than the maximum or average vertical speed in the cross-section 2-d higher (where d is the cross-sectional diameter of the vertical flow at the height of the mixture introduction). This avoids higher concentrations of the grains lying in the range of the critical falling speed.

Zur Vermeidung von Kornanreicherungen unterhalb der Gemischeinbringungsstelle muß der Strömungsquerschnitt an der Eintrittsstelle des Waschwassers um mindestens 30% flächengrößer sein als jener an der unterhalb der Gemischeinbringung befindlichen engsten Stelle und um wenigstens io °/o flächengrößer als der Strömungsquerschnitt bei der Gemischeinbringungsstelle selbst.To avoid grain accumulation below the mixture application point the flow cross-section at the point of entry of the washing water must be at least 30% larger in area than that on the one below the mixture introduction narrowest point and at least 10% larger in area than the flow cross-section at the mixture injection point itself.

Für den Fall, daß die Zuführung der Waschflüssigkeit bzw.,der Gemischaufschlämmung jeweils an mehreren Stellen verschiedener Höhe erfolgt, sind die Querschnitte jener Höhen in Vergleich zu ziehen, oberhalb und unterhalb welcher 5o °/o .der Gesamtmenge der Waschflüssigkeit bzw. des Scheidegutes zugeführt werden.In the event that the supply of the washing liquid or the mixture slurry takes place at several points of different heights, the cross-sections are those To compare heights, above and below which 50 per cent of the total be fed to the washing liquid or the material to be separated.

Diese konischen Verjüngungen stellen eine entscheidende Verbesserung des Verfahrens dar, da das Prinzip der Korngrößenscheidung durch aufsteigende Flüssigkeit bei hohen Konzentrationen infolge der häufigen Teilchenzusammenstöße versagt.These conical tapers represent a crucial improvement of the process, since the principle of grain size separation by ascending liquid fails at high concentrations due to frequent particle collisions.

Ein weiterer wesentlicher Fortschritt ist dadurch erzielbar, daß die aufsteigende Flüssigkeitssäule um ihre Vertikalachse in Rotation versetzt wird, sei es durch tangentiale Einströmungsrichtungen, sei es bei sehr geringen Vertikalgeschwindigkeiten durch ein Rührwerk, wodurch einerseits die Wi.rbelbilldung ä.n :den Zuflußstellen bedeutend vermindert werden kann, andererseits die gleichmäßige Verteilung von Korn oder Wasser über den ganzen Flüssigkeitsquerschnitt wesentlich beschleunigt wird.Another significant advance can be achieved in that the rising liquid column is set in rotation around its vertical axis, be it through tangential flow directions, be it at very low vertical velocities by an agitator, whereby on the one hand the vortex formation is similar to the inflow points can be significantly reduced, on the other hand, the uniform distribution of grain or water is significantly accelerated over the entire cross-section of the liquid.

Werden erfindungsgemäß überdies oberhalb der Bodenwasserzuleitung Leitbleche in der Strömungsrichtung angebracht, so bremsen diese bei geeigneter Anordnung einerseits Strömungsspitzen in der Mitte des Gefäßes ab, andererseits- beschleunigen sie die Entwirbelung der aufsteigenden Flüssigkeit dermaßen, daß die Bildung von Schwebepolstern. erst bei Vertikalgeschwindigkeiten im Raume R, auftritt, die bei nicht allzu hohen Gemischeinbringungsmengen bereits in der Nähe der scheidungskritischen Fallgeschwindigkeit liegen.According to the invention are also above the ground water supply line Baffles attached in the direction of flow, so brake them when appropriate Arrangement on the one hand from flow peaks in the middle of the vessel, on the other hand accelerate the de-turbulence of the ascending liquid to such an extent that the Formation of floating cushions. occurs only at vertical velocities in space R, those when the mixture introduction quantities are not too high are already close to the critical ones Fall speed.

Für die technische B,rauchbarmachung vorliegender Klassierungsmethode war die Erkenntnis von Bedeutung, daß die Querschnitte außer nach dem Gesichtspunkte, daß höher gelegene Schichten im allgemeinen höhere Durchschnittsvertikalgeschwi.ndigkeiten aufweisen sollen, auch nach dem Gesichtspunkte, daß höhere Turbulenzen niedere Vertikalgeschwindigkeiten verlangen, zu bemessen sind.For the technical B, smokable classification method was the knowledge of importance that the cross-sections apart from the point of view that higher layers generally have higher average vertical speeds should have, also from the point of view that higher turbulence lower vertical velocities require to be sized.

Die Betriebssicherheit einer Vertikalschlämmung ist nicht nur von der Konstruktion des Scheidegefäßes abhängig, sondern es ist hierzu eine Sicherung konstanter Zuflüsse unerlä,ßlich.The operational reliability of a vertical slurry is not only of the construction of the separating vessel depends, but it is a backup for this constant inflows are essential.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen, und zwar in Fig. i einen Längsschnitt eines zur Trennung von Sand verschiedener Korngröße bestimmten Vertikalschilämmapparates gemäß der Erfindung, in Fig. 2 eine abgeänderte Einzelheit, in den Fig. 3 und 4 Schnitte nach C-D, und E-F der F'ig. i). Die Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen einen. Längsschnitt bzw. eine Draufsicht b.zw. zwei Querschnitte nach G-H und 7-K der Fig. 5 eines Vertikalschlämmapparates mit Rührwerk für Großanlagen zur Trennung von Kaolin und Feinsand, die Fig. 9 und io rein schematisch im Längsschnitt bzw. Querschnitt nach L-11I der Fig. 9 eine abgeänderte Ausführungsforen eines dem vorgenannten Zweck dienenden @ertikalschlämmapparates. Die Fig. i i schließlich, stellt schematisiert eine zweistufige Vertikalschlämmanlage z. B. zur Trennung von Feinkohle von taubem Gestein dar.The drawing illustrates the invention in several exemplary embodiments, namely in FIG. and EF der F'ig. i). Figs. 5, 6, 7 and 8 show one. Longitudinal section or a top view or two cross-sections according to GH and 7-K of FIG. 5 of a vertical slurry apparatus with agitator for large systems for separating kaolin and fine sand, FIGS. 9 and 10 purely schematically in longitudinal section or cross-section according to L-11I of FIG @ ertikalschlämmapparates serving the aforementioned purpose. Finally, FIG. Ii shows a two-stage vertical sludge system z. B. for the separation of fine coal from waste rock.

In ein lotrechtes Scheidegefäß (Feg. i bis .I), das aus zwei aneinandergeflanschten, je nach obenhin schwach konisch verjüngten Teilen i und 2 besteht, wird in der angeführten Höhenmitte durch ein tangential angesetztes Rohr 3 das zu scheidende Einsatzgut, z. B. eine Aufschlämmung von Sand verschiedener Korngröße, eingeführt. Die Wasserzuführung erfolgt in gleicher Weise ,durch ein Rohr .4, .das am trichterförmig verjüngten Unterteil 5 :des Scheidegefäßes mündet. Die Ausflußdüse 6 am Trichterende ist auswechselbar, da ihr Durchtrittsquerschnitt ,der Korngröße des abzuscheidenden Grobgutes angepaßt werden muß. Am oberen Ende des Scheidegefäßes ist eine Überlaufwanne 7 mit seitlichem Abfluß gelagert.In a vertical separating vessel (Feg. I to .I), which consists of two flanged, depending on the slightly conically tapered parts i and 2 above, is given in the In the middle of the height through a tangentially attached pipe 3 the material to be separated z. B. a slurry of sand of various grain sizes introduced. The water supply takes place in the same way, through a tube .4, .that is tapered at the funnel-shaped Lower part 5: the vaginal vessel opens. The outlet nozzle 6 at the end of the funnel is exchangeable, since their passage cross-section is adapted to the grain size of the coarse material to be separated must become. At the upper end of the separator is an overflow pan 7 with a side Drain stored.

Unterhalb, des Überlaufes ? sowie oberhalb, der Gemischzuführung 3 bzw. der Bodenwasserzufuhr 4. sind in der Strömungsrichtung konzentrische, ringförmige Leitbleche 8a, 8b und 8e angeordnet, welche die Strömungsspitzen in der Achsmitte des Gefäßes 1, 2 abbremsen und die Entwirbelung der Strömung beschleunigen.Below, the overflow? and above, the mixture feed 3 or the bottom water supply 4. are concentric, ring-shaped in the direction of flow Baffles 8a, 8b and 8e arranged, which the flow peaks in the center of the axis slow down the vessel 1, 2 and accelerate the de-turbulence of the flow.

Zur Auflockerung von Kornzusammenballungen auf dem Boden des Gemischzuführungsrohres 3 wird vor dessen Einmündung in das Scheidegefäß 1, 2 eine gesonderte Wasserzuleitung 9 vorgesehen, wodurch ein geschlossenes Durchfallen zusammengeballter Körnungen verschiedenster Größe hintangehalten wird. Das Rohr 9 isst von unten in das Zuführungsrohr 3 eingeführt und besitzt eine in die Strömungsrichtung .des Einsatzgutes weisende flache Erweiterung io; die den unteren Teil des Rohrquerschnittes von 3 ausfüllt.For loosening grain agglomerations on the bottom of the mixture feed pipe 3 is before its confluence in the separator 1, 2, a separate water supply line 9 provided, whereby a closed fall through of agglomerated grains of various sizes is held back. The pipe 9 feeds into the feed pipe from below 3 introduced and has a flat extension io; which fills the lower part of the pipe cross-section of FIG.

Eine andere wirksame Möglichkeit, Kornanhäufungen im Zulaufrohr 3 aufzulockern, besteht darin, das zu sortierende Gemisch senkrecht heranzuführen und erst kurz vor dem Eintritt in das Scheidegefäß i horizontal umzuleiten, wobei das Zusatzwasser ,durch die Rohrleitung 9 (Feg. 2) im Bereich des Knies tangentia@l in das Gemischzuführungsrohr 3 eintritt, wodurch eine gründliche Aufwirbelung des Kornes erfolgt. Die im Zulaufröhr 3 hierbei auftretende Flüssigkeitsrotation ist an der Einmün.dungsstelle durch ein oder mehrere geeignet ausgebildete Leitbleche 3" wieder abbremsbar.Another effective way of loosening grain accumulations in the inlet pipe 3 is to bring the mixture to be sorted vertically and to divert it horizontally just before it enters the separating vessel i, whereby the additional water, through the pipe 9 (Fig. 2) in the knee area tangentia @ l enters the mixture feed pipe 3, whereby a thorough whirling up of the grain takes place. The liquid rotation occurring in the inlet pipe 3 can be braked again at the confluence point by one or more suitably designed guide plates 3 ″.

Die Vorrichtung wirkt wie folgt: Das zu sortierende Sandgemisch tritt, mit Wasser aufgeschwemmt, durch (die Leitung 3 in das Trenngefäß 1, 2 ein. Kornzusammenballungen, die sich während des Horizontalweges im Rohr 3 bilden, werden durch eine Nebenleitung g kurz vor dem Gefäßeintritt aufgespült. Durch die nahezu tangentiale Eintrittsrichtung des Einsatzgutes durch 3 wird eine Rotation oder im Raume R4 befindlichen Flüssigkeit bewirkt. Das durch das Rohr q. in den unteren Teil des Apparates ebenfalls in fast taugentialer Richtung eintretende reine Wasser .setzt =die Flüssigkeit im Raume R1 in. Rotation. Die Zuflüsse durch 3 und q. sind in Übereinstimmung mit den Dimensionen des Apparates und der Abflußdüse 6 so bemessen, daß die Vertikalgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Raume R4 etwa i dm/sec beträgt und in höher gelegenen Schichten geringfügig größer und in tiefer gelegenen etwas ;kleiner ist. Die feineren Anteile des Sandes werden in R4 von der aufsteigenden Flüssigkeitssäule mitgenommen und schließlich vom Überlauf 7 fortgeschwemmt. Der z. B. über o,5 mm liegende Kornanteil' wird im Raume R5 abgeschieden und sinkt kontinuierlich in tiefere Schichten. Die konzentrischen Leitbleche 812 bis 81 gewährleisten eine ruhige, über den ganzen Ouerschnitt vergleichmäßigte Strömung im Raume R5. Der gröbere Kornanteil sinkt: kontinnierlich durch R3 ab und wird durch..die aufsteigende Flüssigkeit im Raume R2 von mitgerissenen feineren Anteilen (unter 0,5 mm Korndurchmesser) befreit.The device works as follows: The sand mixture to be sorted, floated with water, passes through the line 3 into the separating vessel 1, 2. Grain agglomerations that form during the horizontal path in the pipe 3 are passed through a secondary line g shortly before the vessel inlet The almost tangential direction of entry of the input material through 3 causes a rotation or the liquid in space R4. The pure water, which also enters the lower part of the apparatus through the pipe q in. Rotation. The inflows through 3 and q. are dimensioned in accordance with the dimensions of the apparatus and the outlet nozzle 6 so that the vertical velocity of the liquid in space R4 is about 1 dm / sec and in higher layers it is slightly greater and in lower layers The finer parts of the sand are taken along in R4 by the ascending column of liquid men and finally washed away by the overflow 7. The z. B. over 0.5 mm lying grain fraction 'is deposited in space R5 and sinks continuously into deeper layers. The concentric baffles 812 to 8 1 ensure a steady flow in space R5 that is evened over the entire cross section. The coarser grain fraction sinks: continually through R3 and is freed from entrained finer fractions (less than 0.5 mm grain diameter) through the rising liquid in space R2.

Der über o,5 mm liegende Kornanteil fällt im Raume R1 zur Düse 6 und wird vom Ablauf mitgerissen.The grain fraction over 0.5 mm falls in space R1 to nozzle 6 and gets carried away by the process.

Die Überlegenheitdes Vertikalschlämmverfahrens gegenüber der Naßsiebklassierurng von Glassand geht eindeutig aus :den nachstehenden Analysen hervor: Naßsiebklassierung: (Durchsatz q.kg/m2/min.) Korngrößen Fraktionen Glassand 1 Abfallsand unter 0,5 mm........... .91,3°,/o 28,2°/o o,5 bis i mm . . . . . . . . . . . 7.5 0/0 - i bis 2 mm. . . . . . . . . . . I,20/0 71,8% über 2 mm . . . . . . . . . . . o,i °/o - Vertikalschlämmung: (Durchsatz 2o kg/io0 Minutenliter Wasser) Korngrößen Fraktionen Glassand 1 Abfallsand unter 0,5 mm........... 98,4 "/o 17,8% 0,5 bis i mm. . . . . . . . . . . 1,55°/o - i bis 2 mm. . . . . . . . . . . 0,05% 82,20j0 über 2 mm . . . . . . . . . . . - - Mittels eines Vertikalschlämmapparates, dessen Anschaffungskosten ein Zehntel jener für die Siebklassierungaufgewendeten betrug, konnte also die Trennschärfe der Sortierung -so weit gesteigert werden, daß die Maximalkörnungen auf etwa 0,5 mm beschränkt blieben (gegen etwa i mm früher), während sich die Verlustquote von 291/o auf i 8 % verminderte.The superiority of the vertical slurry process over the wet sieve classification of glass sand is evident from the following analyzes: Wet sieve classification: (throughput q.kg/m2/min.) Grain size fractions Glass sand 1 waste sand less than 0.5 mm ............ 91.3 °, / o 28.2 ° / o 0.5 to 1 mm. . . . . . . . . . . 7.5 0/0 - i to 2 mm. . . . . . . . . . . I, 20/0 71.8% over 2mm. . . . . . . . . . . o, i ° / o - Vertical slurry: (Throughput 2o kg / 100 minute liters of water) Grain size fractions Glass sand 1 waste sand less than 0.5 mm ........... 98.4 "/ o 17.8% 0.5 to i mm. . . . . . . . . . . 1.55 ° / o - i to 2 mm. . . . . . . . . . . 0.05% 82.20j0 over 2 mm. . . . . . . . . . . - - By means of a vertical sludge device, the acquisition costs of which were a tenth of those used for screen classification, the separation accuracy of the sorting could be increased to such an extent that the maximum grain size was limited to about 0.5 mm (about 1 mm earlier), while the loss rate of 291 / o reduced to i 8%.

Welche Bedeutung diesem Ergebnis insbesondere in der Glasfabrikation zukommt, erhellt daraus, daß die Schmelzdauer in der Glaswanne nicht vom mittleren Korndurchmesser des Glassandes, sondern vom Durchmesser der größten Körner, fast unabhängig von deren Anteil, abhängt. Ein. weiteres wichtiges Anwendungsgebiet der Vertikalschlämmung ist die Kaolingewinnung. Für die meisten Verwendungszwecke. von Kaolin: sind Grobanteile, die am ioooo-Maschen/cm2-Sieb verbleiben (also einen größeren Korndurchmesser als o,o6 mm haben) nicht erwünscht.What significance this result, especially in glass production It is evident from this that the melting time in the glass tank does not differ from the average Grain diameter of the glass sand, but the diameter of the largest grains, almost regardless of their proportion, depends. A. another important area of application the vertical slurry is the kaolin extraction. For most uses. of kaolin: are coarse parts that remain on the 10000 mesh / cm2 sieve (i.e. a larger grain diameters than 0.06 mm) are not desirable.

Mit den üblichen Methoden der Horizontalschlämmung (kontinuierliche oder diskontinuierliche Schlämmungen in Rinnensyrstemen, Bassins usw.) oder mittels Düsenzentrifugen ist es nun nicht möglich, ein Gemisch von Kaolin und Feinsand, wie es bei der Rohkaolinverarbeitung anfällt, sch.aTf zu trennen. Die Fig. 5 bis 8 bzw. 9 und io der Zeichnung zeigen beispielsweise Ausführungen von Großanlagen für diesen Zweck, wobei .die gleichen Bezugsziffern die gleichen Teile mit denselben, Funktionen bezeichnen, wie an Hand; der Fig. i bis 4 beschrieben.With the usual methods of horizontal slurrying (continuous or discontinuous slurries in gutter systems, basins, etc.) or by means of It is now not possible to use jet centrifuges to mix a mixture of kaolin and fine sand, as is the case with raw kaolin processing, to separate sch.aTf. Figs. 5 to 8 or 9 and io of the drawing show, for example, designs of large systems for this purpose, where .the same reference numbers denote the same parts with the same, Denote functions as on hand; the FIGS. i to 4 described.

Das zu sortierende Kaolin-Feinsand-Gemisch wird in Wasseraufschlämmung durch die Rohre 3 in Peripherie- und Zentrumsnähe in den Raum R4 gebracht..The kaolin-fine sand mixture to be sorted is suspended in water brought through the pipes 3 in the vicinity of the periphery and the center in the room R4 ..

Ein in der Gefäßachse gelagertes achtflügeliges Rührwerk mit sehr kleiner Drehzahl sorgt durch die Rührflügel i i für eine gleichmäßige Verteilung des Gemisches über den ganzen Flüssigkeitsquerschnitt.An eight-blade agitator mounted in the vessel axis with very low speed ensures even distribution through the agitator blades i i of the mixture over the entire liquid cross-section.

Im unteren Teil des Apparates, tritt. durch die Rohre 4 mit vier Austrittsstellen verschiedener Zentrumsentfernung reines Wasser in das Gefäß und wird durch die acht Rührflügel 1:2 verteilt (Fig. 5 bis 8).In the lower part of the apparatus, enters. through the tubes 4 with four exit points different center distance pure water into the vessel and is by the eight Propeller 1: 2 distributed (Fig. 5 to 8).

Es besteht auch die Möglichkeit, -das Einsatzgut. durch die hohl ausgebildete Welle des Rührwerkes einzuführen und aus den Rührflügeln an Stellen verschiedener Achsentfernung austreten zu lassen, um Turbulenzen im Raume R4 möglichst herab zusetzen.There is also the possibility of -the charge. through the hollow Introduce the shaft of the agitator and out of the agitator blades at various points To let the axis distance emerge in order to reduce turbulence in the room R4 as much as possible.

Die Vertikalkomponenten. .der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten sind, in R5 etwas größer als in R2. Ihre Beträge hängen von den spezifischen Gewichten des zu verarbeitenden Rohmaterials und seiner Beimengungen sowie von deren durchschnittlicher Teilchenform ab.The vertical components. .the liquid velocities are, slightly larger in R5 than in R2. Their amounts depend on the specific weights of the raw material to be processed and its admixtures as well as their average Particle shape.

Der Kaolin (die Teilchen unter o,o6 mm Korngröße) wird im Raume R5 vom Grobkoirn befreit und im Überlauf über die Wanne 7 ausgebracht. Das konische Leitblech 13 und die Lochrungen 14 am Deckblech 15 verhindern, daß bevorzugte Strömungsstellen des Überlaufes Ungleichmäßigkeiten der Strömung in den Raum RS vorverlegen.The kaolin (the particles below 0.06 mm grain size) is in room R5 freed from the coarse grain and applied over the tub 7 in the overflow. The conical Guide plate 13 and the perforated stanchions 14 on the cover plate 15 prevent preferred flow points of the overflow unevenness of the flow in the room RS move forward.

Der Schlicker (Teilchen über o,o6 mm Durchmesser) sinkt stetig durch ,den Raum R2" wo er von restlichen Kaolinteilchen befreit wird, und tritt schließlich in konzentrierter Aufschlämmung kontinuierlich durch die Ablaufdüse 6 aus..The slip (particles over 0.06 mm in diameter) steadily sinks through , the room R2 "where it is freed from remaining kaolin particles, and finally enters in concentrated slurry continuously through the outlet nozzle 6.

Gemäß. der vereinfachten Ausführungsform nach Fig.9 und io wird das zu sortierende Kaolin-Sand-Gemisch, in wäßriger Aufschlämmung ,durch das Rohr 3 in einen das Scheidegefäß 1, 2 umgebenden weiten Ringmantel 16 eingebiracht, der so hoch ist, daß .die fallenden Teilchen. Gelegenheit haben, vor Eintritt in das Scheidegefäß i über den ganzen Umfang .des Eintrittsschlitzes ii7 gleichmäßig verteilt zu werden. In gleicher Weise erfolgt die Einführung des Waschwassers .durch die Rohrleitung 4 in .den Ringmantel 18 mit Ringspalt i9.According to. the simplified embodiment according to Fig.9 and io is the The kaolin-sand mixture to be sorted, in an aqueous slurry, through the pipe 3 embedded in a wide ring jacket 16 surrounding the vaginal vessel 1, 2, the is so high that the falling particles. Have the opportunity, before entering the Separating vessel i evenly distributed over the entire circumference of the entry slot ii7 to become. The washing water is introduced in the same way Pipeline 4 in. The ring jacket 18 with an annular gap i9.

Praktische Versuche haben ergeben, daß eine einzige Vertikalschlämmung (wobei .die Bauhöhe der Scheideapparate das Fünffache des Durchmessers des Flüssigkeitsquerschnittes betragen. hat) wesentlich bessere Resultate ergibt als eine dreifache Horizontalschlämmung, wie nachstehende Zahlen bekunden: Dreifache Einfache Horizontalschlämmung Vertikalschlämmung Kaoline Kaolin i. Stufe: o bis 3 % Grob- o bis z % Grobanteil über . anteil über o,o6 mm o,o6 mm 2. Stufe: i bis 4% Grob- anteil über o,o6 mm 3. Stufe; 2 bis 5% Grob- anteil über o,o6 mm Schlicker Schlicker 4o bis 500/, Kaolingehält f o bis 2o % Kaloingehalt (Anteil unter o,o6 mm (Anteil unter o,o6 mm Korngröße) Korngröße) Bei der in Fig. i i schematisch dargestellten zweistufigen Vertikalschlämmanlage wird! im Scheidegefäß 2o nach einer kleinen kritischen Fallgeschwindigkeit sortiert, wogegen der grobkörnige Ablauf in einem zweiten Scheidegefäß 21 erneut einer Klassierung nach einer größeren Fallgeschwindigkeit unterzogen wird; hierdurch erreicht man eine Beschränkung der Bauhöhe .der Anlage.Practical tests have shown that a single vertical slurry (the height of the separator being five times the diameter of the liquid cross-section) gives significantly better results than a triple horizontal slurry, as the following figures show: Triple simple Horizontal slurry vertical slurry Kaolin kaolin i. Level: o to 3% coarse o to z% coarse fraction over . proportion over 0.06 mm 0.06 mm 2nd stage: i to 4% coarse proportion over 0.06 mm 3rd stage; 2 to 5% coarse proportion over 0.06 mm Slip slip 4o to 500 /, kaolin content fo up to 2o% caloin content (Proportion below 0.06 mm (Proportion below 0.06 mm Grain size) grain size) In the two-stage vertical sludge system shown schematically in Fig. Ii! sorted in the separating vessel 2o according to a small critical falling speed, whereas the coarse-grained flow in a second separating vessel 21 is again subjected to a classification according to a higher falling speed; this results in a limitation of the overall height of the system.

Ein Wasserbehälter 2.2 wird durch einen ständig fließenden Überlauf 23 auf gleicher Vorratshöhe gehalten. Durch Düsen 2,4 -bestimmter Größen fließt das Wasser frei in Zwischenbehälter 25 -bis 29 ab, wodurch konstante Zuflüsse in diese gesichert sind. Mitgerissene Luftblasen: haben in der in ,diesen Zwischenbehältern 25 bis 29 langsam (unter io cm/sec) absinkenden Flüssigkeit Gelegenheit, aufzusteigen, und können so keine Turbulenzen in den Scheid-ggefäßen 2o, 2,i verursachen. Wechselnde Widerstände innerhalb derselben ändern wohl die Stauhöhen in den Zwischengefäßen 25 bis 29, bleiben aber wegen -der dazwischengeschalteten, frei durchflossenen Luftstrecke ohne Einfluß auf die Durchftußmengen. Das zu sortierende Korngemisch wird in einen. Vorbehälter 30 eingebracht, der mit einer Wasserzuleitung 3.1 versehen und im oberen Teil ebenfalls so weit gehalten ist, daß große Luftblasen aufsteigen können. 'Die Leitungen 32 und 34 führen den Scheidegefäßen 2o, 21 das Bodenwasser, die Leitungen 33, 35 das Gemischverdünnungswasser zu.A water tank 2.2 is kept at the same storage level by a constantly flowing overflow 23. Through nozzles 2, 4 of certain sizes, the water flows freely into intermediate containers 25 to 29, which ensures constant inflows into these. Air bubbles entrained: have the opportunity to rise in the liquid, which is slowly sinking in these intermediate containers 25 to 29 (below 10 cm / sec), and thus cannot cause any turbulence in the separating vessels 2o, 2, i. Changing resistances within the same change the storage heights in the intermediate vessels 25 to 29, but because of the interposed, freely flowing air gap, they have no effect on the flow rates. The grain mixture to be sorted is divided into a. Pre-container 30 introduced, which is provided with a water supply line 3.1 and is also held so far in the upper part that large air bubbles can rise. The lines 32 and 34 feed the separating vessels 2o, 21 the soil water, the lines 33, 35 the mixture dilution water.

Die Überläufe der Scheidegefäße 2o, 21 haben nur eine geringe Kornkonzentration. Das Konzentrat wird zweckmäßig in Trichtern 36, 37 von dem von der Oberfläche ablaufenden überflüssigen Wasser getrennt und sinkt durch eine Düse 38 bzw. 39- ab. Die Konzentration des Ablaufes kann zweckmäßig durch einen. nicht dargestellten Schwimmer selbsttätig geregelt werden, der vorzugsweise mit seinem konischen Unterteil in der Auslaufdüse spielt und beim Ansteigen des Konzentrates im Trichter gehoben wird und den Auslaufquerschnitt der Düse vergrößert.The overflows of the separating vessels 2o, 21 have only a low concentration of grains. The concentrate is expediently in hoppers 36, 37 from the one running off the surface superfluous water is separated and sinks through a nozzle 38 or 39-. the Concentration of the process can expediently by a. not shown float be controlled automatically, which is preferably with its conical lower part in the outlet nozzle plays and is lifted when the concentrate rises in the funnel and increases the outlet cross-section of the nozzle.

Bei großen zur Verfügung stehenden Bauhöhen kann die Trennung vorerst auch. nach der größten Fallgeschwindigkeit durchgeführt und der feinkörnige Anteil, nach Konzentrierung, einer neuen Scheidung nach einer kleineren Fallgeschwindigkeit unterzogen werden, wobei der Überlauf ,der Trichterkonzentration als Waschflüssigkeit bei der jeweils nächstfolgenden Scheidung Verwendung findet. Dadurch wi!rd der Flüssigkeitsbedarf beschränkt.In the case of large construction heights available, the separation can initially even. carried out according to the greatest speed of fall and the fine-grained portion, after concentration, a new divorce after a slower fall subjected to the overflow, the funnel concentration as washing liquid is used for the next divorce in each case. This increases the fluid requirement limited.

Der übliche Setzprozeß zur Trennung von l#Iaterialien verschiedener Dichte, wie etwa der Kohle vom tauben Gestein, versagt bei der Feinkohle.The usual setting process for separating different materials Density, such as coal from dead rock, fails with fine coal.

Durch Benutzung der Vertikalschlämmung gelingt es aber, auch feinere Kohlenanteile vom tauben Gestein zu befreien, wie dies sonst nur durch Flotation möglich ist.By using the vertical slurry, however, it is also possible to use finer ones To free coal fractions from the dead rock, as otherwise only through flotation is possible.

Für die Planung einer Vertikalschlämmung müssen vorerst die Fallgeschwindigkeiten der betreffenden Kohle und des betreffenden tauben Gesteines nach verschiedenen Korngrößen in einer Wassersäule ermittelt werden. Nimmt man beispielsweise die oberste Korngröße, deren Vertikalschlämmung noch praktisch erscheint, mit 8 mm an, so wird das nächstfeinere Sieb, das die erste Siebklasse für die Vertikalschlämmung nach unten begrenzt, dadurch bestimmt, daß die Fallgeschwindigkeit der 8-mm-Kohlenkörner niederer oder höchstens gleich' der Fallgeschwindigkeit der in Frage stehenden Korngröße des tauben Gesteines sein müssen.For the planning of a vertical slurry, first of all the falling speeds the coal in question and the deaf rock in question according to different Grain sizes can be determined in a water column. Take the top one, for example Grain size, the vertical silting of which still appears practical, with 8 mm the next finer sieve, which is the first sieve class for vertical sludging after limited below, determined by the speed of fall of the 8 mm grains of coal lower or at most equal to the speed of fall of the grain size in question must be of the deaf rock.

In einem speziellen Fall ergaben sich folgende Werte: Korngröße Fallgeschwindigkeit In ruhendem Wasser Kohle taubes Gestein 8,o mm io,o bis i5,o cm/sec - 2,o mm q.,o bis 6,o cm/sec 2o bis 35 cm/sec 0,3 mm 0,5 bis 1,5 cm/sec 8 bis 12 cm/sec o,i mm - 2 bis 3 cm/sec Nach trockener Siebung durch ein 8-mm-, 2-mm-, o,3-mm-Sieb wird die gröbste Fraktion (8 bis 2 mm) mit 12 cm/sec vertikal geschlämmt, die mittlere Fraktion (2 bis 0,3 mm) mit 5 cm/sec, die feinste Fraktion (unter 0,3 mm) mit 1,2 cm/sec.In a special case the following values resulted: Grain size Fall velocity in still water Coal dead rock 8, o mm io, o to i5, o cm / sec - 2, o mm q., O to 6, o cm / sec 2o to 35 cm / sec 0.3 mm 0.5 to 1.5 cm / sec 8 to 12 cm / sec o, i mm - 2 to 3 cm / sec After dry sieving through an 8 mm, 2 mm, or 3 mm sieve, the coarsest fraction (8 to 2 mm) is slurried vertically at 12 cm / sec, the middle fraction (2 to 0.3 mm ) with 5 cm / sec, the finest fraction (below 0.3 mm) with 1.2 cm / sec.

Die Vertikalscblämmung der groben Fraktion (Körner bis 8 mm) bedarf entweder einer Ablaßdüse der Mindestgröße von qo mm lichter Weite, deren Wasserführung sich nur bei großen Aufgaben (über 5 t pro Stunde) rentiert, oder aber es wird das Grobkorn auf maschinellem Wege, z. B. mittels eines Becherwerkes, ausgebracht.Vertikalscblämmung the coarse fraction (grains up to 8 mm) is required either a discharge nozzle with a minimum size of qo mm clear width, its water flow only pays off for large tasks (over 5 t per hour), or it will Coarse grain by machine, e.g. B. by means of a bucket elevator.

Die Vertikalschlämmungen der beiden ersten Fraktionen ergeben eine vollständige Trennung der Kohle vom tauben Gestein, bei der dritten Fraktion enthält die ablaufende Kohle noch jene gewöhnlich geringfügigen Anteile des tauben Gesteines, deren Korngrößen unter o,n mm liegen.The vertical slurries of the first two fractions result in one complete separation of the coal from the dead rock, which contains the third fraction the running coal still those usually insignificant proportions of the dead rock, whose grain sizes are below o, n mm.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for classifying mixtures in ascending order Liquid flow according to: different falling speeds of the individual grains, - characterized in that the liquid throughputs and the respective cross-sections the liquid column are dimensioned so that practically in the entire height range between the introduction of the separating liquid and the application of fines. the vertical speeds the liquid layers are larger in higher cross-sections than in deeper ones, what happens in the zones of constant liquid throughput through gradual reduction of the flow rate is achieved upwards.

2. The method according to claim i, characterized in that .the liquid throughputs and the respective flow cross-sections are dimensioned in such a way that that both the maximum and the average vertical speed .the liquid particles are at least 10% smaller in a cross-section than the maximum or average vertical speed in that by 2 d higher located cross-section (where d is the cross-sectional diameter of the vertical flow at the level of the mixture introduction), which results in higher concentrations of the in areas grain sizes lying at the critical speed of fall are avoided.

3. Procedure according to claim i or 2, characterized in that the flow cross-section at the point of entry of the washing water is at least 30% larger in area than that Flow cross-section at the narrowest one below the mixture introduction Job. q ..

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the cross-section the flow directed vertically or up to a maximum of 30 ° from the perpendicular at the point of entry the area of the washing liquid is at least 100 / o larger than the flow cross-section at the higher-lying mixture introduction point, whereby grain accumulations below the mixture introduction point and the resulting reductions in selectivity or in extreme cases blockages can be avoided.

5. The method according to any one of the claims i to q., characterized in that the ascending column of liquid in the area of the admission of the mixture undergoes a cross-sectional enlargement, whereby the area .des the narrowest cross-section located below the mixture introduction is a percentage Gains magnification that is one fifth to four fifths that of the mixture introduction caused percentage increase in throughput of the liquid, whereby an increase in selectivity is achieved.

6. Procedure according to one of claims i to 5, characterized in that a uniform distribution of the introduced grain mixture over the entire liquid cross-section as well as one Reduction of the vertical acceleration components (in particular the Grain introduction unavoidable turbulence) by a rotation of the liquid column be effected around the vertical axis.

7. The method according to any one of claims i to 6,. Characterized in that, due to the fluid friction on the vessel walls caused non-uniformity of the vertical velocities within a flow cross-section by attaching baffles, which the stronger flow in the Decelerate the middle of the liquid column and its surfaces are designed so that .the Flow directions area tangents remain, which reduces turbulence and the vertical speeds of an altitude are adjusted to one another and thus an increase in selectivity is achieved. -8th.

Method according to one of the claims i to 7, characterized in that in order to avoid grain agglomeration on the Bottom of the mixture inflow and its falling through with higher settling speeds, than it would correspond to the individual grains, just before the confluence of the mixture an additional liquid supply is made in the vertical separating flow, by which the grain accumulations are whirled up and loosened. G.

contraption for carrying out the method according to one of claims i to 8, characterized .by a vertical separating vessel consisting of two preferably flanged, upwards slightly conically tapered tubular parts, in each of which at the point Largest clear width in the upper part is the feed mixture, in the lower part the washing water is feedable. ok

Device according to claim 9, characterized in that the Separating vessel above the wash water inlet and the mixture introduction in clear Distances from the flow-limiting walls one or more, advantageous Guiding devices consisting of concentric sheet metal rings, coaxial with the separator having. ni.

Device according to claim 9 or 10, characterized in that the grain mixture and washing water supply lines tangentially into the separating vessel are introduced.

12. The device according to claim g or io, characterized in that that in particular for the divorce of slowly falling grain in the separating vessel coaxially mounted agitator is provided.

13. The apparatus of claim 9 or io, characterized in that the supply lines for the charge and / or the washing water flow tangentially into an annular jacket surrounding the separating vessel, its or their conical bottoms. through peripheral annular gaps with the separation space are connected.

14. Device according to one of claims 9 to i2, characterized in that that. the feed lines for the grain mixture at several of the axis of rotation points at different distances from the column of liquid open into the former.

15. Device according to claim 12, characterized in that the feed lines for the grain mixture radially or in an intermediate direction deviating from the radial and the tangential pour into the stirred liquid.

16. The device according to claim i2 or 15, characterized in that both the shaft and the blades of the agitator are hollow, so that the charge can be introduced through this and by a or several outlet points of the agitator blades can be introduced into the separating vessel without turbulence is.

17. Device according to one of claims 9 to 15,. Characterized by a conical or several conical concentric baffles with clearances of the flow-limiting walls in the area of the overflow. ü8.

Device for Implementation of the method according to claim 8, characterized in that the pipeline for the additional dilution water introduced into the mixture feed pipe from below and with a lower cross-sectional part pointing in the direction of flow of the charge of the mixture feed pipe filling flat extension is provided. ig.

contraption for carrying out the method according to claim 8, characterized in that the Supply pipe for the grain mixture connected to the separating vessel with a pipe elbow is, at the bottom of a pipe provided for the additional dilution water tangentially and practically perpendicular to the direction of flow of the goods is, with baffles for the flow of the goods at the mouth of the knee in the vessel can be provided. 2o.

Device according to one of Claims 9 to i g, thereby marked, .that the pipelines provided for the liquid inlets through each through an interposed, freely flowed through by the liquid Are interrupted.

21. The device according to claim 2o, characterized by a switched into a common liquid feed line, by means of a constantly flowing overflow water tank kept at the same storage level, from .that the liquid .through nozzles with corresponding average cross-sections flows into intermediate containers, from which the individual feed lines can be fed are. .

22. Device according to claims 2o and 21, characterized in that that below the clearances of the liquid inlets, the pipe cross-sections so far are held -that with-.together air in the slowly sinking. liquid rise, can ..

23. Device according to one of claims 9 to 22, characterized by connecting several cutting devices with different cuts in series. 2q ..

Device according to claim 2 @ 3, characterized in that! for the purpose of restriction the height of the system, the devices connected in series for Divorce is set up after increasing critical fall speeds, being the coarse-grained sequence of the preceding, the subsequent, higher Falling speed classifying apparatus can be supplied.

25. The device according to claim 24, characterized in that, for the separation of a mixture of substances of different density, the apparatus for separation according to falling speeds are those for sieve classification upstream or downstream, the stages of the vertical slurry being chosen to be at least so close to one another that in each classification limited by two falling speeds, the grain size ranges of the different substances do not mutually overlap. References: U.S. Patent No. 2,301,371.