DE102009035416A1

DE102009035416A1 - Verfahren zur Abtrennung von magnetisierbaren Partikeln aus einer Suspension und zugehörige Vorrichtung

Info

Publication number: DE102009035416A1
Application number: DE102009035416A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. Hartmann; Wolfgang Krieglstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: BASF SE; Siemens AG
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-10
Also published as: WO2011012539A1; CN102470374B; CN102470374A; CL2012000262A1; RU2012107475A; PE20121299A1; US9101940B2; AU2010277737B2; AU2010277737A1; US20120125858A1; RU2531684C2; CA2769502A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Abtrennung von magnetisierbaren Partikeln aus einer Suspension wird die Suspension durch einen zylindersymmetrischen Separator (1) gefördert und im Separator (1) eine Trennung der Stoffströme (S) über eine wenigstens rohrförmige Trennblende vorgenommen. Gemäß der Erfindung wird durch den Separator (1) der Stofffluss in ein Konzentrat (AS) einerseits und ein sog. Tailing (Gangart) (R) andererseits getrennt und erfolgt die Beeinflussung der Trennrate von Konzentrat/Trailing allein durch Beeinflussung der Durchflussrate. Dazu ist im Separator (1) wenigstens eine Trennblende verschiebbar, so dass ein variabler Spalt gebildet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Daneben bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Im Erzbergbau werden Gesteine mit Erzanteilen im Prozentbereich gefördert, woraus ein Wertstoffkonzentrat gewonnen werden muss. Dies erfolgt bisher in der Praxis rein mechanisch durch sog. Floating-Aggregate. Vorgeschlagen wird auch eine magnetische Separation. Bei der magnetischen Separation im Rahmen der Erzgewinnung besteht die Forderung, durch magnetische Felder magnetisierbare Partikel und gegebenenfalls Agglomerate magnetisierbarer Partikel mit mineralischen Partikeln, insbesondere Werterzpartikeln, von anderen mineralischen Teilchen, welche in derselben Suspension (Pulpe) enthalten sind, zu trennen. Insbesondere wird gefordert, dies in einem kontinuierlichen Prozess zu tun, um die gewünschten hohen Massenflüsse von typischerweise 1000 m³/h und mehr zu bewältigen.
Es wurden bereits Magnetanordnungen vorbeschrieben, welche erlauben, in Wandnähe des Magnetsystems eines rohr- oder spaltförmigen Trennreaktors, der allgemein als Separator bezeichnet wird, einen aufkonzentrierten Pulpestrom, dem sogenannten Konzentrat, zu erhalten, bei dem die magnetisierbaren Partikeln in hoher Konzentration vorliegen. Im verbleibenden Rohr- oder Spaltvolumen fließt der abgereicherte Massenstrom (Tailing), der entsprechend der Aufgabenstellung vom Wertstoffstrom getrennt werden muss. Da sowohl Massenflussrate als auch Partikelkonzentrationen starken Schwankungen unterworfen sein können, muss die Trennung von Konzentrat und Tailing entsprechend große Schwankungen der Teilmassenströme ausgleichen können.
Bisher existieren in der Praxis keine kontinuierlich arbeitenden Erztrennverfahren, bei denen eine entsprechende Abtrennung von Konzentrat und Tailing vorgenommen wird. Es wird vorgeschlagen, die Abtrennung durch seitliche Absaugung des Konzentrats über einen entsprechenden Rohrstutzen vorzunehmen, wobei eine Beeinflussung der Trennrate nur über eine Beeinflussung der Durchflussrate z. B. über zusätzliche Pumpen oder Drosselung des Volumenstroms erfolgen kann. Weiterhin wird vorgeschlagen, in einer zylindersymmetrischen Anordnung die Trennung der Stoffströme Konzentrat und Tailing über eine rohrförmige Trennblende vorzunehmen. Dabei kann die Trennblende jedoch i. A. nicht im Durchmesser geändert werden, so dass das Verhältnis der Durchflussraten Konzentrat-Tailing ebenfalls nur über eine Steuerung der Massenflussrate erfolgen kann. Gefordert wird daher eine Trennblendenkonstruktion anzugeben, mit der auf einfache und zuverlässige Art und Weise das Verhältnis der Volumenströme in Abhängigkeit von entsprechenden Regelgrößen gesteuert werden, so dass der Gesamtprozess stets optimal abläuft.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren vorzuschlagen und geeignete Vorrichtungen zum Separieren von Stoffströmen, die magnetisierbare Partikel enthalten, zu schaffen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Patentanspruch 11 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Daraus ist insbesondere auch die spezifische Betriebsweise der Vorrichtung entnehmbar.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, insbesondere in einer rohr- oder rohrspaltförmigen Anordnung eine Trennblende einzusetzen, welche in Umfangsrichtung segmentiert ist und die sich jeweils paarweise zum Teil überlappen, wobei die einzelnen Segmente auf kreisförmigen, azentrischen Steuerkurven bewegt werden, derart, dass immer eine annähernd geschlossene Außenkontur erzielt wird. Der Raum zwischen dieser Außenkontur und der Separatorinnenwand bildet dabei einen in der Breite veränderbaren Trennspalt, mit dessen Hilfe der Konzentratstrom unabhängig von anderen Verfahrensparametern verändert werden kann.
Alternativ kann in einem entsprechenden Separator eine keilförmige Trennblende in bzw. gegen die Strömungsrichtung verschiebbar angeordnet sein, so dass sich je nach Stellung der Blende ein größerer oder kleinerer Trennspalt zur Abtrennung des Konzentrats bildet. Die Schräge des Trennkeils ist dabei der Innenwand des Separators zugewandt, so dass der dazwischen liegende Spalt am Ende des Separators durch diese axiale Verschiebung vergrößern oder aber auch verkleinern lässt. Dies kann in allen denkbaren Strömungsquerschnitten realisiert werden, sowohl in rechteckförmigen Spalten als auch in rotationssymmetrischen Anordnungen oder auch in Rohren mit anderem als kreisförmigem Querschnitt.
Mit der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:

– Durch die ringförmigen, ineinandergeschachtelten Rohrsegmente, die z. B. Kreissegment-Steuerkurven sein können, ergibt sich eine durchgängige Kante,
– die Steuerkurven werden über eine gemeinsame Kurvenscheibe angesteuert, so dass sich eine annähernd geschlossene Außenkontur ergibt,
– der Außenradius entspricht dem Innenradius des Separatorspalts,
– die Kanten der Segmente können mit Hartmetall, harter Keramik, oder anderem Verschleißschutz versehen sein gegen Abtrag durch den mineralischen Feststoffanteil der Pulpe, was auch bei axial verschobener einstückiger Trennblende möglich ist,
– Alternativ kann eine zur magnetseitigen Fläche des Trennspaltes hin konisch geformte Trennblende axial verschoben werden, um so auf besonders einfache Weise den Trennspalt zu vergrößern oder zu verkleinern.
– Eine Einstellung der Separatorspaltbreite ist über elektromechanische Ansteuerelemente möglich, welche von einer elektronischen Steuerung gesteuert werden. Die elektronische Steuerung erhält als Regelgröße ein Signal, welches aus der in den Teilströmen oder dem Ausgangsmassenstrom enthaltenen Magnetitmenge über deren auf das Volumen bezogenen Magnetisierbarkeit gewonnen werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen.
Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung
1 einen magnetischen Separator,
2 den Querschnitt eines magnetischen Separators mit azimutal verstellbaren Blenden und
3 einen Längsschnitt durch einen Separator gemäß 1 mit einer axial verstellbaren Blendenvorrichtung.
In 1 ist mit 1 ein Separator bezeichnet, der symmetrisch zu einer Längsachse I ausgebildet ist. Der Separator hat vorzugsweise einen runden Querschnitt. Er kann aber auch einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben. Am Separator 1 befindet sich eine Magnetvorrichtung, die in der Praxis durch eine Spule als Elektromagnet zur elektrisch aktivierbaren Magnetisierung ausgebildet ist. Auch andere mechanische Magnetvorrichtungen sind möglich.
In den Separator wird mittels einer Pumpe oder dergleichen ein Stoffstrom S geleitet, der aus einem Erz mit magnetisierbaren Teilchen und anderen Stoffen besteht. Der Stoffstrom soll in ein Wertstoffkonzentrat und eine Restgangart getrennt werden.
Die Trennung eines Stoffstromes in ein Wertstoffkonzentrat und eine Restgangart erfolgt in der Praxis bisher überwiegend nach dem so genannten Floating-Prinzip, bei dem mittels strömender Flüssigkeiten die unterschiedlichen Stoffe getrennt werden. Sofern eine magnetische Trennung erfolgen soll, muss dafür gesorgt werden, dass die metallischen Teilchen des Roherzes nach dem Mahlen zu Teilchen unter 1 μm magnetisierbar gemacht werden. Dies kann im Falle von Kupfererzen, bei denen der metallische Teil insbesondere als Kupfersulfid gebunden ist, dadurch erfolgen, dass an die Kupfersulfidteilchen magnetisierbare Eisenerzbestandteile, insbesondere in Form von Magnetit (Fe₂O₃) angelagert werden. Hierzu wird im Einzelnen auf die diesbezüglichen Patentanmeldungen der Anmelderin verwiesen.
In 2 ist mit 10 die Rohrwand des Separators 1 aus 1 bezeichnet. Der Schnitt erfolgt im unteren Bereich des Separators 1. Es ist ersichtlich, dass eine Trennblende 11 vorhanden ist, die aus drei sich umfangsmäßig überlappenden Teilblenden 11', 11'', 11''' besteht. Die Teilblenden 11', 11'', 11''' sind jeweils um eine Führungsachse 12', 12'' , 12''' verschwenkbar, welche wiederum jeweils in einer Kulisse 12 als azentrische Führungskurve geführt sind. Zwischen den Teil-Trennblenden 11', 11'', 11''' wird jeweils ein Spalt 15 gebildet. Die Spaltbreite des Spaltes 15 lässt sich von außen verändern und insbesondere über eine elektrische Steuerung an die jeweiligen Anforderungen anpassen.
Es kann somit durch die aktuelle Breite des Spaltes 15 der Anteil des als Wertstoffkonzentrat ausgetragenen Stoffstromes beeinflusst werden. Im mittleren Teil wird die Restgangart ausgetragen, die als so genannter Tailing bezeichnet wird.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades kann bei einem zylindersymmetrischen Aufbau des Separators gemäß 2 ein Verdrängungskörper vorhanden sein, der in 2 nicht im Einzelnen gezeigt ist. Damit wird die Trennung des Stoffstromes in den Wertstoff und das Tailing verbessert.
In 3 ist eine Rohrwand des Separators 1/2 aus 1 mit 20 bezeichnet. Es ist hier der Längsschnitt im unteren Bereich gezeigt. Dabei ist bei dieser Ausführungsform eine Blendenvorrichtung 21 axial verschiebbar angeordnet, wobei sich zwischen Blende 21 und Rohrinnenwandung 20 des Separators 2 ein Spalt 25 ergibt. Die Blendeneinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass mit der axialen Verschiebung eine Änderung des Umfangsspaltes 25 erfolgt. Damit wird wieder der Anteil des Stoffstromes am Umfang ausgeleitet und ein variabler Wertstrom geschaffen.
In 3 ist auf der Oberfläche der Trennblende 21 ein Verschleißschutz 22 angeordnet. Weiterhin ist hier eine Spule 35 als Teil der Magnetvorrichtung 5 aus 1 ersichtlich, mit der für den bestimmungsgemäßen Zweck geeignete Magnetfelder erzeugt werden können.
Es lässt sich zeigen, dass bei entsprechender Aufbereitung des Stoffstromes durch die magnetische Aktivierung sich die magnetisierbaren Teilchen am Umfang des zylindersymmetrischen Separators anreichern. Damit wird durch die magnetische Aktivierung eine effiziente Trennung möglich. Es können Trennraten bis zu 85% erreicht werden.
Sofern der Tailing eine weitere magnetische Separierungsvorrichtung durchläuft, kann eine weitere Anreicherung erfolgen. Möglich ist auch eine kaskadenartige Anordnung von magnetischen Separatoren gemäß 2 oder 3.

Claims

Verfahren zur Abtrennung von magnetisierbaren Partikeln aus einer als Stoffstrom vorliegenden Suspension, die metallische und nichtmetallische Anteile enthält und einen vorgegebenen Massenfluss hat, wobei durch elektromagnetische Felder die magnetisierbaren von den nichtmagnetisierbaren Stoffanteilen getrennt werden und der Stoffstrom in ein Wertstoff-Konzentrat einerseits und ein sog. Tailing andererseits überführt wird, mit folgenden Maßnahmen: – die Beeinflussung der Trennrate von Konzentrat/Tailing erfolgt allein durch eine Beeinflussung des Massenflusses des Stoffstromes, – zum Erreichen einer vorgegebenen Trennrate von Konzentrat/Tailing wird der Massenfluss des Stoffstromes durch mechanische Einstellung eines Durchflussspaltes vorgegeben und/oder verändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Konzentrat/Tailing unabhängig von der Steuerung der Massenflussrate des Stoffstromes der Suspension erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtprozess der Trennung von Konzentrat/Tailing unabhängig vom Verhältnis der Volumenströme selbsttätig abläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Bestandteile der Suspension nichtmagnetisierbare Partikel als Wertstoff und magnetisierbare Partikel als Hilfsstoff enthält, die in gebundener Form der magnetischen Separation unterzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmagnetisierbare Wertstoff Kupfer ist und dass als magnetisierbarer Hilfsstoff Magnetit verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wertstoffstrom eine Wertstoff-Konzentration von größer 50% hat.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoff-Konzentration bei > 75% liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffströme mehreren magnetischen Separationen unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wertstoff-Strom der wenigstens einen weiteren magnetischen Separation dem Ausgangsstrom zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tailing-Strom der wenigstens einen magnetischen Separation einer weiteren magnetischen Separation unterzogen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 10, mit einem längssymmetrischen magnetischen Separator, der zur Trennung der Stoffströme wenigstens einen in der Spaltbreite veränderbaren Trennspalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Trennspaltes (15, 25) eine zumindest teilweise rohrförmig ausgebildete Trennblende (11, 21) vorhanden ist, wobei die wenigstens eine Trennblende (11, 21) in Umfangsrichtung des längssymmetrischen Separators (1, 2) verstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennblende (11) segmentiert ist, wobei sich jeweils zwei Segmente (11', 11'', 11''') paarweise zumindest zum Teil überlappen (2).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennblende (21) axial verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (1, 2) zylindersymmetrisch ist und einen kreisförmigen Querschnitt hat.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Segmente (11) mittels kulissenartiger kreissektorförmiger Führungen (12), die azentrische Steuerkurven bilden, bewegt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bewegung der azentrischen Steuerkurven (12) immer eine annähernd geschlossene Außenkontur erzielt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im zylindersymmetrischen Separator der Raum zwischen der Außenkontur und der Separatorinnenwand einen in der Breite veränderbaren Trennspalt (25) bildet, der als keilförmige Blende (21) zur Veränderung des Konzentratstromes unabhängig von anderen Verfahrensparametern einsetzbar ist (3).
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im zylindersymmetrischen Separator die keilförmige Trennblende (21) verschiebbar angeordnet ist, so dass sich je nach Stellung der Blende (21) ein größerer oder kleinerer Trennspalt (25) zur Abtrennung des Konzentrates bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die keilförmige Trennblende (21) in Strömungsrichtung oder gegen die Strömungsrichtung verschiebbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge der keilförmigen Trennblende (21) der Innenwand des zylindersymmetrischen Separators zugewandt ist.