CS203990B2 - Method for the magnetic separation of little magnetic impurities discolouring raw kaolin - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu . zhodnocování minerálů a zvláště způsobu čištění minerálů, jako jsou kaoliny, za využití magnetického oddělování nečistot.

Přírodně se . vyskytující minerály, jako jsou přírodní jíly, uhličitany, mastek atd., obsahují často zabarvující nečistoty ve formě sloučenin železa nebo sloučenin titanu zabarvených sloučeninami železa. Způsob podle tohoto vynálezu je zvláště použitelný pro přírodní jíly včetně kaolinu a připomíná se, že množství právě uvedených zabarvujících nečistot na titanové bázi je obzvláště výrazné v případě kaolinových sedimentů v Georgii, kde jsou tyto nečistoty běžně přítomny jakožto železem zabarvený anatas a rutil.

V případě kaolinů . a jiných uvedených minerálů je často žádoucí a někdy nezbytné vyčistit přírodní produkty o přivést jejich čistotu na přijatelnou míru pro použití v papírenském průmyslu a k podobným účelům. K odstraňování uvedených zabarvujících nečistot se používá různých způsobů. V široké míře se například používá hydrosiřičitanů k převedení alespoň části nečistot na bázi sloučenin železa na rozpustnou formu, která se pak z jílů dá odstranit.

Mezi nejúčinnější způsoby odstraňování nečistot na bázi sloučenin titanu, včetně například anatasu zabarveného sloučeninami železa, . patří dobře známé flotační způsoby. Při těchto- způsobech se připravuje vodná suspenze nebo· disperze jílu, hodnota pH suspenze se převede do alkalické oblasti, například · přidáním hydroxidu amonného·· a jako pomocný přípravek . se přidá například kyselina olejová. Suspenze se pak míchá poměrně dlouhou dobu. Pak se přidá pomocný · přípravek jako borový olej do takto zpracované suspenze, načež se suspenzí nechá procházet ’wzduch, . dochází k pěnění a tím. k oddělení · -nečistot.

V posledních letech se zjistilo, že lze použít vysoce účinných . způsobů magnetického oddělování pro· odstraňování některých již uvedených nečistot včetně nečistot na bázi sloučenin titanu a některých . -sloučenin .železa.. Anatas například a některé jiná- paramagnetické minerály jsou podle zjištění citlivé na vysoce intenzívní · -magnetická pole. Tak je například v americkém ·patentovém spise . číslo 3 676 337 Henry H. Kolmém popsán způsob zpracování suspenzí minerálů nebo podobných látek jejich . průchodem matricí z ocelové vlny s magnetickým polem alespoň 1,2 T.

K provádění tohoto způsobu se . může použít různých zařízení například zařízení popsané v americkém patehtovém spise číslo

627 678 (Marston). V tomto případě se sus203990 péhze zpracovává průchodem nádobou, která obsahuje feromagnetickou matrici z vláken z nerezavějící oceli nebo z podobných vláken a do matrice se zavádí vysoce intenzívní magnetické pole obklopující cívku.

Jakékoliv použití separace s vysoce intenzívním magnetickým polem, právě popsané, je velmi vhodné pro zlepšování kvality určitých minerálů, především při čištění kaolinů, soudí se obecně, že až dosud se touto technologií nedosahuje takového vyčištění jako již popsanou flotační technikou. Ani se však neuvažovalo, že by nízké nebo střední intenzity pole mohly mít cenu pro čištění kaolinu nebo podobných minerálů na obchodně přijatelnou míru.

Úkolem tohoto vynálezu je tudíž vyvinout levný způsob magnetického oddělování zabarvených nečistot ze suspenzí minerálů, jako je suspenze kaolinu, pfi kterém by se dosahovalo dosud nedosažitelného vyčištění magnetickými separačními způsoby, a to na takový stupeň, aby bylo možno vynechat flotační zpracování a který by současně měl jen nepatrný vliv na okolí, nebo by neměl žádný škodlivý vliv na okolí. Takový způsob by měl mít zároveň výhodu v používání magnetického pole nižší intenzity než dosavadní způsoby a měl by být proveditelný na známých zařízeních pro· magnetické oddělování za současného značného zvýšení využitelnosti takových současných zařízení.

Všech uvedených požadavků se dosahuje při způsobu podle vynálezu tím, že se surový kaolinový jíl disperguje ve vodě, suspenze se naočkuje přídavkem jemně rozptýlených feromagnetických částic, přičemž alespoň 50 % hmot, těchto částic má ekvivalent kulového průměru 30 mikrometrů, naočkovaná suspenze se zavádí do magnetického póle a alespoň část ferrimagnetických částic s flokulovaiiými nečistotami se oddělí.

Pb zpracování v magnetickém poli se suspenze po opuštění magnetického separátoru ffekůlújé a pak šé podrobí běžnému způsobu toužení obzvláště hydrosiričiťanem sodným. 2 vylóužehé suspenze se pak vymyjí zbytky loužicího prostředku a sůšpehzb se pák popřípadě zbaví vody.

^; Ž připojených příkladů bude jasné, že toužení pří způsobu podle tohoto vynálezu je významné, jelikož jsou magnetické částice v ninoha případech velmi tmavě zabarvený: Proto produkt, opouštějící magnetický separátor, jakkoliv z něho bylo odstraněno značné množství původních zabarvujících nečistot, má Ještě poměrně nepřijatelnou jasnost. Avšak zabarvení, pocházející od zbylých magnetických očkovacích částic pocházíod sloučenin železa, které jsoti toužením snadno odstranitelné, zatímco odstraněné nečistoty jsou takového charakteru, že jsou necitlivé к běžným způsobům toužení.

2a použití Márstonovy aparatury nebo podobného zařízení se po Určité době matrice nasytí částicemi odstraněnými že suspenze, to je magneickými částicemi a znečištěnínami jílu jimi odstraněnými. Jak je ze stavu techniky dobře známo, podrobí se matrice občas běžnému promývání, při kterém se magnetické pole odstraní nebo přeruší.

Výhodné magnetické částice pro způsob podle vynálezu mohou zahrnovat částice železnatoželezité, přičemž alespoň 50 % hmot, částic má submikrometrovou velikost a částice se připravují srážením železitých solí spolu s zeleznatými solemi nadbytkem poměrně silné zásady. Příprava částic tohoto typu je popsána v článku W. C. Elmora „Ferromagnetic Colloid for studying magnetic structures“ (Ferromagnetické koloidy pro studium magnetických struktur) v časopisu Physical Reviiew 54, str. 309 (1938). Při způsobu podle vynálezu se může použít také přírodní železnatoželezitý kysličník, jako je například jemně mletý magnetit, jehož alespoň 50 % hmot částic je menších než 30 mikrometrů. Podobně se jakožto aktivátorů může použít jiných ferrimagnetických materiálů jemně rozptýlených, jako jsou krychlové ferity jako kysličník nikelnatoželezitý a kobaltnatoželezitý a gamma kysličník železitý.

Pro použití při způsobu podle vynálezu jsou vhodné také mnohé takzvané ferrokapaliny. Výraz ferrokapaliny se vztahuje na třídu koloidních suspenzí, popsaných na četných místech v odborné literatuře, jako Kaiserem v americkém patentovém spise číslo 3 806 449, Reimersem a Khalafalem v americkém patentovém spise číslo 3 843 540 a ve velmi často uváděném článku R. E. Rosenweiga „Magnetic Fluids“ (Magnetické kapaliny) uveřejněném na str. 48 časopisu International Science and Technology v červenci 1966. Tyto ferrokapaliny mohou být založeny na koloidních suspenzích magnetických materiálů právě uvedených nebo na suspenzích jiných ferrimagnetických nebo feromagnetických částic.

Způsob podle vynálezu má hlavní význam v tom; že se míra užitkovosti magnetického separátního aparátu zvýší ve velké míře, takže je možno volit takové průtokové rychlosti aparátem (á tím doby zádrže v magnetickém poli) šezřetelem ha intenzitu magnetického póle, jaké dosud nebylý možné. ’ Magnetické pole, jehóž půšóbérirni je zpracovávaná suspenze vystavena při způsobu podle vynálezů, může mít intenzitu snížěnú až na 0,5 T a přitom se dosahuje jasnosti a čistoty zpracovávaného materiálu, která je plně vyhovující, to znamená jasností, která byla dříve dosažitelná toliko ve vysoce intenzitním „oborů ad 1,2* do 1,5 T nebo pří vyšší intenzitě magnetického póle. Při uvedené intenzitě magnetického pole 0,5 T je doba prodlevy řádu 70 až 80 sekund (nebo vyšší) jakožto účinná pro dosažení dobrých výsledků při způsobu podle vynálezu. Obecně še doba prodlevy přizpůsobuje intenzitě magnetického pole a požadovanému stupni jasnosti. Například pro již uvedený Marstonův aparát je určena intenzita magnetického póle asi 1,5 až 2,2 I (a při této intenzitě magnetického· pole aparát pracuje). · Při této hodnotě intenzity magnetického pole je typickou dobou prodlevy při způsobu podle vynálezu 15 až 18 sekund. V rámci technologie .-a ekonomiky se může při způsobu podle vynálezu použít i vyšší intenzity magnetického· pole, například intenzity 6,0 T nebo vyšší.

V následujících příkladech jsou pracovníkům v oboru objasněny možnosti provádění způsobu podle vynálezu s uvedením zlepšením jasnosti, kterého se při způsobu podle vynálezu dosahuje. Procenta a díly jsou míněny hmotnostně, pokud není jinak uvedeno.

Příklad 1

Pro doložení účinnosti způsobu podle vynálezu se nejdříve definují čtyři skupiny vzorků, měkkých, krémových kaolinových jílů z Georgie, které jsou upraveny

1) samotným toužením,

2) samotnou flotací,

3) magneticky podle stavu techniky,

4) kombinací flotace a magnetické separace podle stavu techniky.

Dvě z uvedených skupin jílů (jíly A a B) jsou hrubé jíly, dvě· další skupiny jílů (jíly C a D) jsou jemné jíly. V každém případě se hrubé jíly nejdříve mísí. Zvláště se připravuje vodná, alkalická · disperze hrubého jílu s hodnotou pH upravenou na · 7 až 10 hydroxidem amonným, hnětení se provádí v přítomnosti malého množství dispergačního· prostředku, jako je křemičitan sodný, při množství· energie asi 6,77 kW h/t pevných látek. Hnětený vzorek se pak podrobí dalšímu zpracování podle rozpisu v tabulce. Účinnost různých způsdbů úpravy měřena stanovením čistoty pro 90 % frakce menší než 2 mikrometry zpracovaného vzorku. Výsledky jsou v tabulce I, kde se ve všech případech čistotou rozumí takzvaná „G. E. čistota“ stanovená standardním způsobem podle TAPPI T-646 m-54.

Tabulka I

Jíl	Způsob	Т1О2 %
Jíl A	hnětení	1,77
	flotace	0,50
	magnetická separace flotace + magnetická	1,29
	separace	0,46
Jíl B	hnětení	1,63
	flotace	0,42
	magnetická separace flotace + magnetická	0,99
	separace	0,42
Jíl C	hnětení	1,45
	flotace	0,17
	magnetická separace flotace + magnetická	0,77
	separace	0,03
Jíl D	hnětení	1,47
	flotace	0,39
	magnetická separace flotace + magnetická	1,02
	separace	0,35

V každém případě se v tabulce I uvádí čistota pro upravený vzorek před toužením („produkt“) a po toužení hydrosiřičitanem přidaným v množství 3,6 kg/t pevné látky. Před loužením se stanovuje obsah jak kysličníku titaničitého, tak železitého, jak je v těchto· případech obvyklé.

Údaje u flotace v tabulce I se vztahují na vzorky podrobené běžné flotací. Flotace se provádí hnětením a kondicionováním vzorku olejevou kyselinou jakožto kolektorem

FezOs o/o	Čistota
Produl	kt Loužemi (3,6 kg/t)
——	84,5	86,8
—	89,5	91,6
—	87,9	90,0
—	90,6	92,0
0,24	77,9	84,1
0,24	88,0	91,2
0,18	84,3	87,9
0,18	89,'8	91,7
—	82,3	87,2 ·
—	87,8	90,5
—	87,3	90,2
—	90,1	91,9
1,10	83,1	8'8,0
1,18	86,3	90,8
0,90	87,5	89,6
0,91	90,0	91,7
v množství 1	až 2 kg/t.	Obsah pevných látek
při takovém hnětení a kondicionaci je 60 %.
Množství vynaložené energie při hnětení a
kondicionaci látek.	je 27,1 až	33,9 kW h/t pevných

Hnětená a kondicionovaná suspenze se po přidání pěnidla, například borového oleje podrobí běžnému · zpracování v pěnové flotační komoře, to znamená, že se suspenzí v uvedené komoře nechá procházet vzduch k dosažení oddělení nečistot z jílu.

Údaje u magnetické seperace v tabulce I jsou výsledkem zpracování vzorku magnetickou separací známou ze stavu techniky. Předem hnětený vzorek suspenze se nechá procházet za obsahu 30 % pevných látek matricí z ocelové vlny [7,5 % náplň) v aparatuře obecného typu popsané v uvedeném patentovém spise číslo 3 627 678 (Maršton). Střední intenzita pole při takovém zpracování je asi 1,5 T a doba prodlevy v magnetickém poli je asi 1,2 min. Tyto podmínky se blíží pracovní rychlosti 10 t/hod pro 84“ magnet (ID) při 30 % obsahu sušiny a považují se za poměrně optimální.

Výhodné magnetické očkovací částečky pro způsob podle vynálezu jsou syntetizovaný kysličník železnatoželezitý, připravený společným srážením železitých a železnatých iontů z vodného roztoku v žádaném molárním poměru neutralizací nadbytkem poměrně silné zásady, jako je hydroxid amonný nebo sodný. Velikost částic a rozdělení velikosti vzniklých částic se mění v závislosti na reakčních podmínkách; obecně je rozdělení velikosti částic takové, aby alespoň 50 % hmot, částic mělo ekvivalentní průměr menší než 1 mikrometr.

Při uvedené reakci se získá intenzívně černá ferrimagnetická sraženina. Molární poměr dvou druhů železa se může mísit na produkt s různou hodnotou magnetické nasycenosti. Výhodný Obor složení železnatoželezitého kysličníku takto připraveného je poměr trojmocného železa ke dvojmocnému železu 1:2,5; optimální je poměr 1,5 : 2,0.

Příklad 2

Magnetické očkovací částice pro způsob podle vynálezu se připraví navážením 12,8 g tetrahydrátu chloridu železnatého a 18,6 g bezvodého chloridu železltého do baňky o obsahu 400 ml. Přidá se 200 ml deionizované vody za doibrého míchání. Za intenzivního míchání se pak pomalu přidá 61,2 ml hydroxidu amonného (28 % roztok). Tím se získá asi 264 ml magnetického očkovacího suspenzního „roztoku“. Dávky v četných následujících příkladech se vztahují na ml takovéto vodné suspenze magnetických částic přidávané do suspenze jílu obsahující 2 kg suchého jílu. Například množství 100 ml/2 kg jílu odpovídá 50 1/t. Jestliže se předpokládá, že veškeré železo v solném roztoku je převedeno na kysličník železnatoželezitý, pak 264 ml vodné suspenze magnetických částic obsahuje 13,2 g kysličníku železnatoželezitého (Fe3O4). Pak 100 ml/2 kg jílu odpovídá 0,5 g/2 kg jílu, 2,5 kg kysličníku železnatoželezitého na tunu jílu.

Příklad 3

Vodná suspenze magnetických částic podle příkladu 2 se přidá do důkladně míchané vodné suspenze (30 % obsah pevných látek) vzorku kaolinového jílu uvedeného v příkladu 1 jako „jíl A“. Výsledná naočkovaná suspenze pak prochází magnetickým separačním zařízením typu uvedeného v příkladu 1. Střední intenzita pole na použité matrici z ocelové vlny je 1,5 T. Použito různé rychlosti čerpání, což vede к různým dobám prodlevy v poli, a různých dávek suspenze magnetického očkovacího materiálu. Výsledky jsou v tabulce II.

Tabulka II

Proces	Velikost dávky	Nastavení čerpadla	TiO2 (%)	FezO3 (Oo)	Čistota
produkt	loužení (3,6 kg/t)
flotace	0	—	0,42	1,12	86,6	90,8
magnetická	0	10	—	—	88,1	90,4
separace	0	20	—	—	88,2	90,1
	0	30	—	—	87,2	89,8
flotace +	O	10	0,29	0,93	90,1	92,0
+ magnetická	0	20	0,42	0,78	89,7	92,0
separace	0	30	0,35	0,89	89,3	92,0
magnetická	25 ml	10	0,93	0,98	87,5	90,2
separace +		20	1,05	0,91	86,6	90,0
4- očkovací		30	1,12	0,93	86,1	89,8
částice
	50 ml	10	1,05	0,86	87,«	90,6
		20	0,97	0,91	86,8	90,0
		30	1,02	0,95	86,0	89,8
	100 ml	10	0,48	0,94	86,7	91,8
		20	0,48	0,8'8	85,7	91,4
		30	0,66	1,03	83,3	91,2
	150 ml	10	0,55	1,09	81,2	91,5
		20	0,51	1,09	80,9	91,6
		30	0,45	1,18	80,9	91,2

Čistota se v tabulce II udává, jak již bylo připomenuto pro 90 % frakci menší než 2 mikrometry zpracovaného· vzorku. Nastavení čerpadla označené jako „10“, „20“ a „30“ odpovídá přibližně době prodlevy uvedené v tabulce III.

Tabulka III.

Nastavení čerpadla Doba prodlevy (s)

1072

2048

3024

Porovnáním dat z tabulky II, uvedených vpravo v části označené jako „magnetická separace 4- očkovací částice“ s kontrolními výsledky uvedenými nad nimi a s kontrolními výsledky z tabulky I je zřejmé, že hodnoty čištění po’ loužení zvláště v případě optimální dávky asi 100 ml, značně převyšují zlepšení čistoty dosažené samotnou magnetickou separací podle stavu techniky.

Zlepšení čistoty při použití optimální dávky očkovací látky také jasně převyšuje výsledky, dosažené flotací podle známého stavu techniky; a flotace podle stavu techniky a magnetická separace podle stavu techniky poskytují jen nepatrně lepší výsledky, než jakých se dosáhne způsobem podle vynálezu.

Mezi výsledky získanými při nastavení čerpadla 10 (72 sekundová prodleva a 30 (24 sekundová prodleva) je střední rozdíl asi 0,4 jednotek čistoty. Nízká doba prodlevy se zvláště připomíná, jelikož 24 sekundová prodleva je nižší, než byla dříve nutná k dosažení užitečného zlepšení čistoty, . mnohem menšího zlepšení se dosahuje flotací.

V tabulce II se může poznamenat, že v části označené „magnetická separace + očkovací částice“ je jasnost obecně nižší pro „produkt“ z magnetického separátoru než pro produkty různých jiných upravovačích operací, to znamená, že „produkt“ má nižší jasnost, pokud se netouží. To je důsledkem intenzivního tmavého zabarvení magnetických částic. V podstatě jednotlivé částice, při dávané při způsobu podle vynálezu (jak bude ještě rozvedeno), shromažďují nečistoty, jako je kysličník titaničitý znečištěný železem.

Zatímco se velké množství takových nečistot tímto způsobem odstraní (spolu s očkovacími částicemi), když naočkovaná suspenze prochází separátorem, vykazuje často „produkt“ (opouštějící separátor) zvýšené množství obsahu kysličníku železnatoželezitého a ztmavnutí barvy, takže množství přidaného železa zavedeného· spolu s očkovacím materiálem, může být stejné nebo větší než množství „vázaného“ železa odstraněného spolu s kysličníkem titaničitým a s jinými nečistotami.

Očkovací materiál je však na rozdíl od kysličníku titaničitého snadno odstranitelný loužením. Tato· hypotéza ·je plně opodstatněna údaji z tabulky · II, jakož také údaji v příkladech, které ještě budou uvedeny. Tak · se například pozoruje (porovnáním tabulky I), že obsah kysličníku titaničitého ve vzorcích zpracovaných způsobem podle vynálezu je asi o 40 °/o nižší než u odpovídajících vzorků podrobených separačním pochodům magnetickým podle stavu techniky.

Přesný mechanismus, který umožňuje výsledky dosažené při způsobu podle tohoto vynálezu, je dosud znám jen nedokonale. Je však doměnka, že magnetické členy částic zaváděných při způsobu podle vynálezu slouží k definování bodů s vysokým gradientem magnetického pole, když naočkovaná suspenze dosáhne magnetického pole. V tomto smyslu se mechanismus může považovat za analogii mechanismu, který umožňuje, aby již zmíněná matrice z ocelové vlny sama , působila jako účinný kolektor paramagnetických nečistot a jiných nečistot s malou přitažlivostí. Avšak magnetický částicový očkovací materiál, posuzován z tohoto hlediska, nutno přesněji posuzovat jako rozšíření tohoto· mechanismu, známého ze stavu techniky, jelikož především shromažďovací schopnost částic je mnohem meší než u ocelové vlny a kromě toho jsou jednotlivé částice vysoce dispergovány a jsou vysoce pohyblivé. Hmota shromažďovacích míst představovaná aktivátorem, může být přesněji považována za mobilní nebo dynamickou shromažďovací matrici.

Ve spojení s tímto rozborem se připomíná, že se občas při způsobech podle stavu techniky pozorovalo, že určité přísady, mající ferromagnetické nebo feromagnetické vlastnosti mohou být užitečné při provádění magnetické separace. Zmínky hodný příklad je v americkém patentovém spise čís. 2 352 324 Hublera, který se týká zkvalitňování kazivcových rud. Hubler· jakožto jedno hledisko tohoto zkvalitňování zahrnuje stupeň mokré magnetické separace.

V této souvislosti poznamenává, že kondicionace rudy v přítomnosti určitých prostředků na · bázi mastné kyseliny, jako je kyselina olejová, příznivě ovlivňuje proces magnetické separace; a uvádí, že ke zlepšení dochází, jelikož mastná kyselina povléká částice nečistot, takže se umožňuje vázání magnetitu, který je v rudě obsažen, na nečistoty a povlékat · nečistoty.

Toto · vysvětlení je však zcela odlišné od způsobu podle tohoto· vynálezu, při kterém se nepoužívají žádné mastné kyseliny nebo podobné látky. Mechanismus způsobu podle tohoto vynálezu je tedy zcela odlišný od mechanismu, ke kterému dochází při postupu podle Hublera. To je způsobeno· pravděpodobně naprostou odlišností velikostí částic přísad, jakož také rozdílnou povahou částic přípravku. Mechanismus způsobu podle tohoto vynálezu nepředpokládá, že by docházelo· k obalování nečistot magnetickými částicemi takovým způsobem, jako· je tomu u mastných kyselin. Naopak je nutno považovat způsob podle vynálezu spíše za „očkovací způsob“, kde jednotlivé, velmi nepatrné částice (kterým byl dodán vysoký gradient pole zvnějšku působícím magnetickým polem) mají funkci shromažďovacích míst pro nečistoty.

Účinnost způsobu podle vynálezu a zvláště skutečnost, že takový proces je užitečný k odstraňování nepatrných částic nečistot, je, přímým důsledkem tohoto očkovacího typu působení a vysokého gradientu pole, ke kterému dochází v průběhu sledu očkovací a shromažďovací operace. Při způsobu podle vynálezu tedy nedochází k chemickému vázání poměrně velkých částic na jiné poměrně velké částice, spíše se magnetické částice a nečistoty fyzikálně shlukují působením magnetického pole.

Příklad 4

Příprava magnetických částic obecného typu popsaného v příkladu II je popsána také Reimere.m a Khalafallem v americkém patentovém spise číslo 3 843 540, avšak sraženina kysličníku železnatoželezitého· se uvádí poprvé jakožto meziprodukt při vytváření ferrokapaliny jinde objevené. Jmenovaní výzkumníci uvádějí, že se sraženina může připravit za použití poměrně silné zásady, že se však především dává přednost hydroxidu amonnému. Zdá se, že se hydroxidu amonnému dává přednost z toho důvodu, že při následující přípravě ferrokapaliny se vytváří oleát sodný, který jakkoliv je rozpustný ve vodě, nerozkládá se při nízké až mírné teplotě jako oleát amonný. Vytvářejí se tedy magnetické částice s povlakem absorbované kyseliny olejové, čímž se nebrání vytváření ferrokapaliny. Tohoto· vysvětlení však nelze použít například pro postup podle příkladu III, kde kysličník železitoželezitý nepřechází do ferrokapaliny.

Nicméně tento příklad dokládá, že se dosahuje obecně lepších výsledků při způsobu podle vynálezu, kde se kysličník železnatoželezitý připravuje za použití hydroxidu amonného. Magnetické očkovací částice se připravují rozpuštěním 1,3 g tetrahydrátu chloridu železnatého a 3,0 g hexahydrátu chloridu železitého v destilované vodě a přidáním 3,6 g hydroxidu sodného· rozpuštěného ve vodě nebo ekvivalentního množství hydroxidu amonného (ve formě 28 °/o roztoku).

Ferrokapalina se také připravuje smícháním, sraženiny připravené právě popsaným způsobem s roztokem 2 ml olejové kyseliny v 25 ml petroleje a udržováním po dobu 10 minut na teplotě 60 až 70 °C. Směs se pak nechá rozdělit na dvě vrstvy, černě zabarvenou organickou vrstvou je ferrokapalina.

Očkovací materiály, připravené popsaným způsobem, se pak důkladně promíchají se % suspenzí pevného jílu obsahující 2 kg suchého jílu již definovaného jakožto „jíl A“ a suspenze se pak podrobí magnetické se13 paraci za použití matrice z ocelové vlny při intenzitě magnetického pole 1,5 T a při nastavení čerpadla 10 [72 sekundová doba prodlevy). Výsledná jasnost, obsah kysličníku titaničitého a kysličníku železitého jsou v ná sledující tabulce IV, ze které je zřejmé, že se skutečně dosahuje poněkud lepších výsledků, jestliže se použije hydroxidu amonného.

Tabulka IV

Očkování	Zásada	TiOz- (%)	FežOj (%)	Jasnost produkt dloužení [3,6 kg/t)
Vodné prostředí	NaOH	0,03	0,18	186,2	92,0
částice kysličníku
železnatoželezitého	NH4OH	0,03	0,25	90,6	92,5
Ferrokapalina	NaOH	0,35	0,19	89,4	90,0
	NH4OH	0,24	0,19	88,9	91,2

Jak ukazuje příklad IV, mohou magnetické očkovací částice podle vynálezu obsahovat také ferrokapalinu. Takové kapaliny obsahují .obecně stálou suspenzi ferrimagnetických a/nebo ferromagnetických částic v kapalném nosiči. Výrazem „stálý“ se míní, že suspendované materiály, které jsou koloidní velikosti, se netoddelují od kapalného nosiče působením magnetických, gravitačních nebo jiných běžných sil na kapalinu. Nosič v případě nejběžnějí používaných ferrokapalin zahrnuje organické kapaliny jako. je petrolej, methylcyklohexan, pentan, n-heptan apod,, avšek také ferrokapaliny používající vodného nosiče jako. také použitelné při způsobu podle tohoto. vynálezu, jako je například vodná ferrokapalina popsaná v americkém patentovém spise číslo 3 480 455, kterou je stálá suspenze gama kysličníku železitého ve vodném nosiči.

Výhodná ferrokapalina pro použití při způsobu podle tohoto vynálezu je popsána v již uvedeném americkém .patentovém spise číslo 3 843 540 autorů Reimer a Khalafalla. Podle tohoto. patentového spisu se ferrokapalina připravuje způsobem, při kterém se zpočátku vysráží vodná suspenze submikrometrových částic kysličníku železnatého rychlou neutralizací míchaného roztoku železnatoželezité soli přidáním poměrně silné zásady, jako. je hydroxid amonný. Výsledné vysrážené částice se povléknou ve vodné fázi dispergačním činidlem. Pak se dispergačním činidlem povlečené částice extrahují z vodné fáze do organické kapaliny za vytvoření peptizované stálé koloidní suspenze magnetických částic v kapalném nosiči.

Jiné ferrokapaliny použitelné při způsobu podle vynálezu mohou být založeny na poměrně .stálých suspenzích jiných ferrimagnetických částic submikrometrických velikostí, jako je velmi jemně rozptýlený přírodní magnetit [vyrobený například dlouho dobým drcením způsobem . popsaným v americkém patentovém spise číslo 3 215 572), gama kysličník železitý . a obecněji magnetické ferrity obecného vzorce

MO . FezOs, kde představuje

M dvoumocný kovový iont . manganatý, nikelnatý, železnatý, kobaltnatý, hořečnatý atd.

Připomíná se také, že hranice mezi ferrokapalinami .a typem částic popsaným například v příkladu 2 není vůbec výrazná. Práce Elmora ovšem doporučuje peptizaci kysličníku železnatoželezitého. chlorovodíkem před jeho přidáním do 0,5 % roztoku mýdla, které působí jako ochranný koloid. Produkt popsaný Elmorem je velmi účinný při způsobu podle vynálezu [viz příklad 13), jakkoliv není zcela jasné, zdali je pro něj vhodně .použitelný výraz „ferrokapalina.“

P říklad 5

K doložení účinnosti ferrokapalin .při způsobu podle vynálezu se připraví vodný přípravek magnetických očkovacích částic způsobem popsaným v příkladu 2 (získá se 264 mililitrů vodného přípravku). Směs 230 ml petroleji a 20 ml olejové kyseliny se pomalu přidává do tohoto přípravku za dobrého· míchání. Směs se pak uvede na teplotu 60 °C a udržuje se na této teplotě za stálého míchání (k dosažení rovnoměrné teploty) po. dobu 10 minut. Voda se neodstraní. Výsledná ferrokapalina se pak v různém množství (a za různé doby prodlevy) používá pro. zpracování kaolinových vzorků typu „jílu C“, přičemž zpracované vzorky pak procházejí magnetickým separačním aparátem za podmínek popsaných v příkladu 3. Výsledky jsou v následující tabulce:

Tabulka V

Dávka ml	Nastavení čerpadla	TÍO2 (%)	Fe2O3 (%)	Produkt	Jasnost Loužení 3,6 kg/t
25	ml	10	0,81	1,09	88,2	90, '8
		20	0,81	1,01	87,6	90,5
		30	0,81	1,12	86,6	90,2
50	ml	10	0,75	1,12	88,2	91,0
		20	0,78	0,99	87,0	90,4
		30	0,81	1,08	86,6	90,1
100	ml	10	0,75	1,06	87,9	90,5
		20	0,87	1,03	86,9	89,9
		30	0,81	1,12	86,0	89,5
150	ml	10	0,70	0,97	86,8	90,4
		20	0,75	1,03	86,7	89,9
		30	0,93	1,12	84,5	89,1

Dávky v tabulce V jsou vyjádřeny v ml upravovacího přípravku, připraveného popsaným způsobem. К dobré aproximaci 200 ml této ferrokapaliny a 100 ml zjednodušeného vodného přípravku částic podle příkladu 2, obsahuje stejné hmot, množství kysličníku železnatoželezitého. Při srovnání výsledků z tabulky II а V je třeba brát zřetel na rozdíl obsahu kysličníku.

Z dat tabulky V vyplývá, že se nejle.pších výsledků se zřetelem na jasnost dosahuje při nižších dávkách totiž 25 až 50 ml. Pravděpodobným důvodem je skutečnost, že způsob přípravy ferrokapaliny vede к peptizaci jednotlivých magnetických částic, což vede к mnohem většímu počtu jednotlivých magnetických očkovacích částic v očkovací suspenzi. Tato skutečnost bude ještě objasněna v příkladu 13.

Ze srovnání hodnot v tabulce V s kontrolními hodnotami v tabulce I (pro vzorky „jílu C“ ] vyplývá, že nejlepší jasnost dosažitelná s použitými ferrokapalinami, je lepší než výsledky dosažené flotací podle stavu techniky nebo magnetickou separací podle stavu techniky prováděnými individuálně, nejsou však tak dobré jako je zlepšení jasnosti dosažené při kombinaci flotace a magnetického separačního procesu podle stavu techniky.

Z porovnání tabulky II а V také vyplývá, že nejlepší dosažené výsledky při použití ferrokapaliny jsou vždy horší, než výsledky dosažené při zpracování prostředkem s částicemi podle příkladu II. Již bylo uvedeno, že vodný nepeptizovaný prostředek s částicemi podle příkladu II je pro použití při způsobu podle vynálezu výhodnější než pravá ferrokapalina například ferrokapalina podle tohoto příkladu. Hlavním důvodem je ostatně vyšší dosažená jasnost za použití vodného přípravku s částicemi, což bude ještě v dalších příkladech objasněno. Náklad na tyto magneticky aktivační materiály je také nízký, což umožňuje ekonomické zpracování. К ještě dalšímu zlepšení ekonomiky způsobu se může použít výchozích látek nižší kvality pro přípravu částic podle příkladu II; například jakožto zdroje solí železa lze použít odpadních mořicích louhů z oceláren nebo podobných průmyslových odpadních produktů.

Kromě toho se použitím vodných nepeptizovaných přípravků s částicemi obchází potřeba nosiče jako jsou organické kapaliny běžně používané ferrokapaliny. Tím se zároveň eliminuje jakákoliv nutnost odstraňovat, odvádět nebo recyklovat organický nosič, což nehledě na zjednodušení způsobu je velmi důležité z hlediska zachování životního prostředí. Při použití uvedené organické kapaliny může docházet к velkým problémům s odpadem a/nebo s jeho omezením.

Příklad 6

Magnetické očkovací částice vedou, jak se zdá, obecně к lepším výsledkům při použití v čerstvě připraveném stavu. To platí zvláště pro zjednodušené materiály podle příkladu 2. Vysvětluje se to tím, že uvedené vodné materiály, které nejsou dispergovány jako pravé koloidy, podléhají změnám distribuce částic v závislosti na čase, například aglomeraci atd.

К demonstraci těchto vlivů se připraví vodný přípravek s částicemi podle příkladu 2. Polovina tohoto přípravku se použije hned pro přípravu ferrokapaliny například pro „komplexní“ přípravek podle příkladu 5.

Jednoduchý přípravek s částicemi podle příkladu 2 se přidá do kaolinové suspenze v dávce 100 ml na 1,8 kg suchého jílu; komplexní přípravek s částicemi například ferrokapalina se přidá v dávce 200 ml na 1,8 kg suchého jílu. Jak je uvedeno v příkladu 5, se tak přidá přibližně totéž množství kysličníku železnatoželezitého. Přípravek s částicemi se přidává do suspenze jílu po následující době:

(i) bezprostředně po přípravě (ii) po 4 hodinách, (iii) po 8 hodinách, (iv) po 20 hodinách a (v) po 32 hodinách.

Vf

Zpracovaná suspenze se pak nechá procházet magnetickým separačním aparátetn podle příkladu 1 při 20 % obsahu sušiny za nastavení čerpadla 10 (odpovídající době prodlevy 72 sekund), při intenzitě pole ma18 trice ocelové vlny 1,5 T. Kysličník titaničitý a kysličník železitý se stanoví v suchých vzorkách po oddělení před toužením. Jasnost se měří po toužení 0 kg/t, 1,8 kg/t, 2,7 kg/t a

3,6 kg/t. Výsledky jsou v tabulce VI:

Doha Produkt Jasnost po toužení

Aktivátor_______________________[hodiny) TiOž FežO3 jasnost 1,8 kg/t 2,7 kg/t 3,6 kg/t žádný — 1,09 1,05 87,3 90,1 90,2 90,2

LO CD LD to to r~T θ' θ' czT CD to to cd to to

CD CD OO to a to CD to

00 00 co co ю ιη ι/γ in co rH o o o o to cd to to to co cd to^ in ю т-Γ cd о o o cd co to to CD to CM to to to to t< is ь. t< 00 00 CO co oo to tx Μ N

O to^to to r-Γ o o o rH to O' to

CO CD to CD o r-Γ to o o oo о cm cm co

CD CD to to to to to o

ОЭ 00 CO CO CD

QO^LO 0O~OD CD to to to to o 00 co CO 00 to

CM CD CD CM со to to to to 00 oo CO 00 00 rH to 00 rH cd cd_ to~ to cd o cd o cd cd rH

CM to 00 rH гн to^to co to r-Γ o to to o to oo cd cm CM co

Z hodnot v tabulce VI vyplývá ve shodě s již uvedeným, že zjednodušený přípravek s částicemi vede obecně к lepšímu výsledku ve srovnání s komplexním přípravkem s částicemi například s ferrokapalinou. Je však jasné, že čerstvě připravený přípravek s částicemi, zvláště zjednodušený přípravek s částicemi poskytuje nejlepší výsledky. Připomíná se, že jasnost produktu je v mnoha případech nižší než jasnost produktu, u kterého se nepoužijí žádné očkovací částice. Jak již bylo uvedeno v příkladu 3, je to tím, že intenzívně černě zabarvený kysličník železnatoželezitý, prochází magnetem, avšak jasnost se obnoví po loužení například se nadbytek železnatoželezitého kysličníku sníží loužením hydrosiřičitanem.

Příklad 7

Vzorky zjednodušeného přípravku s magnetickými očkovacími částicemi typu použitého v příkladu 3 se analyzují se zřetelem na rozdělení velikosti částic. Zjištěno, že v případech, kdy se čerstvě připravený kysličník železnatoželezitý zředí deionizovanou vodou a analyzuje se, je vzniklé rozdělení velikosti částic bimodální a jen asi 25 % částic má ekvivalent kulového průměru menší než 1 mikrometr. Jestliže se však přidá malé množství (5 až 10 ml) Dispexu (obchodní značka Allied Colloids, Velká Británie pro ve vodě rozpustnou sůl polyakrylové nebo polymethakrylové kyseliny) do přípravku a ten se pak homogenizuje v míchačce, výsledná křivka distribuce velikosti částic udává, že přibližně 50 % hmot, částic má ekvivalent kulového průměru pod 1 mikrometr a pouhou frakci částic nad 10 mikrometrů. Pak se stanoví rozdělení velikosti částic u téhož prostředku, který se však nechal stárnout po dobu 16 hodin opět v přítomnosti malé ho množství Dispexu. Při tomto druhém stanovení se zjišťuje, že něco pod 35 % Částic má ekvivalent kulového průměru menší než 1 mikrometr; maximum velikosti částic převyšuje ekvivalent kulového průměru 10 mikrometrů. To znamená, že v uvedené době došlo к určité koagulaci.

Pak se hodnotila další série zkoušek, kde se Dispex přidával bezprostředně po přidání hydroxidu amonného, načež se vzorek homogenizoval při maximální rychlosti mixéru. V tomto případě distribuce velikosti částic ukázala 70 % hmot, částic s ekvivalentem kulového průměru menším než 1 mikrometr.

Příklad 8

V tomto příkladu se zpracovávají vzorky kaolinového „jílu D“ s široce kolísajícím množstvím zjednodušeného prostředku s magnetickými očkovacími částicemi podle příkladu II. Upravené vzorky se pak podrobují magnetické separaci stejným způsobem za použití zařízení podle příkladu 3. V každém případě je intenzita použitého pole 1,5 T, nastavení čerpadla 10 (odpovídá 72 sekundové prodlevě) a používá se matrice z ocelové vlny s 7,5 % náplní. V každém případě se stanovuje jasnost produktu pro vzorky z magnetického separátoru („produkt“) a pro loužené vzorky při různém množství loužicího prostředku. Podobně se v upravených vzorcích stanoví obsah kysličníku titaničitého a kysličníku železitého. Pro srovnání se provádějí také zkoušky za použití pouhé flotace podle stavu techniky, flotace plus magnetické separace podle stavu techniky, samotného hnětení a samotné magnetické separace podle stavu techniky. Ve všech případech zpracování podle stavu techniky je popsáno v příkladu 1. Výsledky jsou uvedeny v tabulce VII.

Iabulka VII

Způsob Vodný přípravek Produkt Loužená jasnost T1O2 FezCh magnetických jasnost 1,8 kg/t 2,7 kg/t 3,6 kg/t % %

CO HO O 00 r-£ тЧ~ CD CD* r-Γ CD r-Γ θ' θ'

σ>	тЧ		гЧ	гЧ	Гч	00
00	0	CD	О'		см	см~
θ'	Υ-Γ	θ'	г-Г	гЧ~	νΓ	гЧ

о	ш tx	со	о	tx	гЧ	о	о	оо	cd	см	см
оо	СР	о	СП	со	со	о	г>	IX	сп	сэ	q
о	О гЧ	т-Г	о	о	о	θ'	со	θ'	(О	гЧ	гЧ

tx^o	со	ιη	со	О	1Л	00	со	со	00л	00
гЧ 00	сп	сп	CD	О	СП	о	θ'	о	со
о со	со	00	00	о	00	СП	о	сп	00	00

00^	tx	со	1П	00	о	ю	со	см	со	<Ν	со
со	гЧ~ 00	СП	СП	СП	со	о	О'	О'	сп	гЧ	00
СП	О 00	00	00	00	СП	00	СП	о	00	00	tx

со	tx^CO	κγ	ю	00	СП	LO	ю	00	ΙΌ		1Ό
о?	тч оо	σΓ	σΓ	о	σΓ	СП	о	Гч	CD	со	оо
СП	СП 00	00	00	оо	со	00	СП	оо	00	tx	Гч

со	ОД	1Л	о	со	ю	СО	о	о		со	Гч
со	о СО	tx	х?	X?	х?	со	cd	ю	1П	см
00	03 со	00	со	00	00	00	00	00	оо	tx	řx

in о m о

CM in гч о гЧ

♦
8	LO	О	Ю
СМ	Ю	tx
гЧ	гЧ	гЧ	гЧ

Z tabulky je zřejmé, že maximální jasnosti (90,8) se dosahuje při dávce 100 ml na 1,8 kg suchého jílu. Kromě toho je zřejmé, že nejlepší výsledky dosažené s očkovacími částicemi jsou stejně dobré jako při flotaci, lepší o 2,4 jednofiky než výsledky se samotnou magnetickou separací podle stavu techniky a horší než při zpracování flotací plus magnetickou separací podle stavu techniky.

Také se poznamenává, že vzrůst obsahu kysličníku železitého začíná u netoužených vzorků (a zároveň odpovídajícím způsobem klesá jasnost produktu), když velikost dávky je větší než 100 ml. Nad uvedenou hra22 ničí značné množství očkovacích částic a nečistot prochází beze změny separačním aparátem. Je to ve skutečnosti hranice přísady, při které částice převyšují kapacitu separačního aparátu.

Příklad 9

Vzorky kaolinu typu „jíl B“ se podrobí v podstatě za týchž podmínek zpracování jako je popsáno v předešlém příkladu 8.

Výsledky u tohoto typu jílu jsou v tabulce VIII.

ω Гы ο-

Ф СО Ф 00	CO	CO	Гх	со	φ	Q3	tx	со
СЧ Г-Н' СМ^	CM	см	rH	см	см	см	СМ	оо
о θ' θ θ'	о	o	θ .	со	о	о	о	θ'

Ο •r-Ι .Ο

Η ο-

СМ см СО о	о	г-4	о	ю	о	со	ю	г-Н
ф^хф со О~	о	со	о	о	о	т—4	Ф	со
θ θ' т—Г CD	о	о	о	CD	CD	о	о	со

Č0 'Ctí 4—* Я £ φ Ο >Ν Д ρ ω Ο ctí h_r см

	CD	СО	Ф	со		г-	00	1>γ
гН τ—1 Ф	см	см	со	см	со	см	о	Т-Г
СП О 00 00	сп	сп	СП	СП	о	со	СП	о

Ол О^ т-Н СП	о	со	о~	о	ь*	Ьч	ю
гН гН Ф Ь*	гН	см	со	см	см	см	о
СП СП 00 оз	сп	СП	СП	СП	СП	СП	СП

О' СЮ СП СО'	T-J	ю	гН	О'	о	ф	ΙΟ	т-4
оо сл t> ф	о	о	г-4	СП	о		b>	о
00 00 t>> оз	СП	СП	СП	оо	СП	оо		00

do °0 г~Г

ю	о	ю	о	ю	о	ю	о
см	ю	о	о	см	ю	ь.	о
			т-Н	т-Н	гН	т-Н	см

ДП О ω

Л ŇJ

'Ctí 44 Г ϊ

'Ctí 44

Ф CJ

Φ o

ω ω

φ ω

φ 8 U .5

Φ ω

Ф ω •<-ч

φ 8 ω .a

ω ω

8 ®

φ ω

Q

Ctí Fh

4^ CH

Ctí F-i

СП

ctí £ CH

ctí t-i

Ч-» сн

ctí

4-»

ф о ctí

Φ

>r4

+3

Ф

'Ctí

Φ

'СО

Φ 'CC

s

'Ctí

S 'Ctí

φ

'Ctí S

'Ctí

a

Д

Φ гч

О.Ю

a

)O

Pu

>O CVCJ

ČO

£

>-ч bo ctí

Ф

'Φ

Φ

'φ

Φ o

v

'Φ

Š 'ф

g>

'Ф Ф

'Ф

ctí

>φ

C/3

44

сП

44

ω д.

U1

44

ω

CD

44 (Л

44

о

S

q

s

'Ctí

Q

'Ctí

Q

'Ctí O

'Ctí

O

'tú ω

'Ctí

O 'Ctí

cj

ч-ч

4-

Л

44

·£ 44

Л

Λ

44

4-»

44 ¢3

44

£ 44

£

'Ctí

o r-<

ча rH

O

Φ

o

φ

CJ Φ

O

Φ

и Φ

O

Ф CJ

Ф

φ

q

q

Ч-» P

я~< -M

q

·£

•₽4 4-»

q iq

q

Z tabulky vyplývá, že optimální dávka zjednodušeného přípravku s magnetickými očkovacími částicemi připraveného podle příkladu 2 je 75 až 100 ml. Zvláštní význam má skutečnoíst, že nejlepší dosažená jasnost (93,1) je mnohem lepší než jak bylo dosaženo kterýmkoliv způsobem podle známého stavu techniky zvláště včetně samotné magnetické separace, samotné flotace a magnetické separace plus flotace (což bylo dokud považováno za nejvýhodnější známý způsob). Také se poznamenává na základě dat z tabulky, že vyšší dávka má nepříznivý vliv jak na obsah kysličníku titaničitého, tak železitého a jasnost vzorků klesá.

Příklad 10

Jak již bylo uvedeno, výhodnými částicemi pro způsob podle vynálezu jsou zjednodušené částice synteticky připraveného kysličníku železnatoželezitého typu připraveného v příkladu 2. Bylo však zjištěno, že jemně mletý přírodní magnetit, například jemně práškový kysličník železnatoželezitý připravený z mletého magnetitu se při způsobu podle vynálezu může použít.

Při způsobu podle tohoto příkladu se používá vzorků práškovaného kysličníku železnatoželezitého. Rozdělení velikosti částic tohoto produktu naznačuje, že více než 50 % hmot, čáístic má menší ekvivalent kulového průměru než 30 mikrometrů.

Tohoto práškového magnetitu se používá к magnetickému naočkování suspenze kaolinového jílu typu „jíl C“, který se pak podrobí magnetické separaci za použití nastavení čerpadla 10 (odpovídá prodlevě 72 sekund). Používá se intenzity magnetického pole 1,5 T a používá se separačního aparátu podle příkladu 1.

Matricí je opět ocelová vlna, plněná na

7,5 %. Výsledky jsou v tabulce IX pro určité dávky magnetitové přísady (v kg/tunu) pro určité dávky loužicího přípravku (v kg/tunu); pro srovnání je také výsledek pro případ, kdy magnetit přidán nebyl.

Tabulka IX

Magnetit kg/t	Produkt jasnost	1,8 kg/it	Po loužení jasnost 2,7 kg/t	3,6 kg/t
0	88,8	90,4	90,4	90,4
2,25	89,4	91,0	91,1	91,1
4,5	89,3	91,1	91,1	91,1

Výsledky se jeví jako v podstatě stejné pro 2,25 a 4,5 kg magnetitu na tunu jílu. Je však jasný příznivý vliv přidávaného magnetitu. Jasnost po loužení je větší než jasnost dosažená při samotné magnetické separaci nebo při samotné flotací. Je však horší než zlepšení jasnolsti dolsažené při použití flotace spojené s magnetickou separací podle stavu techniky; a je také horší než zlepšení jasnosti dosažené použitím magnetické separace v přítomnosti syntetizovaného aktivátoru podle příkladu 2 (viz tabulka II).

Dále se připomíná, že jasnost produktu podle tabulky IX je ve skutečnosti větší než jasnost odpovídajícího produktu, dosažená při použití buď vodného přípravku částic podle příkladu 2 nebo ferrokapaliny podle příkladu 5, z nichž každý zahrnuje syntetizovaný železnatoželezitý kysličník. Tyto výsledky se vysvětlují tím, že hrubší magnetit podle tohoto příkladu je účinněji extrahován ze suspenze jílu než mnohem jemnější syntetizovaná sraženina uváděná v předešlých příkladech.

Kromě toho se dále připomíná v této souvislosti, že poměrně hrubé rozměry částic přírodního magnetitu, zde použitého, způsobují některé praktické problémy, například je obtížné udržovat hrubé magnetitové částice v suspenzi před průchodem upravené suspenze magnetickým separačním aparátem.

Příklad 11

V uvedených příkladech se používá typu aparatury popsané Marstonem v americkém patentovém spise číslo 3 627 678. Ve všech předcházejících příkladech se používalo intenzity pole 1,5 T a matrice pro uvedený aparát obsahuje vlnu z nerezavějící oceli a vyplňuje komoru aparátu ze 7,5 °/o. Tím se míní, že jakkoliv ocelová vlna vyplňuje všechny části komory, pouze 7,5 % celkového objemu komory je ve skutečnosti vyplněno materiálem matrice.

Jakkoliv je způsob podle vynálezu velmi vhodný pro kolektorovou matrici známou ze stavu techniky, naprklad pro matrici z ocelových vláken, je možno použít jiných matric ze známého stavu techniky včetně matrice z drátů, ocelových kuliček, ocelových tyčí, drátěnek, porézních ferromagnetických pěn atd. Podobně se může způsob podle vynálezu provádět za použití četných jiných se-paračních aparátů známých ze stavu techniky, například separátoirů s tvarovanými deskami, které se uvádějí v četných patentových spisech G. H. Jonese, například v americkém patentovém spise čís. 2 834 470.

V tomoto příkladu se způsob podle vynálezu provádí za použití separátoru Marstonova typu avšak za použití jiné matrice.

Kromě toho magnetický separátor pracuje s intenzitou magnetického pole 0,5 T.

Používá se těchto typů matric:

(a) žádné matrice, (b) ocelové vlny jako 7,5 % náplně rozprostřené v celé komoře, (c) ocelové vlny umístěné pouze ve výtokových částech obecně válcové komory, (d) kobercových drátěnek o tloušťce 25,4 milimetru, vyplňujících celou komoru, (e) ocelových kuliček o středním průměru asi 4,3 mm vyplňujících celou komoru.

Například při procesu podle odstavce (c) celková osová délka komory separátoru je 570 mm a průměr přibližně 38 mm. Ocelová vlna je umístěna po alespoň 150 mm její osové délky.

Záměrem tohoto způsobu je podpořit stupeň probíhající magnetické flokulace, to je vznikající působením magnetického pole avšak před naočkováním suspenze, která přichází do styku s matricí. Za použití různých zmíněných modifikací se vzorek kaolinového jílu typu „jíl D“ naočkuje 100 ml na 1,8 kg jílu za použití magnetických částic podle příkladu 2.

Jedna skupina naočkovaných vzorků se podrobí magnetické separaci za použití pole o 0,5 T a druhá skupina naočkovaných vzorků se podrobí separaci polem 1,5 T. Výsledky jsou uvedeny v tabulce X.

Tabulka X

Magnetické pole = 0,5 T Magnetické pole =' 1,5 T

Matrice Jasnost TiO? РегОз Jasnost TiO? Fe?O3

Produkt Louženo % % Produkt Louženo % % (3,6 kg/t) (5,6 kg/t)

Q ID 00 гЧ

CM CD CD^CM rH r-Γ O* CO T-? co

CO cn rH Ю cd xr LD O CO т-Г CD θ r-Γ CD

СЧ~ CD IDQO

CD C\T θ CDCD

CD CD 0000

CD CM CD CD

CO θ CO СГГ1П s □ oo oo oo

CD 00 ID O 'Φ r-i (χ H tx r-Γ cd o T-Γ co

C\ b\ CD bx Ю oo τη cd oo cd oo cd 00 oo co •š

203890

Ve druhé sérii zkoušek se vzorky kaolinového jílu typu „jíl B“ naočkují 75 ml na 1,8 kilogramu sucihého jílu týmiž magnetickými očkovacími částicemi jako podle příkladu 2.

Provede se obdobná řada zkoušek, jako byla popsána v souvišloisti s tabulkou X a výsledky jsou uvedeny v tabulce XI,

Tabulka XI

Magnetické pole = 0,5 T Magnetické pole = 1,5

Matrice Jasnost TiO'2 FesCte Jasnost T1O2 FesCte

Produkt Louženo (%) (%) Produkt Louženo [ %) (%) (3,6 kg/t) (5,6 kg/t)

OO О О

HN OJ^CM CM CM cď o o o cd o

CD CD CD 00 CD ю h T“1 r-Γ o o θ' o r-Γ

CD CO СП CDCD cm cm cd <dcd

CD CD CD 0000 <D ’ψ OJ CM OCO

OÍ 00 OD’φ

00 00 0000

О COH O

OJ rH oj OJOJ CM

CD CD O OO CD

CD OJ CM 00 CD

ID CM CO 1Ď CO LD rH CD CD CD o tH

CD CO ID CD of of cm cd 00 cd

CD CD 00 00 00

CD' CD αγ r-i b* N OJ b t> CO 00 00 CO 00

	>	>
	'Ctí	'Ctí
'cd tí	0	š
	Φ	Φ
'Ctí	0	0
>N	0	0

Ve všech případech pro údaje v tabulce X a v tabulce XI je možno provést porovnání s tabulkou I.

Předně je zřejmé, že matrice se zřetelem na účinnost lze uvést v pořadí: ocelová vlna, ocelová vlna o tloušťce 150 mm, ocelové kuličky, kobercové drátěnky, žádná matrice.

Zvláštní význam má skutečnost, že s matricí z ocelové vlny a v přítomnosti magnetických částic podle vynálezu zlepšení jasností dosažené při intenzitě pole 0,5 T je vyšší, než jakého se dosáhne podle stavu techniky magnetickou separací při intenzitě pole 1,5 T.

V souhlase s tím pro vzorky „jílu B“ z tabulky XI zlepšení jasnosti dosažené s matricí z ocelové vlny v přítomnosti magnetických částic je větší pří intenzitě pole 0,5 T, než zlepšení jasnosti dosažené flotací plus magnetickou separací při intenzitě pole 1,5 T bez uvedených částic.

Dále je významné pozorování, že jak matrice z kobercových drátěnek, tak matrice z ocelových kuliček v přítomnosti pole o intenzitě 0,5 T, vede ke zlepšení jasnoti pro vzorky typu „jíl B“, které je větší než zlepšení jasnosti dosažené za použití matric ocelové vlny bez částic podle vynálezu za intenzity pole 1,5 T.

Dále se připomíná, že při intenzitě pole

1,5 T vliv přidaných částic se projeví zlepšením jasnosti, které je větší než zlepšení dosažené podle stavu techniky flotací plus magnetickou seperací, v obou případech pro typy jílů, které jsou příkladně uvedeny v tabulkách X а XI.

V souvislosti s již dříve uvedeným pozorováním se připomíná, že použití magnetického pole poměrně snížené intenzity, (například ve srovnání se zpracováním za vysoké intenzity magnetického pole podle stavu techniky) má pro způsob podle vynálezu enormní příznivé důsledky. К nim patří značné snížení kapitálových nákladů, kterých bylo v minulosti zapotřebí na aparát vhodný к vytvoření pole s vysokou intenzitou. Tak je například možno se vyhnout vysokým nákladům na cívky pro vysoký proud, jestliže se použije pole s nižší intenzitou.

Podobně se značně sníží provozní náklady, faktor, který je rovněž vzrůstajícího významu se zřetelem na náhle zvýšené náklady na elektrickou energii. Podobně je zřejmé, že náklady na údržbu zařízení pracující při relativně nízké intenzitě pole jsou značně sníženy ve srovnání s náklady na údržbu aparátů pracujících s vysokou intenzitou magnetického pole.

Příklad 12

V tomto příkladě se popisují čtyři různé způsoby přípravy částic kysličníku železnatoželezitého pro použití při způsobu podle vynálezu:

(a) Způsob použitý v příkladu 2.

(b) Způsob podle příkladu 2 s tou výjimkou, že se roztok solí železa zahřívá a umístí se do Waringova mísiče. Současně ее přidává roztok hydroxidu amonného, čímž se získá viskózní černá kapalina, která se nerozděluje tak snadno jako při použití způsobu podle odstavce (a).

(c) Přípravek, získaný způsobem popsaným v odstavci (b), se filtruje a pak se promeje velkým množstvím deionizované vody. Nakonec se promyje 0,01 normální chlorovodíkovou kyselinou. Suchý sediment se disperguje ve vroucí vodě.

(d) Sediment kysličníku železnatoželezitého, získaný způsobem podle odstavce (c), se disperguje ve vroucím roztoku 0,5 °/o mýdla.

Účelem použití různých technik přípravy částic je v zásadě zavést přídavné podmínky příznivě ovlivňující vznik velkého množství jader, jelikož velký počet jader je obecně příznivý pro Způsob podle vynálezu. Způsob podle odstavce (a) do pisté míry je příznivý pro vznik velkého množství jader při použití vysoké koncentrace reagencií a za silného míchání.

Na druhé straně přídavné faktory příznivě ovlivňující vytváření velkého množství jader nejsou ve způsobu podle odstavce (a) zahrnuty, a to vysoká teplota a rychlé přidání jednoho činidla do druhého.

Magnetické očkovací materiály, připravené způsobem podle odstavce (a), (b), (c) a (d) se pak používají při úpravě vzorků kaolinového jílu. Ve všech případech se používá stejných dávek, takže každých 1,8 kg jílu obsahuje vždy 3,72 g že lezná toželezitého kysličníku, to je ekvivalent 75 ml vodného přípravku podle příkladu 2.

V kontrolním pokuse se vzorek jílu upravuje podobným množstvím práškového magnetitu typu podle příkladu 10. Separační aparát jé téhož typu jakého se použilo v předešlých příkladech, používá se Intenzity magnetického pole 1,5 T; matricí je ocelová vlna při plnění 7,5 % a nastavení čerpadla je 10. Výsledné hodnoty jsou v tabulce XII pro dvě řady vzorků jílu, například „jíl B“ a „jíl D“.

1x co co co co rH OM rH rH OM. o“ o“ o ^o od*

O) OO X OO OO 00 O OD tx 00 o* ^rH o* o* ^O

OO OO tx 0M

CD 00.00 OD. O* o* o* OD* o* rH tx tx X Q oo oo·co cn a o* o* o* o* cT-

co. co* rH OM O to 0M

OO* o* ©* ^0D* O a a a co 01

CD NO ts o tH rH CD CD CD CD CD r-_ rH CD

Tabulka XII rH. OM ODx to. 0M. a* °* o* a* o a a σι co a

O^ OM O ts_ rH o* r-T rH o* r-T σι a cn a a

O rH O UD OM cm c* o* a* o* a a a 00 a ^a rH co a rH a rH

H o 0M. 0M. rH r-T M* 00* co* co* a «5 OO OO 0Q to. in a.

tx ts cd a a oo oo co оз co

Ф d ao gg gg g ____s g 42 O, g g

Z tabulky XII obecně vyplývá, že každý ze způsobů (a) až (d) vede к účinným výsledkům při způsobu podle vynálezu. V případě vzorků „jílu B“ je nejúčinnějších výsledků dosaženo při způsobu podle odstavce (a). Pro případ vzorků „jílu D“ vede způsob podle odstavce (b), (cj a (d) a rovněž naočkování magnetitem к výsledkům výrazně lepším, než jakých se dosáhne při použití flotace plus magnetické separace podle stavu techniky.

Velikost částic má zásadní vliv na hustotu částic na jednotku objemu očkovací suspenze, takže hustota částic je prostorovou funkcí velikosti částic. Jestliže velikost částic má být menší při použití způsobu podle odstavce (b) než při použití způsobu podle odstavce (a), uplatňují se dva vyvážené faktory. Zvláště malé částice nejsou zachyceny stejně snadno separátorovou matricí; naproti tomu je mnohem více částic přítomno к naočkování suspenze jílu a tak se zlepšuje extrakce.

Rozdíl mezi loučeným produktem a produktem se zřetelem na jasnost při způsobu podle odstavce (b), (c) a (d) ukazuje, že nadbytek železa prochází magnetickým separátorem, což naznačuje, že nižší dávky jemnější sraženiny by byly výhodnější. To bude zřejmé ještě v souvislostí s příkladem 13.

Příklad 13

Při způsobu podle tohoto příkladu se připravují magnetické očkovací částice jako v příkladu 2 s tou důležitou výjimkou, že se hydroxid amonný přidá rychle do zahřátého roztoku soli železa, čímž se podpoří (jak již bylo uvedeno) vytváření velkého množství malých jader. Vzorky kaolinu typu „jílu D“ a „jílu B“ se naočkují získanými částicemi a pak se podrobí magnetické separaci v aparátu a za podmínek již popsaných.

Intenzita pole je ve všech případech 1,5 T a nastavení čerpadla 10 (72 sekundová doba prodlevy). Velikost dávky se mění a používá se matrice z ocelové vlny při plnění 7,5 %. V tabulce XIII jsou uvedeny hodnoty jasnosti pro vzorky typu „jíl D“ a v tabulce XIV pro vzorky typu „jíl B“.

Tabulka XIII

Dávka Produkt louženo jasnost T1O2 Fe2O3 ml/1,8 kg jasnost 1,8 kg/t 2,7 kg/t 3,6 kg/t (%) (%)

CO OO bx 00

O 00 CD~CD r-T o o r-T

CM CD tD bx

OO^rH tH 03

O o CD o

CM CM CD CM r-Γ cm O r-T (D CD CD CD rH CD

>

►—<

X rQ

Ю Ьх~ Ito CD r-Γ t< bx 00 CD 00 00 to in О to vH CM to bx

ĎO Д!

to oo

bo

CO rH r—< s CO £ 'cd Q

S H □ CD

CM~ CM CM^ o o θ o bx to co 00

CD CM

O CD cd o

CO CO CM o cm cm o CD CD CD CD có cd см~ cd cm r-Γ cd CD CD CD CD

O 00 r4 o CM o CD CD CD <D CD cd^mcd co o o 00 CD CD 00 to to CD to rH CM to bx

Při velikosti dávky 25 ml na 1,8 kg suchého jílu jsou výsledky dosažené s očkovacími částicemi použitými v tomto příkladu značně lepší než výsledky flotace plus magnetická separace podle stavu techniky. Dále se uvádí, že výsledky pro vzorky typu „jíl B“ [nejlepší jasnost 92,2) jsou lepší, než když se syntetizované částice připravují poimalým přidáváním hydroxidu amonného. Přídavného významu je však skutečnost, že optimální velikost dávky očkovacího materiálu, připraveného způsobem podle tohoto příkladu, je jen jednou třetinou optimální dávky částic, připravených způsobem podle příkladu

2. Vysvětluje se to tím, že se při způsobu podle tohoto příkladu vytváří mnohem více jader, coož umžňuje (nebo „vyžaduje“) přidávat mnohem menší množství к dosažení optimálních výsledků. Jestliže se velikost dávky tohoto typu částic příliš zvýší, dochází к předávkování separačního aparátu. Ostatně je zřejmé, že zvláštní předností použití

Jíl	Tabulka XV
Velikost dávky Jasnost	Louženo 3,6 kg/t	TiO2 (%)	ЕегОз (%)
ml/1,8 kg	Produkt
	20	89,8	91,8	0,4'8	1,02
Jíl D	30	89,8	92,2	0,22	0,97
	40	89,7	92,3	0,22	0,97
	20	88,8	90,5	0,70	0,21
Jíl В	30	88,9	91,5	0,51	0,20
	40	88,4	92,5	0,31	0,20

Příklad 15

Mimořádně neočekávané výsledky, uvedené v tabulce, ukazují vzrůst jasnosti se silou pole 0,7 T a velikostí dávky 20 až 40 ml na 1,8 kg suchého jílu, což je značně vyšší než výsledky získané za použití flotace plus magnetická separace podle stavu techniky například při 1,5 T. V této souvislosti se doporučuje porovnání s tabulkou 1. Podobně snížení obsahu kysličníku titaničitého a kysličníku železitého jsou srovnatelné s výsledky dosaženými uvedenou kombinovanou technikou podle známého stavu techniky.

tak malých dávek jsou poměrně velké úspory nákladů na materiál.

Příklad 14

Tento příklad objasňuje způsob podle totohoto vynálezu umožňující použít značně sníženou intenzitu pole při zjasňování suspenzí minerálů. Obzvláště magnetické očkovací částice, připravené způsobem popsaným v příkladu 13, se zde používají pro očkování vzorků suspenzí kaolinových jílů typu „jíl D“ a „jíl B“. Naočkované suspenze se pak vedou magnetickým separačním aparátem. Používá se matrice z ocelové vlny při plnění 7,5 °/o. Nastavení čerpadla je 10 [odpovídá 72 sekundové prodlevě). Používá se magnetické intenzity pole pouze 0,7 T. Velikost dávky očkovacích částic se mění. Hodnoty dosažené jasnosti jsou uvedeny v tabulce XV.

V tomto příkladu se používá práškovitého přírodního magnetitu popsaného již v příkladu 10, pro naočkování suspenze kaolinového jílu typu použitého v příkladu 13. Naočkované suspenze se pak podrobují separaci za nízké intenzity pole, stejně jako podle příkladu 13. Výsledky těchto Operací jsou uvedeny v tabulce XVI.

Jíl	Tabulka XVI.	ЕегОз (%)
Velikost dávky kg/t	Produkt	Jasnost Louženo 3,6 kg/t	ТЮ2 (%)
Jíl D	0,9	88,6	90,4	0,87	0,97
	1,8	88,8	90,7	0,87	1,02
	2,7	88,7	90,4	0,93	0,99
Jíl В	0,9	87,5	89,8	1,02	0,24
	1,8	86,9	89,5	1,02	0,26
	2,7	87,0	89,5	0,99	0,20

Z úvah o datech v této tabulce vyplývá, že dosažené zlepšení jasnosti je obecně horší, než jakého se dosáhlo při použití výhodných syntetizovaných částic železnatoželezitého kysličníku, například jak je popsáno v příkladu 14. Avšak dosažené výsledky pro vzorky typu „jíl B“, jakkoliv jsou horší než výsledky při běžné flotací, jsou lepší se zřetelem na dosaženou jasnost při konvenční magnetické separaci při intenzitě pole 1,5 T. Kromě toho v případě vzorků typu „jíl D“ jsou výsledky dosažené jasnosti lepší než výsledky při použití běžného způsobu magnetické separace při 1,5 T nebo při běžné flotaci nebo při flotací plus magnetické separaci při 1,5 T podle známého stavu techniky.

Je zřejmé, že zvláště z úvah na základě příkladů 13 a 14 a ze srovnání údajů z tabulek v tomto příkladu s údaji v tabulce 2 (v příkladu 3) koncentrace syntetizovaných částic kysličníku železnatoželezitého vede к maximální účinnosti při daném způsobu separace částečně v závislosti na způsobu přípravy očkovacích částic. Obecně však použitý obor koncentrace pro syntetizované vodné suspenze částic železnatoželezitého kysličníku je 10 až 150 ml na 1,8 kg suchého jílu, přičemž každý mililitr obsahuje asi 0,05 gramů gramekvivalentu kysličníku železnatoželezitého. Poznamenává se, že to odpovídá oboru přibližně 0,27 kg až 3,2 kg na tunu suchého jílu kysličníku železnatoželezitého takže, jak již bylo uvedeno, každých

100 ml uvedené vodné suspenze částic obsahuje přibližně 5 gramekvivalentů kysličníku železnatoželezitého.

Příklad 10

V tomto příkladu se používá vodného přípravku přídavných ferrimagnetických materiálů jakožto očkovacích částic při způsobu podle tohoto vynálezu. Zvláště se připravují ferrity kobaltu a niklu způsobem popsaným v práci „Preparation, Growth, & Study of Ultrafine Ferrite Particles“ (Schuelle, W. J. and Deetscreek, V. D., J. Appl. Phys. 32 Suppl, No 3, 235S, [1961]). Je to způsob podobný způsobu Elmorovu, který byl již popsán pro přípravu kysličníku železnatoželezitého. Míchá se chlorid nikelnatý nebo kobaltnatý s chloridem železitým v molárním poměru 1: 1,8 (jako pro kysličník železnatoželezitý) a do směsí se rychle přidá hydroxid amonný.

Takto připravené magnetické očkovací částice se pak použijí pro očkování vzorků suspenze kaolinového jílu typu „jíl B“. Naočkované suspenze se pak nechají procházet magnetickým separačním aparátem. Jako matrice se používá ocelové vlny při plnění 7,5 procent. Nastavení čerpadla je 10 (odpovídá 72 sekundové prodlevě) a intenzita magnetického pole je 1,5 T. Vélikbst dávky očkovacích částic se mění. Hodnoty získané jasnosti jsou v tabulce XVII.

Magnetická očkovací částice	Koncentrace ml/1,8 kg jílu	Tabulka XVII Jasnost	TÍO2 (%)	FesOs (%)
Produkt	Louženo 3,6 kg/t
NiFe20í	25	86,8	89,6	0,93	0,13
NiFežOd	40	88,4	90,7	0,81	0,11
CoFe204	25	87,5	90,0	0,78	0,16
CoFeaOá	40	• '88,2	90,6	0,81	0,16

Při srovnání s hodnotami tabulky I jsou tyto výsledky horší, než výsledky dosažené flotací spojenou s magnetickou separací podle stavu techniky. Ve všech případech jsou však tyto hodnoty lepší, než při magnetické separaci podle stavu techniky, prováděné za podobných podmínek avšak bez použití očkovacího způsobu podle tohoto vynálezu.

Jakkoliv je způsob podle vynálezu popsán na specifických případech svého provedení, je samozřejmé a z nároků vyplývající, že četné další variace pod způsob podle vynálezu spadají.

Claims (17)

1. PŘEDMĚT vynalezu

   1. Způsob magnetického oddělování málo magnetických nečistot, zabarvujících surový kaolinový jíl, vyznačený tím, že se surový kaolinový jíl disperguje ve vodě, suspenze se naočkuje přídavkem jemně rozptýlených ferrimagnetických částic, přičemž alešpoň 50 procent hmot, těchto částic má ekvivalent kulového průměru 30 mikrometrů, naočkovaná suspenze se zavádí do magnetického pole a alespoň část ferrimagnetických částic s flokulo vánými nečistotami se oddělí.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se suspenze naočkuje přípravkem obsahujícím kysličník železnatoželezitý.
3. 3. Způsob podle bodu 2, vyznačený tím, že se kaolinový jíl po fiokulací v magnetickém poli a po oddělení nečistot louží к odstranění nadbytku železa a alespoň části očkovacího prostředku.
4. 4. Způsob podle bodu 2,. vyznačený tím, že očkovací přípravek je tvořen koprecipitátem trojmocného železa a soli dvojmocného železa z vodného prostředí obsahujícího nadbytek silné zásady.
5. 5. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že se přípravek přidává v koncentraci 0,22 až

   3,2 kg ekvivalentu kysličníku železnatoželezitého na tunu suchého jílu.
6. 6. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že alespoň 50 % hmot, částic má ekvivalent kulového průměru menší než 1 mikrometr.
7. 7. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že kysličník železnatoželezitý má poměr trojmocného železa ke dvojmocnému železu 1: : 2,5.
8. 8. Způsob podle bodu 7, vyznačený tím, že kysličník železnatoželezitý má poměr trojmociného železa ke dvojmocnému železu 1,5: : 2,0.
9. 9. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že doba prodlevy naočkovaného suspendovaného kaolinového jílu v magnetickém poli je alespoň 33 sekund při intenzitě magnetického pole 0,5 T,
10. 10. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že přípravek obsahuje íerrokapalinu, přičemž více než 50 Ψο hmot, jejich ferrimagnetických částic má koloidní rozměr.
11. 11. Způsob podle bodu 10, vyznačený tím, že ferroikapalina obsahuje částice kysličníku železnatoželezitého dispergované v organickém nosném pojidle.
12. 12. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se suspenze očkuje přídavkem obsahujícím surový magnetit.
13. 13. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se suspenze očkuje magnetickým ferritem.
14. 14. Způsob podle bodu 13, vyznačený tím, že magnetický ferrit obsahuje kysličník níkelnatožeiezitý.
15. 15. Způsob podle bodu 13, vyznačený tím, že magnetický ferrit obsahuje kysličník kobaltnatoželezitý.
16. 16. Způsob podle bodu 5, vyznačený tím, že se očkuje přípravkem připraveným zahříváním vodného roztoku solí železa a rychlým přidáním zásady do tohoto roztoku к podpoře vytvoření velkého počtu částic nepatrné velikosti.
17. 17. Způsob podle bodu 16, vyznačený tím, že se jako zásady používá hydroxidu amonného.