DEVICE FOR RECOVERING OF SAND, IN PARTICULAR FINEST SAND

Abstract: 1. Arrangement for the recovery of sand, in particular finest sand, from dredger water mixed with sand, the arrangement consisting of at least one separating device, for example a scoop wheel or a sieve, by which a partial separation of the water from the sand as well as a removal of this water still mixed with sand takes place, with a preliminarily separating hydro-cyclone (8) connected behind the separating device and a reconcentrating hydro-cyclone (13) connected there-behind, wherein an adequate head (h) is provided between the overflow of the separating device (3) and the inlet (7) of the preliminary separating hydro-cyclone (8) arranged thereunder and wherein the overflow (9) of the preliminarily separating hydro-cyclone (8) is conducted away into a settling pool or into the waters to be dredged, characterised thereby, that a pressure-boosting pump (11), the pressure side of which is connected with the inlet of the reconcentrating hydro-cyclone (13), is connected directly without interposition of a pump sump to the lower course (10) of preliminarily separating hydro-cyclone.

Description: "Verfahren zur Sandrückgewinnung aus mit Sand versetztem Baggerwasser, sowie zugehörige Vorrichtung" Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren gern-- ss dem Oberbegriff ces Anspruches 1, Hierzu ist eine Rohsanigewindung durch Baggerschiffe bekannt. Bei grossen asser- mengen ist der Feststoffgehalt schwankend. Der mittlere Feststoffgehalt liegt im allgemeinen bei nur 5 Eis (bzw. 2 (bzw. Vol Um nen Sand verladefähig zu machen, sind Schöpfräder eingesetzt worden, die auf einfache Art 90% des Ballastwassers abstossen. Hierdurch wird der Feststo gehalt entsprechend gesteigert, Der gewonnene Sand mit run 35 Gewichts% (14 Vol.%) Konsistenz kann dann zur endgültigen Nachentwässerung z.B. einem Abtrcof-Silo ooer Schwingsieb zugeleitet werden. Nachteilig hierbei ist, dass durch den Überlaufstrom der Wanne des Schopfrades ein hoher Sancverlust auftritt, der in der Regel zwischen : @ und 15 % liegt. Dabei ist besonders nachteilig, dass in dem abge- storienen Schwallwasser gerade die besonders wertvoller Feinstsande mitgeführt werden, denn bei den üblichen @chen spezifischen Belastungen können die Schöpfräder nur Trennkorngrössen zwischen 300 und 500 pm (0,3 bis 0,5 mm) erreichen, d.h. nur Sande mit einem darüber liegenden Korndurchmesser vom Ballastwasser abtrennen und rückgewinnen. Ferner ist es bekannt, den überlauf einer solchen Schöpfwanne in einen Pumpensumpf zu führen und von dort über eine Pumpe in einen oberhalb des Schöpfrades gelegenen Hydrozyklon zu pumpen, in dem dann eine weitere Trennung des Feinsances vom Wasser erfolgt. Hierzu bedarf es eines so grossen Energiebedarfes, dass die Wirt schaftlichkeit einer solchen Anlage in Frage gestellt ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit einem möglichst geringen Energieaufwand, d.h. in wirtschaftlicher Weise, auch eine Rückgesinnung des im Lberlaufstrom der Schöpfrad-Wanne enthaltenen Sandes, insbesondere Feinstsandes in den Grenzen von 60 bis 80 um e-inerseits bis 300 bis 500 pm andererseits zu erreichen. Der Lösung dieser Aufgabe dienen, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, zunächst die merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1. Der an sich bekannte Hydrozyklon ist für die Abtrennung der Feststoffe (Sand, insbesondere Feinstsand) aus Wasser ein sehr geeignetes Gerät, wobei hier durch die Hintereinanderschaltung zweier jdrozyklone eine genügende Eindickung dieser Sarde erfolgt. Durch die Erteilung eines freien Falles an der,$UWzrl3uf des Schöpfrades oder dergleichen wird bewusst eine Pumpe (z.B. eine Kreiselpumpe) vermieden, deren Einsatz für die Sandrückgewinnung zusammen mit Hyarozyklonen(ge-,äM Zeitschrift "Aufbereitungs-Technik", Heft 4, Seite 169 ff., Bild 11 und zugehöriger Text) zwischen Trennvorrichtung und Zulauf des Vorabscheide-Hydrozyklons schon vorgesehen wurde. Damit werden durch die Erfindung mehrere Vorteile zugleich erreicht. Man spart den Energieverbrauch durch, und die hohen Investitionskosten für eine solche Pumpe, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass an dieser Stelle eine Pumpe mit einer grossen Volumenstromkapazität eingesetzt werden muss, da sie den gesamten überlauf der Trennvorrichtung (z.5. Schöpfrad) zu pumpen hat. Hinzu kommt, dass solche Fumoen verschleissfreudig sind (Sanddurchsatz) und daher grosse Ersatzteilkosten anfallen. Energieeinsparend ist dabei, vor dass die Erfindung nur das Hochpumpen der/eingedickten Unterlaufsuspension nicht aber des demgegenüber wesent- lich grösseren überlaufes des Vorsbsiheide-Hydrozyklones vorsieht. Es werden also wesentliche Energieeinsparungen und zugleIch auch eine Investitionseinsparung (verbunden mit Einsparung an Ersatzteilen) erreicht, während mar ncr maleneIse eine Einsparung an Energie durch zusätzliche Investitionen erkaufen muss. Versuche haben gezeigt, dass die Feinstanteile im genannten Korngrössenbereich durch Eindickung einwandfrei zurückgewonnen werden und zwar beI einer (von der Praxis geforderten) Trennkorngrösse bis etwa 60 p. Das im Durchmesser darurter liegende tonhaltig Feinstkorn ist ohnehin unerwünscht. Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind mögliche Varianten der Weitergabe des gewonnenen Sandes, insbesondere Feinstsandes, Die Erfindung betrifft ferner Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. So hat sich eine Gefällehöhe gemäss den Merkmalen des Anspruches 4 als ausreichend und passend herausgestellt. Zur Einsparung an Bauhöhe kann gemäss Anspruch 5 die voreingedickte Sandsuspension des Unterlaufes des Vorabscheide Hydrozyklons ohne Zwischensumpf dem Saugstutzen der Pumpe direkt zugeleitet werden. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Gefällehöhe gemäss Anspruch 4 eingehalten werden soll. Ausserdem spart man sich hierdurch den sonst üblichen Pumpensumpf und die Energie, die für das Pumpen der eingedickten Suspension auf die durch den Pumpensumpf bedingte zusätzliche Höhe erforderlich ist. Mit Anspruch 6 und bevorzugt auch Anspruch 7 wird der Drall der obengenannten Suspension im Unterlauf des Vorab scheide-Hydrozklons gebrochen. Die Merkmale des Anspruches 8 bewirken, dass die Lufttrombe des Unterlaufs des Vorabscheide-Hydrozyklons nicht in die nachgeschaltete Pumpe gerät. Mit den Merkmalen des Anspruches 10 wird erreicht, dass die zur Verfügung stehende Bauhöhe mit einem möglichst grossen Wirkungsgrad in Geschwindigkeitsenergle umgFstzt wird und dass keine zusätzliche Bauhöhe erforderlich ist. Dabei sollte aber der Eingang des Hydrct';klons etwas höher liegen als der Austritt seines Unterlaufes. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen, sowie den nachstehenden Ausführungen und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemässen bevorzugten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1: schematisch und in perspektivischer Ansicht den Aufbau einer unordnung nach der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 2: in vergrössertem Massstab einen Längs schnitt durch den Unterlaufbereich des Vorabscheide-Hydrozykons und die Pumpe, Fig. 3: einen Ouerschnitt gegenüber Fig. 2 im vergrcoerten Massstab gemäss der Linie III-III in Fig. 2. Das Rohgut wird gemäss Pfeil 1 in eine Trennvcrriohtung gegeben. Dies ist gemäss dem Ausführungsbeispiel ein Schöpfrad 3 mit Schöpfrad-Wanne 2, in welche das Rohgut eingeführt wird. Es könnte aber auch als TrEnnvorrichtung ein Sieb oder dergleichEn vorgesehen sein. Das Schöpfrad 3 läuft in Pfeilrichtung 4 um. Der überlaufstrom der Schöpfrad-Wanne wird gemäss Pfeil 5 einem Rohr 6 zugelei ts, durch das er im freien Fall dem Zulauf 7 eines Voranscheide-Hydrozyklons 5 zugeführt wird. Hierdurch erhält der Überlaufstrom die nötige Einlaufgeschwindigkeit in diesen Zulauf 7, um im Vorabscheide@Hydrezyklon 8, der bevorzugt etwa liegend angeordnet ist, die gewünschte Abscheidung zu erreichen. Die Fallhöhe h kann 4 - 6 m betragen. Der Oberlauf 9 des Vorabscheide-Hydrozyklons 8 führt das trübe Schwallwasser entweder in einen Klärteich oder in das auszubaggernde Gewässer zurück. Hierdurch werden bis zu 95 % des Ballastwassers abgestossen. Bei den geringen Feststoffgehalten des Überlaufstromes 5 der Wanne 2 von etwa 1 Gewichts% (D,a Vol.%) und den geringen Anfor Vor- oder derungen an cie/Zwischeneindiokung durch den Vorabscheide Hydrozyklon 8 auf etwa 10 Gewichts% (4 Vol.%) können Hydrozyklone grosser Kapazität (z.B. je 250 bis 500 m3/h bei 500 bzw. 750 mm e) als Vorabscheide-Hydrozyklon 8 eingesetzt werden, um die obengenannte Trennkorngrösse von etwa 70 jjm zu erreichen. Der Vorabscheide-Hydrozyklon 8 und die Pumpe 11 können in einer kleinen Baugrube untergebracht sein, von wo aus der Oberlauf 9 über eine Dükerleitung dem Klärteich bzw. dem Baggersee zugeführt wird. Sand Die kleine RestmEnge an voreingedickter Suspension wird aus dem Unterlauf 10 des Vorabscheide-Hydrozyklons 8 direkt einer Druckerhöhungspumpe 11 zugeführt, d.h. es ist aus den eingangs genannten Gründen zwischen Unterlauf 10 des Vorabscheide-Hydrozyklons und der Pumpe 11 kein Pumpensumpf zwischengeschaltet. Fig. 2 zeigt im vergrösserten Massstab den Unterlauf 10 des Vorabscheide-Hydrozyklons, in dem sich eine Apex-Düse 18 befindet, welche den Durchtrittsquerschnitt des Unterlaufes auf den Durchmesser einer durch die Apex-Düse 18 hindurchgehenden Öffnung oder Bohrung 19 reduziert. Damit wird die Lufttrombe, die sich im Bereich der Längsachse 20 des Hydrozyklons 8 in dessen Unterlauf befindet, nicht mehr zur Pumpe 11 hin durchgelassen. Dies würde den Pumpenbetrieb beeinträchtigen bzw. stören. In der Strömungsrichtung 21 der Suspension des Unterlaufes ist der Apex-Düse 18 ein Einsatz 22, hier in Form eines Kreuzes (siehe Fig. 3), nachgeschaltet. Dieser Einsatz lässt zwar DurchtrIttsöinungen 23 für die voreingedickte Sandsuscen- sion des Unterlaufes 10 frei, brIcht aber deren Drall, c . h. ihre Hotavion um die Längsachse 2S, cis ihr im Hydrozyklon vermittelt wurde, Dadurch werden Kavitationen in der Pumpe 11 vermieden. Cer Einsatz 22 besteht aus einem verschleiss festen Material wie einem entsprechend harten Blech oder einem verschleissfesten Kunststoff. Er ist, ebenso wie die Apex-Düse, im engsten Bereich des Unterlaufes vorgesehen und befindet sich bereits im Einzugsbereich der Pumpe 11. Die Druckerhöhungspumpe 11 führt die voreingedickte Suspension über Eine Leitung 12 einem acheindick-Hydrozyklon 13 zu, oer z.E. 300 mm # haben kann. Dieser Nachelndick- Hydrozyklon (klärhydrozyklon) kann gemäss Zeichnung so angeordnet sen, daS sein Unterlauf-Schlammstrom, der also den nochmals eingedickten Sand, d.h. das erzielte Produkt, nämlich einEn -einstsand mit Restfeuchte enthält, den Schöpfbechern des Schöpfrades 3 aufgegeben wird, nachdem diese den Füllosgel der Wanne verlassen haben. Die Grobsandfüllung dieser Schöpfbecher wirkt dann als Anschwemmschicht. Hisrourcn wird eine nachteilige Fückvermisohung des gewonnenen Feinetsandes mit dem Schwallwasser in der Schöofrad- wanne 2 vermieden. Sofern die Feinstsandfraktion zwischen etwa 70 und 400 (0,07 bis 0,4 mm) gesondert gewonnen werden soll, wird sie nicht der in den Schöpfbechern vorhandenen Grobfraktion des Sandes beigemischt, sondern neben dem Schöpfrad oberhalb einer geeigneten Entwässerungsvorrichtung Cz.B. Schwingsieb oder Planfilter) ausgetragen. Der fr ein Verfahren nach der Erfindung erforderliche Energiebedarf beträgt nur etwa 5 % des Energiebedarfes, der bei dem zuvor erläuterten Stand der Technik erforderlich war. Hinzu kommen die bereits erläuterten Vor teile des Wegfalles einer Kreiselpumpe für den Zulauf zum Vorabscheide-Hydrozyklon. Die Hydrozyklon-Kapazitäten können durch Variation der N=nnzurchmEssEr und Anzahl der parallel geschalteten Einheiten der Leistung des Schöpfrades bequem angepasst werden. So können Anlagen beliebiger Grösse konzipiert werden (z.B. 500 bis 10 000 m3/h). Dies haben Versuche erfolgreich bestätigt. Durch Nachschalten von Stromklassierern oder Hyorozyklo- nen können aus dem gewonnenen Sand Fraktionen hergestellt werden, aus denen man synthetische Industriesande mit Sollkörnung durch partielle Rückvermischung gewinnt. Nachstehend werden in einer Tabelle ilanzerte für ein praxlsnahes Beispiel anggehen. Dabei ist die -örderleistung des Saugbaggers mit 10? m3/h angesetzt worden. Der Sanoverlust wird von 10 t/h (13 Ó) auf 4 t/h tonhal tIge Feinstsano (5 %) reduziert. Dabei sinz ole laufenden Nummern mit den römischen Ziffern 1 bis VII angegeben. In der erläuterten Zeichnung sind diese römischen Ziffern an den Stellen eingetragen, an denen diese Mengen auftreten. Darin bezeichnen "m3/h" den Wasserdurchsatz pro Stunde, "t/h" den Sanddurchsatz pro Stunde und "g/l" den Anteil an Sand in g pro Liter (1) Wasser. 3 I 1500 m /h El g/l 75 t/h II 71 t/h 455 g/l 156 m3/h 3 III 10 t/h 13c- m3/h 7s4 gJl IV 3 t/h 1280 m3/h 2,3 g/l V 7 t/h 100 g/l 70 m3/h VI 6 t/h 1000 g/l 6 m3/h VII 1 t/h 64 m3/h 15,6 g/l - Ansprüche

Claims: Patent- und Schutzansprüche: 1. Verfahren zur Sand, insbesondere Feinstsandrückge winnung aus mit Sand versetztem Baggerwasser, wobei mittels einer oder mehrerer Trennvorrichtungen, z.;. Schöpfräder oder Siebe (nachfolgend wird der Einfach heit halber immer nur in der Einzahl gesprochen) eine teilweise Trennung des Wassers vom Sand, sowie eine Ableitung dieses Wassers erfolgt und danach eine we tere Trennung unter Hydrozyklonverwendung geschieht, dadurch gekennzeichnet, dass dem von der Trennvorricn tung, z.B. einem Schöçfrad (3) bzw. dessen Schöpf wanne (2), angeleiteten Wasser (5) und dem im Wasser enthaltenden Sand im freien Fall (6) eine Flussge schwindigkelt erteilt und sie mit dieser GeschwindIg- keit dem Zulauf (7) eines Vorabscheide-Hydrozyklons (8) zugeführt werden, dass dessen aus trüben Schwall wasser bestehender überlauf (9) in einen Klärteich geleitet oder in das auszubaggernde Gewässer zurück geführt wird und dass die vor eingadickte Sand Suspension des Unterlaufes (10) des Vorabscheide-Hydrozyklons (E) über eine Druckerhöhungspumpe (11) einem Nacheindick Hydrozyklon (13) zugeführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erzielte Feinstsand mit Restfeuchte aus dem Unterlauf (17) des Nacheindick-Hydrozyklons (13) dem Bereich der Trennvorrichtung zugeleitet wird, der be reits entwässerten Sand führt. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erzielte Feinstsand mit Restfeuchte aus dem Unterlauf (17) des Nacheindiok-Hydrozyklons (13) einer Entwässerungsvorrichtung (zwar Schwingsieb oder Planfilter) zugeleitet wird. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auslauf der Trennvorrichtung, z.B. des Schöpfrades (3) bzw. der Schöpfrad-Wanne (2) für das Wasser (5) und dem Zulauf (7) des Vorabscheide hydrozyklons (8) eine freie Fallhöhe (h) von 4 bis 6 m vorgesehen ist. 5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungspumpe unmittelbar, d.h. ohne zwi schengeschalteten Pumpensumpf, an den Unterlauf (10) des Vorabscheide-Hydrozyklons (8) angeschlossen ist. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Unterlauf (10) des Vorabscheide-Hydrozyklons (ö) ein die vorelngedickte Sandsuspension des Unter laufes zwar durchlassender, aber deren Drall brechen der Einsatz (22) aus verschleissfestem Material vorge sehen ist. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (22) im Querschnitt Kreuzform hat. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Unterlauf (10) des Vor abscheide-Hydrozyklons (8) eine Apex-Düse (18) mit einem den Durchtrittsquerschnitt für die Unterlauf suspension verringernden Durchgang bzw. Bohrung (19) vorgesehen ist. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strömungsrichtung (21) der Unterlaufsuspension der Einsatz (22) der Apex Güse (18) nachgeordnet ist, wobei beide Teile sich bevorzugt im engsten Bereich des Unterlaufes (10) befinden. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorabscheide-Hydrozyklon (8) etwa liegend angeordnet ist. 11. Anordnung nach Einan der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des Vorabscheide Hydrozyklons (8) grösser sind als die des Nacheindick Hydrozyklons (13).

Inventors: DONHAUSER, FRIEDRICH, DIPL.-ING.
Applicants: FIRMA AMBERGER KAOLINWERKE GMBH
Application year: 1985
Main classification: B03B7
IPC codes: B03B7, B04C9, E02F7, B01D21