CXV. Setzmaschine zum Waschen der Steinkohlen, von Meynier und Le Bleu in Brassac. Aus Armengaud's Génie industriel, Februar 1862, S. 60. Mit Abbildungen auf Tab. VI. Meynier's Setzmaschine zum Waschen der Steinkohlen. Schon früher wurde im polytechn. Journal Bd. CXLIV S. 90 ein Apparat von Meynier zum Waschen der Steinkohle beschrieben. Die von ihm und Le Bleu angebrachten Verbesserungen haben die Erfinder veranlaßt, am 18. April 1859 in Frankreich ein Patent auf diese neue Maschine zu nehmen, welche im Folgenden beschrieben ist. Das allgemeine Princip, worauf die verschiedenen Systeme der Waschmaschinen für Steinkohle, etc. basirt sind, ist folgendes: Wenn die zu waschenden Materialien möglichst zu gleich großen Stücken zerkleinert sind, und dann mit gleicher Anfangsgeschwindigkeit ins Wasser geworfen werden, so fallen diese Bruchstücke in Folge ihrer verschiedenen Dichtigkeit mit verschiedener Geschwindigkeit und ordnen sich daher am Boden des Gefäßes nach ihrer Dichtigkeit über einander. Eine ähnliche Classification findet statt, wenn die Steinstücke in bewegtem Wasser liegen. Eine aufsteigende Bewegung des Wassers bringt dann ebenfalls eine Unordnung nach den Dichtigkeiten zu Wege. Je nach der Art des Waschens ordnen sich die einzelnen Stoffe in verschiedener Weise an. Durch einen Wasserstrom findet die Separation in einer horizontalen Ebene statt. Das Princip dieses Waschens ist so einfach, daß seine Anwendung anfangs sehr leicht erscheint; allein es stellen sich derselben in der Praxis zahlreiche Schwierigkeiten entgegen. Es ist nämlich zuvörderst fast unmöglich, Bruchstücke von gleichförmiger Dicke zu erhalten; auch bei der größten Sorgfalt wird die Classificirung nach große Unterschiede in der Größe der Stücke bestehen lassen. Außerdem hat aber die Gestalt derselben einen noch größeren Einfluß als das Volumen. Endlich ist der Staub, welcher mit dem Wasser Schlamm bildet, unvermeidlich und seine Gegenwart auf die Trennung der einzelnen Substanzen von sehr störendem Einfluß. Es läßt daher das Waschen, auch bei größter Vollkommenheit, immer noch viel zu wünschen übrig; das zeigt sich an der Erhöhung der Abfälle, und mithin an dem Verlust nutzbarer Producte, oder an der Unreinheit der erzielten Stoffe, d.h. an einer unvollkommenen Separation. Die Wasch- oder Setzmaschinen theilen sich in zwei Hauptarten, nämlich in solche, in denen das Wasser durch Hebung und in solche, in denen es durch Fließen wirkt. Diese zwei Systeme geben nicht gleiche Resultate; jedes hat seine Vortheile und Nachtheile, je nach der Natur, dem Volumen und der Form der zu reinigenden Materialien. Es war daher zu erwarten, daß ein Apparat, welcher beide Kräfte benutzt, die Vortheile beider Systeme vereinigen werde, während die Nachtheile des einen durch die Vorzüge des anderen sich aufheben konnten. Ein so zusammengesetzter Apparat ist nun der hier in Rede stehende. Derselbe ist speciell zum Waschen der Steinkohle bestimmt, doch kann er durch die erforderlichen Abänderungen in den einzelnen Theilen auch für jedes Erz anwendbar gemacht werden. Das Waschen der Steinkohle erfordert viel größere Aufmerksamkeit als dasjenige anderer Mineralien. Es ist nämlich die Classification der Kleinkohle nach der Größe der Stücke stets unvollkommener als die der Erze. Außerdem enthält die Steinkohle gewöhnlich drei sie verunreinigende Stoffe: Schiefer, Kies und erdige Substanzen. Bisweilen kommen alle drei zugleich vor, bisweilen hat man es nur mit einer oder zweien derselben zu thun. Eine vollkommene Setzmaschine müßte Alles trennen können; da aber das spec. Gewicht dieser drei Substanzen nicht dasselbe ist, so begreift man, daß eine einzige Operation hier nicht ausreichen kann und daß der zum Abscheiden des schweren Schiefers angewandte Strom noch den Kies und die Erde mitnimmt, welche sich in Staubform darin suspendirt befinden. Wenn man diese Bemerkung ernstlich erwägt, so wird man begreifen, warum bei gewissen Gruben der Pumpenapparat, bei anderen der Setzkasten mit Kolben bessere Resultate liefern muß. Die Versuche mit Pumpenapparaten haben ergeben: 1) Daß diese Apparate gute Resultate bei solchen Kohlen liefern, welche nur schweren Schiefer enthalten. Die Gewalt des Wasserstromes ist so groß, daß die Separation sehr rasch geschieht; wenn aber die Kohle Kies und Erde enthält, so werden letztere durch die zu große Stärke des Stromes mit fortgerissen. Die auf diese Weise gewaschene Kohle wird also leicht vom Schiefer befreit, behält aber Kies und Erde; daraus sind die verschiedenen Urtheile über diesen Apparat je nach der Art der verwendeten Kohle erklärlich. 2) Die Kolbensetzmaschine und überhaupt alle Tauchapparate, worin bloß ein Wasservolumen verdrängt wird, um der im Wasser suspendirten Kohlenmasse eine schwingende Bewegung zu ertheilen, geben ein gutes Resultat in Bezug auf die Separation der Erde. Diese besteht meist aus kleinen Theilchen von einem spec. Gewicht, welches geringer als dasjenige des Schiefers und höher als dasjenige der Kohle ist; um dieselben abzusondern, muß also das Gemisch in Wasser so lange suspendirt erhalten werden, daß sich die beiden Elemente nach ihrer Dichtigkeit getrennt absetzen können; dieß wird durch eine schwache stoßende Bewegung des Wassers mittelst des Kolben-Setzkastens und aller Tauchmaschinen erleichtert. 3) Es handelt sich schließlich noch um den Kies. Derselbe hat für die Dampfkesselheizung wenig Erheblichkeit; für Kohks aber, welche zu metallurgischen Zwecken bestimmt sind, namentlich die für Hohöfen etc. anzuwendenden, ist es von der größten Wichtigkeit, den Kies abzuscheiden. Die Versuche mit der Pumpenmaschine in Brassac haben bewiesen, daß man dadurch die Kiese als unfühlbares Pulver absondern kann, welches sich in den hölzernen Leitungen absetzt, die das Wasser und den Schlamm nach längeren Umwegen zu den Sümpfen abführen. Die Maschine, mittelst deren man diese Resultate erzielt, ist in Fig. 32 und 33 dargestellt, von denen erstere den in Brassac angewandten Setzapparat und letztere einen zweiten Durchschnitt des modificirten Waschapparates gibt. In den Setzapparat wird das Wasser durch eine Druckpumpe geliefert, deren Stöße der Kohle, welche im ersten Kasten suspendirt ist, die nothwendigen abwechselnden Bewegungen ertheilen, um sich separiren zu können. Die Wassermenge ist zugleich hinreichend, um die schon von dem größten Theil des Schiefers befreite Kohle mit fortzureißen und nach einem zweiten Kasten zu führen, worin das Wasser durch Hebung wirkt, sowie endlich nach einem dritten von anderer Gestalt, worin das Wasser schließlich durch Abschlämmen wirkt. Die vollkommen gereinigte Kohle sammelt sich auf einem geneigten Roste oder Metallsieb, auf welchem sie abtropft und den Rest des Schlammes und der Erde abgibt. Die Pumpe kann natürlich auch in anderer Weise als der hier dargestellten eingerichtet seyn; sie muß 15 bis 20 Kolbenstöße in der Minute geben und bei jedem Stoß etwa einen Hektoliter Wasser liefern. Doch kann diese Wassermasse wechselnd seyn, und es ist daher zweckmäßig, wenn der Gang der Pumpe veränderlich ist, oder wenn man mittelst eines Auswechselhahnes die geförderte Wassermenge abändern kann. Auch kann eine Pumpe mehrere Waschmaschinen zugleich bedienen. Wenn man ein Wassergefälle zur Verfügung hat, so wird die Pumpe durch einen intermittirenden Zulauf ersetzt und dadurch dieselbe Wirkung wie durch die Pumpe erzielt. Separation des Schiefers. – Das Wasser tritt durch die Leitung A, welche von der Pumpe H kommt, in den ersten Kasten ein, der aus den Blechkästen B und C, die durch die blecherne Scheidewand d getrennt sind, besteht. Das eigentliche Setzen findet in der ersten Abtheilung statt. Ein eiserner Rahmen F, mit einer gelochten Metallplatte bedeckt und schwach geneigt, empfängt die Kohle. Das Wasser tritt unter dem Rahmen durch das Rohr A ein, dessen Oeffnung mit einer um die horizontale Achse b drehbaren Klappe a bedeckt ist, die von außen durch Griff und Hebel a' regiert wird. Diese Klappe hat den Zweck, erstens die in dem Kasten sich absetzenden Unreinigkeiten an dem Hinabfallen in das Rohr A zu hindern, und zweitens den Wasserstrahl zu zertheilen und ihn zu zwingen, mit ziemlich gleicher Kraft auf alle Theile des Metallsiebes zu wirken. Es folgt übrigens aus der Neigung dieses Siebes, daß die Dicke der Kohle an gewissen Stellen stärker als an anderen ist; mittelst Neigens der Klappe kann man den Druck auf die dickeren Stellen verstärken und so eine gleichmäßige Hebung der Masse bewirken. Ein Hahn oder eine Schütze g am Boden von B dient zum zeitweisen Entleeren der Unreinigkeiten in diesem Gefäße. Das Ablassen des Schiefers geschieht mittelst der mit Leder gefütterten und um ihre Achse beweglichen Klappe f. Sie wird durch den Hebel l regiert, und ist am Grunde des Rostes F angebracht, um den Austritt des Schiefers durch die größere oder geringere Oeffnung ihrer ganzen Breite reguliren zu können. Der Hebel l wird mit der Hand bewegt; die Oeffnung wird durch eine Schraube regulirt, welche in der Coulisse l' geht; hiedurch stellt man den Hebel in die zum Ablassen des Schiefers passendste Oeffnung. Derselbe fällt, wenn er sich auf dem Roste F angesammelt hat, in die Abtheilung C, wohin ihn sein Gewicht und der durch A ankommende Wasserstrom treibt. Wenn C voll ist, was man von oben leicht wahrnehmen kann, so wird diese Abtheilung durch Oeffnen des Hahnes R, ohne Unterbrechung des Pumpenganges, entleert. Dieser Hahn besteht aus den beiden unter rechtem Winkel vereinigten Blechröhren R und R', deren nach aufwärts gerichteter Theil mittelst eines Scharniers an dem anderen drehbar befestigt ist. Wenn man diesen nun über ein Gefäß umlegt, welches sich neben dem Behälter C befindet, so fließt das Wasser aus und nimmt den Schiefer mit, worauf man das bewegliche Rohr wieder in die Höhe stellt. Es wird so die Setzarbeit nur einige Minuten unterbrochen. Für den Austritt der Luft aus C ist durch die Röhre k im Deckel gesorgt. Eine Schütze h regulirt den Wasserauslauf aus B in den zweiten Kasten D, und macht es möglich in diesem eine Wirbelströmung am vorderen Ende des Rostes G zu erzeugen, welche zum Separiren der Erde sehr dienlich ist. Separation der Erde. – Hinter dem Kasten B befindet sich der zweite Kasten D von größerem Inhalte als ersterer und genau ebenso eingerichtet. Der Rost G in demselben ist wie der erste nach einer mit einer Klappe m verschließbaren Oeffnung geneigt und diese wird wie die Klappe f mittelst des Hebels etc. m' regiert. Dadurch wird der Eintritt des Schlammes in den Kasten E, der ganz ähnlich wie C construirt ist, regulirt. Auch dieser Kasten enthält ein Ablaßrohr von derselben Einrichtung wie R, R'. Unter dem Roste G mündet ebenfalls ein erweitertes Rohr A', welches sich 12 Centimeter über den Boden des Kastens erhebt und mit zwei ledergefütterten eisernen Klappen d' versehen ist. Dieses Rohr kommt von einer horizontalen Luftpumpe, welche neben der Wasserpumpe H liegt und während der Setzarbeit Luft unter den Rost G pumpt, um dem Wasser des Kastens die oben bezeichnete Bewegung zu ertheilen. Diese Bewegung kann auch durch die erste Pumpe H erreicht werden, indem man nur die Klappe J abnimmt, welche das Wasser von D am Zurücktreten in die Pumpe hindert, und die Klappe des Kolbens festschraubt; man erhält so mit geringer Mühe eine Luftpumpe, oder nach Wunsch eine Kolbenpumpe, welche die Luft des zweiten Kastens D saugen und drücken wird, und so genau die Wirkung des Ventilkolbens der Wasserpumpe hervorbringt. Die Bewegung regulirt man je nach Bedürfniß durch Vermehrung oder Verminderung des Kolbenganges von I, was man durch Verlängerung oder Verkürzung des Krummzapfens V erreicht, der in einem Schlitze des Schwungrades V' beweglich ist. Separation des Kieses. – Hierzu dient ein dritter Kasten E'. Dieser ist nichts anderes als der längst bekannte Kasten mit fließendem Wasser. In der Mitte des Bodens befindet sich ein kleiner Vorsprung n, damit der Theil nach D zu einen stärkeren Fall erhält. Ein kleiner Balken s am horizontalen Boden trägt eine horizontale Schwelle von der Höhe der sich über die ganze Breite des Kastens erstreckenden Oeffnung t. Der freie Raum wird je nach Bedürfniß durch die Klappe v, welche wie die früheren eingerichtet ist, geschlossen. Man erzielt so in in diesem dritten Kasten eine Entleerung wie bei den früheren, wodurch ein freier Weg für den in E' sich absetzenden Kies und den noch mitgerissenen Schlamm entsteht. Hinter und unter der Klappe v befindet sich ein kleiner Behälter, dessen Boden nach links gegen einen zweiten Behälter geneigt ist, welcher demjenigen neben dem Kasten B ähnlich ist; er ist durch eine Schütze geschlossen, welche man öffnet, wenn man den Schlamm oder Kies entleeren will. Der Wasserstrom, welcher die noch unreine Kohle in diesen dritten Kasten geführt hat, verfolgt seinen Weg, in Folge des von einem Kasten zum andern stattfindenden Falles von 15 bis 20 Centim., bis zu einem vierten L, welcher dem eben beschriebenen in allen Theilen ähnlich eingerichtet ist. Nachdem die letzten Theile Kies und Erde zurückgeblieben, gelangt die Kohle durch den Einfluß des Stromes auf den Rost M, wo sich das Wasser trennt, so daß die trockenen Kohlen auf die mit Weidenhürden belegte Bühne O fallen. Der Trockenrost M besteht aus einem engmaschigen Drahtgewebe, welches auf einem hölzernen oder eisernen geneigten Rahmen liegt. Gang der Arbeit. – Die der Setzarbeit zu unterwerfende Kohle läßt man erst über ein Sieb gehen, um die Stücke von Kohle oder Schiefer gleich groß zu machen, da eine Verminderung ihres Volums, etwa auf einen Kubikcentimeter, zum guten Setzen unumgänglich nöthig ist. Wenn man beabsichtigt, noch feinere Kohle zu Kohks oder zu Kohleziegeln zu verarbeiten, so muß dieselbe entweder zerstampft oder zwischen Walzen, ähnlich wie Steinsalz, zerkleinert werden. Es wird dadurch nicht allein das Fortführen der Kohle in den einzelnen Kästen erleichtert, sondern auch die Lostrennung der Kohlen- und Schieferstückchen bewirkt, welche zur späteren Separation nothwendig ist. Die so vorbereitete Kohle gibt man in den oberen Theil des Apparates mittelst eines sie auf den Rost führenden Trichters. Dieß geschieht durch einen Arbeiter, der mittelst einer Schaufel die auf einer Bühne liegende Kohle in den Trichter v wirft. Es ist dieses Verfahren zur Vermeidung von Verstopfungen der mechanischen Zuführung mittelst eines Paternosterwerks oder dgl. vorzuziehen. Wenn nun die Kohle continuirlich auf den Rost F gelangt und die Pumpen in Thätigkeit sind, so füllt das aus A austretende Wasser den Kasten B und hebt die auf dem Rost liegende Kohle bei jedem Stoß auf, bis die obere Abtheilung voll ist; dann fließt das überschüssige Wasser in den zweiten Kasten, indem es die obersten Kohlen mitnimmt, welche durch den Wasserstoß gehoben wurden und bereits von Schiefer befreit sind. Bei diesem Theil der Setzarbeit bleiben die Schieferstücke auf dem Roste B, während die Kohle mit einem Theil der Erde und des Kieses in den zweiten Kasten D geht. Der Schiefer wird in die Abtheilung c entleert, indem er durch die Klappe f geht; er gelangt dann in einen nebenstehenden Behälter und wird hieraus weggefahren. Die in den zweiten Kasten durch das Wasser entführte Kohle wird daselbst einer ganz ähnlichen Bewegung wie durch die gewöhnliche Pumpe unterworfen. Diese zweite Periode der Operation gestattet den erdigen Theilen sich auf dem Roste des zweiten Kastens abzusetzen. Da der zweite Kasten eine doppelt so große Oberfläche hat, wie der erste, aus welchem er Kohle und Wasser empfängt, so folgt daraus ein viel langsamerer Abfluß, der durch die (Luft- oder Wasser-) Pumpe H intermittirend gemacht wird, indem sie bei jedem Stoß das Wasser hebt und zum Ueberfließen bringt. Diese doppelte Bewegung des Hebens der Kohle und des Unterbrechens begünstigt die Absonderung des Schlammes oder der Erde, wie dieß in dem ersten Kasten für den Schiefer der Fall war. In den dritten Kasten fließt das Wasser mit der von Schiefer und Erde befreiten Kohle, welche nur noch einen Theil des Kieses und Spuren von erdigen Substanzen mit sich führt. Der Fall zum dritten Kasten beträgt 20–30 Centimeter, damit in dem tieferen Theil desselben ein Wirbel bewirkt wird. Der am anderen Ende des Kastens abfließende Strom nimmt die Kohle von dem hölzernen Boden i, i' hinauf mit, wornach sich auf diesem die feinen durch die Reibung der Kohlentheilchen in den Strömungen losgelösten Kiestheilchen ansetzen. Soll die Reinigung eine ganz vollkommene seyn, so kann man noch einige hölzerne Kästen von ähnlicher Form zufügen, durch welche der Strom hindurchgeht, ehe er die Kohle auf dem Roste M absetzt. Von diesem Theil des Apparates fällt das Wasser in einen Canal ab, der dasselbe mit einem gewissen Falle in einen gemeinschaftlichen Bach leitet, in welchen die Bassins münden, die selbst als Waschkästen eingerichtet sind, damit sich nach und nach alle mitgerissenen Erde- und Kohlentheilchen absetzen können. In diesen tieferen Bassins bleibt der Schiefer und die Erde, während die Kohle sich in den benachbarten Behältern absetzt. Schließlich läuft das Wasser durch Schleußen ab und setzt in einem letzten Reservoir noch Kohlenschlamm ab. Hat man Wassermangel, so wird das abfließende reine Wasser nach dem Behälter R' der Saugpumpen zurückgeführt. Die hier beschriebene Arbeit ist nur da von Nutzen, wo man Kohlen, welche zugleich Schiefer, Kies und Erde enthalten, zur Fabrication von Kohks erster Qualität mit einem Minimum von Aschengehalt aufbereiten will. Eine solche Vollkommenheit ist nicht immer zweckmäßig und man thut daher wohl, den Apparat je nach dem zu erzielenden Product zu modificiren. Wenn man eine nur schieferhaltige Kohle besitzt, so reicht der erste Kasten allein aus; nur gibt man demselben besser die Form und Dimensionen in Fig. 33; er ist dem Kasten B in Fig. 32 ganz ähnlich, allein man muß, um den möglichst großen Nutzen aus der Anwendung eines einzigen Kastens zu ziehen, noch einige Theile anfügen, welche die Kohle länger zurückhalten und bis zum Boden des Kastens untertauchen lassen. Hierzu dient: erstens eine dünne Scheidewand b, welche bis unter das Niveau r, r' des Wassers reicht und den Strom unten durch und an der Seitenwand bis zur Höhe des Abflusses x hinauf zwängt; und zweitens eine bewegliche Schütze, welche mittelst des Hebels m gehoben oder gesenkt wird; sie besteht aus einem Metallsieb auf eisernem Rahmen. Wenn diese Schütze gehoben wird, so bleibt die Kohle in dem Kasten B längere Zeit unter dem Einfluß der Pumpenstöße zurück; wenn man dann annehmen kann, daß der sie begleitende Schiefer auf dem Roste abgesetzt ist, so läßt man die Schütze nieder, und es fällt dann alle zurückgehaltene Kohle auf den Abtropfrost. Wenn die Kohle zu Kohks für metallurgische Zwecke bestimmt ist und schwefelhaltige Beimengungen enthält, so bringt man einen oder mehrere hölzerne Kästen zwischen dem Kasten B und dem Abtropfrost M (Fig. 32) an. Führt die Kohle Erde oder Schlamm mit sich, so bietet der Kasten D (Fig. 33) erhebliche Vortheile dar. Diese Behandlung der Kohle hat bei den Gruben von Brassac, nach Angabe des Verf. das Resultat gehabt, den Aschengehalt der Kohks von 14 Proc. auf 9 Proc. zu reduciren und sie vollkommen zu entschwefeln. Dabei war der Kasten D nicht angebracht. Demnach glauben die Verf. annehmen zu dürfen, daß ein vollkommener Apparat mit den vier Kästen, nur noch 8 Proc. Aschengehalt in den Kohks ergeben würde, was ungefähr dem Gehalt von Kohlen entspricht, die mit der Hand ausgelesen sind. Nach den Verf. bietet also dieser Setzapparat folgende Vortheile dar: 1) die Waschung ist so vollkommen, wie man sie wünschen kann und von aller Aufsicht unabhängig, da die Maschine ohne jede Beihülfe arbeitet; 2) die Anwendung des Apparates ist sehr wohlfeil, da man mit einer Dampfmaschine von 5–8 Pferdekräften und einer Pumpe, welche 100 bis 120 Liter Wasser per Kolbenzug liefert, die sämmtlichen Kästen im Gang erhalten kann; 3) die Arbeit geht sehr rasch, da eine einzige Operation das leistet, wozu sonst viel Mühe und wiederholte Waschungen erforderlich waren; 4) es wird viel Handarbeit erspart, da zur ganzen Operation vier Arbeiter genügen: der eine schafft die Kohle in die Maschine, der zweite besorgt die Maschine und die Ventile, die zwei übrigen entleeren den Schiefer und die gewaschenen Kohlen. Der beschriebene Apparat vermag 60–75 Centner Kohle in der Stunde in der bezeichneten Vollkommenheit zu waschen, wobei kein bemerkbarer Verlust stattfindet, da die fortgerissenen Kohlentheilchen in den letzten Behältern sämmtlich wieder erhalten werden.