DE19540644C1 - Vorrichtung zum Abscheiden von Leichtstoffen aus mineralischen Rohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Leichtstoffen aus mineralischen Rohstoffen, insbesondere aus Sand und Kies, mit einer Aufgabeanordnung für die Rohmaterialaufgabe, einer der Abtrennung des groben Sandes dienenden Innenkammer als Grobsandraum und mit einer über einen als geneigte Fläche ausgebildeten Überlauf an den Grobsandraum angeschlossenen, der Sortierung des Feinsandes nach dem Wirbelschichtverfahren dienenden Außenkammer als Feinsandraum sowie mit einem der Außenkammer zugeordneten Überlauf für die Leichtstoffe, wobei die Aufgabeanordnung ein zentrisch über einem in der Innenkammer zentrisch angeordneten und einen äußeren Ringspalt freilassenden Prallkörper endendes Aufgaberohr umfaßt.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der EP 0 508 335 A2 beschrieben; mit der beschriebenen Ausgestaltung will die bekannte Vorrichtung die Vorbehandlung der Rohmaterialaufgabe vermeiden, so daß eine unmittelbare Zufuhr des von der Gewinnung oder der Vorabsiebung herkommenden Rohmaterials in die Abscheidevorrichtung möglich ist. Dabei können sich allerdings große Wassermengen in der Aufgabe nachteilig auswirken, da derartige große Wassermengen den Grobsandraum hydraulisch stark belasten und dabei entweder zu grobes Material in den Feinsandraum transportieren oder aber auch Feinsandanteile über den Feinsandraum hinweg in den Leichtstoffüberlauf mitreißen.

Eine ähnliche Bauart einer Vorrichtung zum Abscheiden von Leichtstoffen aus Sand und Kies mit einer ein zentrisch über einem Prallkörper endendes Aufgaberohr aufweisenden Aufgabeanordnung ist in dem DE-GM 19 14 101 beschrieben; die bekannte Vorrichtung weist auch eine Innenkammer als Grobsandraum, eine Überlaufrinne sowie eine als Feinsandraum dienende Außenkammer auf, wobei der Außenkammer weitere Überläufe für die Leichtstoffe zugeordnet sind. Auch bei dieser Bauart besteht jedoch das genannte Problem von großen Wassermengen in der Aufgabe.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den gattungsgemäßen Merkmalen derart zu verbessern, daß mit der Materialaufgabe, auch schlagartig, in die Abscheidevorrichtung gelangende größere Wassermengen beherrschbar sind, ohne daß der Trennerfolg der Vorrichtung beeinträchtigt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Hauptanspruch; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß das Aufgaberohr einen exzentrisch angeordneten, tangentialen Einlauf zum Einspülen der Rohmaterialaufgabe und an seinem dem Prallkörper abgewandten Ende eine Überlaufrinne aufweist und ein den Zwischenraum zwischen dem Ende des Aufgaberohres und dem Prallkörper überbrückender und in der Rohrachse verstellbarer Lochkorb zur Einstellung des Strömungswiderstandes angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit von dem über die Stellung des Lochkorbes eingestellten Trennschnitt des Überlaufes der Aufgabeanordnung die Überlaufrinne mit dem Feinsandraum oder alternativ mit dem Leichtstoffüberlauf verbunden ist.

Eine Sortiervorrichtung mit einem über einen Prallkörper endenden Aufgaberohr und mit einem tangentialen Einlauf für die Aufgabesuspension ist in der AT 243 721 beschrieben; allerdings fehlt es an einer schon im Einlaufbereich angeordneten und einer Vorabtrennung von Feststoffteilchen dienenden Überlaufrinne.

Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß aufgrund der Ausbildung des Rohmaterialeinlaufes nach Art eines Zyklons eine Abscheidung des Überschußwassers unter Einschluß von Fein- beziehungsweise Feinstbestandteilen erfolgt; die Korngröße der mit dem Überschußwasser in die Überlaufrinne gelangenden Feststoffteilchen ist über den zusätzlich zwischen dem Ende des Aufgaberohres und dem Prallkörper angeordneten Lochkorb einstellbar, mit dessen Hilfe der Strömungswiderstand für den Rohmaterialeintrag als Maß für den den Trennschnitt des zyklonartig ausgebildeten Einlaufes festlegenden Gegendruck regulierbar ist. Je nach Einstellung des Trennschnittes bei dem zyklonartig ausgebildeten Einlauf kann die Überlaufrinne entweder mit dem Feinsandbereich verbunden sein, womit der Vorteil einhergeht, daß ein gutes Ausbringen mit einer teilweisen Entlastung des Grobsandraumes von der Feinsandbeaufschlagung gegeben ist, oder die Überlaufrinne kann unmittelbar mit dem Leichtstoffüberlauf verbunden sein, so daß das Überschußwasser einschließlich der schlammartigen Feinstbestandteile unter Entlastung sowohl des Grobsand- wie auch des Feinsandraumes unmittelbar abgeleitet wird.

Soweit die Überlaufrinne an den Feinsandraum angeschlossen ist, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Überlaufrinne an das dem Grobsandraum zugewandte Ende der geneigten Überlauffläche zwischen Innenkammer und Außenkammer angeschlossen ist.

Soweit nach der Erfindung eine Verbindung der Überlaufrinne mit dem Feinsandraum erfolgen soll, kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Vermeidung einer hydraulischen Überbeanspruchung des Feinsandraumes mit einem Überspülen von Feinsand in den Leichtstoffüberlauf vorgesehen sein, daß zwischen der Überlaufrinne der Aufgabeanordnung und der zwischen Innenkammer und Außenkammer befindlichen geneigten Überlauffläche ein Sedimentationsbereich mit einer an die Überlaufrinne anschließenden, in Richtung auf die Überlauffläche abwärts geneigten Trogfläche sowie mit einer Mehrzahl von schräg zur Trogfläche und quer zur Fließrichtung des Überlaufes parallel zueinander angeordneten Platten angeordnet ist, wobei die in Fließrichtung des Überlaufes letzte Platte als Überlauf mit Anschluß an den Leichtstoffüberlauf ausgebildet ist; hiermit ist der Vorteil verbunden, daß in dem Sedimentationsbereich eine Trennung der Feinsandanteile von dem Überschußwasser wie auch von den schlammartigen Feinstbestandteilen erfolgt, so daß damit das Ausbringen an Feinsand auch bei einer großen Wasserbeaufschlagung in der Rohmaterialaufgabe weiterhin gewährleistet ist. Damit strömen auf der geneigten Überlauffläche zwischen Grobsandraum und Feinsandraum zwei Teilströme zusammen, so daß der gesamte Feinsandanteil in der Rohmaterialaufgabe über die der Feinsandsortierung dienende Wirbelschichtstufe geleitet ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dazu vorgesehen, daß die der Trogfläche zugewandten Enden der einzelnen Platten jeweils einen gleichen Abstand zur Trogfläche aufweisen und die entgegengesetzten Enden der Platten in einer horizontalen Ebene angeordnet und von einem davon beabstandeten Gehäuse umschlossen sind.

Soweit bei einer Ausführungsform der Erfindung der Feinsandraum und der Leichtstoffüberlauf den zentral angeordneten Grobsandraum mit Aufgabeanordnung ringartig umgeben, ist unter Beibehaltung der symmetrischen, kreisförmigen Ausbildung der Gesamtvorrichtung vorgesehen, daß Überlaufrinne und Sedimentationsbereich mit Trogfläche kreisförmig angeordnet und die Platten in radialer Stellung und kreisförmigem Verlauf angeordnet sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Abscheidevorrichtung im Schnitt,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Abscheidevorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Ausführung der Abscheidevorrichtung gemäß Fig. 1 mit Überlaufsedimentation.

Wie schon in der gattungsbildenden EP 0 508 335 A2 beschrieben, besteht die Abscheidevorrichtung aus einer zylinderischen Innenkammer 10 mit einer Aufgabeanordnung 11. Die Innenkammer 10 weist an ihrem unteren Ende einen kegelartig sich verjüngenden Abzugsbereich 12 mit einem steuerbaren Abzug 13 auf, der über eine Mechanik 14 zu betätigen ist; wie nicht weiter dargestellt, sind am äußeren Umfang der Innenkammer 10 Zuleitungen für die Zufuhr von Unterwasser angeordnet.

Die Innenkammer 10 mit Abstand ringförmig umgebend ist eine Außenkammer 23 angeordnet, deren Innenwandung 24 die Außenwandung 20 der Innenkammer 10 mit Abstand umgibt.

Dieser Abstand zwischen Innenkammer 10 und Außenkammer 23 wird durch einen Überlauf überbrückt, der als zur Außenkammer 23 hin geneigte Überlauffläche 26 ausgebildet ist. In der Außenkammer 23 ist ein Düsenboden 27 angeordnet, der in einer nicht dargestellten Weise aus einzelnen Segmenten besteht, wobei jedes einzelne Segment des Düsenbodens 27 ein über eine Mechanik 29 beziehungsweise zugehörige Elektronik gesteuertes Austragsorgan 30 aufweist. Ferner ist die Außenkammer 23 mit einem Zulauf 31 für das erforderliche Unterwasser versehen. Am oberen Rand der Außenkammer 23 schließt ein Überlauf 32 mit Abzug 33 für das Überlaufwasser und die ausgeschwemmten Leichtstoffe an.

Die Aufgabeanordnung 11 besteht aus einem zentrisch über der Innenkammer 10 angeordneten Aufgaberohr 15, welches längsverschiebbar eingerichtet ist. Im Inneren des Aufgaberohres 15 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zufuhrrohr 16 angeordnet, welches einen exzentrisch zu seiner Mittelachse angeordneten Einlauf 17 zum tangentialen Einspülen der Rohmaterialaufgabe aufweist.

Unterhalb des Aufgaberohres 15 ist zentrisch in der Innenkammer 10 ein Prallkörper 19 angeordnet, der bei einer Generalneigung nach außen eine wellenförmige Oberfläche aufweist. Zwischen der äußeren Wandung 20 der Innenkammer und dem Prallkörper 19 verbleibt ein Ringspalt 21. Weiterhin ist zwischen dem Ende des Zufuhrrohres 16 und dem Prallkörper 19 ein Lochkorb 55 angeordnet, der zur Einstellung eines Abstandes zwischen dem Lochkorb 55 und dem Prallkörper 19 verstellbar gehaltert ist; mit dem Lochkorb ist der Strömungswiderstand für die aus dem Zufuhrrohr 16 austretende Rohmaterialaufgabe regulierbar.

Bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen weist das in dem Aufgaberohr 15 verschiebbar angeordnete Zufuhrrohr 16 oberhalb des Einlaufes 17 eine Verlängerung 40 auf, an deren Ende eine Überlaufkante 41 den Überlauf in eine Überlaufrinne 42 bildet; an die Überlaufrinne 42 ist ein Rohrstutzen 43 angeschlossen, von den bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Leitungsverbindung 44 zu der zwischen Innenkammer 10 und Außenkammer 23 angeordneten Überlauffläche 26 führt, während bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Rohrstutzen 43 eine Leitungsverbindung 45 zum Leichtstoffüberlauf 32 besteht.

Bei Betrieb der in den Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Zufuhr der Rohmaterialaufgabe über den exzentrisch an dem Zufuhrrohr 16 ausgebildeten Einlauf 17, so daß sich in dem Zufuhrrohr 16 aufgrund der tangentialen Einlaufgeschwindigkeit eine Zyklonwirkung ergibt; die Trennkorngröße dieser zyklonartigen Aufgabevorrichtung wird über den einstellbar angeordneten Lochkorb 55 erreicht, weil damit der Strömungswiderstand in die Innenkammer 10 reguliert werden kann; mit diesem Strömungswiderstand wird der Gegendruck zur tangentialen Einlaufgeschwindigkeit der Rohmaterialaufgabe erzeugt, aus welchem sich der Trennschnitt im Bereich der Aufgabeanordnung 11 ergibt. Dabei strömt das Überschußwasser mit den darin enthaltenen Feststoffbestandteilen über die Überlaufkante 41 in die Überlaufrinne 42 und von hier zu den beiden Rohrstutzen 43.

Wird beispielsweise die Trennkorngröße in der Aufgabevorrichtung 11 bei etwa 0,5 mm eingestellt, was gleichzeitig der Trennkorngröße zwischen den groben Sanden und den Feinsanden entspricht, so wird das Überschußwasser mit Feinsandbestandteilen zum Rohrstutzen 43 gelangen; der Rest der Rohmaterialaufgabe gelangt über das Zufuhrrohr 16 auf den Prallkörper 19 und verteilt sich über diesen, bis es in den Ringspalt 21 gelangt, wo sich je nach der dort eingestellten Strömungsgeschwindigkeit eine Korngrößentrennung der Rohmaterialaufgabe bei einer Korngröße zwischen 2 mm und etwa 0,5 mm ergibt.

Die groben Sande mit einer Korngröße von mehr als 0,5 mm sinken in den Abzugsbereich 12 der Innenkammer 10 als Grobsandbereich ab und werden über den Abzug 13 in geregelter Form ausgetragen. Die Feinsande mit einer Korngröße < 0,5 mm und die darin enthaltenen organischen Verunreinigungen, insbesondere inkohltes Holz, folgen der aufwärts gerichteten Strömung in der Innenkammer 10 und gelangen auf die geneigte Überlauffläche 26; bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mündet an dieser Stelle auch die Leitungsverbindung 44 von dem Rohrstutzen 43, so daß das Überschußwasser mit weiteren Feinsandbestandteilen mit einer Korngröße < 0,5 mm ebenfalls auf die Überlauffläche 26 geführt ist; auf der Fläche 26 erfolgt eine mit einer gewissen Voreindickung verbundene Sedimentation, so daß Feinsande mit Verunreinigungen in einer schon vorgeschichteten Form von der Überlauffläche 26 in den nach dem Wirbelschichtverfahren arbeitenden Sortierbereich der Außenkammer 23 gelangen.

In an sich bekannter Weise erfolgt hier oberhalb des in der Außenkammer 23 angeordneten Düsenbodens 27 die Erzeugung der Wirbelschicht, um die organischen Verunreinigungen und die in den Feinsanden noch enthaltenen Feinstanteile von den Feinsanden zu trennen und über den Überlauf 32 mit Abzug 33 daraus abzuscheiden. Die gereinigten Feinsande werden über die in einzelnen Segmenten des Düsenbodens 27 angeordneten Austragsorgane 30 abgezogen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Leitungsverbindung 45 zwischen dem Rohrstutzen 43 und dem Leichtstoffüberlauf 32 hergestellt, was zur Folge hat, daß die Trennkorngröße im Bereich der zyklonartig arbeitenden Aufgabeanordnung 11 über den Lochkorb 55 wesentlich unter 0,5 mm zu liegen hat, weil dann das Überschußwasser lediglich mit Feinstkornanteilen abgeschieden wird, so daß es unmittelbar dem End-Überlauf der Abscheidevorrichtung zugeführt werden kann.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Trennung des Überschußwassers mit einem Feinsandanteil mit einer Korngröße < 0,5 mm in der zyklonartig arbeitenden Aufgabeanordnung 11, wobei der Überlauf der Aufgabeanordnung 11 über die zwischen Grobsandraum (Innenkammer 10) und Feinsandraum (Außenkammer 23) befindliche Überlauffläche 26 dem Feinsandbereich zugeführt wird. Allerdings ist zwischen der Überlaufrinne 42 der Aufgabeanordnung 11 und der Überlauffläche 26 ein Sedimentationsbereich angeordnet, in welchem eine Abtrennung des Überschußwassers von den Feinsanden vorgenommen wird. Hierzu ist zwischen der Überlaufrinne 42 und der Überlauffläche 26 eine schräge Trogfläche 47 angeordnet; in dem über der Trogfläche 46 befindlichen und durch ein Gehäuse 52 umschlossenen Raum ist eine Mehrzahl von schräg zur Trogfläche 46 und im wesentlichen quer zur Fließrichtung des in der Aufgabeanordnung abgetrennten Überschußwassers mit Feinsandanteil parallel zueinander angeordneten Platten 47 angeordnet; die Platten 47 sind mit Abstand zueinander festgelegt, wobei die der Trogfläche 46 zugewandten Enden der einzelnen Platten 47 jeweils einen gleichen Abstand zur Trogfläche 46 aufweisen; die entgegengesetzten Enden der Platte 47 enden in einer horizontalen Ebene, so daß sich eine in Fließrichtung des zu klärenden Überlaufes zunehmende Länge der einzelnen Platten 47 ergibt. Entsprechend der Ausbildung der Abscheidevorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 mit einer ringartigen Anordnung des Feinsandraumes mit Leichtstoffüberlauf um den zentral angeordneten Grobsandraum sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Überlaufrinne 42 und der Sedimentationsbereich mit Tragfläche 46 und Platten 47 kreisförmig angeordnet, wobei die Platten 47 in radialer Stellung und kreisförmigem Verlauf angeordnet sind.

Vor der in Strömungsrichtung erste Platte 47 befindet sich eine Trennwand 54 zur Führung des zu klärenden Überlaufes auf die Trogfläche 46, wobei die in Strömungsrichtung letzte Platte 47 eine Überlaufkante 50 ausbildet, an die ein Sammelraum 53 für das nur noch Schlammbestandteile enthaltene geklärte Wasser anschließt, von dem eine Rohrleitung 51 zum Leichtstoffüberlauf 32 abgeht.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel fließt das in der Aufgabeanordnung 11 abgetrennte Überschußwasser mit Feinsandanteil über die Trogfläche 46, wobei eine Sedimentation und Abtrennung des Überschußwassers mit den Feinstbestandteilen dadurch erfolgt, daß das Wasser zwischen den einzelnen Platten 47 aufsteigt, wobei sich die Feinsandbestandteile von dem Wasser beziehungsweise dem Restschlamm trennen und über die Trogfläche 46 auf die Überlauffläche 26 und von hier aus in den Feinsandraum (Außenkammer 23) gelangen; das abgetrennte Überschußwasser mit schlammartigen Feinstbestandteilen gelangt über die Überlaufkante 50 und über die Rohrleitung 51 unmittelbar in den Leichtstoffüberlauf 32.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Leichtstoffen aus mineralischen Rohstoffen, insbesondere aus Sand und Kies, mit einer Aufgabeanordnung (11) für die Rohmaterialaufgabe, einer der Abtrennung des groben Sandes dienenden Innenkammer (10) als Grobsandraum und mit einer über einen als geneigte Fläche (26) ausgebildeten Überlauf an den Grobsandraum angeschlossenen, der Sortierung des Feinsandes nach dem Wirbelschichtverfahren dienenden Außenkammer (23) als Feinsandraum sowie mit einem der Außenkammer (23) zugeordneten Überlauf (32) für die Leichtstoffe, wobei die Aufgabeanordnung (11) ein zentrisch über einem in der Innenkammer (10) zentrisch angeordneten und einen äußeren Ringspalt freilassenden Prallkörper (19) endendes Aufgaberohr (15) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgaberohr (15) einen exzentrisch angeordneten, tangentialen Einlauf (17) zum Einspülen der Rohmaterialaufgabe und an seinem dem Prallkörper (19) abgewandten Ende eine Überlaufrinne (42) aufweist und ein den Zwischenraum zwischen dem Ende des Aufgaberohres (15) und dem Prallkörper (19) überbrückender und in der Rohrachse verstellbarer Lochkorb (55) zur Einstellung des Strömungswiderstandes angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit von der über die Stellung des Lochkorbes (55) eingestellten Trennschärfe des Überlaufes der Aufgabeanordnung (11) die Überlaufrinne (42) mit dem Feinsandraum (23) oder alternativ mit dem Leichtstoffüberlauf (32) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufrinne (42) an das dem Grobsandraum (10) zugewandte Ende der geneigten Überlauffläche (26) zwischen Innenkammer (10) und Außenkammer (23) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Überlaufrinne (42) der Aufgabeanordnung (11) und der zwischen Innenkammer (10) und Außenkammer (23) befindlichen geneigten Überlauffläche (26) ein Sedimentationsbereich mit einer an die Überlaufrinne (42) anschließenden, in Richtung auf die Überlauffläche (26) abwärts geneigten Trogfläche (46) sowie mit einer Mehrzahl von schräg zur Trogfläche (46) und quer zur Fließrichtung des Überlaufes parallel zueinander angeordneten Platten (47) angeordnet ist, wobei die in Fließrichtung des Überlaufes letzte Platte als Überlauf (50) mit Anschluß an den Leichtstoffüberlauf (32) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Trogfläche (46) zugewandten Enden der einzelnen Platten (47) jeweils einen gleichen Abstand zur Trogfläche (46) aufweisen und die entgegengesetzten Enden der Platten (47) in einer horizontalen Ebene angeordnet und von einem davon beabstandeten Gehäuse (52) umschlossen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei Feinsandraum und Leichtstoffüberlauf den zentral angeordneten Grobsandraum mit Aufgabeanordnung ringartig umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß Überlaufrinne (42) und Sedimentationsbereich mit Trogfläche (46) kreisförmig angeordnet und die Platten (47) in radialer Stellung und kreisförmigem Verlauf angeordnet sind.