DE1533558B1 - Vorrichtung zum pneumatischen Aufbereiten eines pulverfoermigen Stoffes in einer Wirbelschicht - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum pneu- Kammer eine unterschiedliche Geschwindigkeit auf-

matischen Aufbereiten von Teilchen eines pulver- weisen.

förmigen Stoffes in einer Wirbelschicht. Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist es Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen erforderlich, verhältnismäßig hohe Gasgeschwindig-Stoff, der aus einem Gemisch verschieden großer 5 keiten anzuwenden, und zwar wesentlich höhere als Teilchen besteht, derart zu klassieren, daß dabei bei den reinen Wirbelschichtverfahren. Die Gescharf nach Teilchengrößen voneinander getrennte schwindigkeiten können beispielsweise 1 bis 2 m/sec Fraktionen erhalten werden, und zwar bei einem betragen, während sie bei bekannten Vorrichtungen hohen Wirkungsgrad und einer sehr hohen Tren- nur etwa 60 bis 70 cm/sec betragen. Man erhält auf nungsgenauigkeit. io diese Weise eine Wirbelschicht mit einer ziemlich Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beachtlichen Turbulenz, aus welcher auf Grund einer sich der Wirkungsgrad einer zur Durchführung des Pseudo-Viskosität auch solche Teilchen heraus-Wirbelschichtverfahrens dienenden Kammer wesent- geschleudert werden, deren Größe über dem gelich verringert, wenn diese im Verhältnis zur Länge wünschten Grenzwert liegt. Diese Teilchen werden der Wirbelschichtbahn eine zu große Breite aufweist. 15 bis zu einer gewissen Höhe oberhalb der Wirbel-Bei einer solchen Kammer mit einer das pulver- schicht emporgeschleudert, weshalb es notwendig ist, förmige Gut in einer Wirbelschicht tragenden per- oberhalb der Wirbelschicht einen genügend großen forierten Bodenplatte, einer unter dieser angeordneten Raum vorzusehen, damit für diese Teilchen eine aus-Windkammer, einem Einlaß für das sortierende Gut reichende Chance besteht, wieder in die Wirbelsowie Auslässen für die anfallenden Fraktionen wird 20 schicht zurückzufallen, ehe sie von dem Gasstrom die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß zur erfaßt und weiter nach oben getragen werden. Erzielung einer möglichst langgestreckten von der Die Kammer kann in vorteilhafter Weise oberhalb grobkörnigeren Wirbelschicht durchflossenen Bahn, der Wirbelschicht noch mindestens eine quer zur die Länge der Bodenplatte in Richtung der fließen- Fließrichtung der Wirbelschicht angeordnete senkden grobkörnigen Wirbelschicht mindestens das 25 rechte, die Kammer unterteilende Trennwand auf-6fache, vorzugsweise das etwa 10- bis 32fache, ihrer weisen.

Breite beträgt und die Kammer oberhalb der Wirbel- Eine solche Ausbildung einer Kammer führt insschicht einen freien Raum aufweist, dessen Höhe besondere bei einer Kombination der vorgenannten mindestens das 8fache, vorzugsweise das etwa 20- bis Merkmale zu einer ungleich besseren granulome-30fache, der Dicke der Wirbelschicht, also des Ab- 30 irischen Trennung, als es bisher mit bekannten Vorstandes der oberen Begrenzung des Auslasses für das richtungen zur Durchführung pneumatischer Trenngröbere Korn von der perforierten Bodenplatte be- verfahren möglich war. Dies ist insbesondere darauf trägt. zurückzuführen, daß die zu klassierenden Teilchen Die Bemessung der Dicke der Wirbelschicht stellt des pulverformigen Stoffes zwischen dessen Einlaß ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar. Um 35 in die Kammer und der Stelle der Entnahme der einen guten Trennungswirkungsgrad zu erzielen, darf grobkörnigeren Teilchen einen langen, mehr oder diese Wirbelschicht nicht zu dick sein, um das Aus- weniger gradlinigen Weg zurücklegen, ohne die Mögtreten der feineren Teilchen nach oben nicht zu lichkeit einer Rückwärtsbewegung zu haben. Bei behindern. Ist die Dicke dieser Schicht zu groß, so Verwendung der üblichen Wirbelschichtkammern, bei besteht die Gefahr, daß ein gewisser Teil der feineren 40 der die erfindungsgemäßen Dimensionierungsvor-Teilchen in der Schicht zurückgehalten wird, und schritten nicht beachtet werden, entsteht eine vollzwar gerade derjenige Teil, dessen Teilchengröße der- kommen ungerichtete Durchwirbelung, die eine völlig jenigen der in der Schicht verbleibenden Teilchen homogene Ausbildung der Wirbelschicht zur Folge am ähnlichsten ist, was die Trennschärfe der Vor- hat. Demgegenüber bewegen sich bei der erfindungsrichtung veringert. Die effektive Dicke dieser Schicht 45 gemäßen Vorrichtung die zu klassierenden Festhängt von dem Klassiergut ab und kann von Fall zu teilchen im wesentlichen gleichmäßig in derselben Fall auf empirischem Weg genau bestimmt werden. Richtung fort und bilden so eine Schicht, in der die Bei verhältnismäßig fein zerkleinerten Eisenerzen größeren Teilchen in der Schwebe bleiben, während beträgt die Dicke meist zwischen 5 und 10 cm und nach Maßgabe des zurückgelegten Weges eine zuübersteigt im allgemeinen eine Dicke von 20 cm nicht. 50 nehmende Verarmung dieser Schicht an kleinen Teil-Darüber hinaus ist es ebenfalls wichtig, daß der chen erfolgt. Diese zunehmende Verarmung erfolgt oberhalb der Wirbelschicht vorgesehene freie Raum nicht in linearer Weise nach Maßgabe eines konstanein Vielfaches der Dicke der Wirbelschicht beträgt, ten Gradienten, sondern mehr nach einem logarith- und zwar mindestens das 8fache, vorzugsweise jedoch mischen Gesetz, das eine gewisse Analogie mit den das 20- bis 30fache. 55 Gesetzen des Wärmeaustausches aufweist. Die Länge Vorteilhafterweise ist in der die Kammer begren- der Wirbelschichtbahn beträgt daher vorteilhafterzenden Seitenwand in der Nähe des Einlasses für das weise mehrere Meter, da eine Verdoppelung der pulverformige Gut eine Öffnung zum Einblasen eines Länge der Wegstrecke keine Verdoppelung des seitlichen Gasstromes vorgesehen, der die Trennung angestrebten Trenneffektes ergibt, der grobkörnigeren von den feineren Teilchen schon 60 Versuche haben ergeben, daß mit der erfindungsim Bereich ihres Einlasses begünstigt. gemäßen Vorrichtung 20 °/o und mehr des Gewichtes Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrich- des zu sortierenden Stoffes von dem Gasstrom aus tung besteht darin, daß in der unterhalb der perfo- der Wirbelschicht nach oben geführt werden, während rierten Bodenplatte vorgesehenen Windkammer min- die in der Wirbelschicht suspendierten grobkörnigedestens eine schräg zur Bodenplatte verlaufende 65 ren Teilchen ohne irgendwelche durch unterschied-Trennwand vorgesehen ist, so daß dadurch zwei liehe Größe oder Dichte bewirkte Schichtbildung in Kanäle für die Einleitung von Gasströmen gebildet einer der Wärmebewegung der Moleküle ähnlichen werden, die in Richtung der Längserstreckung der Bewegung in der Wirbelschicht in Schwebe bleiben.

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Auf Grund der Durchwirbelung werden die grob- Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach

körnigeren Teilchen einer sehr intensiven Befreiung Fig. 1.

von anhaftendem Staub unterworfen, was den granu- Die Vorrichtung der Fig. 1 weist einen Einfülllometrischen Trenneffelct in hohem Maße begünstigt. trichter 1 mit einer Zellenradschleuse 3 zum Ein-Die kornförmigen Teilchen sind sehr häufig mit sehr 5 speisen von auf eine Teilchengröße von 0 bis 3 mm feinen Staubteilchen bedeckt, die ein so starkes Haft- zerkleinertem Eisenerz in eine Rohrleitung 4 sowie vermögen aufweisen, daß sie einer nur verhältnis- in einen langgestreckten, rechteckigen Behälter 2 mäßig kurzen Entstaubungsbehandlung widerstehen. aus Blech auf. Der Behälter 2 ist durch eine Trenn-Dadurch, daß die gröberen Teilchen während einer wand 7 in zwei Kammern 5 und 6 unterteilt; im längeren Wegstrecke dem vertikalen Gasstrom aus- io unteren Bereich der Trennwand 7 ist eine Öffnung 8 gesetzt sind, werden diese Staubteilchen von den vorgesehen. Als Boden des Behälters 2 dient ein gröberen Teilchen entfernt, durch den Gasstrom nach Rost 9, der aus zwei perforierten Blechen mit gegenoben mitgerissen und nach außen abgeführt. Dieser einander versetzten Löchern gebildet ist.
Vorgang kann, wie oben ausgeführt wurde, noch Ein Gebläse 10 fördert Luft in Windkammern 11α, dadurch unterstützt werden, daß im Bereich des Ein- 15 Ub, Uc und Hd, die unterhalb des Rostes 9 und lasses des zu klassierenden oder sortierenden Stoffes gegen diesen geneigt angeordnet sind. Die Windein seitlicher Gasstrom in die Kammer eingeführt kammern sind durch einen gemeinsamen Kanal 12 wird. sowie durch Einzelkanäle 13a, 13b, lic und 13d Das die Horizontalbewegung der Wirbelschicht mit dem Gebläse 10 verbunden. Die Einzelkanäle begünstigende Einblasen von eine horizontale Be- 20 weisen Venturidüsen 14 a, 14 b, 14 c und 14 d zum wegungskomponente aufweisenden Gasströmen kann Messen der an die einzelnen Windkammern heranauf verschiedene Weise erfolgen. So können beispiels- geführten Luftmengen auf und sind mit Regelklappen weise die Kanäle für die Gasströme gegen die Boden- 15.a, ISb, ISc und 15 d ausgerüstet. Mittels einer platte der Kammer geneigt angeordnet sein, oder es von dem gemeinsamen Kanal 12 abzweigenden, mit kann auch ein Rillenboden Verwendung finden, der 25 einem Ventil 17 ausgerüsteten Leitung 16 wird im aus zwei perforierten Blechen besteht, deren Löcher Bereich der Einmündung der Rohrleitung 4 Luft in derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die Kammer 5 seitlich eingeführt. Das durch die der durch sie hindurchströmende Gasstrom eine Rohrleitung 4 in die Kammer 5 eingeführte Erz wird schräg zur Bodenplatte verlaufende Richtungskom- durch den durch das Rohr 16 herangeführten Luftponente erhält und so die Teilchen in Richtung auf 30 strom sofort verwirbelt. Dabei werden die Teilchen den Auslaß bewegt. Schließlich kann auch ein gleich- ohne Mühe von dem an ihnen haftenden Staub bemäßig oder in Stufen zu dem Auslaß hin abfallender freit, was durch die Anordnung von zwei Prallflächen perforierter Boden vorgesehen sein. Ein weiterer 18 und 19 noch unterstützt wird, die die Bildung von Vorteil, der sich aus dem gegenüber der Bodenplatte Gegenströmungen im Eingangsbereich ermöglichen, schräg verlaufenden Gasstrom ergibt, besteht darin, 35 Die Luft strömt aus den Windkammern XIa, 11b, daß der Weg des Gases durch die Wirbelschicht lic und 11 d durch den Boden 9 in die Kammern 5 hindurch auf diese Weise verlängert wird, was und 6 mit vorzugsweise unterschiedlichen, in an sich wiederum zur Erhöhung der Trennschärfe beiträgt. bekannter Weise durch die Klappen 15«, 15 δ, 15 c

Vorteilhafterweise wird die horizontal angeordnete und ISd geregelten Geschwindigkeiten ein, so daß Bodenplatte ihrer Länge nach in zwei oder mehrere 40 die einströmende Luft zusammen mit den größeren Abschnitte unterteilt, denen Gasströme unterschied- Teilchen eine Schicht turbulenter Fluidisierung 20 licher Geschwindigkeit zugeführt werden, derart, daß bildet, aus der die feineren Teilchen in die oberen die Geschwindigkeit nach dem Ende der Wirbel- Bereiche der Kammern 5 und 6 geführt werden. Die schichtbahn zu ansteigt. Der Raum oberhalb der Klappen 15 α und 15 b werden derart eingestellt, daß Wirbelschicht kann, wie an sich bekannt, ebenfalls 45 die Luft auf der gesamten Länge der Kammer 5 mit in entsprechende, durch Wände unterteilte Kammern derselben Geschwindigkeit einströmt. Desgleichen aufgeteilt werden, deren Trennwände bis etwa zu der werden die Klappen 15 c und ISd so geregelt, daß Wirbelschicht herabreichen. Die auf diese Weise die Luft entlang der Kammer 6 ebenfalls mit gleichgegeneinander begrenzten Kammern können unab- großer Geschwindigkeit einströmt, welche jedoch hängig voneinander mit Gasströmen unterschiedlicher 50 größer ist als die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft Geschwindigkeit beaufschlagt werden. Insbesondere in die Kammer 5. Die einzelnen Klappen können empfiehlt sich die Anwendung von Gasströmen mit ebensogut derart eingestellt werden, daß die Luftzunehmender Geschwindigkeit, da es offensichtlich geschwindigkeiten an den Eingängen der Windkamist, daß der Gasstrom in der ersten Kammer sich mern 11a, 11 b, lic und lld unterschiedlich sind, insbesondere auf die kleineren Teilchen auswirkt, 55 und zwar derart, daß die Geschwindigkeit von lla während in den darauffolgenden Kammern mit und 11 d, also in Bewegungsrichtung der fluidisierten höherer Gasstromgeschwindigkeit die mitgerissenen Teilchen ansteigt.

Teilchen immer weniger fein werden, was zu einer Da die aus den Windkanälen in die Kammern 5

fortschreitenden Verarmung des aufzubereitenden und 6 einströmende Luft eine ihr durch die Anord-

Stoffes an feinen Teilchen führt. Die auf diese Weise 60 nung der Windkanäle bzw. durch die Versetzung der

aus der Wirbelschicht an unterschiedlichen Stellen beiden perforierten Bodenfläche aufgezwungene hori-

herausgeführten Teilchen können ebenfalls getrennt zontale Geschwindigkeitskomponente aufweist, wird

aufgefangen werden. die horizontale Bewegung der Wirbelschicht 20 in

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung Richtung des Pfeiles la unterstützt. Während dieser

dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es 65 ganzen Wegstrecke sind die Teilchen der Einwirkung

zeigt der von dem Boden nach oben aufsteigenden Gas-

F i g. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im ströme ausgesetzt.

Aufriß teilweise geschnitten, Die Bodenplatte weist eine Breite von 12,5 cm und

eine Länge von 4 m auf. Die Höhe der Wirbelschicht beträgt ungefähr IO cm, die Höhe der Kammer 5 und 6 etwa 2 m.

Um die Turbulenz zu steigern, können in der Schwebeschicht der Bewegungsbahn der einzelnen Teilchen sich entgegenstellende Hindernisse 21 vorgesehen sein.

An einer Seitenwand des Behälters 2, und zwar an einer dem Einlaß 4 gegenüberliegenden Stelle, ist eine Öffnung 22 vorgesehen, durch die die größeren Teilchen den Behälter 2 verlassen. Die Höhe dieser Öffnung 22 bestimmt die Stärke der Wirbelschicht. Von dem Auslaß 22 gelangen die Teilchen in einen Trichter 23, der mit zwei Füllhöhenanzeigern 24 und 25 bekannter Art versehen ist. Der Anzeiger 24 steuert eine nicht dargestellte Vorrichtung bekannter Bauart zum Überführen des Erzes aus dem Trichter 23 auf ein Transportband 26, wenn das Erz in dem Trichter 23 eine bestimmte Höhe erreicht hat. Der Anzeiger 25 steuert eine ebenfalls nicht dargestellte Vorrichtung, die den Trichter 23 verschließt, sobald die Füllhöhe auf einen bestimmten Minimumwert abgesunken ist. Bei normalem Betrieb, solange sich die Füllhöhe des Trichters zwischen dem oberen und dem unteren Wert bewegt, fließen die Teilchen aus dem Trichter 23 auf das Förderband 26, das von Leitwalzen 27 unterstützt und von einem Motor 28 angetrieben wird.

Die in dem die Kammer 5 durchsetzenden Gasstrom fluidisierten feineren Teilchen werden mittels Rohre 29 α und 29 b in einen Zyklon-Abscheider 30 geleitet, aus welchem die Luft nach oben in eine Leitung 31 entweicht, während die abgeschiedenen Teilchen am unteren Ende des Zyklon-Abscheiders ausfließen und in einem Behälter 32 gesammelt werden. In der Kammer 6 werden auf Grund einer größeren Luftgeschwindigkeit etwas größere Teilchen als in der Kammer 5 nach oben getragen und gelangen durch Rohre 33 a und 33 & in den Zyklon-Abscheider 34. Während die Luft nach oben in die Leitungen 35 und 31 entweicht, fließen die etwas weniger feinen Teilchen aus dem Zyklon-Abscheider 34 aus und werden in einem Behälter 36 gesammelt. Die durch die Leitung 31 abfließende Luft, die noch geringe Staubmengen extremer Feinheit enthalten kann, wird einem nicht dargestellten Entstauber bekannter Bauart zugeführt. Der Behälter 2 ruht mitsamt seinem Zubehör auf einem Gerüst 37 üblicher Bauart.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß diese zur Steigerung der Produktion beliebig erweitert werden kann, wozu es genügt, die Länge der Wirbelschicht durch Hinzufügung weiterer Kammern zu vergrößern. Der Ausstoß einer solchen Anlage ist proportional der Fläche der die Wirbelschicht aufnehmenden Bodenplatte. Versuche haben ergeben, daß in einer Stunde je Quadratmeter Rostfläche 71 Eisenerz sortiert werden können.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Druckverlust des zum Sortieren des Erzes verwendeten Gases sehr gering ist. Dieser beträgt nur 300 mm Wassersäule für eine Gasgeschwindigkeit von 2 m/sec. Ein weiterer, sich hieraus ergebender Vorteil besteht in dem geringen Energieverbrauch für das Gebläse. Hierfür werden etwa 1 Kwh je Tonne behandelten Eisenerzes benötigt.

Nicht zuletzt wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein sehr erheblicher Vorteil dadurch erzielt, daß die »Unvollkommenheit« des Klassierverfahrens bis auf 0,12 gesenkt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Klassierung von Eisenerzen oder anderen Metallen, sondern kann mit gleich gutem Erfolg zur Klassierung anderer pulverförmiger oder feinkörniger Stoffe verwendet werden, einerlei ob diese mineralischer, organischer, tierischer oder anderer Natur sind.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum pneumatischen Aufbereiten eines pulverförmigen Stoffes in einer Wirbelschicht, bestehend aus einer Kammer mit einer das Gut in einer Wirbelschicht tragenden, perforierten Bodenplatte, einer unter dieser angeordneten Windkammer, einem Einlaß für das aufzubereitende pulverförmige Gut sowie Auslässen für die anfallenden Fraktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Bodenplatte (9) in Richtung der fließenden grobkörnigen Wirbelschicht (20) mindestens das 6fache, vorzugsweise das etwa 10- bis 32fache, ihrer Breite beträgt und die Kammer (2) oberhalb der Wirbelschicht (20) einen freien Raum aufweist, dessen Höhe mindestens das Sfache, vorzugsweise das etwa 20-bis 3Of ache, der Dicke der Wirbelschicht, also des Abstandes der oberen Begrenzung des Auslasses (22) für das gröbere Korn von der perforierten Bodenplatte (9) beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Einlasses für das pulverförmige Gut eine Öffnung zum Einblasen eines seitlichen Gasstromes vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Windkammer (11) schräg zur Bodenplatte (9) verlaufende Trennwände zum Einblasen von Gasströmen mit einer Strömungskomponente in Richtung der fließenden Wirbelschicht (20) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) oberhalb der Wirbelschicht (20) mindestens eine quer zur Fließrichtung der Wirbelschicht (20) angeordnete senkrechte, die Kammer (2) unterteilende Trennwand (7) aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen