DE598948C

DE598948C - Process for separating dust mixtures by means of a capacitor field

Info

Publication number: DE598948C
Application number: DES98978D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Hahn; Dipl-Ing Richard Heinrich
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1931-05-31
Filing date: 1931-05-31
Publication date: 1934-06-21

Description

Verfahren zum Trennen von Staubgemischen mittels eines Kondensatorfeldes Bei der Reinigung von Gasen u. dgl. fallen häufig große Mengen von Staubgemischen an, die manchmal noch wertvolle Bestandteile enthalten. So ist z. B. in den aus Ofengasen niedergeschlagenen Ascheteilchen noch wertvolle Kohle enthalten. Man hat nun auf verschiedene Weise versucht, derartige Staubgemische zu trennen, um z. B. die wertvolle Kohle zurückzugewinnen. So hat man z. B. ein solches Staubgemisch zunächst durch ein elektrisches Sprühfeld aufgeladen und dann durch ein elektrostatisches Feld hindurchgegeführt. Eine brauchbare Trennung der Gemischanteile läßt sich jedoch auf diese Weise nicht erreichen, da die Staubteilchen in dem elektrischen Sprühfeld gleichsinnig aufgeladen und infolgedessen von den Elektroden auch gleichmäßig angezogen werden. Es gehen daher bei allen derartigen Verfahren die in den Niederschlägen noch enthaltenen wertvollen Bestandteile verloren. Man hat ferner auch versucht, Staubgemische, z. B. von Flugasche undKohle, dadurch zu trennen, daß man sie durch ein elektrisches Kondensatorfeld hindurchschickte. Man hat aber auch hiermit keine guten Erfolge erzielt. Im folgenden wird nun gezeigt, wie man die Trennung der Bestandteile derartiger Staubgemische sicher durchführen kann. Erfindungsgemäß wird das zu trennende Staubgemisch vor seinem Eintritt in ein Kondensatorfeld durch Reibung ungleichsinnig aufgeladen. In dem Kondensatorfeld werden dann die positiv geladenen Teilchen von der Kathode und die negativ geladenen von der Anode angezogen und können dann ohne Schwierigkeiten getrennt aufgefangen werden. Es ist zwar schon bekannt gewesen, staubhaltigen Gasen durch Reibung an den Wänden und durch gegenseitige Reibung eine elektrische Ladung zu erteilen, doch geschah diese Ionisierung nur zu dem Zweck, um die elektrische Niederschlagung der Staubteilchen in einem elektrischen Sprühfeld nach Art des Cottrellverfahrens zu erleichtern bzw. überhaupt erst möglich zu machen. An die Trennung von Staubgemischen durch Behandlung mittels eines Kondensatorfeldes hat man hierbei jedoch nicht gedacht.Process for separating dust mixtures by means of a capacitor field When cleaning gases and the like, large amounts of dust mixtures often fall which sometimes still contain valuable components. So is z. B. in the off Furnace gases precipitated ash particles still contain valuable coal. One has now tried in various ways to separate such dust mixtures in order to z. B. recover the valuable coal. So one has z. B. such a dust mixture first charged by an electric spray field and then by an electrostatic one Field passed through. However, a useful separation of the mixture components can be achieved in this way do not reach because the dust particles in the electric spray field charged in the same direction and consequently attracted evenly by the electrodes will. In all such processes, therefore, those in the precipitates work valuable components still contained are lost. Attempts have also been made Dust mixtures, e.g. B. fly ash and coal to be separated by passing them through sent an electric capacitor field through. But you don't have any with this either achieved good results. The following now shows how to separate the components can safely perform such dust mixtures. According to the invention is to be separated The dust mixture is inconsistent due to friction before it enters a capacitor field charged. In the capacitor field, the positively charged particles are then from the cathode and the negatively charged are attracted by the anode and can then without Difficulties are dealt with separately. It was already known dusty gases by friction on the walls and by mutual friction to give an electric charge, but this ionization was only done for the purpose of about the electrical precipitation of dust particles in an electrical spray field to facilitate according to the type of Cottrell process or to make it possible in the first place. The separation of dust mixtures by treatment with a capacitor field but one did not think so.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht aus einer mit einer zweckmäßig regelbaren Auslaßöffnung versehenen Beschikkungsvorrichtung, einem darunter angebrachten, aus einem Reibungselektrizität erzeugenden Stoff (z. B. Glas, Quarz o. dgl.) bestehendem und auf der Außenseite mit einem geerdeten Metallüberzug versehenen Schacht, einem unterhalb desselben angeordneten elektrischen Kondensätorfeld und einer in bzw. unterhalb dieses Feldes angebrachten Auffangvorrichtung für die getrennten Gemischteilchen. Das Kondensatorfeld kann dabei aus parallel oder konzentrisch zueinander angeordneten Elektroden gebildet sein. Ferner besitzt der zur ungleichsinnigen Aufladung der Teilchen dienende Schacht zweckmäßig einen rohrförmigen Querschnitt.. An Stelle des einen Schachtes kann auch eine Mehrzahl solcher Schächte vorgesehen sein.An advantageous device for performing the method according to the invention consists of one provided with an expediently controllable outlet opening Charging device, one below it, consisting of a static electricity producing substance (z. B. glass, quartz o. The like.) Existing and on the outside shaft provided with an earthed metal cover, one below the same arranged electrical capacitor field and one in or below This field attached collecting device for the separated mixture particles. The capacitor field can be arranged parallel or concentrically to one another Electrodes be formed. Furthermore, the has for the uneven charging of the Particle serving well expediently a tubular cross-section .. Instead of the one shaft, a plurality of such shafts can also be provided.

In den Fig. i und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Vorder- und Seitenansicht dargestellt. i ist der Beschickungsbehälter, in dem sich das zu trennende Gemisch, z. B. aus Flugasche und Kohle, befindet. An die untere Austrittsöffnung dieser Beschickungsvorrichtung sind eine Anzahl Glasrohre von etwa 0,5 bis 2 m Länge angesetzt, deren jedes auf der Außenseite mit einem geerdeten Metallüberzug 3 versehen ist. Unterhalb der Austrittsöffnung des Glasrohres 2 ist ein Kondensatorfeld angebracht, das aus der Kathode 4 und der Anode 5 besteht. Die beiden Elektroden sind in an sich bekannter Weise mit einer elektrischen Hochspannungsquelle verbunden. Unter den beiden Elektroden :4 und 5 sind die Schüttelrutschen 6 und 7 angebracht. Das Staubgemisch, also in diesem Falle die mit Kohleteilchen vermischte Flugasche, rutscht durch die Glasröhre 2 hindurch. Hierbei laden sich die verschiedenen Bestandteile des Staubgemisches durch Reibung entsprechend ihren verschiedenen Dielektrizitätskonstanten verschieden auf, und zwar werden z. B. die Kohleteilchen positiv aufgeladen, während die Gesteinsteilchen eine negative Ladung enthalten. Wenn nun der in dieser Weise verschiedenartig aufgeladene Staub durch das zwischen den Elektroden 4 und 5 vorhandene Kondensatorfeld hindurchfällt, so wandern die Kohleteilchen nach der Kathode 4, die Gesteinsteilchen dagegen nach der Anode 5 hin, und es tritt infolgedessen eine wirksame Trennung des Staubgemisches ein. Die Gesteinsteilchen fallen nun in die Schüttelrutsche 6; die Kohleteilchen dagegen in die Schüttelrutsche 7 hinein und werden von diesen nach dem weiteren Verwendungsort befördert.In Figs. I and 2, an embodiment of the invention is shown in front and side views. i is the feed container in which the mixture to be separated, e.g. B. from fly ash and coal. A number of glass tubes about 0.5 to 2 m in length are attached to the lower outlet opening of this charging device, each of which is provided on the outside with an earthed metal coating 3. A capacitor field, which consists of the cathode 4 and the anode 5, is attached below the outlet opening of the glass tube 2. The two electrodes are connected to an electrical high voltage source in a manner known per se. The shaking chutes 6 and 7 are attached under the two electrodes: 4 and 5. The dust mixture, in this case the fly ash mixed with coal particles, slips through the glass tube 2. Here, the various constituents of the dust mixture are charged differently by friction according to their different dielectric constants. B. the coal particles are positively charged, while the rock particles contain a negative charge. If the dust, which has been charged differently in this way, falls through the capacitor field between the electrodes 4 and 5, the coal particles migrate to the cathode 4, while the rock particles migrate to the anode 5, and as a result, an effective separation of the dust mixture occurs. The rock particles now fall into the shaking chute 6; the coal particles, on the other hand, enter the shaking chute 7 and are conveyed by this to the further place of use.

Die Vorrichtung kann ferner zweckmäßig auch so ausgebildet sein, daß vor der Kathode bzw. der Anode des Kondensatorfeldes je ein endloses Band vorbeigeführt wird, durch das die nach der Anode bzw. der Kathode hinwandernden Staubteilchen in besondere Auffangbehälter abgeführt werden. Besonders günstig ist es, zu diesem Zweck die Einrichtung so zu treffen, daß die beiden Transportbänder eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung haben. Man kann dann den von den Transportbändern fortgeführten Staub in bequemer Weise gesondert auffangen. Dies kann noch dadurch erleichtert werden, daß die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß die Kathode und Anode bzw. die davor angeordneten endlosen Transportbänder eine schräge Lage besitzen. Die Neigung der schrägen Transportbänder kann ferner einstellbar gemacht sein, um diese entsprechend der Eigenart des Staubgemisches so einzustellen, daß der von der Kathode nicht angezog ene Staub auf dem Förderband herunterrutscht. Gegebenenfalls kann auch die Anordnung getroffen sein, daß die Geschwindigkeit der Förderbänder verschieden einstellbar ist, je nachdem, wie es die Eigenschaften der zu behandelnden Gemische erfordern.The device can also expediently be designed so that In front of the cathode or the anode of the capacitor field, an endless belt is passed through which the dust particles migrating towards the anode or the cathode be discharged into special collecting containers. It is particularly favorable to this Purpose to hit the device in such a way that the two conveyor belts are opposite one another Have direction of movement. You can then continue with the conveyor belts Catch dust separately in a convenient way. This can make this even easier be that the device is designed so that the cathode and anode or the endless conveyor belts arranged in front of it have an inclined position. The inclination the inclined conveyor belts can also be made adjustable to suit them to adjust the nature of the dust mixture so that it is not attracted to the cathode dust slides down on the conveyor belt. If necessary, the arrangement be made that the speed of the conveyor belts can be set differently depends on the properties of the mixtures to be treated.

In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer in dieser Weise ausgebildeten Vorrichtung schematisch dargestellt. ii ist wieder die Beschickungsvorrichtung, der das zu trennende Gemisch durch ein endloses Förderband i2 von dem Reinigungsapparat her zugeführt wird. 13 sind an die untere Öffnung der Beschickungsvorrichtung angesetzte Glasrohre, deren Außenseite mit einem geerdeten Belag 14 versehen ist. Die Rohre 13 sind, wie die Zeichnung zeigt, schräg gestellt. Unterhalb der Austrittsöffnung der Rohre i3. sind die beiden endlosen Transportbänder 15 und 16 mit der gleichen schrägen Neigung angebracht. Das Transportband 15 läuft dabei in der Pfeilrichtung 17, das Transportband 16 dagegen in der Pfeilrichtung 18 um. Auf den Rückseiten der beiden nebeneinanderliegenden Teile der Transportbänder 15 und 16 sind die Anode i9 und die Kathode 2o angebracht, die wieder an eine elektrische Hochspannungsstromquelle angeschlossen sind und zwischen denen sich ein Kondensatorfeld ausbildet. Das aus den unteren Öffnungen der Glasrohre 13 in das Kondensatorfeld hineinfallende ungleichsinnig aufgeladene Staubgemisch wird nun in der Weise getrennt, daß beispielsweise die positiv aufgeladenen Kohleteilchen nach dem Transportbande 16 hinwandern, während die negativ aufgeladenen Staubteilchen von dem Transportband 15 zum größten Teil angezogen werden. Die auf dem Transportband haftenden Kohleteilchen werden in der Pfeilrichtung i8 befördert, durch die verstellbar eingerichtete Zunge 21 abgestreift und fallen in den Behälter 22 hinein. Die von dem Transportband 15 mitgeführten Gesteinsteilchen fallen in den Behälter 23 hinein. Ein Teil der Gesteinsteilchen, der auf das Transportband 16 gefallen ist, rutscht auf diesem herunter und fällt gleichfalls in den Behälter 23 herunter. Zwischen den beiden Behältern 22 und 23 ist noch ein weiterer Behälter 24 angebracht, in den die von dem Transportband nach den Seiten herunterfallenden Teilchen gesammelt werden. Die zweckmäßig gleichfalls verstellbar eingerichtete Zunge 25 sorgt dafür, daß der von dem Förderband 16 entgegen der Drehrichtung desselben herunterrutschende Gesteinsstaub in den Behälter 23 hineingeleitet wird.In Fig. 3, an embodiment of a device designed in this way is shown schematically. ii is again the charging device to which the mixture to be separated is fed by an endless conveyor belt i2 from the cleaning apparatus. 13 are glass tubes attached to the lower opening of the loading device, the outside of which is provided with a grounded covering 14. As the drawing shows, the tubes 13 are inclined. Below the outlet opening of the pipes i3. the two endless conveyor belts 15 and 16 are attached with the same inclination. The conveyor belt 15 runs in the direction of arrow 17, whereas the conveyor belt 16 runs in the direction of arrow 18. On the back of the two adjacent parts of the conveyor belts 15 and 16, the anode 19 and the cathode 2o are attached, which are again connected to an electrical high-voltage power source and between which a capacitor field is formed. The unevenly charged dust mixture falling from the lower openings of the glass tubes 13 into the capacitor field is now separated in such a way that, for example, the positively charged coal particles migrate to the conveyor belt 16, while the negatively charged dust particles are mostly attracted by the conveyor belt 15. The coal particles adhering to the conveyor belt are conveyed in the direction of arrow i8, stripped off by the adjustable tongue 21 and fall into the container 22. The rock particles carried along by the conveyor belt 15 fall into the container 23. Some of the rock particles that have fallen onto the conveyor belt 16 slide down on the conveyor belt and also fall down into the container 23. A further container 24 is attached between the two containers 22 and 23, in which the particles falling from the conveyor belt to the sides are collected. The tongue 25, which is also expediently adjustable, ensures that the rock dust slipping down from the conveyor belt 16 counter to the direction of rotation of the same is guided into the container 23.

Man kann ferner das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft auch in der Weise durchführen, daß nur die unmittelbar an den Elektrodenflächen herabrieselnden, in genügendem Maße getrennten Teilchen gesondert aufgefangen werden, während der mittlere Teil des durch das Kondensatorfeld hindurchgehenden Flusses, der die Teilchen noch miteinander vermischt enthält, im Kreislauf wieder der Beschickungsvorrichtung zugeführt wird. Auf diese Weise wird eine vollständige Trennung der Teilchen erreicht.The method according to the invention can also advantageously be used carry out in such a way that only the directly trickling down on the electrode surfaces, sufficiently separated particles are collected separately during the middle part of the flux passing through the capacitor field that carries the particles contains still mixed with one another, in the circuit again of the charging device is fed. In this way a complete separation of the particles is achieved.

Eine zur Ausführung dieses Verfahrens -dienende Vorrichtung kann in der Weise ausgebildet sein, daß die Trennzungen zum Auffangen der nach den Elektroden des Kondensatorfeldes hingetriebenen Teilchen sehr nahe vor den beiden Elektrodenflächen angeordnet sind und daß für den mittleren Teil der durch das Kondensatorfeld fallenden Teilchen eine Auffangvorrichtung vorgesehen ist, von der diese mittels einer geeigneten Transportvorrichtung, z. B. eines baggerartig ausgebildeten Transportbandes, nach der Beschickungsvorrichtung zurückgeführt werden.A device serving to carry out this method can be found in be designed in such a way that the separating tongues to catch the after the electrodes The particles driven by the capacitor field are very close in front of the two electrode surfaces are arranged and that for the central part of the falling through the capacitor field Particles a collecting device is provided, from which this by means of a suitable Transport device, e.g. B. an excavator-like conveyor belt, according to be returned to the loading device.

Ein Ausführungsbeispiel für eine in dieser Weise ausgebildete Vorrichtung ist in der Fig. ,4 dargestellt. 3 i ist die etwa trichterförmige Beschickungsvorrichtung, an die nach unten eine Anzahl Glasrohre 32 angesetzt sind, die auf der Außenseite mit einem geerdeten Belag 3g versehen sind. Unterhalb der unteren Öffnungen der Glasrohre 32 sind die beiden Kondensatorplatten 3¢ und 35 ausgebildet, deren eine, 34., an den positiven Pol einer Hochspannungsstromquelle und deren andere, 35, an den negativenPol einerHochspannungsstromquelle angelegt sind. An den unteren Enden der Kondensatorplatten 34 und 35 sind nun die beiden Trennzungen 36 und 37 vorgesehen, welche die unmittelbar an den Elektrodenflächen herunterfallenden Teilchen auffangen und getrennt für sich abführen. Durch die Trennzunge 36 werden beispielsweise die positiv geladenen Gesteinsteilchen in eine Rinne 38 hineinbefördert, in der sie entweder auf dem schrägen Boden von selbst Weiterrutschen oder durch eine Transportschnecke o. dgl. weiterbefördert werden. Die Trennzunge 37 leitet dagegen die negativ geladenen Kohleteilchen in den Sammelbehälter 39, von dem sie abgelassen und in beliebiger Weise weiterbefördert werden können. Der zwischen den beiden Trennungen 36 und 37 hindurchfallende mittlere Teil des Teilchenstromes, in dem die verschiedenen Teilchen nicht genügend getrennt sind, fällt in den Sammelbunker q.o hinein und wird von dort durch das Becherwerk 41 im Kreislauf wieder dem Beschickungsbehälter 31 zugeführt.An embodiment of a device designed in this way is shown in Fig. 4. 3 i is the roughly funnel-shaped charging device, to which a number of glass tubes 32 are attached downwards, which are on the outside are provided with a grounded pad 3g. Below the lower openings of the Glass tubes 32, the two capacitor plates 3 ¢ and 35 are formed, one of which, 34., to the positive pole of a high-voltage power source and its other, 35, to the negative pole of a high voltage power source. At the lower ends the capacitor plates 34 and 35 are now provided with the two separating tongues 36 and 37, which catch the particles falling directly on the electrode surfaces and dissipate separately for themselves. The separating tongue 36, for example, the positively charged rock particles conveyed into a channel 38 in which they either slide on by itself on the sloping floor or by means of a transport screw or the like. The separating tongue 37, however, conducts the negatively charged Coal particles in the collecting container 39, from which they are drained and in any Way can be promoted. The one between the two separations 36 and 37 falling through the middle part of the particle stream in which the various particles are not sufficiently separated, falls into the collecting bunker q.o and is from there fed back to the feed container 31 in the circuit by the bucket elevator 41.

Bei einem Versuch mit einem derartigen Trennapparat wurde Flugasche mit einem Gehalt von etwa 30,7'1, verbrennbaren Teilchen in einmaligem Durchgang behandelt. Bei dieser Behandlung ergab sich eine Anreicherung des unter der Kathode abgeschiedenen Flugstaubes an verbrennlichem Stoff auf rund 5o'/,. Bei einer anderen Flugaschenprobe, die 80/, an verbrennlichem Stoff, aufwies, konnte schon nach einmaligem Durchgang durch die Behandlungsapparatur eine Anreicherung der verbrennlichen Stoffe auf etwa 20,10/, erzielt werden.In an experiment with such a separator, fly ash with a content of about 30.7'1 combustible particles was treated in a single pass. During this treatment, the flue dust deposited under the cathode was enriched in combustible material to around 50%. In another fly ash sample, which showed 80 % of combustible material, an enrichment of the combustible material to about 20.10% was achieved after a single pass through the treatment apparatus.

Claims

PATENT CLAIMS i. Process for separating dust mixtures, e.g. B. of mixtures of fly ash and coal, by means of a capacitor field, thereby characterized in that the dust mixture to be separated before its entry into the capacitor field is charged in opposite directions due to friction.

2. Device for executing the Method according to claim i, characterized in that between the with a controllable Outlet opening provided loading device and below this device provided electrical capacitor field a shaft is provided, which consists of a There is static electricity generating substance and on the outside with a grounded metal coating.

3. Device according to claim i, characterized in that that the endless passed in front of the cathode or the anode of the capacitor field Bands move in opposite directions. q ..

Apparatus according to claim 2, characterized in that the uneven charging of the dust mixture serving shaft, the cathode and anode of the capacitor field below and the endless conveyor belts arranged in front of them have an inclined position, whose inclination can advantageously be set differently.

5. The method according to claim i, characterized in that only those directly on the two electrode surfaces trickling down, sufficiently separated particles are collected separately, during the middle part of the through passing through the capacitor field River, which still contains the charged particles mixed with one another, in the circuit is fed back to the loading or charging device.

6. Device for carrying out the. Method according to claim S, characterized in that for the middle part of the mixture falling through the capacitor field is a collecting device is provided, of which the mixture by means of an excavator-like conveyor belt is returned after the loading device.