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Title:
METHOD FOR THE ELECTRIC CONTACT CHARGING OF A MIXTURE CONTAINING ALEURONE AND SHELL PARTICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/016354
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the electric contact charging of a particle mixture consisting of aleurone and shell particles. According to said method, the aleurone particles and the shell particles of the mixture are transported through a first process zone and whilst they remain in said zone are displaced in relation to the surface of a solid body, whereby said aleurone particles, shell particles and surface(s) of the solid body repeatedly come into contact with one another. This produces a different electric charge for the aleurone particles, (first electric condition) and for the shell particles, (second electric condition). During the contact between the particles and the surface(s) of the solid body, the displacement condition of the particles is altered as a result of an acceleration of the particles by a transfer of forces between said particles and the surface of the solid body.

Inventors:
Behrens, Raimund (Blarerstrasse 14, Konstanz, 78462, DE)
Bohm, Arturo (Schlattrainstrasse 16, Oberuzwil, CH-9242, CH)
Application Number:
PCT/CH2003/000429
Publication Date:
February 26, 2004
Filing Date:
June 30, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BÜHLER AG (Bahnhofstrasse, Uzwil, CH-9240, CH)
Behrens, Raimund (Blarerstrasse 14, Konstanz, 78462, DE)
Bohm, Arturo (Schlattrainstrasse 16, Oberuzwil, CH-9242, CH)
International Classes:
B03C7/00; B03C7/00; (IPC1-7): B02B1/02; B03C7/00
Attorney, Agent or Firm:
BÜHLER AG (Bahnhofstrasse, Uzwil, CH-9240, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum kontaktelektrischen Aufladen eines aus Aleuronteilchen und Scha lenteilchen bestehenden TeilchenGemisches (1), bei dem die Aleuronteilchen und die Schalenteilchen des Gemisches durch einen ersten Verfahrensbereich (A1 ; A2 ; A3 ; A4) transportiert werden und während ihres Verweilen in dem ersten Ver fahrensbereich relativ zu mindestens einer Festkörperoberfläche bewegt werden, wobei wiederholte Kontakte zwischen den Aleuronteilchen, den Schalenteilchen und der mindestens einen Festkörperoberfläche stattfinden, wodurch eine unter schiedliche elektrische Aufladung der Aleuronteilchen zu einem ersten elektri schen Zustand und der Schalenteilchen zu einem zweiten elektrischen Zustand er folgt, dadurch gekennzeichnet, dass während des Kontaktes zwischen den Teil chen und der mindestens einen Festkörperoberfläche eine Änderung des Bewe gungszustands der Teilchen (1) aufgrund einer Beschleunigung der Teilchen durch eine Kraftübertragung zwischen den Teilchen und der Festkörperoberfläche erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeladenen Teilchen des Aleuronteilchen/SchalenteilchenGemisches während ihres Verwei lens in einem zweiten Verfahrensbereich in einem elektrischen und/oder magneti schen Feld bewegt werden, so dass die in dem ersten elektrischen Zustand vor liegenden Aleuronteilchen von den in dem zweiten elektrischen Zustand vorlie genden Schalenteilchen getrennt werden (Entmischung des Aleuronteil chen/SchalenteilchenGemisches).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verfahrensbereich zwei ihn begrenzende Festkörperoberflächen aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Festkörperoberflächen relativ zueinander bewegt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verfahrens bereich zur kontaktelektrischen Aufladung des Aleuronteilchen/Schalenteilchen Gemisches durch einen spaltartigen Zwischenraum (A1) zwischen der Aussenflä che eines Drehkörpers (3) und der Innenfläche eines den Drehkörper umgeben den Hohikörpers (2b) gebildet wird, wobei die Aussenfläche des Drehkörpers rela tiv zur Innenfläche des Hohlkörpers bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper ein Zylinder und der Hohlkörper ein Hohlzylinder ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper ein Kegel und der Hohlkörper ein Hohlkegel ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper und der Hohlkörper eine paraboloidförmige Aussenfläche bzw. eine paraboloidförmige Innenfläche aufweisen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem ersten Verfahrensbereich zusätzlich zu den Aleuronteilchen und den Scha lenteilchen des Gemisches (1) Kollisionskörper (9) befinden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der mindestens einen Festkörperoberfläche stiftartige Erhebungen in den ers ten Verfahrensbereich erstrecken.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, die Drehachse des Drehkörpers und/oder die Drehachse des Hohlkörpers vertikal an geordnet sind/ist.
12. Verfahren nach einem derAnsprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper und/oder der Hohlkörper rotationssymmetrisch sind/ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper und/oder der Hohlkörper konzentrisch angeordnet sind.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper und/oder der Hohlkörper exzentrisch angeordnet sind.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper und/oder der Hohlkörper einen polygonalen Querschnitt senkrecht zur Drehachse haben/hat.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Teilchen durch den ersten Verfahrensbereich hindurch mit einer mittleren TeilchenTransportgeschwindigkeit durch Mitführung in einem Gasstrom erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Teilchen durch den ersten Verfahrensbereich hindurch durch Mitfüh rung an der mindestens einen bewegten Festkörperoberfläche erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ge schwindigkeit der mindestens einen bewegten Festkörperoberfläche und der mitt leren TeilchenTransportgeschwindigkeit eine Differenz besteht.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der mindestens einen bewegten Festkörperoberfläche und die mittlere Teilchen Transportgeschwindigkeit entgegengesetzt sind.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper in einem Kreislauf geführt werden, auf dem sie durch einen dritten Verfahrensbereich hindurchgeführt werden, in welchem ihr elektrischer Ladungs zustand verändert wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper in dem dritten Verfahrensbereich elektrisch entladen werden.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper in dem dritten Verfahrensbereich elektrisch aufgeladen werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper und das TeilchenGemisch im Gegenstrom zueinander be wegt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper als KoflisionskörperSchwarm ìn dem ersten Verfahrensbereich gegen den Strom des in dem Transportgas mitgeführten Teilchengemisches im Gleichgewicht gehalten werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Kollisi onskörper einwirkende gleichgewichtserzeugende Gegenkraft eine Massenkraft ist.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenkraft die Schwerkraft und/oder eine Fliehkraft ist.
27. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ver fahrensbereich eine Vielzahl in Serie angeordneter Ablenkflächen aufweist, mittels derer die in einem Gasstrom mitgeführten Aleuronteilchen und Schalenteilchen des TeilchenGemisches auf ihrem Weg durch den ersten Verfahrensbereich wie derholt abgelenkt werden.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkflächen zickzackförmig angeordnet sind.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenk flächen jeweils eben sind.
30. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenk flächen konkav gekrümmt sind.
31. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Festkörperoberfläche die (nnenfläche eines Hohlkörpers (7) ist.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper eine Hohitrommel Ist.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Innern des Hohlkörpers (7) zusätzlich zu den Aleuronteilchen und den Schalenteilchen des Gemisches (1) Kollisionskörper (9) befinden.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Innenfläche des Hohlkörpers stiftartige Erhebungen ins innere des Hohlkörpers erstrecken.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, die Drehachse des Hohikörpers horizontal angeordnet ist.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, die Drehachse des Hohikörpers zur Horizontalen geneigt angeordnet ist.
37. Verfahren nach Anspruch 32 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Nei gungswinkel zwischen der Drehachse und der Horizontalen kleiner als der Nei gungswinkel eines Schüttkegels des TeilchenGemisches ist.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper rotationssymmetrisch ist.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper einen polygonalen Querschnitt senkrecht zur Drehachse hat.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Teilchen durch den Hohlkörper hindurch mit einer mittleren Teil chenTransportgeschwindigkeit durch Mitführung in einem Gasstrom erfolgt.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Teilchen durch den Hohlkörper hindurch durch Mitführung an der Innenfläche des Hohlkörpers erfolgt.
42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ge schwindigkeitsvektor der tnnenftäche des Hohlkörpers und dem Geschwindig keitsvektor der mittleren TeilchenTransportgeschwindigkeit eine Geschwindig keitsvektorDifferenz besteht.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper in einem Kreislauf geführt werden, auf dem sie durch einen dritten Verfahrensbereich hindurchgeführt werden, in weichem ihr elektrischer La dungszustand verändert wird.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper in dem dritten Verfahrensbereich elektrisch entladen werden.
45. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper in dem dritten Verfahrensbereich elektrisch aufgeladen werden.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionskörper und das TeilchenGemisch im Gegenstrom zueinander be wegt werden.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas zumindest in dem ersten Verfahrensbereich eine relative Feuchtigkeit von ca. 530% und vorzugsweise von 1020% bezogen auf die TaupunktFeuchtigkeit hat.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas zumindest in dem ersten Verfahrensbereich eine Temperatur von ca. 10 60°C und vorzugsweise von 2040°C hat.
49. Verfahren nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Luft ist.
Description:
Verfahren zum kontaktelektrischen Aufladen eines Aleuronteilchen/Schalenteilchen-Gemisches Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontaktelektrischen Aufladen eines aus Aleuronteilchen und Schalenteilchen bestehenden Teilchen-Gemisches gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Verfahren, bei denen ein aus mehreren Teilchensorten bestehendes Pulver durch einen ersten Verfahrensbereich transportiert werden und während ihres Verweilen in einem ersten Verfahrensbereich relativ zu mindestens einer Festkörperoberfläche bewegt werden, wobei wiederholte Kontakte zwischen den Pulverteilchen und der mindestens einen Festkörperoberfläche stattfinden, sind an sich bekannt. Dabei erfolgt eine unter- schiedliche elektrische Aufladung der verschiedenen Teiichensorten jeweils zu einem unterschiedlichen elektrischen Zustand. Die so behandelten Teilchen können dann in einem elektrischen und/oder magnetischen Feld bewegt und sortiert werden.

Damit eine anschliessende Sortierung der bewegten Aleuronteilchen und Schalenteil- chen in einem elektrischen und/oder einem magnetischen Feld erfolgreich durchgeführt werden kann, ist eine ausreichend starke und ausreichend unterschiedliche Aufladung der Aleuronteilchen und der Schalenteilchen erforderlich.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass während des Kontaktes zwi- schen den Teilchen (Aleuronteilchen oder Schalenteilchen) und der mindestens einen Festkörperoberfläche eine Änderung des Bewegungszustands der Teilchen aufgrund einer Beschleunigung der Teilchen durch eine Kraftübertragung zwischen den Teilchen und der Festkörperoberfläche erfolgt. Die Beschleunigung der Teilchen ändert den Ge- schwindigkeitsvektor der bewegten Teilchen. Sowohl eine Änderung des Betrags als auch der Richtung der Geschwindigkeit der bewegten Teilchen während des Kontaktes mit der mindestens einen Festkörperoberfläche bedingt eine Kraftübertragung zwischen der Festkörperoberfläche und dem sie kontaktierenden Teilchen. Die von der Festkör- peroberfläche auf das sie kontaktierende Teilchen übertragene Kraft kann in eine nor- male und eine tangentiale Komponente zerlegt werden. Reale Teilchen, wie z. B. Aleu- ronteilchen und Schalenteilchen, sind keine vollelastischen Massenpunkte, sondern haben eine endliche Ausdehnung und sind in der Regel nur teilelastisch. Wenn ein der- artiges Teilchen mit einer gegebenen kinetischen Energie auf die Festkörperoberfläche auftrifft, erfolgt je nach Form und Beschaffenheit (Elastizität oder Plastizität) des Teil- chens sowie je nach Form und Rauhigkeit der Festkörperoberfläche durch die Normal- kraft und die Tangentialkraft eine Reflexion, bleibende Deformation und Rotation des Teilchens, wobei das Teilchen nicht nur mit einem Punkt seiner Oberfläche, sondern mit einem etwas ausgedehnteren Teil seiner Oberfläche mit der Festkörperoberfläche in Kontakt gerät. Wenn das in der Regel elektrisch schwach oder praktisch nicht leitende Teilchen z. B. entlang der Festkörperoberfläche rollt und/oder gleitet, wird der Kontakt intensiviert, und es erfolgt eine stärkere Aufladung an der Oberfläche eines solchen Teilchens. Mit dem Begriff"Kontaktelektrizität"wird im folgenden übrigens die Übertra- gung elektrischer Ladungen allein durch Berührung zwischen einem Teilchen und der Festkörperoberfläche beschrieben, während mit dem Begriff"Triboelektrizität"eine spe- zielle Form der Kontaktelektrizität bei auftretender Reibung, insbesondere Gleitreibung, zwischen einem an der Festkörperoberfläche entlanggleitenden Teilchen gemeint ist.

Die aufgeladenen Teilchen des Aleuronteilchen/Schalenteilchen-Gemisches können während ihres Verweilen in einem zweiten Verfahrensbereich in einem elektrischen und/oder magnetischen Feld bewegt werden, so dass die in dem ersten elektrischen Zustand vorliegenden Aleuronteilchen von den in dem zweiten elektrischen Zustand vorliegenden Schalenteilchen getrennt bzw. sortiert werden (Entmischung des Aleuron- teilchen/Schalenteilchen-Gemisches).

Gemäss einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung weist der erste Verfahrensbereich zwei ihn begrenzende Festkörperoberflächen auf, die vorzugsweise relativ zueinander bewegt werden. So kann selbst bei im wesentlichen ruhenden Aleuronteilchen und Schalenteilchen eine intensive tribo-elektrische Aufladung der Teilchen erfolgen.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird der erste Verfahrensbereich zur kontaktelektri- schen Aufladung des Aleuronteilchen/Schalenteilchen-Gemisches durch einen spaltar- tigen Zwischenraum zwischen der Aussenfläche eines Drehkörpers und der Innenfläche eines den Drehkörper umgebenden Hohlkörpers gebildet, wobei die Aussenfläche des Drehkörpers relativ zur Innenfläche des Hohlkörpers bewegt wird. Durch die Oberflä- chenreibung des bewegten Drehkörpers werden die Teilchen entlang der Umfangsrich- tung durch den Spalt zwischen den beiden Zylinderflächen transportiert. Gegebenen- falls wird der Transport durch den Spalt durch einen Gasstrom in dem Spalt unterstützt.

Der Drehkörper kann z. B. ein Zylinder und der Hohlkörper ein Hohlzylinder sein. Alter- nativ kann als Drehkörper ein Kegel und als Hohlkörper ein Hohlkegel verwendet wer- den. Als Drehkörper und Hohlkörper kommen auch eine paraboloidförmige Aussenflä- che bzw. eine paraboloidförmige Innenfläche in Frage.

Vorzugsweise befinden sich in dem ersten Verfahrensbereich zusätzlich zu den Aleu- ronteilchen und den Schalenteilchen des Gemisches Kollisionskörper bzw. Ladungs- transferkörper. Die Abmessungen dieser vorzugsweise kugelförmigen Kollisionskörper sind zweckmässigerweise um mehr als das Zehnfache grösser als die Abmessungen der aufzuladenden Teilchen. Diese Kollisionskörper täuschen ähnlich wie die den ersten Verfahrensbereich begrenzende Festkörperoberfläche Ladungen mit den aufzuladen- den Teilchen aus und tragen somit insgesamt zur angestrebten Aufladung der Aleuron- teilchen und/oder der Schalenteilchen bei. Um zu verhindern, dass die Kollisionskörper eine zu hohe Masse haben und sich weniger gut als die Aleuronteilchen und die Scha- lenteilchen fluidisieren lassen, sind die Kollisionskörper zweckmässigerweise hohl oder porös ausgebildet.

Es können sich auch von der mindestens einen Festkörperoberfläche stiftartige Erhe- bungen in den ersten Verfahrensbereich erstrecken. Dadurch wird die exponierte Fest- körperoberfläche und die Wahrscheinlichkeit eines Stosses bzw. Kontaktes mit einem Teilchen erhöht, was ebenfalls insgesamt zur angestrebten Aufladung der Aleuronteil- chen und/oder der Schalenteilchen positiv beiträgt.

Die Drehachse des Drehkörpers und/oder die Drehachse des Hohlkörpers können ver- tikal angeordnet sein. Dadurch kann der Einfluss der Schwerkraft auf das Teilchenge- misch in dem spaltartigen Zwischenraum des ersten Verfahrensbereichs ausgenützt werden. So kann z. B. bei der vertikalen zylinderförmigen oder kegelförmigen Geometrie des ersten Verfahrensbereichs eine Überlagerung der vertikal nach unten gerichteten Schwerkraft und der entlang der Umfangsrichtung wirkenden Reibungskraft bzw. Mit- nahmekraft auf die Teilchen erzielt werden. Dadurch ergibt sich letztendlich eine im we- sentlichen schraubenförmige Bahn der Teilchen in dem spaltartigen Zwischenraum, so dass eine relativ hohe Verweilzeit und Einwirkungszeit für die angestrebte Teilchen- Aufladung erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass sich die Verweilzeit und damit auch das Ausmass der Teilchen-Aufladung durch Verändern der Drehzahl des Drehkörpers auf einfache Weise einstellen lassen.

Der Drehkörper u. nd/oder der Hohlkörper sind vorzugsweise rotationssymmetrisch aus- gebildet, können dabei aber je nach Bedarf konzentrisch oder exzentrisch zueinander angeordnet sein. Die konzentrische Anordnung hat eine konstante Spaltweite, während die exzentrische Anordnung eine veränderliche Spaltweite entlang der Umfangsrichtung hat. Dies ist insbesondere bei einer Anordnung mit im wesentlichen horizontaler Dreh- achse vorteilhaft, da auf diese Weise der unterschiedliche Einfluss der Schwerkraft ent- lang der Umfangsrichtung zumindest teilweise ausgeglichen werden kann. So kann z. B. bei einer horizontalen Anordnung der Drehkörper nach unten hin exzentrisch bezüglich des Hohlkörpers gelagert sein, wodurch sich ein von oben nach unten verjüngender Spalt ergibt. Dadurch wird das Einzugsverhalten des Spaltes verbessert, und der Spalt ist in seinem unteren Bereich besonders eng, wodurch die Einwirkung durch die Ober- fläche des Drehkörpers von oben her auf den Transport der Teilchen und deren Aufla- dung verstärkt wird.

Der Drehkörper und/oder der Hohlkörper können auch einen polygonalen Querschnitt senkrecht zur Drehachse haben. Dadurch treten in dem Spalt neben der ansonsten dominierenden Gleitreibung auch wiederholte intensive Stösse an den zueinander ab- gewinkelten Polygonflächen auf. Dies wirkt sich positiv auf die insgesamte Aufladung der Teilchen aus.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung erfolgt der Transport der Teilchen durch den ersten Verfahrensbereich hindurch mit einer mittleren Teilchen- Transportgeschwindigkeit durch Mitführung in einem Gasstrom.

Ergänzend oder alternativ kann der Transport der Teilchen durch den ersten Verfah- rensbereich hindurch durch Mitführung an der mindestens einen bewegten Festkörper- oberfläche durch Oberflächenreibung erfolgen, wobei zwischen der Geschwindigkeit der mindestens einen bewegten Festkörperoberfläche und der mittleren Teilchen-Transport- geschwindigkeit zweckmässigerweise eine Differenz besteht. Vorzugsweise sind die Geschwindigkeit der mindestens einen bewegten Festkörperoberfläche und die mittlere Teilchen-Transportgeschwindigkeit entgegengesetzt zueinander. Dadurch wird eine maximale Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Festkörperoberfläche und den Teil- chen und eine hohe Stossintensität erzielt. An dieser Stelle sei bemerkt, dass die hohe Intensität eines Stosses (praktisch reibungsfreie Einmal-Berührung) an sich zu keiner Intensivierung des Ladungstransfers von oder auf die Teilchen führt. Die hier aufzula- denden Aleuronteilchen und Schalenteilchen sind aber mehr oder weniger elastisch und/oder plastisch verformbar, so dass zumindest während des Kontaktes zwischen einem Teilchen und der Festkörperoberfläche eine Abplattung des Teilchens und somit eine Vergrösserung der Kontaktfläche erfolgt. Dadurch wird der kontaktelektrische La- dungstransfer von oder zu den Teilchen verbessert.

Je nach der Art der verwendeten Kollisionskörper und der Art des Ladungstransfers zwischen den Aleuronteilchen, den Schalenteilchen, der Festkörperoberfläche und den Kollisionskörpern werden die Kollisionskörper in einem Kreislauf geführt, auf dem sie durch einen dritten Verfahrensbereich hindurchgeführt werden, in welchem ihr elektri- scher Ladungszustand verändert wird, oder werden die Kollisionskörper als Kollisions- körper-Schwarm in dem ersten Verfahrensbereich gegen den Strom des in dem Trans- portgas mitgeführten Teilchengemisches im Gleichgewicht gehalten.

Die Kreislaufführung durch einen dritten Verfahrensbereich hindurch ist z. B. dann sinn- voll, wenn die Kollisionskörper aus demselben Material wie die Festkörperoberfläche bestehen und genau wie diese als"Kontaktpartner"für den definitiven Ladungstransfer von bzw. zu den Aleuronteilchen oder Schalenteilchen fungieren. In dem dritten Verfah- rensbereich erfolgt dann eine Wiederherstellung des ursprünglichen Ladungszustands der Kollisionskörper, den sie vor ihrem Durchtritt durch den ersten Verfahrensbereich hatten. Die Kollisionskörper können in dem dritten Verfahrensbereich z. B. durch Erdung elektrisch entladen werden, oder sie können erneut elektrisch aufgeladen werden. Bei diesem Fall der Kreislaufführung werden die Kollisionskörper und das Teilchen- Gemisch vorzugsweise im Gegenstrom zueinander bewegt, um die Intensität der ein- zelnen Stösse zwischen den Teilchen und den Kollisionskörpern wegen der weiter oben genannten Gründe zu erhöhen.

Das Halten der Kollisionskörper im Gleichgewicht ist z. B. dann sinnvoll, wenn die Kolli- sionskörper aus einem anderen Material als die Festkörperoberfläche bestehen und den Ladungstransfer zwischen Aleuronteilchen und Schalenteilchen unterstützen, in- dem sie z. B. von den Aleuronteilchen Ladung aufnehmen und diese Ladung dann an die Schalenteilchen abgeben oder umgekehrt. Die auf die Kollisionskörper einwirkende gleichgewichtserzeugende Gegenkraft ist vorzugsweise eine Massenkraft, insbesonde- re die Schwerkraft und/oder eine Fliehkraft, die durch eine Bewegung der Kollisionskör- per auf einer Kreisbahn zustande kommt.

Gemäss einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann der erste Verfahrensbereich für die Aufladung der Teilchen eine Vielzahl in Serie angeordneter Ablenkflächen auf- weisen, mittels derer die in einem Gasstrom mitgeführten Aleuronteilchen und Schalen- teilchen des Teilchen-Gemisches auf ihrem Weg durch den ersten Verfahrensbereich wiederholt abgelenkt werden. Denkbar ist z. B. eine einem statischen Mischer ähnliche Anordnung. Die Ablenkflächen sind vorzugsweise zickzackförmig angeordnet, wobei die jeweiligen Ablenkflächen jeweils eben oder konkav gekrümmt sein können. Die ebene Version begünstigt intensive Einzelstösse zwischen den Teilchen und der Ablenkfläche (rein kontaktelektrische Aufladung), während die konkav gekrümmte Version ein Gleiten der Teilchen entlang der Ablenkfläche begünstigt (tribo-elektrische Aufladung).

Gemäss einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist die mindestens eine Festkörper- oberfläche die Innenfläche eines Hohlköpers, bei dem es sich vorzugsweise um eine Hohltrommel handelt. Ähnlich wie bei dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung können sich im Innern des Hohlkörpers zusätzlich zu den Aleuronteilchen und den Schalenteil- chen des Gemisches Kollisionskörper befinden, und ergänzend oder alternativ können sich von der Innenfläche des Hohlkörpers stiftartige Erhebungen ins Innere des Hohl- körpers erstrecken.

Die Drehachse des Hohlkörpers ist hier vorzugsweise horizontal angeordnet. In diesem Fall erfolgt der Teilchentransport durch den Hohlraum des rotierenden Hohlkörpers durch einen die Teilchen mitführenden Gasstrom mit einer Komponente entlang der axialen Richtung parallel zur Drehachse des Hohikörpers.

Alternativ kann die Drehachse des Hohlkörpers zur Horizontalen geneigt angeordnet, sein, so dass eine Komponente der auf die Teilchen einwirkenden Schwerkraft zum Transport durch den Hohlkörper ausgenützt werden kann.

Vorzugsweise ist der Neigungswinkel zwischen der Drehachse und der Horizontalen kleiner als der Neigungswinkel eines Schüttkegels des Teilchen-Gemisches. Dadurch wird gewährleistet, dass bei ruhendem Hohlkörper mit Hohlzylinderform die Teilchen entlang der Innenfläche des Hohlzylinders nicht herabgleiten. Das Anhalten des Hohizy- linders bewirkt dann auch ein Anhalten des Teilchentransports.

Der Hohlkörper kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein, oder er kann einen poly- gonalen Querschnitt senkrecht zur Drehachse haben. Dies bringt dieselben Vorteile wie beim ersten Gesichtspunkt der Erfindung mit sich.

Der Transport der Teilchen durch den Hohlkörper hindurch kann mit einer mittleren Teilchen-Transportgeschwindigkeit durch Mitführung in einem Gasstrom erfolgen. Er- gänzend oder alternativ erfolgt der Transport der Teilchen durch den Hohlkörper hin- durch durch Mitführung an der Innenfläche des Hohlkörpers. Die Kombination aus der Oberflächenreibungs-Mitführung entlang der Umfangsrichtung des Hohlkörpers und der Gasstrom-Mitführung entlang der axialen Richtung des Hohlkörpers führt auch hier zu einer schraubenartigen Bewegung der Teilchen in dem Hohlkörper und zu einer Verlän- gerung ihrer Verweilzeit. Auch hier lässt sich die Form der schraubenartigen Bahn und die Verweilzeit der Teilchen in dem Hohlkörper über die Drehgeschwindigkeit des Hohl- körpers sowie über die Dichte und die Geschwindigkeit des Gasstroms durch den Hohl- körper einstellen.

Vorzugsweise besteht zwischen dem Geschwindigkeitsvektor der Innenfläche des Hohlkörpers und dem Geschwindigkeitsvektor der mittleren Teilchen- Transportgeschwiridigkeit eine Geschwindigkeitsvektor-Differenz. Hieraus ergibt sich dann eine resultierende Bahngeschwindigkeit der Teilchen entlang einer Schrauben- bahn.

Analog zum ersten Gesichtspunkt der Erfindung können die Kollisionskörper auch hier in einem Kreislauf geführt werden, auf dem sie durch einen dritten Verfahrensbereich hindurchgeführt werden, in welchem ihr elektrischer Ladungszustand verändert wird, oder die Kollisionskörper und das Teilchen-Gemisch werden im Gegenstrom zueinan- der bewegt.

Um eine optimale kontaktelektrische oder tribo-elektrische Aufladung der Aleuronteil- chen und/oder der Schalenteilchen gemäss der Erfindung zu erzielen, sollte das Gas zumindest in dem ersten Verfahrensbereich eine relative Feuchtigkeit von ca. 5-30% und vorzugsweise von 10-20% bezogen auf die Taupunkt-Feuchtigkeit haben, wobei das Gas zumindest in dem ersten Verfahrensbereich eine Temperatur von ca. 10-60°C und vorzugsweise von 20-40°C haben sollte. Als Gas kann Luft verwendet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung nicht einschränkend aufzufassender Ausfüh- rungsbeispiele, wobei : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt ; Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt ; Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt ; und Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt die Aufladung des aus Aleuronteilchen und Schalenteilchen bestehenden Teilchengemisches 1 durch intensive Reibung an einer rotierenden Welle 3, bzw. ent- lang der Innenwand des zylinderförmigen Gehäuseteils 2b. Durch Veränderung der Drehzahl bzw. der Umfangsgeschwindigkeit wird der Teilchenkontakt bzw. die Reibung mit der Gehäuseinnenwand intensiviert. Das Teilchengemisch 1 wird über den Einzel- trichter 2a zugeführt und gelangt dann zunächst unter Einwirkung der Schwerkraft in den Ringspalt A1, der bei diesem Ausführungsbeispiel den ersten Verfahrensbereich bildet, in dem die weiter oben geschilderte Aufladung des Teilchengemisches 1 erfolgt.

Die Verweilzeit des Teilchengemisches 1 wird durch die Drehzahl der rotierenden Welle 3 und/oder durch eine Schleuse 4 im Auslauf 2c eingestellt. Die aufgeladenen Teilchen 1'verlassen den Auslauf 2c und gelangen anschliessend in einen (nicht gezeigten) zweiten Verfahrensbereich, in dem die Teilchen unter der Einwirkung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes durch Ausnutzung ihres unterschiedlichen elektrischen Ladungszustands in Aleuronteilchen und Schalenteilchen sortiert werden.

Fig. 2 zeigt die pneumatische Förderung des Teilchengemisches 1 durch ein geschlän- geltes Rohr 5, in welchem die durch den Luftstrom mitgeführten Aleuronteilchen und Schalenteilchen wiederholt zu einem Richtungswechsel ihrer Bewegung gezwungen werden, so dass sich die Aleuronteilchen und Schalenteilchen während ihres Durchtritts durch das geschlängelte Rohr 5 in den konkaven Bereichen 5a, 5b, ..., 5k schwarmartig anreichern, aber dennoch weitertransportiert werden. In diesen konkaven Bereichen 5a, 5b,..., 5k erfolgt ein intensiver Kontakt zwischen der Innenwand des geschlängelten Rohres 5 und dem Teilchengemisch 1. Am Ende des Rohres treten die aufgeladenen Teilchen 1'aus.

Fig. 3 zeigt die pneumatische Förderung des Teilchengemisches 1 durch einen stati- schen Mischer 6. Der hier schematisch gezeigte statische Mischer 6 weist drei Bereiche 6a, 6b und 6c mit jeweils unterschiedlichen Einbauten (Ablenkblechen) auf. Gegenüber dem geschlängelten Rohr 5 (siehe Fig. 2) wird bei dem hier schematisch gezeigten sta- tischen Mischer eine Vergrösserung der Kontakt-Oberfläche sowie eine Erhöhung der Anzahl der Stösse zwischen den Teilchen und den Einbauten erzielt. Somit kann insbe- sondere gegenüber der Förderung in einem"einfachen"glatten Rohr die Gesamtlänge der für die elektrostatische Aufladung erforderlichen Förderstrecke verkürzt werden. Am Ende des statischen Mischers 6 treten dann die aufgeladenen Teilchen 1'aus.

Fig. 4 zeigt die Aufladung des Teilchengemisches 1 unter Zuhilfenahme von Kollisions- körpern bzw. Ladungstransferkörpern 9, die z. B. in Form von Kügelchen vorliegen kön- nen, im Inneren einer rotierenden zylinderförmigen Trommel 7. Das Teilchengemisch 1 wird über einen Einfülltrichter 8 zusammen mit den Kollisionskörpern 9 in das weiter oben liegende Ende 7 der geneigten Trommel 7 eingeleitet, woraufhin es durch die Drehbewegung der Trommel 7 um ihre Zylinderachse zusammen mit den Kollisionskör- pern 9 intensiv durchmischt wird. Dabei kommt es zu einer sehr hohen Anzahl von Kon- takten zwischen den Teilchen des Teilchengemisches 1 und der Innenwand der zylind- rischen Trommel 7 sowie den Oberflächen der Kollisionskörper 9. Dadurch wird eine wirkungsvolle unterschiedliche elektrische Aufladung der Aleuronteilchen und der Scha- lenteilchen des Teilchengemisches 1 erzielt. Die Innenwand der zylindrischen Trommel 7 besteht im vorliegenden Fall ebenso wie die Kollisionskörper 9 aus einem leitenden Material, insbesondere aus Stahl, wodurch letztendlich die Aleuronteilchen und die Schalenteilchen elektrisch unterschiedlich aufgeladen werden und als aufgeladenes Teilchengemisch 1'die Trommel an ihrem unteren Ende verlassen und herabfallen.

Während die aufgeladenen Teilchen 1'in einem elektrischen und/oder magnetischen Feld (nicht gezeigt) sortiert werden, werden die ebenfalls elektrisch geladenen Kollisi- onskörper 9 in einem Magnetfeld abgelenkt und auf ein Förderband 11 geleitet, von wo aus eine schematisch angedeutete Rückführung 12, während der die geladenen Kollisi- onskörper durch Erdung entladen werden, für eine erneute Zuführung der Kollisionskör- per 9 zusammen mit stets neu zugeführtem Teilchengemisch 1'in den Einfülltrichter 8 sorgt.

Während bei Fig. 1 der erste Verfahrensbereich für die kontaktelektrische bzw. tribo- elektrische Aufladung des Teilchengemisches 1 durch den Ringspalt A1 gebildet wird, wird er in Fig. 2 durch den Innenraum A2 des geschlängelten Rohres 5, in Fig. 3 durch den Innenraum A3 des statischen Mischers 6 und in Fig. 4 durch den Innenraum A4 der rotierenden Zylindertrommel 7 gebildet.

Bei allen vier Ausführungsbeispielen ist grundsätzlich eine Konditionierung der Umge- bungs-bzw. Förderluft erforderlich, um eine effiziente Aufladung zu erzielen. Tenden- ziell zeigt sich bei geringer relativer Luftfeuchte (ca. 10 bis 20 %) und Temperaturen zwischen 20°C und ca. 60° C eine deutlich verbesserte kontaktelektrische bzw. tribo- elektrische Aufladung sowie eine bessere Abscheidung im anschliessenden elektri- schen und/oder magnetischen Feld.

Bezugszeichenliste <BR> <BR> Teilchengemisch (Aleuronteilchen plus Schalenteilchen) 2 Gehäuse 2a Einfüllrichter des Gehäuses 2b zylinderförmiger Teil des Gehäuses 2c Auslauf des Gehäuses 3 rotierende Welle 4 Schleuse 5 geschlängeltes Rohr 5a, 5b,.... 5k konkave Bereiche des geschlängelten Rohres 1'aufgeladene Teilchen 6 statischer Mischer 6a, 6b, 6c unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen Einbauten (Ablenkblechen) 7 rotierende Zylindertrommel 8 Einfülltrichter 9 Kollisionskörper 10 Permanentmagnet 11 Förderband 12 Rückführung für Kollisionskörper A1 Verfahrensbereich zur Aufladung A2 Verfahrensbereich zur Aufladung A3 Verfahrensbereich zur Aufladung A4 Verfahrensbereich zur Aufladung