Ein neuer Schlämmapparat. Ein neuer Schlämmapparat. In der Londoner Gesellschaft für chemische Industrie hielt J. W. Hinchley kürzlich einen Vortrag über Schlämmapparate, der jedenfalls auch weitere Kreise interessieren wird, obschon der Vortragende sich in erster Linie mit solchen Apparaten beschäftigte, die dazu bestimmt sind, Metallerze von Kieselgestein zu sondern. Er besprach insbesondere den neuerdings mit gutem Erfolge in die Praxis eingeführten Apparat, Lockhart's Separator. Wenn ein Schwärm von durch verhältnismässig weitere Zwischenräume getrennten Stoffteilchen der Einwirkung der Schwere und gleichzeitig derjenigen eines Luft- oder Wasserstromes ausgesetzt wird, so wird jedes Teilchen aus seinem ihm durch die Fallgesetze allein vorgeschriebenen Wege abgelenkt werden, entsprechend der Beziehung, die zwischen seiner Oberfläche und seiner Masse besteht. Luftströme sind allerdings für diesen Zweck nur wenig geeignet und nur in bestimmten Fällen anwendbar, wo es sich um Körper von so verschiedenem Verhältnisse von Oberfläche und Masse handelt, wie es Spreu und Korn o. dgl. sind. Wasser eignet sich viel besser dazu und wird natürlich deshalb in um so zahlreicheren Fällen angewendet, da es einmal im Gegensatz zur Luft kaum zusammendrückbar ist, andererseits auch seine Geschwindigkeit sehr leicht abgeändert und auf einen bestimmten Grad gebracht werden kann. Natürlich werden Körper in einer Flüssigkeit desto langsamer fallen, je mehr sich ihr spezifisches Gewicht dem der Flüssigkeit nähert. Viele Versuche sind gemacht worden, um festzustellen, wie schnell Körper von verschiedener Grösse und verschiedenem Gewicht im Wasser fallen. Es sind zahlreiche Formeln hierfür aufgestellt worden, die aber im allgemeinen nicht sehr zuverlässig sind. Eine davon ist z.B.: v=K\,\frac{d^{\frac{3}{2}}}{\sqrt{a\,d^2+v+b}}, worin K, a und b für jedes Mineral verschiedene Konstanten sind, während d den Durchmesser der Teilchen und v die Fallgeschwindigkeit bezeichnet. Bei diesem Gegenstand kann man sich überhaupt auf theoretische Betrachtungen allein kaum stützen, aber man darf andererseits auch nicht die Ergebnisse bestimmter angestellter Versuche verallgemeinern, die gerade nur für einen gewissen Fall ihre Gültigkeit gehabt haben. Viele der in Handbüchern u.s.w. aufgestellten Tabellen entsprechen daher mit ihren Angaben durchaus nicht den tatsächlichen Verhältnissen. Die Kräfte, die auf ein Teilchen wirken, das durch eine Wasserschicht hindurchfällt, sind sein Gewicht, das Gewicht des von ihm verdrängten Wassers, und der Widerstand der Flüssigkeit, den diese der Bewegung des Körpers entgegensetzt. Das Gewicht des Körpers entspricht der Formel Kd3 Gg, worin K eine Konstante ist, d den Durchmesser des Teilchens und G sein spezifisches Gewicht bezeichnet, während g die Beschleunigung der Schwere ist, die bekanntlich 9,806 m in der Sekunde beträgt. Das Gewicht des verdrängten Wassers ist entsprechend Kd3 g und der von dem Wasser ausgeübte Widerstand ist etwas, das sich aus der Geschwindigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit des Körpers ergibt. Aus einer Anzahl von Versuchen kann man schliessen, dass dieser Widerstand der Oberfläche des Körpers und seiner zu einer niederen Potenz erhobenen Geschwindigkeit direkt entspricht. Die Form der Teilchen kann vernachlässigt werden unter der Annahme, dass alle Teilchen einander ähnliche Form besitzen. Die Formel Ld2 vn drückt diese Beziehung aus, wobei L eine Konstante und n eine Zahl ist, die für sehr niedere Geschwindigkeiten gleich 1 gesetzt werden kann, jedoch bei einer gewissen Geschwindigkeit, die gewöhnlich in der Praxis überschritten wird, auf etwa 1,6 bis 1,8 ansteigt. Die Gleichung für die Bewegung ist demgemäss: K\,d\,(G-1)\,g-L\,v^n=K\,d\,\frac{d\,v}{d\,t}, wobei t die Zeit in Sekunden ausgedrückt darstellt. Es ist klar, dass die Bewegung in zwei verschiedene Teile zerfällt. In dem ersten nimmt das Teilchen an Geschwindigkeit zu und in dem zweiten bewegt es sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit. Dies gibt einen guten Einteilungsgrund für die hier in Betracht kommenden Maschinen an, entsprechend dem besonderen Bewegungszustand, der hauptsächlich in ihnen ausgenutzt wird. Ist die Maschine hauptsächlich auf den ersten Bewegungszustand berechnet, so wird der Ausdruck Lvn weniger wichtig und, da d folglich die Hauptrolle spielt, so wird die Thätigkeit der Apparate von der Grösse der Teilchen mehr und mehr unabhängig werden. Vorrichtungen der zweiten Klasse werden dagegen hauptsächlich durch die Gleichung Lvn = Kd (G – 1) g regiert, wobei die Grösse der Teilchen eine Hauptrolle spielt. Hierbei hängt die vollkommene Wirkung der besten Maschinen durchaus von der gleichmässigen Grösse der Teilchen ab. Dagegen sind Maschinen der ersten Klasse zu vollkommener Wirkung überhaupt nicht befähigt, da sie eine Berührung der Teilchen untereinander und mit Teilen der Maschine verlangen. Nur Maschinen der zweiten Klasse können deshalb wirklich als Separatoren im eigentlichen Sinne des Wortes bezeichnet werden, und es wird interessant sein, den Gang ihrer Entwickelung hier kurz anzuführen. Huet und Geyler konstruierten vor einer Reihe von Jahren eine Maschine, bei der je eine Beschickung von Material in gewissen Zeitabständen eine Wassersäule durchfallen musste. An deren unterem Ende drehte sich eine Scheibe mit daran angebrachten Schaufeln um eine senkrechte Achse mit entsprechender Geschwindigkeit. Diese Schaufeln gelangten abwechselnd genau unter die Wassersäule, so dass die langsamer fallenden Teilchen von anderen Schaufeln aufgenommen wurden als die schneller fallenden. Die Maschine nach Hundt beruhte auf demselben Gedanken, jedoch war statt einer massiven Wassersäule eine sich drehende ringförmige Wassersäule angeordnet. Das Material wurde an einem Punkte des Ringes eingefüllt. Entsprechend seiner Fallgeschwindigkeit wurde es verschieden weit in die Runde abgeführt und konnte sich deshalb an verschiedenen Behältern unten ablagern. Rittinger's Setzrad war etwas Aehnliches; das Wasser wurde hierbei durch ein Schaufelrad in Bewegung gehalten. In allen diesen drei Maschinen befindet sich das Wasser in senkrechter Richtung, praktisch genommen in ruhendem Zustande; aber in zahlreichen anderen Maschinen bewegt sich das Wasser mit oder gegen die Bewegungsrichtung der Teilchen. In diesem Falle wird, wenn die Grösse V der Geschwindigkeit des Wassers entspricht, unsere Gleichung die Gestalt annehmen: L (v + V)n = Kd (G – 1) g. Wenn die Bewegungsrichtung des Wassers das Teilchen im Gleichgewicht hält, so wird v = 0 und die Gleichung wird lauten: LVn = Kd (G – 1)g. Wenn man mit von unten nach oben fliessendem Wasser arbeitet, so kann die Maschine bei einer gegebenen Grösse mehr leisten. Es ist auch klar, dass die Leistungsfähigkeit der drei eben beschriebenen Maschinen nicht gross ist, da nur eine ganz kurze Zeitspanne in Wirksamkeit treten, somit nur ein kleiner Teil des in ihnen enthaltenen Wassers ausgenutzt werden kann. In einer anderen Klasse von Schlämmapparaten wird die zu schlämmende Masse in einen umgekehrten Kegel eingeschüttet, der nahe an seiner Spitze mit Löchern versehen ist. Die kleinen Teilchen, die durch diese Löcher dringen, werden von einem nach oben gerichteten Wasserstrom erfasst, so dass das Wasser als ein aufwärts gerichteter Ringkegel arbeitet. Gemäss der Geschwindigkeit des darin strömenden Wasserstromes, sowie entsprechend dem spezifischen Gewicht und der Grösse der Teilchen, wird eine mehr oder weniger vollkommene Trennung erzielt, indem die schwieriger fortzubewegenden Teilchen fortwährend in das an der Spitze des Kegels unten befindliche Gefäss fallen. Die Maschinen wurden reihenweise benutzt, indem man die Geschwindigkeit in einem jeden einzelnen Kegel dadurch regulierte, dass man die Kegelmäntel gegeneinander verstellte. Eine wesentliche Verbesserung dieser Apparate stellt der hier besonders zu erwähnende Separator nach Lockhart dar, der die neuesten Fortschritte auf diesem Gebiete in sich verkörpert. In dieser Maschine, die durch Abbildungen veranschaulicht wird, werden die Teilchen einem aufwärts fliessenden ringförmigen Wasserstrom ausgesetzt, der nur die leichteren unter ihnen mit sich fortnehmen kann, während die schwereren in das unten angeordnete Gefäss B fallen. Die Maschine entspricht also in ihren Grundzügen den vorher beschriebenen Ausführungsformen, unterscheidet sich von ihnen aber vorteilhaft durch bessere und zweckmässigere Ausgestaltung der Einzelheiten. Bekanntlich ist die Geschwindigkeit des Wassers in den verschiedenen Punkten in dem Querschnitte einer und derselben Leitung nicht, überall gleich, vielmehr ist sie in unmittelbarer Nähe der Wandungen verhältnismässig gering. Demzufolge ist sie in einer Leitung von ringförmigem Querschnitt in der Mitte dieses Ringes am grössten. Deshalb ist die Weite dieses Ringes in dem vorliegenden Falle nur wenig grösser gemacht, als dem Durchmesser der darin zu schlämmenden Teilchen entspricht, welche Durchmesser daher nicht zu sehr voneinandev verschieden sein dürfen. Man hat gefunden, dass, wenn der kleinste Durchmesser der Teilchen nicht geringer ist als die Hälfte des Durchmessers des Ringstromes, dass dann der Apparat noch zufriedenstellend arbeitet. Die Teilchen werden nun mit möglichst geringer Geschwindigkeit in den Strom eingeführt und zwar in wagerechter Richtung. Das Wasser hat in allen Teilen des Ringes eine gleichförmige Geschwindigkeit, was durch eine sorgfältige Regulier Vorrichtung erzielt wird. Nachdem das Wasser den Scheidepunkt X erreicht hat, so wird seine Geschwindigkeit vergrössert, um eine desto sicherere Fortbewegung der der Mischung entzogenen Teile zu bewerkstelligen. Um die Weite des Ringes genau einstellen zu können, hat er eine ein wenig kegelförmige Gestalt, aber in umgekehrter Richtung als die vorher beschriebenen Vorrichtungen. Das abgeschiedene Material wird während des Ganges der Maschine durch ein sinnreich konstruiertes Ventil E beseitigt. Dieses enthält zwei Gummischeiben, wovon eine den Kies oder den Schlamm von dem Ventilsitz K fegt, während die andere die Verbindung schliesst. Die Geschwindigkeit des Wassers an dem Trennungspunkte kann genau geregelt werden, um sie entsprechend der besten Leistung des Apparates einstellen zu können. Auch sorgt ein Standrohr für eine stets gleichbleibende Höhe des Wasserzuflusses, während ein Ventil oder Hahn bei A die Geschwindigkeit der einströmenden Wassermenge regelt. Wenn indessen trotzdem eine teilweise Verstopfung des Apparates stattfindet, indem sich das Material dichter zusammenschiebt als es sollte, so muss man die Fallhöhe oder die Geschwindigkeit des Wassers steigern. Da ein solcher Zwischenfall indessen immer recht störend sein würde, so hat man in den neuesten Maschinen eine Abänderung getroffen, wobei die wirksame Wasserhöhe durch eine verstellbare Ueberfallvorrichtung geregelt werden kann. Jedenfalls darf man aber auch dem Apparate keine zu grosse Leistung in einer gewissen Zeit zumuten wollen, damit eben die einzelnen Schlammteilchen die nötige Bewegungsmöglichkeit behalten. In den früheren Ausführungsformen der Maschine wurde das zu schlämmende Material von der Innenseite des ringförmigen Stromes her zugeführt, wogegen man es neuerdings umgekehrt macht. Die letztere Form wird namentlich in der Goldschlämmerei verwendet. Die Vorrichtungen, die getroffen sind, um einer jeden Maschine einer Reihe nur Teilchen von unter sich ziemlich gleichmässiger Grösse zuzuführen, sind sehr wichtig, bieten aber keine grösseren maschinellen Schwierigkeiten und wurden deshalb vom Vortragenden nicht weiter besprochen. Das Wasser, das einmal in der Maschine gebraucht ist, kann immer und immer wieder Verwendung finden. Natürlich gilt dies nur für solche Fälle, wo das Wasser lediglich den Zweck hat, unlösliche Teile voneinander zu trennen. Hat das Wasser dagegen auch ausserdem noch den Zweck, in den zu schlämmenden Massen vorhandene Salze aufzulösen und aus diesen zu beseitigen, wie es in keramischen Betrieben öfters der Fall ist, so wird man natürlich einen solchen Kreislauf des Wassers nicht anordnen, sondern stets mit frischem Wasser arbeiten, oder es wenigstens hinreichend oft erneuern. Textabbildung Bd. 317, S. 171 Fig. 1. Textabbildung Bd. 317, S. 171 Fig. 2. Zu Fig. 1 ist noch zu bemerken, dass sie einen Schnitt durch eine der in Rede stehenden Maschinen darstellt, und zwar durch eine solche, wie sie zuerst gebaut wurden. Das Material wird mit wenig Wasser in den Mühltrichter C eingefüllt. Bei X trifft es den aufwärts fliessenden Wasserstrom, der durch den Hahn A in die Maschine eingetreten ist. Die leichteren Teile werden durch das Rohr D entfernt, während die schwereren nach B fallen. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den oberen Teil einer der neueren Maschinen. Hierbei ist der ringförmige Teil ziemlich weit. Die Haken H sind verstellbar, um die Arbeitshöhe des Wassers zu verändern, indem man den Ring, an dem sie befestigt sind, mit Schrauben gegen den Boden der Maschine verstellt. Das Material wird von der Aussenseite des Kegels F mittels des Mühltrichters C eingefüllt und trifft den aufwärts gehenden Wasserstrom, der aus der Kammer J austritt. Die leichteren Teilchen fallen durch das Rohr D, während die schwereren in die Kammer J gelangen, von wo sie durch eine ähnliche Vorrichtung entfernt werden können, wie es E in Fig. 1 ist. Um nun zu den theoretischen Grundlagen zurückzukehren, so entspricht offenbar jeder Korngrösse eines gewissen schwereren Materials eine andere Korngrösse eines leichteren Materials, die unter den betreffenden Umständen zugleich mit ihr fallen würde, wenn nicht der Eintritt von zu grossen Teilen in die Maschine durch geeignete Vorrichtungen verhindert würde. Aus der Gleichgewichtsgleichung Lvn = Kd (G – 1) g ergibt sich, dass der Bruch (G – 1) : (G1 – 1) die Beziehung zwischen den Durchmessern der Teile angibt, die bei einer gewissen Stromgeschwindigkeit miteinander im Gleichgewicht sich befinden. Diese Zahlen sind z.B., wenn es sich einerseits um die Trennung von Diamant und Quarz, andererseits um die von (unreinem) Gold und Quarz handelt: a) (G – 1) : (G – 1) = 2,5 : 1,6 = 1,56 b) (G – 1) : (G – 1) = 11 : 1,6 = 6,87. Diese Zahlen geben die äussersten Grenzen für das Grö7senverhältnis der Sieblöcher an, durch die die zu sondernden Teile dem Apparate zugeführt werden. Während also bei Diamant und Quarz die einzelnen Körperchen nicht so sehr verschieden in der Grösse sein dürfen, ist bei Gold und Quarz entsprechend dem viel grösseren Gewichtsunterschiede dieser beiden Körper ein bedeutend grösserer Spielraum zulässig. In der Praxis zieht man es natürlich vor, diesen theoretisch möglichen Spielraum nie voll auszunutzen. Man sucht dadurch beim Arbeiten mit dem Apparat stets die Arbeitsbedingungen dem betreffenden Material zur Erzielung einer möglichst grossen Ausbeute dadurch bestens anzupassen, dass man die Weite des Ringraumes entsprechend verstellt. Auch arbeitet man neuerdings, wie ein Vergleich von Fig. 1 und 2 zeigt, mit einem Ring von wesentlich grösserem Durchmesser als früher. Auch hierdurch sucht man die Leistungsfähigkeit des Apparates zu steigern. Wenn Körper durch ein Widerstand leistendes Mittel, Wasser oder Luft fallen, so streben sie bekanntlich auch danach, ihre Längsrichtung in die Bewegungsrichtung einzustellen. Deshalb könnten flache Plättchen eines schwereren Materials, wenn man sie durch ein Sieb mit runden oder viereckigen Löchern siebt, leicht verloren gehen. Wenn deshalb das zu gewinnende schwerere Material eine derartige Form hat, so muss man bei Auswahl der zum Sortieren dienenden Siebe sich nach den schmälsten Abmessungen der betreffenden Körper richten und Siebe mit Schlitzen nehmen, nicht aber solche mit runden oder quadratischen Löchern. Wo der Unterschied im spezifischen Gewicht verhältnismässig nur sehr gering ist, bedient man sich mit Vorteil einer schwereren Flüssigkeit als Wasser. Denn dann wird der Ausdruck \frac{G-1}{G_1-1} in den einen grösseren Wert darstellenden \frac{G-(1+n)}{G-(1+n)} übergehen. Voraussetzung dabei ist natürlich, dass die schwerere Flüssigkeit, als welche in erster Linie Kochsalzlösung oder Chlorcalciumlauge in Betracht käme, auf das Schlämmgut keine nachteilige chemische Wirkung ausübt. G. R.