FI98605C - Menetelmä ja laitteisto raskaiden aineosasten erottamiseksi keveämmistä - Google Patents

Description

98605 MENETELMÄ JA LAITTEISTO RASKAIDEN AINESOSASTEN EROTTAMISEKSI KEVEÄMMISTÄ 5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä raskaiden ainesosasten erottamiseksi keveäm-mistä, esimerkiksi mineraalien rikastamistekniikassa tai epäpuhtauksien erottamiseksi jauhemaisesta tai palamaisesta materiaalista, kuten lastu- tai kuitumateriaalista. Keksintö koh-10 distuu myös patenttivaatimuksen 5 mukaiseen laitteistoon.

Jauhemaista ja palamaista materiaalia ovat esimerkiksi erilaiset lastu- ja kuitulevyjen ja niiden kaltaisten valmistuksessa käytettävät kuidut, lastut ja hake. Kyseisten levyjen valmis-15 tuksessa käytetään yhä enenevässä määrin jätemateriaalia. Tämä on aiheuttanut tarpeen poistaa epäpuhtauksia levyjen valmistukseen käytettävästä materiaalista. Tällaisia epäpuhtauksia ovat mm. erilaiset mineraalit, kivet, hiekka jne. Tunnetaan ratkaisuja, joissa pelkän ilman virtauksen avulla erotetaan epäpuh-20 tauksia materiaalista. Näissä ratkaisuissa on haittana suuri energian kulutus sekä pölypäästöt. Lisäksi erittäin hienot epäpuhtaudet eivät kaasun avulla tapahtuvassa puhdistuksessa poistu halutulla tavalla, jolloin puhdistustulos on epätyydyttävä.

25

Mineraalien rikastustekniikassa tunnetaan kuivahytkytys (engl. dry jigging) eli pulssierotus. Pulssierotuksessa kaasua läpäisevällä alustalla olevaan materiaalivirtaan kohdistetaan lyhyitä nostavia kaasuiskuja. Kaasuiskun nostava vaikutus 30 raskaampaan partikkeliin on pienempi kuin kevyempään partikkeliin pienemmästä kiihtyvyydestä johtuen. Tällöin kevyemmät partikkelit, jotka ovat nousseet korkeammalle kaasuiskun aikana putoavat lepovaiheen aikana hitaammin ja rikastuvat kerroksen yläosaan. Raskaammat partikkelit rikastuvat kerroksen pohjalle. 35 Kerrosten erottamiseksi ne on saatava liikkumaan tason syöttö-päästä purkauspäätä kohti. Liike on aikaansaatu esimerkiksi 98605 2 suunnatulla tärytyksellä, erotus tapahtuu esimerkiksi purkaus-päässä jakoveitsellä tai ennen sitä ruuvilla, joka siirtää pohjakerroksen laitteen sivulle. Edellä mainittujen kerrosten erotus on määräytynyt suurimman mineraalimäärän mukaan. Tällöin 5 tavanomaisesti pohjakerroksen mineraalipitoisuus on vain 10 -50 %, jolloin on tarvittu vielä jälkirikastus. US-patenttijul-kaisussa 2,864,501 on esitetty rikastuslaite, jossa on kaltevaksi järjestetty ilmaa läpäisevä päätön hihna, jonka läpi palkeen avulla puhalletaan ilmaa. Hihnaa liikutetaan kaltevuu-10 den suunnassa ylöspäin, jolloin raskaammat partikkelit liikkuvat ylöspäin ja kevyemmät partikkelit alaspäin. Kyseisen laitteen toiminta perustuu nimenomaan hihnan muodostaman alustan riittävän suureen kaltevuuteen. Suurella kallistuskulmalla on kuitenkin haittana se, että raskaampi materiaali pyrkii vieri-15 mään voimakkaasti alaspäin kaltevaa tasoa pitkin heikentäen erottelutulosta.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada aivan uudenlainen erotusmenetelmä ja laitteisto, jonka avulla vältetään tunnetun 20 tekniikan haitat.

Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on mainittu patenttivaatimuksissa.

25 Keksinnön mukaisella ratkaisulla on lukuisia merkittäviä etuja. Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteistolla saavutetaan erittäin hyvä erotusteho. Järjestämällä alustan yläpuolelle valinnaisessa kulmassa oleva ohjauselin, kuten seinämä, aikaansaadaan erittäin hyvä erotusteho myös silloin kun alusta on 30 vaakasuora. Varustamalla seinämä säätöelimellä saavutetaan erittäin hyvä kaasun virtauksen nopeuden säädettävyys materiaalin syöttökohdassa. Alusta voidaan järjestää olemaan myös vaakasuorasta poikkeavissa asennoissa. Muodostamalla alusta kaasua läpäiseväksi hihnakuljettimeksi aikaansaadaan erittäin 35 edullinen konstruktio. Muodostamalla alusta ilmaa läpäiseväksi

II

3 98605 kaltevuuden suunnassa ylöspäin liikkuvaksi hihnakuljettimeksi aikaansaadaan erittäin hyvä erotusteho. Erotustehoa voidaan edelleen parantaa lisäpuhallusta ja/tai paine-eroa käyttämällä. Varustamalla alusta ulokkeilla pystytään parantamaan alustan 5 kuljetustehoa. Erotustehoon voidaan edelleen vaikuttaa jakamalla alusta alapuolelta useisiin lohkoihin esimerkiksi seinämillä, jolloin jokaiseen lohkoon voidaan kohdistaa tarvittaessa erilainen kaasuisku tai kaasunpaine.

10 Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista laitteistoa sivulta yksinkertaistettuna, 15

Kuvio 2 esittää erästä toista keksinnön mukaista laitteistoa sivulta yksinkertaistettuna, ja

Kuvio 3 esittää erästä kolmatta keksinnön mukaista laitteistoa 20 sivulta yksinkertaistettuna.

Keksinnön mukainen laitteisto käsittää kaasua läpäisevän alustan 1, jolle lajiteltava materiaali 2 johdetaan. Alustan 1 25 liike on pääasiallisesti yhteen liikesuuntaan tapahtuvaa liikettä, joka voi olla jatkuvaa tai jaksoittaista. Alusta voi myös liikkua tietyn matkan ja palata taas alkuasentoon. Alusta on 1 sopivimmin päätön hihna, jota liikutetaan nuolten mukaisessa suunnassa. Alustan 1 alle on järjestetty laitteet 3, 4 30 kaasuiskujen P aikaansaamiseksi ja kohdistamiseksi alustan 1 läpi materiaalivirtaan. Laitteet kaasuiskujen P aikaansaamiseksi käsittävät alustan 1 alle järjestetyn kammion 3, johon kaasua johdetaan ja jonka alustaa 1 vasten olevaan seinämään on muodostettu ainakin yksi aukko, sekä ainakin yhden venttii-35 lielimen 4 aukon/aukkojen kautta kulkevan kaasuvirran säätämi- 98605 4 seksi ja/tai sulkemiseksi, joiden avulla siten aikaansaadaan kaasuiskut.

Keksinnön mukaisen menetelmän mukaan käsiteltävää materiaalia 5 2 tuodaan kaasua läpäisevälle alustalle 1 ja materiaaliin kohdistetaan alustan 1 läpi kaasuiskuja P, jolloin raskaammat ainesosaset siirtyvät lähimmäksi alustaa 1. Alustaa 1 liikutetaan pääasiassa yhteen liikesuuntaan raskaiden ainesosien R liikuttamiseksi ja kevyemmät ainesosat K johdetaan pääasiassa 10 alustan 1 kaltevuuden ja/tai kaasuvirtauksen vaikutuksesta alustan 1 pääasiallisesta liikesuunnasta olennaisesti poikkeavaan suuntaan.

Kuvion 1 mukaisessa sovellutusmuodossa alustan yläpuolelle on 15 järjestetty valinnaisessa kulmassa oleva ohjauselin 7, kuten seinämä 7, joka ohjaa kaasuiskujen P kaasuvirtaa seinämän 7 ja alustan 1 välisessä tilassa. Seinämä 7 mahdollistaa kaasuiskujen kaasun käyttämisen keveimpien hiukkasten K, kuten lastujen ja kuitujen, kuljetuksessa. Kuviossa kaasuvirta ohjautuu seinä-20 män 7 avulla vasemmalle nuolien suuntaan.

Seinämän 7 yhteyteen, sopivimmin materiaalin syöttökohdassa, on järjestetty säätöelin 8 kaasuvirran säätämiseksi. Säätöelin 8, joka on sopivimmin levymäinen elin, on tarkoitettu erityisesti 25 kaasun nopeuden säätöön materiaalin syöttökohdassa.

Venttiilielin 4 on muodostettu sellaiseksi, että kiinni-asen-nossa kaasua ei pääse virtaamaan ainakaan merkittävissä määrin kammiosta 3 alustaan vasten olevan aukon kautta. Auki-asennossa 30 kaasua pääsee purkautumaan aukon kautta kammiosta alustan läpi.

Keksinnön mukainen laite toimii seuraavasti: Käsiteltävä materiaali 2, joka käsittää tiheydeltään keveämpiä 35 ja painavampia partikkeleita syötetään alustalle 1. Materiaali-

II

5 98605 virtaan kohdistetaan lyhyitä nostavia kaasuiskuja P alustan 1 läpi. Kaasuiskun P nostava vaikutus tiheydeltään painavampaan partikkeliin R on pienempi kuin tiheydeltään kevyempään partikkeliin K pienemmästä kiihtyvyydestä johtuen. Kevyemmät partik-5 kelit K, jotka ovat nousseet korkeammalle kaasuiskun P aikana lentävät seinämän 7 ohjaaman kaasuvirran mukana ja putoavat lepovaiheen aikana ohjatun kaasuvirran suunnassa kauemmaksi. Tällöin toistuvien kaasuiskujen P seurauksena kevyemmät partikkelit K kulkeutuvat kaasuvirran suunnassa nopeammin kuin paina-10 vammat partikkelit R. Kun alustana on kaasua läpäisevä hihna 1, jonka nopeus ohjattua kaasuvirtaa vastaan on pienempi kuin keveiden partikkeleiden K kulkunopeus kaasuvirran suunnassa mutta suurempi kuin raskaiden partikkeleiden R vastaava nopeus, niin kevyet partikkelit siirtyvät kaasuvirran mukana (kuviossa 15 vasemmalle) ja raskaat partikkelit R hihnakuljettimen 1 mukana (kuviossa oikealle) . Tällä tavoin saadaan tiheydeltään raskaammat partikkelit erotetuksi kevyemmistä partikkeleista. Kevyet partikkelit K johdetaan siis alustan toisesta päästä (kuviossa vasemmasta päästä) pois alustalta 1 ja raskaammat partikkelit 20 R vastakkaisesta päästä (kuviossa oikean puoleisesta päästä) pois alustalta 1.

Kaasuiskut P aikaansaadaan johtamalla alustan 1 alla olevaan kammioon 3 kaasua, sopivimmin ilmaa, ja venttiilielimellä 4 25 katkomalla alustaan 1 alapuolelta suuntautuvaa kaasuvirtausta. Kaasuiskupulsseja on tyypillisesti esimerkiksi 1-10 kpl/s. Kaasuiskun kestoaika on tyypillisesti 10 - 50 % pulssin kestosta .

30 Kuviossa 2 on esitetty eräs toinen keksinnön edullinen sovellu-tusmuoto, jossa kaasuiskut P suuntautuvat pystysuorasta suunnasta poikkeavaan suuntaan, tyypillisesti sopivimmin vinosti alustan 1 kulkusuuntaa vasten olevaan suuntaan. Kevyemmät K ja raskaammat R hiukkaset käyttäytyvät tyypillisesti vastaavalla 35 tavalla kuin kuvion 1 mukaisessa tapauksessa. Luonnollisesti 6 98605 myös tässä sovellutusmuodossa voidaan käyttää seinämää 7 apuna ohjaamaan kaasuvirtausta.

Kuviossa 3 on esitetty vielä erä kolmas keksinnön sovellutus-5 muoto. Laitteisto käsittää kaltevan kaasua läpäisevän alustan 1, jolle lajiteltava materiaali 2 johdetaan sopivimmin ylemmästä päästä. Alusta on 1 sopivimmin päätön kalteva hihna, jota liikutetaan nuolten mukaisessa suunnassa, jolloin kaltevalla osalla hihnaa liikutetaan alhaalta ylöspäin. Alustan 1 alle on 10 järjestetty laitteet 3, 4 kaasuiskujen aikaansaamiseksi ja kohdistamiseksi alustan 1 läpi materiaalivirtaan.

Keksinnön mukainen laite toimii seuraavasti: 15 Käsiteltävä materiaali 2, joka käsittää tiheydeltään keveämpiä ja painavampia partikkeleita syötetään kaltevalle alustalle 1 ylemmästä päästä. Materiaalivirtaan kohdistetaan lyhyitä nostavia kaasuiskuja P alustan 1 läpi. Kaasuiskun P nostava vaikutus 20 tiheydeltään painavampaan partikkeliin R on pienempi kuin

tiheydeltään kevyempään partikkeliin K pienemmästä kiihtyvyydestä johtuen. Kaltevalla alustalla 1 kevyemmät partikkelit K, jotka ovat nousseet korkeammalle kaasuiskun P aikana putoavat lepovaiheen aikana kaltevuuden suunnassa kauemmaksi. Tällöin 25 toistuvien kaasuiskujen seurauksena kevyemmät partikkelit K

kulkeutuvat kaltevuuden suunnassa nopeammin kuin painavammat partikkelit R. Kun alustana on kaasua läpäisevä hihnakuljetin 1, jonka nopeus kaltevuutta ylöspäin on pienempi kuin keveiden partikkeleiden K kulkunopeus kaltevuutta alaspäin mutta suurem-30 pi kuin raskaiden partikkeleiden R vastaava nopeus, niin kevyet partikkelit siirtyvät alaspäin ja raskaat partikkelit ylöspäin. Tällä tavoin saadaan tiheydeltään raskaammat partikkelit R erotetuksi kevyemmistä partikkeleista K. Kevyet partikkelit johdetaan siis alustan alemmasta päästä pois alustalta 1 ja 35 raskaammat partikkelit ylemmästä päästä pois alustalta.

7 98605

Alusta 1 voidaan vielä jakaa lohkoihin esimerkiksi alapuolelle sijoitetuilla seinämillä, jolloin jokaiseen lohkoon voidaan johtaa tarvittaessa erilainen kaasuisku. Myös alustan alla oleva kaasunpaine voi eri lohkoissa olla erilainen. Myös tässä 5 sovellutusmuodossa voidaan käyttää seinämää 7 ja/tai suunnattuja kaasuiskuja kuten kuviossa 2. Näillä ratkaisuilla voidaan vielä edelleen parantaa laitteiston erotuskykyä ja -tehoa.

Varustamalla hihnakuljettimen 1 hihna hihnan pinnasta ul-10 konevilla ulokkeilla 9 saadaan tehostettua hihnan kuljetuskykyä ja siten myös laitteiston erotuskykyä. Lisäksi estetään raskaamman aineksen, kuten hiekkarakeiden, valuminen kaltevuuden suunnassa. Ulokkeet 9 voivat tyypillisesti olla sopivimmin hihnan poikittaissuunnassa sen koko leveydelle ulottuvia ripoja 15 tai sen kaltaisia. Erään tyypillisen sovellutuksen mukaan ripoja on hihnalla noin 10 - 100 mm, esimerkiksi 30 mm, välein. Rivan korkeus on noin 0,5 - 10 mm edullisesti 1-3 mm. Kuvion mukaisessa tapauksessa hihnaa 1 liikutetaan telojen 10 avulla, joista ainakin yksi on käyttötela.

20

Erotustehoa voidaan edelleen parantaa käyttämällä lisäpuhallus-ta 5 kevyempien ainesosien kuljettamisessa. Myös paine-eron avulla voidaan tehostaa erotustehoa.

25 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei ole rajoittunut edellä esitettyihin toteutusmuotoesimerkkeihin, vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä keksintöä voidaan käyttää myös muissa erotussovellutuk-sissa kuin lastu- tai kuitumateriaalin epäpuhtauksien erottami-30 sessa. Alusta voi olla vaakasuorassa tai poiketa siitä puoleen tai toiseen.

Claims (11)

1. 98605 8
2. 1. Menetelmä raskaiden ainesosien erottamiseksi keveämmistä, esimerkiksi epäpuhtauksien erottamiseksi jauhemaisesta tai 5 palamaisesta materiaalista, kuten kuiduista tai lastuista, jossa menetelmässä käsiteltävää materiaalia (2) tuodaan kaasua läpäisevälle alustalle (1) ja materiaaliin kohdistetaan alustan (1) läpi kaasuiskuja (P), jolloin raskaammat ainesosaset siirtyvät lähimmäksi alustaa (1), jota alustaa (1) liikutetaan 10 pääasiassa yhteen liikesuuntaan raskaiden ainesosien (R) liikuttamiseksi, tunnettu siitä, että kaasuiskuja (P) suunnataan, sopivimmin vinosti alustan (1) kulkusuuntaa vasten olevaan suuntaan, ja/tai kaasuiskuja (P) ohjataan ohjauselimen (7), kuten seinämän avulla, ja/tai kaasuvirtaa säädetään, 15 jolloin kevyemmät ainesosat (K) johdetaan pääasiassa alustan (1) pääasiallisesta liikesuunnasta olennaisesti poikkeavaan suuntaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että kaasuvirtaa säädetään säätöelimellä (8) ja/tai lisäpuhalluksella (5).
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alustaa (1) liikutetaan nopeudella, joka 25 on pienempi kuin keveiden ainesosasten (K) nopeus alustan (1) pääasiallista liikesuuntaa vastaiseen suuntaan, mutta suurempi kuin raskaiden ainesosasten (R) nopeus alustan pääasiallista liikesuuntaa vastaiseen suuntaan. JO 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keveiden ainesosien (K) liikettä tehostetaan lisäpuhalluksella (5) ja/tai paine-erolla.
5. 5. Laitteisto raskaiden ainesosien erottamiseksi keveämmistä, 35 esimerkiksi epäpuhtauksien erottamiseksi jauhemaisesta tai II 9 98605 palamaisesta materiaalista, kuten kuiduista tai lastuista, jossa laitteistossa on kaasua läpäisevä alusta (1), jolle käsiteltävää materiaalia (2) tuodaan, laitteet kaasuiskujen (P) kohdistamiseksi käsiteltävään materiaaliin (2) alustan (1) 5 läpi, joka alusta (1) on järjestetty liikkumaan pääasiallisesti yhteen liikesuuntaan raskaiden ainesosien (R) liikuttamiseksi, sekä välineet kevyempien ainesosien (K) liikuttamiseksi alustan (1) pääasiallisesta liikesuunnasta olennaisesti poikkeavaan suuntaan, tunnettu siitä, että välineet kevyempien 10 ainesosien (K) liikuttamiseksi käsittävät valinnaisessa kulmassa olevan, alustan (1) yläpuolelle järjestetyn, seinämän (7) tai vastaavan ohjaamaan kaasuiskuja (P), ja/tai että kaasuiskut (P) on suunnattu pystysuorasta poikkeavaan suuntaan, ja/tai että on järjestetty elimet (8) kaasuvirtauksen säätämiseksi. 15
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että alustan (1) ja seinämän (7) välissä on tila, jossa kaasuiskut (P) kuljettavat kevyempiä partikkeleita (K).
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että alusta (1) on päätön, kaasua läpäisevä hihna.
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksista 5-7 mukainen laitteisto, 25 tunnettu siitä, että alusta (1) on järjestetty sinänsä tunnetusti kaltevaksi.
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksista 5-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteet kaasuiskujen (P) aikaan- 30 saamiseksi käsittävät kammion (3), johon johdetaan kaasua ja jonka alustaa (1) vasten olevaan seinämään on muodostettu ainakin yksi aukko, sekä ainakin yhden venttiilielimen (4). 98605 10
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksista 5-9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että seinämän (7) yhteyteen, sopivimmin materiaalin (2) syöttökohdassa, on järjestetty säätöelin (8) kaasuvirran säätämiseksi. 5
11. 11. Jonkin patenttivaatimuksista 5-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että alusta (1) on jaettu alapuolelta lohkoihin, vyöhykkeisiin tai sen kaltaisiin. 10 II 11 98605