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Dokumentenidentifikation DE10127935B4 18.08.2005
Titel Verfahren zum Abscheiden von organischen Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien
Anmelder Hünert, Jörg, 31582 Nienburg, DE
Erfinder Hünert, Jörg, 31582 Nienburg, DE
Vertreter Leine & Wagner, 30163 Hannover
DE-Anmeldedatum 08.06.2001
DE-Aktenzeichen 10127935
Offenlegungstag 10.01.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.2005
IPC-Hauptklasse G01N 33/24
IPC-Nebenklasse B03B 5/66   G01N 15/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von organischen Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien.

Kies, Sand und andere schüttfähige Materialien sind häufig mit Verunreinigungen, insbesondere organischen Ursprungs, beispielsweise Kohle, Holz oder dergleichen, behaftet, die die Qualität des Kieses oder Sandes beeinträchtigen.

Um festzustellen, in welchem Maße der Kies oder Sand mit Verunreinigungen behaftet ist, ist es durch DIN 4226 Teil 3, S. 5.3.6.2.1 bekannt, den Kies oder Sand einem sogenannten Laugentest zu unterziehen, bei dem dem Kies oder Sand eine Lauge zugesetzt wird, die sich in Abhängigkeit von dem Anteil der Verunreinigungen in dem Kies oder Sand verfärbt.

Es ist ferner bekannt, Kies oder Sand einem Test mit einer Schwereflüssigkeit, beispielsweise Zinkchlorid, zu unterziehen.

Ein Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß die verwendeten Laugen oder Schwereflüssigkeiten die Umwelt in erheblichem Maße belasten. Außerdem sind die bekannten Verfahren aufwendig und damit teuer in der Durchführung.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß die Testergebnisse erst etwa 24 Stunden nach Beginn der Untersuchung vorliegen, so daß eine Auswertung der Untersuchung nur mit erheblicher zeitlicher Verzögerung möglich ist.

Aus der DE 36 39 044 C1 ein Verfahren für die Aufbereitung von Flotationsbergen bekannt, bei dem in einem kontinuierlichen Betrieb eine Trennung in ein kohlehaltiges Produkt und Feinberge erfolgt. Dazu wird eine Trübe in einen Wirbelschicht-Trübesortierer geleitet, dessen Düsenboden Aufstromwasser zugeführt wird. In dem Wirbelschicht-Trübesortierer bildet sich eine Wirbelschicht aus spezifisch schweren Teilchen der zugeführten Trübe, die als Sinkgut über einen Ablauf abgeführt werden können und als Schwimmgut spezifisch leichte Teilchen der Trübe in Suspension halten. Bei dem Verfahren nach der DE 36 39 044 C1 das Aufstromwasser dem Wirbelschicht-Trübesortierer pulsierend zugeführt.

Aus der DE 197 21 629 C1 ein Aufstromsortierer bekannt, der aus einem Behälter besteht, dessen Boden eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für ein flüssiges Strömungsmedium aufweist. Der Aufstromsortierer gemäß der DE 197 21 629 C1 weist des weiteren Zuführeinrichtungen auf, um den Behälter des Aufstromsortierers zu befüllen. In den Behälter ist ein Zwischenboden eingesetzt, auf dem sich die abgetrennte Fraktion sammelt.

Die DE 41 18 020 A1 offenbart ein Verfahren zum Abscheiden spezifisch leichter Teilchen aus einer Trübe durch Aufströmsortierung. Der Behälter weist einen Aufstromverteilerboden auf, durch den Aufstromflüssigkeit zugeführt wird. Dadurch wird in dem Behälter eine homogene Wirbelschicht aus Trübeteilchen erzeugt. Oberhalb der inhomogenen Wirbelschicht bildet sich eine dünntrübe Zone aus, in der die spezifisch leichteren Bestandteile enthalten sind, während die spezifisch schwereren Bestandteile auf den Boden des Behälters absinken und taktweise abgezogen werden.

Aus der DE 41 40 845 C2 ist ein Verfahren zur Reinigung kontaminierter Böden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Boden durch Waschen aufgeschlossen und ein hydrophober Feststoff mit einer vorbestimmten Korngrößenverteilung als Trägermaterial für zu absorbierende Schadstoffe zugegeben. Anschließend wird der gewaschene Boden in der Waschflüssigkeit abgetrennt, wobei das Aufschließen derart erfolgt, daß der Feststoff die vorbestimmte Korngrößenverteilung im wesentlichen beibehält.

Aus DE 760 774 A ist ein Verfahren zur Korngrößenbestimmung durch Sedimentation bekannt, bei dem die Korngrößenerkennung und -bestimmung durch Zusatz von Leitkorn zum Schlämmgut vereinfacht wird. Einem Schlämmgut (Lehmboden), bestehend aus Kornrößen von etwa 2 mm bis herab unter 0,01 mm ist vor der Sedimentation bei der Aufbereitung des Schlämmgutes Leitkorn beigemengt, das aus drei Kornklassen besteht.

Aus der DE 296 20 825 U1 ist eine Vorrichtung zum Separieren und Reinigen eines Schweb-, Sinkstoff-Wasser-Gemisches, insbesondere eines Sand-Wasser-Organik-Gemisches, bekannt. Dabei wird mittels einer Aufstromimpulsströmung eine Reinigung erreicht, bei der feinste organische Schlammbestandteile in einem kontinuierlichen Betrieb ausgewaschen werden.

Aus der DE 2 351 722 A ist eine Vorrichtung zur Korngrößenanalyse von Suspensionen bekannt. Dabei wird Schlamm (Lehm) mit einer Kornröße zwischen 0,002 bis 0,02 mm, sehr feiner Sand mit einer Korngröße zwischen 0,02 und 0,05 mm, feiner Sand mit einer Korngröße zwischen 0,05 und 0,2 mm sowie grober Sand mit einer Krongröße zwischen 0,2 und 2,0 mm getrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise ermittelbar ist, in welchem Maße schüttfähige Materialien wie Kies oder Materialien ähnlicher Korngröße mit Verunreinigungen organischen Ursprungs behaftet sind, und bei denen die Umweltbelastung gegenüber dem bekannten Verfahren verringert ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 mit den Schritten a) bis f) gelöst.

Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, Verunreinigungen aus dem schüttfähigen Material abzuscheiden, so daß nach dem Abscheiden ermittelt werden kann, in welchem Maße das schüttfähige Material verunreinigt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Menge des schüttfähigen Materials in einen Behälter eingebracht und in dem Behälter eine Fluidströmung gebildet. Die Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung wird vorübergehend, insbesondere kurzzeitig, so erhöht, daß das schüttfähige Material und die Verunreinigungen vom Boden des Behälters in der Fluidströmung aufsteigen und bei Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit Verunreinigungen, beispielsweise organischen Ursprungs, deren Dichte geringer ist als die Dichte des schüttfähigen Materials, langsamer zum Boden des Behälters sinken als das schüttfähige Material.

Aufgrund der unterschiedlichen Sinkgeschwindigkeit des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen setzt sich zunächst das schüttfähige Material am Boden des Behälters als Schicht ab. Auf dieser Schicht setzen sich dann die Verunreinigungen als Schicht ab, die nach dem Absetzen entnommen werden kann. Nach dem Entnehmen der Verunreinigungen kann beispielsweise deren Gewicht ermittelt und ins Verhältnis zum Gewicht des in den Behälter eingebrachten schüttfähigen Materials gesetzt werden, um zu ermitteln, in welchem Maße das schüttfähige Material verunreinigt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, oder Gasen, insbesondere Luft, als Fluid durchführbar, die die Umwelt nicht belasten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders umweltschonend.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Ergebnisse schnell vorliegen, so daß beispielsweise bei der Produktion von Kies sofort reagiert werden kann, wenn sich ergibt, daß der Kies in zu hohem Maße verunreinigt ist. Die Gefahr einer Ausschußproduktion ist damit wesentlich verringert, so daß durch Nacharbeiten entstehende Kosten vermieden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und kostengünstig durchführbar.

Bei der Untersuchung von Kies oder einem Material ähnlicher Korngröße wird ein Zuschlagstoff eingebracht, dessen Korngröße geringer ist als die Korngröße des schüttfähigen Materials. Es setzen sich der feinkörnige Zuschlagstoff als Schicht auf dem schüttfähigen Material und auf der Schicht des Zuschlagstoffes die Verunreinigungen als Schicht ab. Auf diese Weise ist das Entnehmen der Verunreinigungen aus dem Behälter vereinfacht.

In Schritt a) wird eine vorbestimmte Menge des schüttfähigen Materials in den Behälter eingebracht und nach dem Absetzen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen die Verunreinigungen entnommen und deren Menge ermittelt und anhand der vorbestimmten Menge des schüttfähigen Materials und der ermittelten Menge der Verunreinigungen ein Maß für die Verunreinigung des schüttfähigen Materials ermittelt.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Strömungsgeschwindigkeit schlagartig erhöht wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sowohl das schüttfähige Material als auch die Verunreinigungen in das Fluid eintreten.

Um ein schichtweises Absetzen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen zu fördern, ist es zweckmäßig, daß die Strömungsgeschwindigkeit nach der Erhöhung kontinuierlich verringert wird.

Grundsätzlich ist es ausreichend, daß die Strömungsgeschwindigkeit einmal vorübergehend erhöht wird. Falls erforderlich kann jedoch Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem die Strömungsgeschwindigkeit vorübergehend erhöht wird, wenigstens einmal wiederholt werden.

Der Zuschlagstoff wird bereits zu Beginn der Untersuchung in den Behälter eingebracht werden.

Um ein schichtweises Absetzen von oben nach unten in dem Behälter in der Reihenfolge schüttfähiges Material – Zuschlagstoff – Verunreinigung zu fördern; ist es zweckmäßig, daß nach dem Einbringen des Zuschlagstoffes die Strömungsgeschwindigkeit derart eingestellt wird, daß Verunreinigungen und der Zuschlagstoff in der Fluidströmung vom Boden des Behälters aufsteigen, während das schüttfähige Material am Boden des Behälters verbleibt.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ist in weiten Grenzen wählbar. Beispielsweise kann die Strömungsgeschwindigkeit vor der kurzzeitigen Erhöhung null oder größer als null sein. Nach Beendigung von Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Strömungsgeschwindigkeit Null. Auf diese Weise ist das schichtweise Absetzen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen erleichtert. Grundsätzlich kann ein beliebiges strömungsfähiges Fluid verwendet werden, beispielsweise ein Gas, falls die Dichte des schüttfähigen Materials dies erlaubt. Zweckmäßigerweise ist das Fluid jedoch eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Auf diese Weise ist aufgrund der gegenüber einem Gas größeren Dichte der Flüssigkeit ein Aufsteigen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen in dem Fluid erleichtert.

Die Strömungsrichtung des Fluids in dem Behälter ist in beliebiger geeigneter Weise wählbar, solange gewährleistet ist, daß die Verunreinigungen in das Fluid eintreten, so daß sie sich als Schicht auf dem schüttfähigen Material absetzen. Zweckmäßigerweise verläuft die Strömungsrichtung des Fluids in dem Behälter von unten nach oben. Auf diese Weise ist das Aufsteigen des schüttfähigen Materials und der Verunreinigungen in dem Fluid erleichtert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, deren einzige Figur in stark schematisierter Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung 2, die einen durchsichtigen Behälter 4 aufweist, in dessen Boden 6 eine Einlaßöffnung 8 für ein strömungsfähiges Fluid gebildet ist. Das strömungsfähige Fluid ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch Wasser gebildet, zu dessen Zuführung die Zuführöffnung 8 mit einer Wasserleitung 10 verbunden ist. Die Wassermenge, die pro Zeiteinheit durch die Zuführöffnung 8 in das Innere des Behälters 4 strömt und in dem Behälter eine vom Boden 6 nach oben verlaufende Strömung bildet, und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in dem Behälter ist durch Steuermittel 12 zeitlich veränderlich steuerbar.

Der Behälter 4 weist an seinem oberen Ende einen Überlauf 14 auf, durch den überschüssiges Wasser aus dem Behälter 4 abströmt.

Zur Zuführung eines zu untersuchenden schüttfähigen Materiales und eines Zuschlagstoffes ist der Behälter 4 ferner mit Zuführeinrichtungen 16, 18 versehen.

Der Behälter 4 weist ferner beabstandet zu dem Boden und oberhalb von diesem einen Zwischenboden 20 auf, der mit Durchbrüchen 22 für den Durchtritt des Wassers versehen ist. Der Zwischenboden 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel austauschbar ausgebildet und zwischen einem Oberteil 4' und einem Unterteil 4'' des Behälters 4 gehalten, die über Flansche 24, 26 miteinander verbunden sind.

Nachfolgend wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der Einrichtung 2 bei der Untersuchung von mit Verunreinigungen beaufschlagtem Sand näher erläutert:

Es wird zunächst eine vorbestimmte Menge von zu untersuchendem Sand über die Zuführeinrichtung 16 in den Behälter 4 eingebracht, wo sich der Sand einschließlich darin enthaltener Verunreinigungen auf dem Zwischenboden 20 absetzt.

Daran anschließend wird Wasser in den Behälter 4 eingelassen, bis dieser mit Wasser gefüllt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in dem Behälter von unten nach oben kann daran anschließend so eingestellt werden, daß diese null ist oder sich eine Strömung mit geringer Strömungsgeschwindigkeit ausbildet.

Daran anschließend erhöhen die Steuermittel 12 durch entsprechende Steuerung der Menge an der Zuführöffnung 8 pro Zeiteinheit zugeführten Wassers die Strömungsgeschwindigkeit in dem Behälter 4 kurzzeitig, vorzugsweise schlagartig, so stark, daß sowohl der Sand als auch die Verunreinigungen in der Wasserströmung vom Zwischenboden 20 des Behälters 4 aufsteigen und in einer sich bildenden Wirbelschicht verbleiben.

Daran anschließend verringern die Steuermittel 12 die Strömungsgeschwindigkeit kontinuierlich, wobei organische Verunreinigungen in dem Sand, deren Dichte geringer ist als die Dichte des Sandes, langsamer zum Boden des Behälters 4 sinken als der Sand. Aufgrund dessen setzt sich zunächst eine Schicht Sandes auf dem Zwischenboden 20 ab, auf der sich daran anschließend eine Schicht der Verunreinigungen absetzt.

Aufgrund des schichtweisen Absetzens des Sandes und der Verunreinigungen sind die Verunreinigungen von dem Sand abgeschieden und können aus dem Behälter 4 entnommen werden. Es kann dann beispielsweise das Gewicht der Verunreinigungen ermittelt und das Verhältnis zu dem Gewicht des eingebrachten Sandes ermittelt werden, um ein Maß für die Verunreinigung des Sandes zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach, schnell und kostengünstig durchführbar und führt zu keinerlei Belastung der Umwelt.

Das zuvor geschilderte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist grundsätzlich auch zur Untersuchung von Kies oder anderen schüttfähigen Materialien geeignet. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß eine sich auf dem Zwischenboden 20 absetzende Kiesschicht eine sehr unebene Oberfläche hat, auf der sich die Verunreinigungen absetzen. Dies erschwert das Entnehmen der Verunreinigungen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils sieht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Verfahrensschritte vor. Zunächst werden die zuvor bereits geschilderten Verfahrensschritte durchgeführt, so daß sich Verunreinigungen als Schicht auf einer Schicht des Kieses absetzen.

Daran anschließend wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers auf null gesetzt und über die Zuführeinrichtung 18 eine Menge eines feinkörnigen Zuschlagstoffes, bei dem Ausführungsbeispiel Sand, in den Behälter 4 eingebracht.

Daran anschließend erhöhen die Steuermittel 12 die Strömungsgeschwindigkeit in dem Behälter 4 so, daß Verunreinigungen und Sand in der Wasserströmung vom Boden 20 des Behälters 4 aufsteigen, während der Kies auf dem Zwischenboden 20 des Behälters 4 verbleibt. Hierbei steigen Verunreinigungen geringerer Dichte in einer sich bildenden Wirbelschicht nach oben.

Daran anschließend wird die Strömungsgeschwindigkeit langsam kontinuierlich verringert, so daß sich zunächst der Sand als Schicht auf dem Kies absetzt und sich daran anschließend die Verunreinigungen als Schicht auf dem Sand absetzen. Daran anschließend wird die Wasserzufuhr abgestellt, und die Verunreinigungen können entnommen werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Abscheiden von organischen Verunreinigungen aus schüttfähigen Materialien, bei dem

    a) eine vorbestimmte Menge des schüttfähigen Materials und eines Zuschlagstoffes, dessen Korngröße geringer ist als die Korngröße des schüttfähigen Materials, in einen Behälter eingebracht wird,

    b) in dem Behälter eine Fluidströmung gebildet wird,

    c) die Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung vorübergehend, insbesondere kurzzeitig, so erhöht wird, daß das schüttfähige Material, der Zuschlagsstoff und die Verunreinigungen vom Boden des Behälters aufsteigen, und

    d) die Strömungsgeschwindigkeit auf Null verringert wird, so daß sich das schüttfähige Material, der Zuschlagsstoff und die Verunreinigungen schichtweise absetzen,

    e) das schüttfähige Material, der Zuschlagstoff und die Verunreinigungen am Boden des Behälters entnommen und deren Mengen ermittelt werden, und

    f) anhand der vorbestimmten Mengen des schüttfähigen Materials und des Zuschlagstoffes und der ermittelten Menge an Verunreinigungen ein Maß für die Verunreinigungen des schüttfähigen Materials ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit schlagartig erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit nach der Erhöhung kontinuierlich verringert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt c) wenigstens einmal wiederholt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schüttfähige Material Sand oder ein Material ähnlicher Korngröße ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schüttfähige Material Kies oder ein Material ähnlicher Korngröße ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidströmung in dem Behälter im wesentlichen von unten nach oben verläuft.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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