Verfahren und Anordnung zum Trennen von Schüttgütern unterschiedlichen spezifischen Gewichtes

Abstract

 Zum Trennen von Schüttgütern unterschiedlichen spezifischen Gewichtes, bspw. zweier Sande unterschiedlicher Dichte, wird ein im wesentlichen horizontaler Vibrationsförderer (1) vorge­schlagen, der einen ersten Auslaß (10) im Bodenbereiche seines in Förderrichtung liegenden Endes aufweist, und der an seinem gegenüberliegenden Ende in Höhe seiner oberen Beschickungs­schicht mit einem zweiten Auslaß (12) versehen ist. Zur Unter­stützung der Entmischungsbewegung des Schüttgutes wird dieses durch von unten eingeblasene Luft fluidisiert, und innerhalb einer sowohl zum Boden als auch seiner Füllhöhe jeweils Ab­stände aufweisenden Teil-Höhenbereiches sind im wesentlichen vertikal verlaufende Querstege (16) vorgesehen. Eine Steigerung des Trennungsgrades läßt sich durch Kaskadenanordnungen und bei Schüttgütern unterschiedlicher Korngrößen durch gegebenenfalls nachgeordnete klassierende Siebe erreichen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Schüttgütern unterschiedlicher spezifischer Gewichte sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] In der Industrie ist es oft erforderlich, Gemische un­terschiedlicher Schüttgüter zu trennen. So wird beispiels­weise beim Gießen von Stahl Formsand verwendet, der mit Bindern verfestigt ist. Üblicherweise wird hierbei Quarz­sand verwendet. Es gibt jedoch Gußstücke oder Bereiche von Gußstücken, bei denen nach dem Gießen die Wärme be­sonders schnell abzuführen ist. Hier wird des besseren Wärmeleitvermögens wegen Chromerzsand vorgesehen. Da be­reits die Beschaffung der Sande aufwendig ist und insbe­sondere die des verwendeten Binders wegen erforderliche Entsorgung bei der Ausscheidung gebrauchten Sandes sich als kostspielig erweist, ist man bestrebt, gebrauchten Formsand zum Zwecke des Wiederverwendens aufzuarbeiten und zu regenerieren. Hierbei ist es aber erforderlich, die beiden Sandtypen, nämlich Quarzsand und Chromerzsand, wieder voneinander zu trennen, da sonst einerseits für das Gießen kritischer Teile erforderlicher, besonders auf­wendiger Chromerzsand neu zu beschaffen wäre, während andererseits der aufbereitete zyklisch verwendete Sand durch die ständige Zufuhr von Chromerzsand einen mit der Anzahl der Zyklen wachsenden Anteil von Chromerz­sand aufwiese.

[0003] Es wurde daher schon versucht, mit einer Vielzahl von Sieben die beiden sich durch unterschiedliches spezifi­sches Gewicht sowie unterschiedliche mittlere Korngröße unterscheidenden Sandstufen des entstehenden Gemisches wieder voneinander zu trennen. Als nachteilig hat sich hierbei der erhebliche Verschleiß der Siebe gezeigt, der sowohl durch die hohe Anzahl der erforderlichen Siebe als auch durch die Härte des Sandes bedingt finanziell untrag­bare Ausmaße annimmt. Es wird daher seit langem gerade in Verbindung mit der Regenerierung von Formsand nach einer Anordnung gesucht, welche mit vertretbarem Aufwand die Trennung solcher harten und in großen Mengen anfallenden Gemische zuläßt.

[0004] Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, ein Verfahren sowie eine Anordnung zu schaffen, die mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwande auch bei großen Durchsatzmengen eine verläßliche und weitgehende Auftrennung solcher Gemische zulässen.

[0005] Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4. Mit ihrer Hilfe werden ein Verfahren bzw. eine Anordnung geschaffen, bei welchen durch die Tendenz zur Fluidisierung eine Entmischung des Gemisches in der auf­gebrachten Schicht durch die unterschiedlichen spezifischen Gewichte bewirkt wird. Das spezifisch schwerere Gut bildet hierbei eine bodennahe Schicht, die bei der Entmischung der angegebenen Sande eine relativ geringe Dicke besitzt, und auf der sich eine weitere, dickere Schicht ausbildet, die aus dem spezifisch leichteren Gut besteht. Wird nun­mehr bei im wesentlichen horizontaler Lage des Bodens des Vibrationsförderers dieser in entsprechender Form zum Vibrieren gebracht, so wird das direkt auf diesem auflie­gende und nur mäßig fluidisierte Gut höheren spezifischen Gewichtes praktisch den durch den Förderer bewirkten Wurfparabeln folgen, d.h., das direkt auf dem Boden des Förderers aufliegende Material folgt den Schwingungen des Vibrators und wird in Förderrichtung vorgeschoben wer­den. Damit aber besteht die Tendenz, daß zunächst in För­derrichtung durch die Förderung des Materiales der Boden­schicht diese Schicht sich durch Ansammlung des Gutes et­was verstärkt. Andererseits wird durch die Aufgabe wei­teren Gemisches das Füllniveau erhöht. Durch die Fluidi­sierung findet hier schon bald eine Auftrennung dadurch statt, daß das spezifisch leichtere Material nach oben steigt und die Partikel des spezifisch schwereren Gutes nach unten ausfallen und hier sich der Bodenschicht an­fügen. Das Steigern des Niveaus führt aber dazu, daß die oberen Teilchen, die durch die Fluidisierung von den Schwingungen des Vibrationsförderers weitgehend unbeein­flußt bleiben, aus einer höher gelegenen Schlitzöffnung abgezogen werden können.

[0006] Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige und vorteil­hafte Weiterbildungen der Erfindung, beispielsweise eine Erhöhung der durch die Trennung bewirkten Konzentration der Komponenten durch Kaskadenanordnung, das Abweisen größerer Knollen durch vorgeordnete Siebe sowie die Aus­scheidung feinster, bei der Verwendung als Formsand un­wirtschaftlicher Körnungen. Da hier nur wenige Siebe verwendet werden, wird die Wirtschaftlichkeit hier nur unwesentlich gemindert, zumal ein Wechsel oder Austausch der Siebe praktisch während des Betriebes und ohne we­sentliche Stillstandszeiten vorgenommen werden kann.

[0007] Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Vibrationsförderer, und

Fig. 2 schematisch eine Kaskadenanordnung.

[0008] In Fig. 1 ist eine Anordnung zur Trennung eines Gemisches dargestellt, das aus Sanden unterschiedlichen spezifischen Gewichtes besteht.

[0009] Verwendet wird hierbei ein Vibrationsförderer 1, der mit einem umlaufenden Mantel 2 ausgestattet ist und nach unten durch einen porösen Boden 3 abgeschlossen wird, der von Luftkammern 4 und 5 unterfangen ist. Diese Luftkammern können durch Preßluftanschlüsse 6 und 7 druckbeaufschlagt werden, so daß Luft den porösen Boden 3 zu durchdringen und die darüber liegende Schicht aufgegebenen Schüttgutes fluidisierend zu durchdringen vermag. Um spontane Ent­lastungen durch Blasenbildung zu vermeiden, wird man bei den angegebenen Sanden eine Füllhöhe 15 von vorzugsweise 100 bis 150 mm anstreben.

[0010] Der Vibrationsförderer 1 ist mit einem Vibrationsantrieb 8 ausgestattet, der über eine Konstruktion 9 schräg an den Vibrationsförderer 1 angeschlossen ist, so daß die bewirkten Schwingungen im Ausführungsbeispiel einen Transport auf den Boden aufgebrachten Materiales von links nach rechts bewirken.

[0011] Der Mantel 2 weist auf der rechten Seite, d.h. in Förder­richtung, einen im Bodenbereiche vorgesehenen, horizontalen Mantelschlitz 10 auf, durch den Material der Bodenschicht über eine Rutsche 11 ausgetragen wird. Auf der gegenüber­liegenden Seite ist im Bereiche der Füllhöhe 15 ein eben­falls horizontaler Mantelschlitz 12 vorgesehen, mittels dessen aus den oberen Bereichen der fluidisierten Schicht Material über die Rutsche 13 austragbar ist.

[0012] Zum Betriebe wird nun, beispielsweise über einen Schütt­trichter oder eine Schüttrinne, das zu trennende Gemisch in Richtung des Pfeiles 14 aufgegeben. Durch die Flui­disierung in Verbindung mit der Vibration fallen hierbei die schwereren Teile des Gemisches nach unten auf den Boden 3 aus, während die leichteren Teile fluidisiert über dieser Bodenschicht anstehen. Die Schwingungen des zweckmäßig verstellbar ausgebildeten Vibrationsantriebes 8 vermögen hierbei praktisch nur die direkt auf dem Boden 3 aufliegende und nur mäßig oder kaum fluidisierte Schicht des spezifisch schwereren Materiales zu erreichen, das damit in Richtung der Pfeile 17 zum Mantelschlitz 10 hin fortbewegt wird und aus diesem auszutreten vermag. Die darüber anstehende, fluidisierte Schicht der spezifisch leichteren Komponente erstreckt sich praktisch bis zur Füllhöhe 15. Da sie infolge der Luftpolsterung bzw. Fluidisierung an sich beweglich ist und auch den die För­derung bewirkenden Vibrationen nicht folgt, vermögen sich hier die Sandpartikel in Richtung der Pfeile 18 auf den Mantelschlitz 12 zuzubewegen und werden über die Rutsche 13 ausgetragen. Querstege 16, die sich vertikal bis in die Nähe des Bodens 3 bzw. das Füllniveau 15 erstrecken, las­sen die durch die Pfeile 17 und 18 dargestellten Strömungen des Materiales in einer oberen und unteren Schicht zu, blocken solche Bewegungen jedoch im dazwischen liegenden Bereiche ab, so daß hier die Ausscheidung nach dem spezi­fischen Gewicht ungestört zu erfolgen vermag.

[0013] Im dargestellten Beispiel weist zwar Quarzsand ein spezi­fisches Gewicht von etwa 1,4 auf, während der Chromerzsand ein spezifisches Gewicht von 2,7 zeigt. Durch unterschied­liche Körnungen und damit durch unterschiedliche Füllfaktoren jedoch ergeben sich jeweils Verschiebungen des spezifischen Gewichtes, die einer der Gründe einer nicht vollkommenen Entmischung sind. Der Reinheitsgrad der Komponenten aber läßt sich verbessern, wenn gemäß der Fig. 2 eine Kaskaden­anordnung benutzt wird.

[0014] Nach Fig. 2 wird der den Vibrationsförderer 1 über die Rutsche 13 verlassende Quarzsand entsprechend dem Pfeil 19 auf einen weiteren, praktisch gleich gebauten Vibra­tionsförderer 20 aufgegeben, und der über die Rutsche 11 abgeführte Chromerzsand mit noch geringen Quarzsand­beimischungen wird entsprechend dem Pfeil 21 auf einen Vibrationsförderer 22 aufgegeben, wobei die beiden Vi­brationsförderer 20 und 22 ebenfalls nach dem in Verbin­dung mit dem Vibrationsförderer 1 beschriebenen Prinzip wirksam werden. Über die Rutsche 23 wird daher weiter ge­reinigter Quarzsand abgegeben, der auf ein Sieb 24 beispiels­weise einer Maschenweite von 0,18 mm gegeben wird, so daß unter dem Sieb in Richtung des Pfeiles 25 feinkörniges Material abgeführt wird, das praktisch zur Entsorgung abgegeben wird, während in Richtung des Pfeiles 26 am Siebende ein fast reiner und beispielsweise nur mehr 2% Chromerzsand aufweisender Querzsand einer 0,18 mm über­schreitenden Körnung gebrauchsfertig abgeführt wird.

[0015] Über die Rutschen 27 und 28 werden Reste des Chromerzsandes aus dem Quarzsand der ersten Stufe und über die Rutsche 28 Quarzsand aus dem Chromerzsand der ersten Stufe abgeführt, die vermittels eines Aufgabetrichters 29 bzw. einer Auf­gabewanne aufgefangen und einem pneumatischen Förderer 30 zugeführt werden, der das hier aufgefangene Gemisch entweder über eine Förderleitung 31 in den zu entsorgenden Abraum gibt oder aber über eine Förderleitung 32 das er­haltene Gemisch in den Aufgabebereich des Vibrationsförderers 1 zur erneuten Trennung aufgibt. Die Rutsche 33 gibt praktisch reinen Chromerzsand ab.
Die Anordnung ist nicht auf eine zweistufige Kaskadenan­ordnung begrenzt. Im Bedarfsfall können auch weitere Tren­nungen in einer dritten Stufe vorgesehen sein, wenn eine noch gesteigerte Reinheit erwartet wird. Anderseits kann beispielsweise auf das Sieb 24 verzichtet werden, und als zweckmäßig kann es sich erweisen, die Aufgabe des Sand­gemisches über ein Grobsieb, ein Gitter oder dergleichen vorzunehmen, das zwar Sande, beispielsweise bis zu einer Körnung von 3 oder 4 mm,durchläßt, Klumpen, Knollen oder Aggregationen jedoch ableitet und gegebenenfalls nochmals der vorzuordnenden Zerkleinerungsvorrichtung zuführt. Da­mit wird vermieden, daß das durch die fluidisierende Druck­luftzufuhr gebildete Wirbelbett durch größere Knollen oder dergleichen belastet wird.

[0016] Oft ist auch zu berücksichtigen, daß eine der Komponenten des zu trennenden Gemisches, im Ausführungsbeispiel der spezifisch schwerere Chromerzsand, in nur geringen und/oder nur unregelmäßig anfallenden Mengen aufgegeben wird. Um ein Austreten der anderen Gemisch-Komponenten über Rutschen 11, 27 bzw. 33 zu unterbinden wird man diese oder die ihnen vorge­ordneten Mantelschlitze 10 mit steuerbaren Verschlüssen aus­statten, welche vorteilhaft auch in den vorliegenden Förder­strom beeinflussende Zwischenstellungen führbar sind und in diese Falle als Drosselklappen bzw. -schieber arbeiten.

[0017] In Fig. 1 ist eine solche Drosselklappe 33 in ihrer Sperr­stellung dargestellt, die von einer gegebenenfalls durch zwei seitliche Wellenabschnitte gebildeten Schwenkwelle 34 ge­tragen ist, die sich durch Beaufschlagen eines an einen Stell­hebel 35 der Schwenkwelle 34 angreifenden Druckmittelzylinders 36 einstellen läßt.

[0018] Würde nun die spezifisch schwerere Komponente in nur geringen Mengen zugeführt oder bleibe zumindest zeitweise aus, so würde bei voll geöffnetem Mantelschlitz 10 bzw. bei voll geöffneter Rutsche 11 die somit nicht mehr durch Nachschub gespeiste Bodenschicht oder spezifisch schwerere Komponente an Höhe ab­nehmen, bis die Grenzschicht zur spezifisch leichteren Kompo­nente den Mantelschlitz 10 erreichte und dann auch über diesen und die Rutsche 11 abfließen können. Durch Einschwenken der Drosselklappe 33 läßt sich das Abfließen der spezifisch schwe­reren Komponente begrenzen oder in der gezeigten Stellung der Drosselklappe 33 stoppen, so daß die optimale Höhe der von der spezifisch schwereren Komponente gebildeten Bodenschicht, oder aber deren vorgegebene minimale Höhe, sich sicher einhalten lassen. Der Druckmittelzylinder 36 läßt sich manuell betäti­gen; als zweckmäßig hat es sich jedoch erwiesen, einen die Schichthöhe der spezifisch schwereren Komponente überwachen­den Detektor 37 vorzusehen, der einer Regelvorrichtung Ist-Werte zuzuführen vermag, welche als Stellglied bspw. dem Druckmittelzylinder 36 nachgeordnet ist. Ein solcher Detektor kann aufgrund optimaler Eigenschaften z.B. Rückstrahlver­mögen, Farbe oder dergleichen, oder auch z.B. aufgrund der Erfassung der Dielektrizitätskonstante oder anderer physikali­scher Größen wirksam sein.

[0019] Bewährt hat es sich auch, Aufgabevorrichtungen Siebanord­nungen vorzuordnen, welche übergroße Stücke, Konglomerate oder Aggregationen abweisen und gegebenenfalls zu kleine Körnungen vorab abzuscheiden gestatten. Weiterhin können vorgeordnete Siebe auch genutzt werden, um Gemische unter­schiedlicher Teilchengröße aufzutrennen die dann gesondert in getrennten Vibrationsförderern in ihre Komponenten aufge­teilt werden. In analoger Weise können auch den Ausgaberutschen Siebvorrichtungen nachgeordnet sein, bspw. das Sieb 24 den Rutschen 13 der Fig. 1 oder 2.

[0020] In allen diesen Fällen wird durch eine relativ einfache und verhältnismäßig verschleißfreie Anordnung problemlos und sicher die gewünschte Aufteilung des zugeführten Gemischs erreicht.

Ansprüche

1. Verfahren zum Trennen von Schüttgütern unterschied­licher spezifischer Gewichte,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gemisch der Schüttgüter in mäßiger Schicht­höhe auf einem im wesentlichen horizontalen Vibrations­förderer (1) fluidisiert wird und die spezifisch schwe­rere der Komponenten des Gemisches dem Förderer an seinem in Förderrichtung liegenden Ende im Höhenbereiche seines Bodens und die spezifisch leichtere der Kompo­nenten an seinem gegenüberliegenden Ende in Höhe der Oberkante der fluidisierten Schicht entnommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Kaskaden-Anordnung, bei der Entnahmeöffnungen des Vibrationsförderers (1) ein weiterer trennender, mit fluidisierten Schichten arbeitender Vibrations­förderer (20,22) nachgeordnet ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
bei dem die Fluidisierung mit einen porösen Boden (3) des Vibrationsförderers (1,20,22) durchdringender Druck­luft bewirkt wird und Druck und Schichthöhe so bemessen sind, daß im wesentlichen der vom Komponenten geringeren spezifischen Gewichtes eingenommene Teilquerschnitt fluidisiert ist.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
einen nach unten durch einen porösen Boden (3) abge­schlossenen Vibrationsförderer (1), dessen Boden von mindestens einer druckluftgespeisten Luftkammer (4,5) unterfangen ist, und der in Förderrichtung im Boden­bereiche einen horizontalen Mantelschlitz (10) und auf der gegenüberliegenden Seite in Höhe des vorgesehenen Füllniveaus (15) einen Mantelschlitz (12) aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mantelschlitzen (10,12) ausgeschiedenes Gut ab­führende Auslaß-Rutschen (11,13) nachgeordnet sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß Auslaß-Rutschen (11,13) weitere, ein Wirbelbett bewirkende Vibrationsförderer (20,22) nachgeordnet sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vibrationsförderer (1,20,22) mit vertikalen Querstegen (16) ausgestattet ist, die sich von Boden­nähe bis in die Nähe des Füllniveaus (16) erstrecken.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß Aufgabevorrichtungen Siebe vorgeordnet und/oder Rutschen (23) Siebe (24) nachgeordnet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch
vorzugsweise nur ein Sieb (24) feiner Maschenbreite mit Ausscheidung passierenden Gutes.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
ein vorgeordnetes Sieb mit Ausscheidung größerer Knollen und Aggregationen.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch
die Anwendung zur Trennung von Quarz- und Chromerz­sand bei der Aufbereitung gebrauchten Formsandes.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
gekennzeichnet durch
eine einer Abgabeöffnung (Mantelschlitz 10, Rutsche 11, 27, 33) zugeordnete Drossel- und/oder Sperrvorrichtung (Drosselklappe 35).

13. Anordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drossel- und/oder Sperrvorrichtung (Drossel­klappe 35) einen Stellantrieb (Druckmittelzylinder 37) aufweist.

14. Anordnung nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch
einen die Grenzschicht zwischen den zu trennenden Kompo­nenten erfassenden Detektor (38), dem eine den Stellantrieb (Druckmittelzylinder 37) als Stellglied aufweisende Regelvorrichtung nachgeordnet ist.

Zeichnung