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Dokumentenidentifikation DE102005032661A1 20.04.2006
Titel Einrichtung zur Reinigung von Magnetabscheidern für Schüttgut und Verfahren zum Wiederaufbereiten von Quarzglas mit einer derartigen Einrichtung
Anmelder SCHOTT AG, 55122 Mainz, DE
Erfinder Postrach, Stefan, Dr., 55126 Mainz, DE;
Merolla, Stefano, 55129 Mainz, DE
Vertreter Fuchs, Mehler, Weiß & Fritzsche, 65201 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 13.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005032661
Offenlegungstag 20.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.2006
IPC-Hauptklasse B03C 1/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B03C 1/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C03B 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Bei dem fortlaufenden Betrieb eines Magnetabscheiders für Schüttgut, das magnetisierbare metallische Verunreinigungen aufweist, z. B. metallische Abrieb-Partikel aus vorgeschalteten Mahlwerkzeugen, sammeln sich nicht abgeschiedene Verunreinigungen auf der zugehörigen Endlos-Transportunterlage an, die eine manuelle Reinigung des Magnetabscheiders bei abgeschaltetem Betrieb notwendig machen.
Um eine effiziente Reinigung ohne Betriebsunterbrechung zu erzielen, sieht die Erfindung vor, dass dem Magnetabscheider (1) eine Saug-Einheit (6) mit mindestens einer Schlitzdüse (9), die hinter der magnetischen Zone im kurzen Abstand von der Unterlage quer zu deren Bewegungsrichtung angeordnet ist, zugeordnet und betrieblich mit ihm gekoppelt ist. Die Saug-Einheit enthält eine Druckluftsaugdüse (7), welche mit einer Entstaubungsanlage verbunden ist, und mit einer Zeitschaltuhr (15) wird in regelmäßigen Abständen ein Unterdruck an der Schlitzdüse (9) erzeugt, welcher den metallischen Belag von der Transportunterlage des Abscheiders vollständig entfernt und der Entstaubungsanlage zuführt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reinigung eines Magnetabscheiders für mit magnetisierbaren Partikeln verunreinigtem nichtmetallischem Schüttgut, welcher eine kontinuierlich bewegte Endlos-Transportunterlage aufweist, die fortlaufend mit dem Schüttgut beschickt ist und dieses an einer magnetischen Zone zum Abscheiden der magnetisierbaren Partikel vorbeiführt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von Quarzglas mit einer derartigen Einrichtung.

Produkte aus einem keramischen oder glasigen Werkstoff werden heute verstärkt recycelt, d.h. für die Herstellung von Produkten aus einem keramischen oder glasigen Werkstoff wiederaufbereitet. Eine derartige Wiederaufbereitung findet typischerweise in einem Glas herstellenden Betrieb statt, sei es zur Bereitstellung von Scherben als Zusatz für die Glasschmelze oder sei es zum Bereitstellen von körnigem, rieselfähigem festem Gut, d.h. von Schüttgut, für die Herstellung von amorphen SiO2-Produkten nach keramischen Verfahren, d.h. von Produkten, die z.B. unter der Marke QUARZAL® auf dem Markt sind.

Die Aufbereitung von vorgenannten zu recycelten Produkten aus keramischen und glasigen Werkstoffen bedingt eine mechanische Zerkleinerung dieser Produkte mittels entsprechender Mahlwerkzeuge, wie Backen- oder Walzenbrecher.

Bei dieser Aufbereitung, insbesondere der Grobzerkleinerung, von harten keramischen und glasigen Rohstoffen kommt es zu einem sehr starken Abrieb an allen metallischen Bauteilen in der Aufbereitungsanlage. Am stärksten betroffen sind dabei die Mahlwerkzeuge, d.h. die Backen- oder Walzenbrecher. Im Fall von aufzubereitendem Quarzglas kann sich während des Aufbereitungsprozesses – in Abhängigkeit von der Ausgangsgeometrie des Rohstoffes – die zerkleinerte Körnung mit bis zu 5 Masse% metallischem Abrieb anreichern. Für die meisten Applikationen ist ein derart hoher Metallanteil nicht akzeptabel, so dass Magnetabscheider in den Aufbereitungsprozess integriert werden müssen.

Dabei werden für Schüttgüter mit einer Teilchengröße zwischen 10 mm und 0,1 mm in der Regel Trommel-Magnetabscheider verwendet. Derartige Trommel-Magnetabscheider sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt geworden, wobei stellvertretend auf die deutsche Patentschrift 1 189 031 verwiesen wird.

Das Funktionsprinzip derartiger Trommel-Magnetabscheider ist wie folgt:

Der Trommelmagnet besteht aus einem magnetischen und einem nichtmagnetischen Teil. Beide Teile sind von einer drehenden Trommel umgeben. Das zu reinigende Schüttgut wird an dieser Trommel vorbei geführt. Dabei gibt es unterschiedliche Prinzipien: Beispielsweise wird die Trommel entweder in Materialflussrichtung oder entgegen der Materialsflussrichtung an dem zu reinigenden Material vorbei geführt. Bei diesem Prozess bleiben die magnetisierbaren Teilchen des Schüttgutes bedingt durch die Wirkung des Magneten an der Trommeloberfläche haften, während das unmagnetische Material ungehindert an der drehenden Trommel vorbeigeführt wird. Die anhaftenden, magnetisierbaren Partikel fallen erst dann von der Trommel ab, wenn sie die Magnetzone verlassen haben. Zum Einsatz kommen dabei unterschiedliche Magnetsysteme wie Permanent- oder Elektromagnete. Durch dieses System können grundsätzlich sehr gute Abscheideergebnisse erzielt werden.

Eine gewisse Problematik ist dabei allerdings insofern gegeben, dass sich nur im Idealfall alle anhaftenden Metallteilchen außerhalb der Magnetzone von der drehenden Trommel lösen. In der Praxis zeigt sich, dass kleinste Partikel trotz des Übergangs in den nichtmagnetischen Teil an der Trommeloberfläche haften bleiben. Im Betrieb der Anlage baut sich somit in der Folgezeit ein immer dicker werdender metallischer Belag auf. Dadurch vermindert sich die Anziehungskraft des Magnetfeldes, wodurch die Abscheidungsleistung erheblich sinkt. Zusätzlich besteht die Gefahr, dass metallische Partikel nicht mehr bis zum nichtmagnetischen Teil transportiert werden, sondern stoßweise Metallpartikel in das reguläre Schüttgut abfallen, was in dieser konzentrierten Form zu erheblichen Produktionsstörungen führen kann.

Um dieser Problematik zu begegnen, werden beispielsweise, wie die vorgenannte DE-Schrift 1 189 031 zeigt, Abstreifer in Form eines Schabmessers eingesetzt. Aber auch Abwischer, wie z.B. Bürsten und Gummiwischer, werden verwendet. Der Nachteil dieser Reinigungsmethode ist der hohe Verschleiß der Abstreifer und Abwischer, sowie die geringe Effizienz, da kleinste Partikel trotzdem haften bleiben. Eine andere technische Lösung ist es, im nichtmagnetischen Bereich einen Magnet mit umgekehrter Polung einzusetzen. Auch in diesem Fall zeigt die Erfahrung, dass kleinste Teilchen anhaften bleiben. Um dennoch ein gutes Abscheideergebnis zu erzielen, ist es daher in der Praxis unerlässlich, den Prozess zu unterbrechen und die Trommel von Hand zu reinigen. Die Erfahrung zeigt, dass dies durchschnittlich alle zwei Stunden notwendig ist. Es gibt somit bisher kein geeignetes System zum Reinigen von Trommel-Magnetabscheidern im laufenden Betrieb.

Dieselbe Problematik ist auch bei anderen Magnetabscheidern, wie Magnetband-Abscheidern oder Flachbett-Abscheidern gemäß der DE 32 18 791 A1, bei denen beabstandet zueinander Rohre mit Stabmagneten alternierender Polarität vorgesehen sind, gegeben, wobei hinsichtlich des Flachbett-Abscheiders nach der vorgenannten DE-Schrift auf jedem Rohr ein als Abstreifer dienender Schieber axial verschiebbar angebracht ist, mit den gleichen Nachteilen, wie im Zusammenhang mit den Trommel-Magnetabscheidern vorstehend beschrieben worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Einrichtung zur Reinigung von Magnetabscheidern so auszubilden, dass eine hoch effiziente, praktisch rückstandsfreie Reinigung bei laufendem Betrieb des Abscheiders möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Einrichtung zur Reinigung eines Magnetabscheiders für mit magnetisierbaren Partikeln verunreinigtem nichtmetallischem Schüttgut, welcher eine kontinuierlich bewegte Endlos-Transportunterlage aufweist, die fortlaufend mit dem Schüttgut beschickt ist und dieses an einer magnetischen Zone zum Abscheiden der magnetisierbaren Partikel vorbeiführt, gemäß der Erfindung dadurch, dass dem Magnetabscheider eine Saug-Einheit mit mindestens einer Schlitzdüse, die hinter der magnetischen Zone im kurzen Abstand von der Unterlage quer zu deren Bewegungsrichtung angeordnet ist, zugeordnet und betrieblich mit ihm gekoppelt ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein Reinigungssystem geschaffen worden, welches den kontinuierlichen Betrieb der Abscheideranlage nicht behindert. Der sich auf der Endlos-Transport-Unterlage des Abscheiders ansammelnde, metallische Belag aus nicht selbstätig durch Schwerkraft abfallenden metallischen Abrieb-Partikeln wird berührungslos und durch die betriebliche Kopplung mit dem Abscheider fortlaufend von der Unterlage abgesaugt und umweltgerecht einer Entstaubungsanlage zugeführt. Eine manuelle Reinigung der Unterlage bei unterbrochenem Betrieb des Abscheiders entfällt, da der metallische Belag praktisch vollständig abgesaugt werden kann.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet und ergeben sich auch aus der Figurenbeschreibung.

Anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigen:

1 in einer schematischen Darstellung einen Trommel-Magnetabscheider für Schüttgüter mit magnetisierbaren metallischen Verunreinigungen in Verbindung mit einer Hochleistungs-Saugeinheit zum Absaugen von auf der Trommel anhaftendem metallischen Belag, und

2 in einer isometrischen Darstellung den näheren Aufbau der zentralen Komponente der Saugeinheit, der Druckluftsaug- und Förderdüse.

Die 1 zeigt einen Trommel-Magnetabscheider 1 mit einer sich drehenden Trommel 2, in deren Innerem hälftig ein Magnet 3 stationär angebracht ist, der vorzugsweise durch einen Permanentmagneten gebildet ist. Das zu reinigende Schüttgut 4, mit relaltiv großkörnigen Partikeln 4a aus aufbereitetem Material, insbesondere einem glasigen Material, und relativ kleinen Partikeln 4b eines metallischen Abriebes aus den Mahlaggregaten, die typischerweise magnetisierbar sind, werden auf eine Rüttelrinne 5 aufgegeben, von wo aus sie auf den sich drehenden Trommel-Magnetabscheider 1 gelangen. Die aufbereiteten Partikel 4a fallen nach einem vorbestimmten Drehwinkel aufgrund der Schwerkraft von der Trommel 2 und werden in einem zugehörigen Behältnis gesammelt, wogegen die magnetisierten Abrieb-Partikel 4b zunächst noch auf der Trommel 2 haften und erst abfallen, wenn sie die Magnetzone verlassen haben. Einige Abrieb-Partikel 4b bleiben allerdings noch an der Trommeloberfläche als Verunreinigung haften und bilden nach und nach einen Belag, der durch die erfindungsgemäße Hochleistungs-Saugeinheit 6 nach einer gewissen Zeit entfernt wird.

Diese Hochleistungs-Saugeinheit weist als zentrale Komponente eine Druckluftsaug- und Förderdüse 7, die auch in der 2 näher dargestellt ist, auf. Diese Druckluftsaug- und Förderdüse 7 enthält einen Grundkörper 8, der saugseitig mit einer Schlitzdüse 9 verbunden ist und der ausgangsseitig ein axial einstellbares Einschraubteil 10 aufweist, das mit einer Entstaubungsanlage verbindbar ist. Mittels eines Konterringes 11 kann die axiale Lage des Einschraubteiles fixiert werden.

Die Druckluftsaug- und Förderdüse 7 weist ferner einen Anschlussstutzen 12 auf, an welchem mittels einer Klauenkupplung 13 eine Druckluftquelle anschließbar ist. Leistung und Druckluftverbrauch sind dabei von der axialen Position des Einschraubteiles 10 abhängig. Am Anschlussstutzen 12 ist ferner ein Kugelhahn 14 angebracht, über den unabhängig von der Einstellung des Einschraubteiles die Leistung der Förderdüse eingestellt werden kann.

An die Druckluftsaug- und Förderdüse 7 ist ferner eine Zeitsteuerung 15 angeschlossen, durch welche die Hochleistungs-Saugeinheit 6 in vorgegebenen Zeitintervallen ein- und ausgeschaltet, d.h. in entsprechenden Zeitabständen ein Unterdruck an der Schlitzdüse 9 erzeugt werden kann, welcher den metallischen Belag von der Trommel vollständig entfernt und der Entstaubungsanlage zuführt.

Die Schlitzdüse 9 besitzt dabei typischerweise eine Schlitzbreite von ca. 1 mm und ihr Abstand zur Trommeloberfläche beträgt ebenfalls ca. 1 mm. Der Schlitz der Düse erstreckt sich dabei zweckmäßig über die gesamte Trommelbreite, wobei auch Ausbildungen mit mehreren versetzt über die Trommelbreite parallel angeordneten Düsen denkbar sind.

Bei sehr hohen Anforderungen an die Reinheit des aufbereiteten Werkstoffes können auch Schlitzdüsen hintereinander geschaltet sein, die alternierend oder parallel an die Druckluftsaug- und Förderdüse 7 angeschaltet werden.

Dabei kann auch eine Doppelschlitzdüse, d.h. eine Düse mit zwei hintereinander liegenden Schlitzen, vorgesehen werden.

Durch das erfindungsgemäße System wird dauerhaft eine reine und damit effiziente Trommeloberfläche gewährleistet und ein Nachreinigen der Trommel per Hand ist nicht notwendig. Das System ist verschleißfrei und kann im laufenden Betrieb, ohne Produktionsstörungen zu verursachen, verwendet werden. Die Umsetzung ist einfach und günstig. Durch dieses System kann nahezu 100 % des eingetragenen magnetisierbaren Abriebs aus dem aufbereiteten Schüttgut entfernt werden, d.h. dass beispielsweise der Fe-Gehalt nach der Zerkleinerung dem des Ausgangsrohstoffes entspricht, z.B. 3,45 ppm bei einem hochwertigen Quarzglasrohstoff bzw. 12,5 ppm bei einem weniger hochwertigen Quarzglasrohstoff.

Ausführungsbeispiel:

Als Ausgangsrohstoff wurde ein stückiges Quarzglas (Durchmesser bis 200 mm) in einem Mahlaggregat mit je einem Backen- und Walzenbrecher zerkleinert. Die zerkleinerten Partikel und der metallische Abrieb wurden einem Trommel-Magnetabscheider mit einer Walzenbreite von 35 cm und mit einem Dauermagneten aus Neodym zugeführt. Als Hochleistungs-Saugeinheit wurde eine Druckluftsaug- und Förderdüse DDS 60 der Fa. Keller Lufttechnik GmbH & Co. KG, Neue Weilheimerstraße 30, 73230 Kirchheim unter Teck verwendet, die alle 3 min für 2 min aktiviert wurde. Dabei wurde der metallische Belag vollständig von der Trommel entfernt, so dass kein manuelles Nachreinigen notwendig war.

Die Aufbereitungs-Leistung betrug für Körnungen

  • – von 1–2 mm: 250 kg/h
  • – von 0,3–1 mm: 175 kg/h.

Zweckmäßig ist die gesamte Aufbereitungsanlage aus magnetisierbaren Werkstoffen aufgebaut, wodurch das vollständige Entfernen eines Abriebes über den Magnetabscheider sichergestellt ist.

Die erfindungsgemäße Hochleistungs-Saugeinheit ist auch für die Anwendung bei Magnetbandabscheidern geeignet.

Die Erfindung bezieht sich ferner, wie eingangs erwähnt, auch auf ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von recyceltem Quarzglas als Rohstoff für die Herstellung von amorphen SiO2-Sinter-Produkten nach keramischen Verfahren, mit den Schritten:

  • – Zerkleinern des Quarzglases in Mahlwerkzeugen auf die erforderliche Korngröße
  • – Aufbringen des zerkleinerten Quarzglases auf eine kontinuierlich bewegte Endlos-Transportunterlage eines Magnetabscheiders, dem eine Saug-Einheit mit mindestens einer Schlitzdüse, die hinter der magnetischen Zone im kurzen Abstand von der Unterlage quer zu deren Bewegungsrichtung angeordnet ist, zugeordnet und betrieblich mit ihm gekoppelt ist, und
  • – Sammeln des von magnetisierbaren metallischen Verunreinigungen befreiten körnigen Quarzglases für dessen weiteren Verwendung.

Mit diesem Verfahren lässt sich ein hochreines Quarzglas-Vorprodukt für die Herstellung von nach keramischen Verfahren produzierten amorphen SiO2-Produkten, wie sie z.B. unter dem Markennamen QUARZAL® bekannt sind, bereitstellen.

1Trommel-Magnetabscheider 2Trommel 3Magnet 4Schüttgut 4agroßkörnige Partikel aus aufbereitetem Material 4bAbrieb-Partikel 5Rüttelrinne 6Hochleistungs-Saugeinheit 7Druckluftsaug- und Förderdüse 8Grundkörper 9Schlitzdüse 10Einschraubteil 11Konterring 12Anschlußstutzen 13Klauenkupplung 14Kugelhahn 15Zeitsteuerung

Anspruch[de]
  1. Einrichtung zur Reinigung eines Magnetabscheiders für mit magnetisierbaren Partikeln (4b) verunreinigtem nichtmetallischem Schüttgut (4), welcher eine kontinuierlich bewegte Endlos-Transportunterlage (2) aufweist, die fortlaufend mit dem Schüttgut (4) beschickt ist und dieses an einer magnetischen Zone zum Abscheiden der magnetisierbaren Partikel (4b) vorbeiführt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Magnetabscheider (1) eine Saug-Einheit (6) mit mindestens einer Schlitzdüse (9), die hinter der magnetischen Zone im kurzen Abstand von der Unterlage quer zu deren Bewegungseinrichtung angeordnet ist, zugeordnet und betrieblich mit ihm gekoppelt ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleistung der Saug-Einheit (6) einstellbar ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Saug-Einheit (6) eine Zeitsteuerung (15) zum Aktivieren der Saug-Einheit für vorgegebene Zeitintervalle während des laufenden Abscheidevorganges zugeordnet ist.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugeinheit (6) durch eine Druckluftsaug- und Förderdüse (7), an der saugseitig die Schlitzdüse (9) angebracht ist und die förderseitig mit einer Entstaubungsanlage verbindbar ist, gebildet ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftsaug- und Förderdüse (7) förderseitig ein axial verschiebbares Einschraubteil (10) zum Einstellen der Saugleistung aufweist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Konterring (11) zum Lösen und Fixieren des Einschraubteiles (10) vorgesehen ist.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftsaug- und Förderdüse (7) einen Anschlussstutzen (12) mit einem Kugelhahn (14) zum Anschluß an eine Druckluftquelle aufweist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzbreite der Schlitzdüse (9) im Bereich von 1 mm liegt.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Schlitzdüse (9) von der Transportunterlage (2) im Bereich von 1 mm liegt.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsausdehnung der Schlitzdüse (9) der Breite der Transportunterlage entspricht.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüse durch eine Doppelschlitz-Düse mit zwei in Förderrichtung des Abscheiders hintereinander ausgebildeteten Schlitzen gebildet ist.
  12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einem Magnetabscheider für Schüttgut (4), das mittels vorgeschalteter Mahlwerkzeuge wiederaufbereitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlwerkzeuge aus magnetisierbaren Werkstoffen aufgebaut sind.
  13. Verfahren zum Wiederaufbereiten von recyceltem Quarzglas als Rohstoff für die Herstellung von amorphen SiO2-Sinter-Produkten nach keramischen Verfahren, mit den Schritten:

    – Zerkleinern des Quarzglases in Mahlwerkzeugen auf die erforderliche Korngröße

    – Aufbringen des zerkleinerten Quarzglases auf eine kontinuierlich bewegte Endlos-Transportunterlage eines Magnetabscheiders, dem eine Saug-Einheit mit mindestens einer Schlitzdüse, die hinter der magnetischen Zone im kurzen Abstand von der Unterlage quer zu deren Bewegungsrichtung angeordnet ist, zugeordnet und betrieblich mit ihm gekoppelt ist, und

    – Sammeln des von magnetisierbaren metallischen Verunreinigungen befreiten körnigen Quarzglases für dessen weitere Verwendung.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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