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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung oder Qualitätsverbesserung
von Bauxiten, bauxitischen Tonen und Aluminiummineralien enthaltenden Tonen. Die
herkömmliche Methode zur Aufbereitung von Bauxiten (siehe die während des Annual
Meeting 1977 des American Institute of Mining and Metallurgical Engineers in Atlanta,
Georgia, USA vom 6. bis 10. März 1977 von der Alcan International vorgelegte Veröffentlichung)
besteht darin, zunächst das Rohmaterial auf eine spezifische Teilchengröße, die
normalerweise 7,62 cm (3 inch) beträgt, zu zerkleinern und anschließend einem Naßsiebvorgang
unter Anwendung einer lichten Maschenweite von o,84 mm (20 mesh Tyler) zu unterwerfen,
wobei die Fraktion mit einer Teilchengröße von mehr als o,84 mm (plus 20 mesh) als
aufbereiteter Bauxit gewonnen wird, während die Fraktion mit einer Teilchengröße
von weniger als o,84 mm (minus 20 mesh) als Abfall verworfen wird. Die Aufbereitung
besteht in diesem Fall im wesentlichen darin, den Siliciumdioxidgehalt in dem Produkt
mit einer Teilchengröße von mehr als o,84 mm (plus 20 mesh) zu verringern und gleichzeitig
eine gewisse Beseitigung der Eisen- und Titanmineralien zu bewirken. Die als Abfall
verworfene Menge beträgt im allgemeinen mindestens 40 % des ursprünglichen Beschickungsmaterials
und enthält einen relativ hohen Prozentsatz der erwünschten aluminiumhaltigen Mineralien,
die der chemischen Summenformel Al203.xH20 entsprechen. Bei der Behandlung von Tonen,
die ihre Hauptanwendung für die Herstellung von feuerfesten Materialien finden,
besteht die einzige wesentliche in technischem Maßstab durchgeführte Aufbereitungsmaßnahme
in der Anwendung von magnetischen Trenneinrichtungen hoher Intensität, die Stahlwolle
als magnetische Medien verwen-
den, überwiegend zur Verminderung
des Eisengehalts des Rohmaterials. Die hierfür verwendeten magnetischen Trenneinrichtungen
entsprechen dem Typ, der von der Skala Company, Sala, Schweden hergestellt wird.
Wenn man Stahlwolle als magnetische Medien verwendet1 muß das Produkt auf eine Teilchengröße
von im wesentlichen weniger als 10 um zerkleinert werden, was schwierig und kostspielig
ist, da sonst das körnige Material mit einer Teilchengröße von mehr als 19um von
der Stahlwoile zurückgehalten wird und zu erheblichen Verlusten des erwünschten
Anteils des Rohmaterials führt. Weiterhin kann man wegen der begrenzten Magneteigenschaften
der Stahlwolle nur geringe Mengen des magnetischen Materials in wirtschaftlicher
Weise entfernen oder man kann alternativ.nur geringe Tonnagen des Materials mit
einer magnetischen Trenneinrichtung hoher Intensität behandeln, was zu'hohen Investitionskosten
pro Tonne des zu behandelnden Materials führt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren
zur Aufbereitung oder Qualitätsverbesserung von Bauxiten durch Verminderung mindestens
des Eisen- und Titangehalts des ursprünglichen Materials und in gewissen Fällen
auch durch Verminderung des Prozentsatzes des Siliciumdioxidgehalts anzugeben, das
mit niedrigen Kosten durchgeführt werden kann, auch zur Aufbereitung von bauxitischen
Tonen und Tonen angewandt werden kann und ein Produkt liefert, das einen wesentlich
niedrigeren Eisen-und Titangehalt als das ursprüngliche Ausgangsmaterial aufweist
und gleichzeitig vergleichsweise geringere Verluste der im Ausgangsmaterial enthaltenen
gewünschten aluminiumhaltigen Mineralien mit sich bringt.
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Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden Merkmal des
Hauptanspruchs.
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Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren gemäß Anspruch 1.
Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes.
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Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Aufbereitung
von Bauxiten und durch die Anwendung einer Reihe von billigen Behandlungsstufen
wird es erfindungsgemäß möglich, eine hochintensive magnetische Trenneinrichtung
des Jones-Typs anzuwenden, die keine spezifische Art von magnetischen Medien, wie
Stahlwolle, notwendig macht, wodurch es möglich wird, große Mengen magnetischer
Mineralien und insbesondere Eisen- und Titanmineralien aus dem ursprünglichen Ausgangsmaterial
bei vergleichsweise niedrigen Kosten zu entfernen. Weiterhin kann erforderlichenfalls
eine Entschleimungsbehandlung bzw. eine Behandlung zur Entfernung der feinteiligen
Produkte bei vorzugsweise 2,o bis lo,o/um durchgeführt werden, durch welche kombinierte
Maßnahme der ursprünglich eingesetzte Bauxit auf eine wesentlich höhere Qualität
gebracht wird als es bislang durch die Entfernung großer Mengen von Eisen-und Titanmineralien
zusammen mit Siliciumdioxid möglich war, so daß man einen Bauxit wesentlich höherer
Qualität erhält, als es bislang in wirtschaftlicher Weise möglich war, wobei sich
gleichzeitig eine merkliche Verbesserung der Gewinnung der erwünschten Al203.xH20-Mineralien,
worin x für die Menge des chemisch mit dem Al203 kombinierten Wassers steht, erreichen
läßt.
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Bei der erfindungsgemäßen Aufbereitung von Tonen wird eine Reihe von
billigen Aufbereitungsmaßnahmen einschließlich der Anwendung einer magnetischen
Trenneinrichtung des Jones-Typs angewandt, um einen Hauptanteil der Eisen- und Titanmineralien
bei geringeren Verlusten der erwünschten aluminiumhaltigen Materialien zu entfernen,
bei welchen
aluminiumhaltigen Mineralien es sich normalerweise
überwiegend um Kaolinit handelt, ein Material der Summenformel Al203.2Si02. 2H20.
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Ganz allgemein betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung
oder Qualitätsverbesserung von Bauxiten, bauxitischen Tonen und Tonen, mit dem mindestens
der Gehalt der Titan- und Eisenmineralien merklich vermindert wird und wobei im
Falle der Bauxite auch der Siliciumdioxidgehalt erheblich verringert wird, welches
Verfahren die folgenden Maßnahmen umfaßt: a) Vorbereitung des Ausgangsmaterials:
Bei der Behandlung von Ausgangsmaterialien, wie Bauxit und bauxitischen Tonen, besteht
die normale Behandlungsweise darin, das Material auf eine ausreichend kleine Beschickungsteilchengröße
zu zerkleinern, die für eine weitere Vermahlung in Zerkleinerungseinrichtungen,
wie Stabmühlen oder Kugelmühlen, geeignet ist. Eine solche Beschickungsteilchengröße
liegt im allgemeinen unterhalb 1,91 cm (3/4 inch). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung verwendet man bei der Naßvermahlungsbehandlung einen Brei oder eine
Aufschlämmung mit einer Teilchendichte, die einem Feststoffgehalt von 40 bis 55
% entspricht, und hält den pH-Wert beim Austritt des Materials aus der Naßvermahlungsstufe
bei mindestens 8,5, wozu man mindestens Natriumhydroxid als alkalisches Mittel verwendet.
Wenn man Natriumhydroxid als alkalisches Mittel allein oder in Kombination mit anderen
alkalischen Mitteln aus der Gruppe, die KOH, NH4OH und Na2C03 umfaßt, verwendet,
liegt der angewandte pH-Wert im Bereich von etwa 9,5 bis etwa 12,5.. Wenn man mindestens
Natriumhydroxid als alkalisches Mittel in Kombination mit einem Dispergiermittel
aus der Lignine, Silikate und Phosphate umfas-
senden Gruppe verwendet,
arbeitet man bei der mindestens einen Naßvermahlungsstufe bei einem pH-Wert im Bereich
von etwa 8,5 bis 12,5. In dieser Weise erzielt man eine gesteuerte Dispersion der
festen Teilchen in dem Brei oder der Aufschlämmung, so daß man einen hohen Vermahlungswirkungsgrad
bei vergleichsweise hohen Breidichten erzielen kann, einen verminderten Energieaufwand
benötigt und eine ausgezeichnete Freisetzung der verschiedenen enthaltenen Mineralien
bewirkt, was wiederum zur Folge hat, daß bei der anschließenden magnetischen Trennbehandlung
hoher Intensität ein großer Prozentsatz der magnetischen oder magnetisch abtrennbaren
Eisen- und Titanmineralien entfernt werden kann und dies bei einem vergleichsweise
geringen Verlust der aluminiumhaltigen Materialien, die nicht magnetisch sind.
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Bei der Behandlung von Ausgangsmaterialien, wie Ton, die nur geringe
Mengen eines groben Materials oder eine vernachlässigbare Menge eines solchen Materials
enthalten können, ist es bevorzugt, einen Brei oder eine Aufschlämmung des Ausgangsmaterials
mit einer einem Feststoffgehalt von etwa 1o % bis etwa 55 e entsprechenden Breidichte
oder Aufschlämmungsdichte zu bilden und mindestens Natriumhydroxid als alkalisches
Mittel und Dispergiermittel zu verwenden und den pH-Wert des Breis oder der Aufschlämmung
auf einen Wert im Bereich von etwa 9,5 bis 12,5 zu bringen, wobei man alternativ,
wie oben angegeben ist, Natriumhydroxid entweder in Kombination mit anderen alkalischen
Mitteln oder Natriumhydroxid allein in Kombination mit Dispergiermitteln oder alternativ
Natriumhydroxid in Kombination mit anderen alkalischen Mitteln und Dispergiermitteln
einsetzen kann.
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b) Nach der Durchführung des mindestens einen Naßvermah-
lungsvorgangs
wird das Material vorzugsweise auf eine Teilchengröße im Bereich von 1,68 mm bis
o,21o mm (1o bis 65 mesh Tyler) gesiebt. Die Uberkornfraktion bzw. das Grobgut der
Siebmaßnahme kann entweder dem Abfall zugeführt werden, der normalerweise aus in
dem ursprünglichen Material enthaltenem Holz besteht, oder kann alternativ teilweise
oder vollständig inderStufe des mindestens einen Naßvermahlungsvorgangs zugeführt
werden. Die in dieser Stufe angewandte Siebgröße hängt von den sich anschließenden
Behandlungsstufen ab. Wenn eine magnetische Trennbehandlung niedriger oder mittlerer
Intensität durchgeführt wird, bei der die magnetische Trenneinrichtung eine herkömmliche
Trommelvorrichtung darstellt, in der entweder Permanentmagnete oder Elektromagnete
verwendet werden, wobei eine magnetische Feldstärke im Bereich von etwa o,5 bis
1o,o Kilogauß angewandt wird, liegt die bevorzugte Siebgröße im Bereich von etwa
1,68 bis 0,42 mm (10 bis 35 mesh). Weiterhin kann man vor der magnetischen Trennbehandlung
auch auf jegliche Siebbehandlungen verzichten.
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Kenn das Unterkorn bzw. das feinteilige Material bzw. das Feingut
der Siebbehandlung direkt der mindestens einen magnetischen Trennbehandlung hoher
Intensität zugeführt wird, liegt die bevorzugte Siebgröße im Bereich von etwa o,84
mm bis o,21o mm (20 bis 65 mesh Tyler).
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Wenn anschließend ein Entschleimungsvorgang vor der Durchführung
der magnetischen Abtrennung durchgeführt wird, kann man vor oder nach dem Entschleimungsvorgang
eine oder mehrere Siebbehandlungen durchführen.
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c) Magnetische Trennbehandlung hoher Intensität - bei dieser Stufe
ist es bevorzugt, eine Breidichte oder Auf-
schlämmungsdichte,
die einem Feststoffgehalt von etwa 15 bis 45 % entspricht, anzuwenden und den pH-Wert
des Breis oder der Aufschlämmung unter Anwendung mindestens eines alkalischen Mittels
im Bereich von etwa 8,5 bis 12,5 zu halten.
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Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Bauxite ist
es bevorzugt, an diese Stufe einen Entschleimungsvorgang anzuschließen.
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d) Entschleimungsbehandlung - Bei der einfachsten Ausführungsform
der Erfindung ist es bevorzugt, das Material bei einer Teilchengröße von etwa 2
bis etwa 1oum unter Anwendung herkömmlicher Vorrichtungen, wie Verdickungs-Klassier-Trenneinrichtungen,
Hydroseparatoren oder Zentrifugen, wie sie dem Fachmann gut bekannt sind, zu entschleimen
bzw. von feinteiligen Produkten zu befreien.
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Die feinteilige Fraktion dieser Behandlung enthält im allgemeinen
einen wesentlich höheren Prozentsatz an Siliciumdioxid als das ursprüngliche Material
zusammen mit wesentlich höheren Mengen an sowohl Eisenmineralien als auch Titanmaterialien
als sie in dem ursprünglichen Material enthalten waren, so daß die größerteilige
Fraktion oder gröbere Fraktion im Vergleich zu dem ursprünglichen Ausgangsmaterial
an Eisen, Titan und Siliciumdioxid verarmt ist.
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Vor der Durchführung dieser Entschleimungsbehandlung kann man eine
gröbere Fraktion des Materials unter Verwendung einer oder mehrerer Zyklonbehandlungen
entfernen, wobei die gröbere Fraktion eine Teilchengröße von im wesentlichen mehr
als o,o74 mm (200 mesh) aufweist, während die feinteiligere Fraktion, deren Teilchengröße
im wesentlichen weniger als o,o74 mm (200 mesh) beträgt,
der oben
angesprochenen Entschleimungsbehandlung zugeführt wird.
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Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Tone wird
im allgemeinen die Entschleimungsbehandlung nicht durchgeführt, da der Verlust an
den erwünschten aluminiumhaltigen Mineralien zu groß ist, um das Verfahren wirtschaftlich
anwendbar zu machen.
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e) Im Fall der Behandlung von Bauxiten ist es nach der Durchführung
der Entschleimungsbehandlung bevorzugt, mindestens die gröberteilige Fraktion mindestens
einer weiteren magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität unter Verwendung einer
Trennvorrichtung des Jones-Typs bei einer magnetischen Feldstärke im Bereich von
etwa 11,o bis 22,o Kilogauß zu unterziehen. In Abhängigkeit von wirtschaftlichen
überlegungen kann man auch eine magnetische Trenneinrichtung des Stahlwolle-Typs
auf die Behandlung der Fraktion mit einer Teilchengröße von weniger als 9 mm bis
etwa weniger als 1,68 mm (minus 2 bis minus 1o mesh) anwenden, um restliches Eisen
und Titan zu entfernen, und die dabei gebildete nichtmagnetische Fraktion mit der
nichtmagnetischen Fraktion zu vereinigen, die in dem gröberen Produkt der Abtrennung
enthalten ist, oder man kann alternativ diese feinteiligere Fraktion einem Verfahren,
wie dem Bayer-Prozeß, zur Gewinnung der Aluminiummineralien zuführen oder man kann
alternativ das Produkt der aluminiumchemischen Industrie zuführen.
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Im folgenden seien verschiedene hierin verwendete Ausdrükke und Begriffe
näher erläutert: Diebmagnetische Auftrennung besteht darin, einen vorberei-
teten
Brei des Materials durch ein Magnetfeld zu führen, um von dem Material ein magnetisches
Konzentrat abzutrennen, das einen großen Prozentsatz der Eisen- und Titanmineralien
enthält und das als Abfall verworfen wird, und ein nichtmagnetisches Produkt zu
bilden, das einen wesentlich niedrigeren Eisen- und Titangehalt als das ursprüngliche
Ausgangsmaterial aufweist und einen hohen Prozentsatz der in dem Ausgangsmaterial
enthaltenen ursprünglichen Aluminiummineralien enthält.
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Die,Entschleimungsbehandlung besteht darin, feine Teilchen des bereiteten
Materials von der gröberen Fraktion abzutrennen. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt die Abtrennung im allgemeinen bei 2,o bis lo,o/um, wobei die
feinteilige Fraktion dem Abfall oder anderen Anwendungszwecken, wie dem Bayer-Prozeß,
zugeführt wird, während die gröbere Fraktion oberhalb 2,o bis oberhalb 10,0/zum
für die weitere Behandlung verwendet oder einer kommerziellen Anwendung zugeführt
wird. Diese Entschleimungsbehandlung wird nur dann durchgeführt, wenn ein relativ
hoher Prozentsatz der Eisen- und Titanmineralien mit einer Teilchengröße im Bereich
von weniger als 2,o/um bis weniger als 10,0/um nicht auf die magnetische Abtrennung
hoher Intensität anspricht und die Verluste der in diesem Produkt enthaltenen Aluminiummineralien
entweder wirtschaftlich annehmbar sind oder daß nur ein geringer oder kein Verlust
der Aluminiummineralien erfolgt, wenn dieses Produkt wirtschaftlich dem Bayer-Prozeß
zugeführt werden kann.
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Bei der Definition von Bauxiten und bauxitischen Tonen besteht nur
ein geringer Unterschied. Der Unterschied zwischen Bauxiten und bauxitischen Tonen
liegt im wesentlichen in dem Prozentsatz der Al203.xH2O-Mineralien, die in
den
Materialien enthalten sind. Wenn praktisch die Gesamtmenge des Siliciumdioxids in
diesen Materialien als Kaolinit vorhanden ist, werden die relativen Prozentsätze
des Siliciumdioxids als Trennpunkt der Definition herangezogen.
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Beispielsweise kann man Arkansas-Bauxite als Produkte definieren,
die weniger als etwa 16 % Si02 enthalten, während bauxitische Tone aus Arkansas
mehr als 16 % SiO2 enthalten.
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Der Ausdruck Tone betrifft ganz allgemein Materialien, die wenig oder
keine Al203.xH20-Mineralien enthalten, wobei der hauptsächliche Aluminiummineralbestandteil
im wesentlichen Kaolinit (Al203.2SiO2.2H20) ist.
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Aluminiumoxid entspricht der Formel Al203.
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Eisen und Titan werden in der üblichen Praxis der Aluminiumindustrie
in der Weise angesprochen, daß die Analysenwerte für Fe und Ti als Fe203 und TiO2
angegeben werden. Die in den aluminiumhaltigen Materialien enthaltenen Eisen- und
Titanmineralien variieren beträchtlich und liegen nur selten in Form von Fe203 und
Triol vor. Beispielsweise ist das Haupteisenmineral in Arkansas-Bauxit Siderit (FeC03),
während die üblichste Auftrittsform des Titans der Ilmenit (FeOTi02) ist. Wenn im
folgenden auf die Prozentsätze an Fe203 und TiO2 hingewiesen wird, bezieht sich
dies auf die chemischen Analysenwerte von Fe und Ti, die in Je 203 bzw. TiO2 umgewandelt
worden sind.
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Das erfindungsgemäß eingesetzte alkalische Mittel ist ein Mittel,
das dazu dient, den pH-Wert des Breis oder der Aufschlämmung auf einen optimalen
pH-Wert zu bringen oder auf diesem Wert zu halten. Die bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren
zu verwendenden alkalischen Mittel sind alkalische Dispergiermittel, die aus der
Gruppe ausgewählt sind, die Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Natriumcarbonat
und Mischungen davon umfaßt, wie es hierin beschrieben ist.
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Die erfindungsgemäß verwendeten Dispergiermittel sind Dispergiermittel,
wie Lignine, Phosphate, Silikate oder andere spezifische Dispergiermittel, die in
wirtschaftlicher Weise dazu verwendet werden können, die in dem Brei oder der Aufschlämmung
des Ausgangsmaterials enthaltenen Feststoffe zu dispergieren und die in Kombination
mit mindestens einem alkalischen Mittel, wie Natriumhydroxid, bei einem spezifischen
pH-Wert zu dem einzigartigen und überraschenden metallurgischen Effekt führen, das
die Eisen-und Titanmineralien durch die magnetische Trennbehandlung hoher Intensität
aus dem Material entfernt werden.
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Wenn man eines oder mehrere Dispergiermittel mit mindestens Natriumhydroxid
als alkalischem Mittel kombiniert, so ergeben sich optimale Ergebnisse bei der Abtrennung
von Eisen- und Titanmineralien aus dem Ausgangsmaterial durch die magnetische Trennbehandlung
hoher Intensität dann, wenn der pH-Wert der Materialaufschlämmung auf mindestens
8,5 unter Verwendung von mindestens Natriumhydroxid als alkalischem Mittel gesteigert
wird, wobei der optimale pH-Wert vorzugsweise im Bereich von 9,5 bis 12,5 liegt.
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Bei der Anwendung einer magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität
als erste Hauptbehandlungsstufe zur Entfernung eines hohen Prozentsatzes des enthaltenen
Eisens und/oder Eisens und Titans aus dem Ausgangsmaterial ist die Vorbereitung
des Ausgangsmaterials vor der Durchführung der ma-
gnetischen Trennbehandlung
von Bedeutung.
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Wenn das ursprüngliche Ausgangsmaterial eine zu grobe Teilchengröße
besitzt, um einer Zerkleinerungseinrichtung, wie einer Stabmühle oder einer Kugelmühle
zugeführt zu werden, wird das Ausgangsmaterial zunächst auf die geeignete Teilchengröße
zerkleinert und erforderlichenfalls gesiebt und dann mindestens einer Stufe der
Naßvermahlung zugeführt.
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Bei diesem mindestens einem Vermahlungsvorgang wird mindestens Natriumhydroxid
als kombiniertes alkalisches Mittel und Dispergiermittel zugesetzt, um den pH-Wert
des aus der Mahleinrichtung austretenden Breis vorzugsweise auf einen pH-rLimBereich
von 9,5 bis etwa 12,5 zu bringen. Wenn man ein Dispergiermittel mit mindestens Natriumhydroxid
als alkalischem Mittel kombiniert, kann man die Untergrenze des pH-Bereichs bei
etwa 8,5 ansiedeln. In dieser Weise erzielt man einen hohen Wirkungsgrad des Vermahlungsvorgangs
bei Anwendung von Aufschlämmungsdichten oder Breidichten, die einem Feststoffgehalt
von bis zu 60 % entsprechen, wobei sich eine gute Freisetzung der magnetisch abtrennbaren
Mineralien und insbesondere der Eisenmineralien und Titanmineralien ergibt.
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Ohne die Anwendung der oben angesprochenen alkalischen Mittel entweder
allein oder in Kombination mit einem Dispergiermittel ist es nicht möglich, viele
aluminiumhaltige Materialien bei derart hohen Dichten zu behandeln.
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Der bevorzugte Bereich der Dichte des Breis, der in mindestens einer
Naßmühle behandelt wird, liegt bei einem Feststoffgehalt von 45 % bis 55 %.
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Nach der Behandlung des Materials in mindestens einer Naßmühle ist
es bevorzugt, den Breite Abhängigkeit von der
in der sich anschließenden
ersten Stufe der magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität anzuwendenden Breidichte
auf einen Feststoffgehalt von 15 bis 45 % zu verdünnen.
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Nach dem Verdünnen des Breis oder der Aufschlämmung werden die Feststoffe
vorzugsweise unter Verwendung eines oder mehrerer Siebe mit einer lichten Maschenweite
im Bereich von o,84 bis 0,210 mm (20 bis 65 mesh Tyler) gesiebt.
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Das Grobgut des Siebvorgangs bzw. das von dem Sieb zurückgehaltene
Material, das überwiegend das in dem Ausgangsmaterial enthaltene Holz enthält, wird
dem Abfallmaterial zugeführt, wenngleich man alternativ einen Teil oder die Gesamtmenge
des Grobguts erneut der Naßvermahlung zuführen kann.
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Das Feingut bzw. das durch das Sieb hindurchgetretene Material kann
so, wie es ist, oder nach einer weiteren Verdünnung mindestens einer Stufe der magnetischen
Trennung hoher Intensität zugeführt werden.
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Der erfindungsgemäß bevorzugte Bereich der Breidichte in dieser Stufe
liegt im Bereich eines Feststoffgehalts von etwa 15 bis 45 %. Vorzugsweise wendet
man mindestens zwei Stufen der magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität an.
Man kann das oder die magnetischen Konzentrate einem Verdickungssumpf oder Rückstandssumpf
zuführen, aus dem die Lösungen gewonnen und der magnetischen Behandlung oder der
Vermahlungsbehandlung erneut zugeführt werden oder man kann alternativ den Verdickungsabfluß,
der das magnetische Konzentrat oder die magnetischen Konzentrate enthält, erneut
vermahlen, um weitere aluminiumhaltige Materialien freizusetzen, die man durch eine
oder mehrere zusätzliche magnetische Trennbehandlungen gewinnen kann.
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Nach der Durchführung der magnetischen Trennbehandlung kann
man
die nichtmagnetische Fraktion des Ausgangsmaterials einer Verdickungseinrichtung
zuführen, die von einem Filter oder einer anderen Feststoffabtrennungseinrichtung
gefolgt wird, wie einer Zentrifuge, worauf man den Filterkuchen oder den Zentrifugenrückstand
lagern oder teilweise an der Luft trocknen kann, bevor er getrocknet und/oder dehydratisiert
oder direkt dehydratisiert wird. Alternativ kann man die nichtmagnetische Fraktion
einer Entschleimungsbehandlung unterziehen unter Verwendung herkömmlicher Vorrichtungen,
wie von Zyklonen, Hydroseparatoren und Verdickungs-Klassier-Vorrichtungen, wie sie
gut bekannt sind und in der Eisenerzaufbereitung angewandt werden.
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Erfindungsgemäß wird der Entschleimungsvorgang nur dann angewandt,
wenn wesentliche Mengen Eisen in der Fraktion mit einer Teilchengröße von weniger
als 2,o/um bis weniger als lo,o/um enthalten sind, welche eisenhaltigen Materialien
nicht in wir.ksamer Weise auf die magnetische Abtrennung ansprechen. Diese Entschleimungsbehandlung
führt zu einem gewissen Verlust der aluminiumhaltigen Mineralien, wobei ein zu hoher
Verlust dieser Materialien die Anwendung dieser Maßnahme verbietet. Wenn die Verluste
der aluminiumhaltigen Mineralien innerhalb annehmbarer wirtschaftlicher Grenzen
liegen oder wenn man die enthaltenen aluminiumhaltigen Mineralien anderweitig verwenden
und behandeln kann, wie bei dem Bayer-Prozeß, ergibt sich die wirtschaftliche Berechtigung
der Anwendung der Entschleimungsbehandlung bei der Behandlung spezifischer Materialien.
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Erfindungsgemäß besteht eine dritte Alternative bei der Behandlung
der entschleimten- Fraktion des Ausgangsmaterials, die darin besteht, das Material
einer magnetischen Trenneinrichtung zuzuführen, die bei einer minimalen Feldstärke
von 16,o Kilogauß und vorzugsweise von etwa 18,o bis etwa
22,0
Kilogauß betrieben wird. Dieses Magnetfeld hoher Intensität in Kombination mit einer
speziellen Konstruktion der magnetischen Medien, wie sie in dem Colbourn-Magnetabscheider
verwendet werden, der Stahlkugeln verwendet, oder in der magnetischen Trenneinrichtung
des Sala-Typs, in der Stahlwolle angewandt wird, führt zu einer ausreichenden Entfernung
der enthaltenen Eisenmineralien und/ oder Eisenmineralien und Titanmineralien, um
die Anwendung einer solchen magnetischen Trenneinrichtung auf die nichtmagnetische
Fraktion, die mit den nichtmagnetischen Materialien aus der Fraktion mit einer Teilchengröße
von mehr als 2,o bis mehr als lo,o/um kombiniert ist, wirtschaftlich zu rechtfertigen.
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Nach der Anwendung der Entschleimungsbehandlung kann man gegebenenfalls
eine weitere Stufe einer magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität auf die Fraktion
mit einer Teilchengröße von mehr als 2 bis mehr als 1o /um anwenden. Die Anwendung
dieser zusätzlichen Behandlungsstufe hängt von der Menge der noch vorhandenen magnetisch
abtrennbaren Eisenmineralien und/oder Eisenmineralien und Titanmineralien und der
Wirtschaftlichkeit der Anfügung einer solchen Stufe an die gesamte Verfahrensweise
ab.
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Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 das einfachste Fließdiagramm
des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 das einfachste Fließdiagramm des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Behandlung von Bauxit, bauxitischen Tonen und Aluminiummineralien
enthalten-
den Tonen unter Hinzufügung mindestens eines Naßvermahlungsvorgangs
an die Dispergierbehandlung; Fig. 3 ein Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
das die Dispergierbehandlung und die Vermahlungsstufe und die zusätzliche bevorzugte
Entschleimungsbehandlung umfaßt; und Fig. 4 ein Fließdiagramm einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Kombination der Dispergierbehandlung
und des Naßvermahlens, gefolgt von einer Siebbehandlung, umfaßt, wobei nach dem
Sieben mindestens eine magnetische Trennbehandlung niedriger bis mittlerer Intensität
vor der Durchführung mindestens einer Stufe einer magnetischen Trennbehandlung hoher
Intensität angewandt wird.
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Wie aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervorgeht, wird erfindungsgemäß
ein Verfahren zur Aufbereitung von Aluminiummineralien enthaltenden Materialien,
die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Bauxite, bauxitische Tone und Aluminiummineralien
enthaltende Tone umfaßt, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man a)
einen Brei oder eine Aufschlämmung des Materials mindestens einer Dispergierbehandlung
in Gegenwart von mindestens Natriumhydroxid und bei einem pH-Wert im Bereich von
etwa 8,5 bis 12,5 unterzieht; b) anschließend den Brei oder die Aufschlämmung mindestens
einer Siebbehandlung im Bereich von 1,68 mm bis o,210 mm (lo bis 65 mesh Tyler)
unterwirft, um ein Produkt mit einer Teilchengröße von L 1,68 mm bis < o,21o
mm (minus 10 bis minus 65 mesh) zu bilden; und c) anschließend das Produkt mit einer
Teilchengröße von
1,68 mm bis o,21o mm mindestens einer Stufe einer
magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität unter Anwendung einer Feldstärke von
etwa 11,o bis 22,o Kilogauß unterwirft, um ein magnetisches Konzentrat, das an Eisen-
und Titanmineralien angereichert ist, und ein nichtmagnetisches Produkt, das an
Eisen- und Titanmineralien verarmt ist, zu bilden.
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In der Fig. 1 ist das einfachste Fließdiagramm des erfindungsgemäßen
Verfahrens wiedergegeben. Die Anwendung dieses einfachsten Fließdiagramms ist überwiegend
für die Abtrennung von Eisen- und Titanmineraiien aus Aluminiummineralien enthaltenden
Tonen geeignet, bei denen die natürliche Korngröße der das Material bildenden Mineralien
mindestens geringer ist als 1,68 mm (10 mesh). Dieses Material macht eine vorausgehende
Behandlung, wie eine Zerkleinerung, nicht notwendig. Das Ausgangsmaterial wird normalerweise
einer mechanischen Rühreinrichtung 1o, die einen (nicht dargestellten) schiffspropellerartigen
Rührer verwendet, zugeführt, in der eine Mühlenlösung oder Wasser unter Bildung
eines Breis oder einer Aufschlämmung zugeführt wird, der eine Breidichte oder Aufschlämmungsdichte
entsprechend einem Feststoffgehalt von 1o bis 60 % aufweist, wobei mindestens Natriumhydroxid
zugesetzt und der pH-Wert auf einen Wert im Bereich von etwa 9,5 bis 12,5 gebracht
wird, um eine Dispersion der enthaltenen Feststoffe zu erreichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung verwendet man mindestens Natriumhydroxid als alkalisches
Mittel in Kombination mit einem Dispergiermittel, das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die Lignine, Silikate und Phosphate umfaßt, wobei man den pH-Wert auf einen
Wert im Bereich von etwa 8,5 bis 12,5 einstellt.
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Nach der Bildung des Breis oder der Aufschlämmung in dieser Stufe
wird das Material, wie es mit der Bezugsziffer 11 angedeutet wird, gesiebt unter
Anwendung einer lichten Maschenweite von 1,68 bis o,21o mm (lo bis 65 mesh Tyler).
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Diese Siebstufe ist von wesentlicher Bedeutung für die sich anschließende
Stufe hochintensiver magnetischer Abtrennung, bei der ein (nicht dargestellter)
Magnetspalt verwendet wird, insbesondere bei der magnetischen Trenneinrichtung des
Jones-Typs, bei der die Stärke des Magnetfeldes und die Wirksamkeit der Abtrennung
der Eisen- und Titanmineralien von der Breite des verwendeten Magnetspalts abhängt.
Somit ist die angewandte Siebgröße eine Funktion der magnetischen Trenneinrichtung
hoher Intensität und ihres Wirkungsgrads. Es hat sich gezeigt, daß die Siebgröße
bzw. die lichte Maschenweite des Siebs derart ausgewählt werden muß, daß die Maximalgröße
der Teilchen, die durch das Sieb hindurchdringen, mindestens etwa 10 % geringer
ist als die eingestellte Breite des Magnetspalts. Die Anwendung eines Siebs in dem
Ablauf des Aufbereitungsverfahrens steht im Gegensatz zu der herkömmlichen Praxis,
bei der die Siebgröße normalerweise von den Freisetzungseigenschaften der gewünschten
mineralischen Bestandteile bestimmt wird. Diese Kombination von Siebgröße bzw. Maschenweite
und der Breite des Magnetspalts ist eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung,
insbesondere in Kombination mit der Dispergierstufe, die vor der Siebbehandlung
und der mindestens einen magnetischen Trennbohandlung hoher Intensität vorgeschaltet
ist, was zur Folge hat, daß sowohl die Siebbehandlung als auch die magnetische Abtrennung
hoher Intensität bei einer Dichte des Breis bzw. der Aufschlämmung, die einem Feststoffgehalt
von bis zu 45 % entspricht, durchgeführt werden kann, was bislang offenbar nicht
möglich war. Aufgrund der Tatsache, daß man bei derart hohen Dichten arbeiten kann,
ergibt sich eine we-
sentlich längere Verweilzeit der magnetisch
abtrennbaren Eisen- und Titanmineralien in dem Magnetfeld als es bislang erreichbar
war. In dieser Weise wird ein außergewöhnlich hoher Wirkungsgrad der Abtrenneinrichtung
mit hoher Intensität erreicht.
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Die Bezugsziffer 12 steht für das Überkorn oder das Grobgut, das bei
der Siebbehandlung anfällt und das entweder mit Hilfe einer Naßvermahlungseinrichtung
zerkleinert oder zum Teil, wenn es aus Holz besteht, dem Abfall zugeführt wird,
während der Rest des Materials auf eine Teilchengröße von L 1,68 mm (minus 1o mesh)
vermahlen wird.
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Die Bezugsziffer 13 steht für die weitere Verdünnung des Unterkorns
oder Feinguts der Siebbehandlung auf einen Feststoffgehalt von etwa lo bis 45 %,
das dann mindestens einer Stufe einer magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität
14 zugeführt wird, bei der eine magnetische Feldstärke bzw. eine magnetische Flußdichte
von 11,o bis 22,o Kilogauß angewandt wird. Wie mit der Bezugsziffer 15 dargestellt
ist, wird im Anschluß daran das magnetische Konzentrat, das überwiegend aus Eisen-
und Titanmineralien besteht, normalerweise einem Verdicker 17 zugeführt, dessen
überfließendes Material 18 als Verdünnung zur magnetischen Trennung und zur Zerkleinerung
des Ausgangsmaterials zurückgeführt wird. Der Rückstand 19 des Verdickers ist das
magnetische Konzentrat, das überwiegend aus Eisen-und Titanmineralien besteht und
normalerweise dem Abfall zugeführt wird.
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Die mit der Bezugsziffer 16 dargestellten nichtmagnetischen Materialien,
die bei der mindestens einen Stufe der magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität
anfallen, werden normalerweise verdickt und filtriert, wobei die
beim
Verdicken und Filtrieren anfallenden Lösungen 20 als Verdünnungsmaterial der magnetischen
Trennbehandlung und der Zerkleinerung des Ausgangsmaterials zugeführt werden, während
der mit der Bezugsziffer 21 bezeichnete Filterkuchen das aufbereitete Aluminiummineral-Endprodukt
darstellt.
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Die Fig. 2 verdeutlicht das einfachste Fließdiagramm des erfindungsgemäßen
Verfahrens, das auf Bauxite, bauxitische Tone und Aluminium enthaltende Tone angewandt
wird, die mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet sind und welche Materialien in der
aus den Minen gewonnenen Form oder nach herkömmlichen Zerkleinerungs- und/oder Wasch-
und Siebmaßnahmen eingesetzt werden. Die Bezugsziffer 23 des Fließdiagramms kombiniert
mindestens eine Naßvermahlungsstufe mit einer Dispergierbehandlung der in dem Brei
enthaltenen Feststoffe. Die bevorzugte Dichte des Breis oder der Aufschlämmung bei
dieser mindestens einen Naßvermahlungsstufe entspricht einem Feststoffgehalt von
45 bis 55 %, wobei der Minimalwert einem Feststoffgehalt von etwa 25 % und der Maximalwert
einem Feststoffgehalt von etwa 60 % entspricht, wobei diese Behandlung in Gegenwart
von mindestens Natriumhydroxid durchgeführt wird, wobei der pH-Wert im Bereich von
etwa 9,5 bis 12,5 gehalten wird.
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Die Bezugsziffer 24 steht für die Siebbehandlung, die sich an die
mindestens eine Naßvermahlungsbehandlung anschließt, wobei die Bezugsziffern 25,
26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 bzw. 34 den Bezugsziffern 12, 13, 14, 15, 17, 18,
19, 16, 20 bzw. 21 der Fig. 1 entsprechen, so daß sich sciiließlich das Endprodukt
ergibt.
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Die Fig. 3 schließt die Fig. 2 bis zur Bezugsziffer 32 einschließlich
ein ohne die Maßnahme des Verdickens und Filtrierens. Das nichtmagnetische Produkt
35 wird der Ent-
schleimungsbehandlung 36 zugeführt, in der vorzugsweise
eine Abtrennung unter Anwendung herkömmlicher Vorrichtungen (nicht dargestellt)
durchgeführt wird, bei der die Produkte mit einer Teilchengröße von 2 bis 1o um
bis zu so groben Teilchen mit einer Teilchengröße von o,o74 mm (200 mesh Tyler)
abgetrennt werden. Die feinen Teilchen dieser Trennung, die mit der Bezugsziffer
37 dargestellt sind, sind an Eisen- und Titanmineralien angereichert und werden
normalerweise dem Abfall zugeführt. Die gröberen Teilchen, die mit der Bezugsziffer
38 bezeichnet sind, sind an Eisen- und Titanmineralien verarmt. Dieses Produkt kann
alternativ in zweierlei Weise behandelt werden. Gemäß der Alternative 1) werden
die gröberen Teilchen, die mit der Bezugsziffer 39 bezeichnet sind, mindestens einer
Stufe einer magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität unter Anwendung einer
minimalen Feldstärke von 11,o Kilogauss zugeführt, bei der ein magnetisches Konzentrat
41 gebildet wird, das überwiegend Eisen- und Titanmineralien enthält.
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Dieses Produkt wird, wie es mit der Bezugsziffer 42 angedeutet ist,
den Maßnahmen zugeführt, die in dem Fließdiagramm der Fig. 2 mit den Bezugsziffern
29, 30 und 31 angegeben sind. Gemäß der Alternative 2) wird die mit der Bezugsziffer
43 bezeichnete nichtmagnetische Fraktion einer mit der Bezugsziffer 44 bezeichneten
Verdickungs- und Filtrierbehandlung unterworfen und wird dann den in dem Fließdiagramm
der Fig. 2 dargestellten Behandlungen 33und 34 zugeführt.
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Nach der in der Fig. 4 dargestellten Verfahrensweise wird, wie es
mit der Bezugs ziffer 45 angedeutet ist, das Feingut des Siebvorgangs, wie es nach
den Maßnahmen der Bezugsziffern 22, 23, 24, 25 und 26 der Fig. 2 dargestellt ist,
auf einen Feststoffgehalt von etwa 15 bis 45 % verdünnt und dann, wie es mit der
Bezugsziffer 46 angegeben ist, minde-
stens einer Stufe und vorzugsweise
mindestens zwei Stufen einer magnetischen Trennbehandlung niedriger bis mittlerer
Intensität unter Anwendung einer magnetischen Feldstärke vön o,5 bis lo,o Kilogauß
unterworfen. Das in dieser Weise gebildete magnetische Konzentrat, das mit der Bezugsziffer
47 bezeichnet ist, besteht überwiegend aus Eisen- und Titanmineralien und wird,
wie es mit der Bezugs ziffer 48 angedeutet ist, den Maßnahmen unterworfen, die mit
den Bezugsziffern 29, 30 und 31 in der Fig 2 dargestellt sind.
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Die mit der Bezugs ziffer 49 bezeichnete nichtmagnetische Fraktion
wird den Maßnahmen unterworfen, die in der Fig. 2 mit den Bezugsziffern 27, 28,
29, 3°l 31, 32, 33 und 34 angegeben sind.
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Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung,
wobei die angegebenen Teile auf das Trockengewicht bezogen sind, wenn nichts anderes
angegeben ist.
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Bei sämtlichen Beispielen wird das als Ausgangsmaterial eingesetzte
Erz zur leichteren Handhabung an der Luft getrocknet und dann durch eine Hammermühle
geführt, um ein Produkt zu bilden, dessen Teilchengröße kleiner als etwa 1,91 cm
(3/4 inch) ist.
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Für die Durchführung des Verfahrens in halbtechnischem Maßstab verwendet
man dieses Material als Ausgangsmaterial für die einstufige Kugelmühle, die für
den Vermahlungsvorgang eingesetzt wird.
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Zu Zwecken der Laboratoriumsuntersuchungen wird das Produkt mit einer
Teilchengröße von weniger als 1,91 cm (3/4 inch) durch Vermahlen in einer einstufigen
Laboratoriums-Stab- oder Kügelmühle auf eine Teilchengröße von weniger als 3,36
mm (minus 6 mesh) gebracht.
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Beispiel 1 Dieses Beispiel verdeutlicht die Anwendung einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung, bei der mindestens eine Stufe einer magnetischen
Trennbehandlung hoher Intensität durchgeführt wird.
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Als Ausgangsmaterial verwendet man Arkansas-Bauxit.
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Als Hauptkomponenten der halbtechnischen Anlage verwendet man eine
Kugelmühle, an die sich ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von o,42 mm (35
mesh), eine magnetische Trommeltrenneinrichtung niedriger Intensität, eine magnetische
Trenneinrichtung des Jones-Typs mit einer magnetischen Feldstärke von 14 bis 16
Kilogauß und Einrichtungen zum Verdicken, Filtrieren und Handhaben des Materials
anschließen.
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Die Beschickungsgeschwindigkeit der Kugelmühle beträgt 363 kg (800
pounds) pro Stunde,als trockenes Erz gerechnet.
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Man verwendet Natriumhydroxid allein als alkalisches Mittel und hält
während der gesamten Untersuchung den pH-Wert des Kugelmühlenabflusses zwischen
10,7 und 10,9.
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Das Dispergiermittel wird dem Beschickungsende der Kugelmühle zugeführt.
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Wenn nichts anderes angegeben ist, beträgt die Lösungsstärke sämtlicher
verwendeten Reagenzien 2,5 %, mit Ausnahme der Natriumhydroxidlösung, die in Form
einer 1o %-igen Lösung eingesetzt wird.
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In sämtlichen Fällen wird der Feststoffgehalt des Abstroms
der
Kugelmühle auf etwa 50 % eingestellt, wobei der Feststoffgehalt des der ersten Stufe
der magnetischen Trenneinrichtung. hoher Intensität (Jones Magnetic Separator) zugeführten
Materials 42 bis 44 % beträgt.
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Das Grobgut des Siebs wird dem Abfall zugeführt, da es überwiegend
Holz enthält.
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Die magnetische Trenneinrichtung des Trommeltyps wird bei einer geringen
Feldstärke von wenigen Kilogauß betrieben, die nicht gemessen wird. Die Einrichtung
trennt weniger als o,2 % des Ausgangsmaterials in Form von magnetischen Teilchen
ab.
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Die von der Firma Klöckner Humboldt Deutz, Köln, Deutschland gelieferte
magnetische Trenneinrichtung (Jones Magnetic Separator) besitzt einen oberen und
einen unteren Magnetring.
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Bei den folgenden Untersuchungen werden zwei magnetische Abtrennstufen
mit dem oberen Ring und eine magnetische Abtrennstufe mit dem unteren Ring durchgeführt,
so daß sich insgesamt drei magnetische Abtrennstufen ergeben.
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Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle
1 dargestellt, wobei die Hauptvariable das eingesetzte Dispergiermittel ist.
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TABELLE I
| Dispergiermittel Chemische Analyse (%) und Gewichtsprozentsatz |
| kg/t (lbs/ton) Magnetisches Konzentrat Nichtmagnetisches Produkt |
| SiO2 Fe2O3 TiO2 Gew.-% SiO2 Fe2O3 TiO2 Gew.-% |
| 2080¹ 1,985 kg/t |
| 11,0 23,7 5,2 19,2 17,8 1,69 1,35 81,8 |
| (3,97 lbs/ton) |
| HMP² 0,5 kg/t |
| 9,3 31,2 5,4 16,7 18,0 1,85 1,50 83,3 |
| (1,0 lbs/ton) |
| HMP² 0,5 kg/t |
| (1,0 lbs/ton) |
| und # 10,4 26,9 5,5 16,1 17,9 1,67 1,45 83,9 |
| Quebracho³ |
| 0,375 kg/t |
| (0,75 lbs/ton) |
| Quebracho³ |
| 0,53 kg/t |
| (1,06 lbs/ton) |
| und # 9,6 27,9 5,4 15,6 18,0 1,81 1,46 84,4 |
| Orzan4 |
| 0,305 kg/t |
| (0,61 lbs/ton) |
Bemerkung: Die durchschnittliche Analyse des Ausgangsmaterials betrug 16,0 % SiO2,
6,2 % Fe2O3 und 2,0 % TiO2.
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1) 2080 = Eine von der Fa. Rayonier Company erhältliche Ligninverbindung
2) HMP = Natriumhexamethaphosphat 3) Quebracho = Ein ligninhaltiger Rindenextrakt
aus Südamerika 4) Orzan = Eine von der Fa. Crown Zellerbach erhältliche Ligninverbindung
Beispiel
2 Der folgende Ansatz in halbtechnischem Maßstab wird unter Verwendung von bauxitischem
Arkansas-Ton unter Anwendung der Maßnahmen von Beispiel 1 durchgeführt. Der Hauptunterschied
liegt in dem Feststoffgehalt des der ersten magnetischen Abtrennstufe der magnetischen
Trenneinrichtung (Jones Magnetic Separator) zugeführten Materials, der 19,o % beträgt.
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Als alkalisches Mittel verwendet man Natriumhydroxid und man hält
den pH-Wert während der Durchführung des Verfahrens bei 10,7 bis 10,8, während man
als Dispergiermittel Quebracho in einer Menge von 0,25 kg/t (o,5 lbs/ton) des Erzes
verwendet.
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Man erhält die in der nachstehenden Tabelle II angegebenen Ergebnisse.
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TABELLE II Chemische Analyse (%) und Gewichtsprozentsatz
| Magnetisches Konzentrat Nichtmagnetisches Produkt |
| SiO2 Je 203 TiO2 Gew.-% SiO2 Fe203 TiO2 Gew.-% |
| 21,8 21,9 7,2 11,7 32,9 o,88 1,14 88,3 |
Bemerkung: Die Analyse der Beschickung betrug 31,5 % SiO2, 3,34 % Fe203 und 1,99
% TiO2.
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Beispiel 3 Dieses Beispiel verdeutlicht die Anwendung einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei
der mindestens
eine Stufe einer magnetischen Abtrennbehandlung hoher Intensität und mindestens
eine Stufe einer Entschleimungsbehandlung durchgeführt werden.
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Als Erz verwendet man ein Bauxit aus Südamerika, das in herkömmlicher
Weise durch Zerkleinern und Auswaschen der feinteiligen Materialien vorbehandelt
worden war. Die Analyse des Ausgangsmaterials ist in der nachstehenden Tabelle III
zusammengestellt.
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TABELLE III Chemische Analyse (%) SiO2 Fe203 TiO2 P 205 4,o 8,1 1,0
o,12 Man vermahlt 600 g des getrockneten Materials in einer Laboratoriums-Stabmühle
bei einem Feststoffgehalt von 50 % während 8,o Minuten mit 12 ml 1o %-iger Natriumhydroxidlösung
und 6 ml einer Ligninverbindung (2080). Im Anschluß an das Vermahlen in der Kugelmühle
behandelt man den Brei während 15 Minuten in einer Behandlungszelle (Wemco Cell),
wobei man den pH-Wert mit Natriumhydroxid auf 12,o einstellt, worauf man das Material
einer zweistufigen magnetischen Abtrennbehandlung in einer magnetischen Trennt in
richtung hoher Intensität von Laboratoriumsmaßstab (Colburn) unterwirft. Die beiden
magnetischen Konzentrate werden einmal gereinigt, wobei die Reinigungsrückstände
dem nichtmagnetischen Anteil des Breis zugeführt werden.
-
Der gesamte nichtmagnetische Anteil wird einer Entschleimungsbehandlung
unter Verwendung einer Verdickungs-Klassiereinrichtung zugeführt. Die hierbei erhaltenen
Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IV zusammengestellt.
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TABELLE IV
| Gebildetes Gew.-% Chemische Analyse (%) |
| Produkt Silo, Fe203 TiO2 P205 |
| Magnetisches 13,7 3,90 29,3 1,52 |
| xizentrat |
| Entschleimungs- |
| produkt mit ei- |
| ner Teilchengrö- 13,6 9,40 19,7 3,20 |
| ße von weniger |
| als |
| Entschleiinungs- |
| produkt mit ei- |
| nerTeilchengrö- 72,7 3,15 1,39 0,53 o,oo3 |
| ße von mehr als |
| 5Xum |
| 100,0 |
Ebenso wie in den Beispielen 1 und 2 wird eine ausgezeichnete metallurgische Abtrennung
der Eisen- und Titanmineralien bei geringen Verlusten des Aluminiumoxids erreicht.
-
Weiterhin sind die angewandten Aufbereitungsmaßnahmen äußerst kostengünstig.
-
Beispiel 4 Dieses Beispiel verdeutlicht die Anwendung einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der mindestens eine Stufe
einer magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität vor einer Entschleimungsbehandlung,
eine Entschleimungsbehandlung und schließlich mindestens eine Stufe einer magnetischen
Trennbehandlung hoher Intensität nach der Entschleimungsbehandlung durchgeführt
werden.
-
Das in diesem Beispiel verwendete Erz ist ein aus Afrika
gewonnenes
Bauxit mit den in der nachstehenden Tabelle V angegebenen Analysenwerten.
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TABELLE V Chemische Analyse (%) Silo2 Je 203 TiO2 1,o9 6,59 2,95
Man vermahlt 600 g des Materials während 5 Minuten bei einem Feststoffgehalt von
50 % und einem pH-Wert von 10,3 unter Verwendung von 8 ml einer 10 %-igen Natriumhydroxidlösung
und 18 ml einer 2,5 %-igen Quebracho-Lösung in einer Laboratoriums-Kugelmühle. Im
Anschluß an den Mahlvorgang wird der Brei in eine Behandlungszelle (Wemco Cell)
überführt und während 5,0 Minuten konditioniert, wobei der Brei mit Natriumhydroxid
auf einen pH-Wert von 10,5 eingestellt wird.
-
Dann wird der Brei einem einstufigen magnetischen Trennvorgang hoher
Intensität in einer Laboratoriumstrenneinrichtung (Colburn) unterworfen und einmal
gereinigt, wobei die Reinigungsrückstände mit der gebildeten nichtmagnetischen Fraktion
vereinigt werden. Die gesamten nichtmagnetischen Materialien werden dann bei etwa
5/um unter Verwendung einer Laboratoriums-Verdicker-Klassiereinrichtung entschleimt.
-
Die Fraktion mit einer Teilchengröße von mehr als 5 um wird dann auf
einen Feststoffgehalt von etwa 20 % verdünnt und zweimal durch die magnetische Trenneinrichtung
hoher Intensität (Colburn) hindurchgeführt. Die beiden magnetischen Konzentrate
werden vereinigt und einmal ge-
reinigt, wobei die Reinigungsrückstände
mit der nichtmagnetischen Fraktion vereinigt werden. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse
sind in der nachstehenden Tabelle VI zusammengestellt.
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TABELLE VI
| Gebildetes Gew.-% Chemische Analyse (%) |
| Produkt SiO2 Fe2O3 TiO2 |
| Magnetisches Kon- |
| zentrat 1 vor dem 8,3 1,58 40,8 12,1 |
| Entschleimen |
| Entschleimungspro- |
| dukt mit einer |
| 19,8 1,42 8,8 3,5 |
| Teilchengröße von |
| weniger als 5 µm |
| Magnetisches Kon- |
| zentrat 2 nach dem 5,2 o,96 11,o 4,6 |
| Entschleimen |
| Entschleimungspro- |
| dukt mit einer |
| Teilchengröße von 66,7 0,85 1,57 1,53 |
| mehr als 5 µm |
Das Entschleimungsprodukt mit einer Teilchengröße von weniger als 5/um und das nach
dem Entschleimen erhaltene magnetische Konzentrat 2 stellen geeignete Beschickungsmaterialien
für den Bayer-Prozeß dar, während das Entschleimungsprodukt mit einer Teilchengröße
von mehr als 5/um ein außergewöhnlich gut geeignetes Produkt für die chemische Industrie
oder die Herstellung von feuerfesten Produkten darstellt.
-
Das vor dem Entschleimen anfallende magnetische Konzentrat 1 ist als
Abfallprodukt anzusehen.
-
Beispiel 5 Dieses Beispiel verdeutlicht eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß der bei dem Aufbereitungsverfahren drei
Stufen einer magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität in einer magnetischen
Trenneinrichtung (Jones Magnetic Separator) durchgeführt werden unter Bildung von
drei magnetischen Konzentraten, die vereinigt und anschließend als "magnetisches
Gesamtkonzentrat" bezeichnet werden, und eines nichtmagnetischen Produkts.
-
Das nichtmagnetische Produkt wird einem Zyklon mit hohem Wirkungsgrad
zugeführt, in dem zwei Produkte gebildet werden, nämlich der "Zyklon-Rückstand",
der im wesentlichen eine Teilchengröße von mehr als o,o28 mm (500 mesh/Tyler) aufweist
und ein überfließendes Material des Zyklons, das der Zentrifuge zum Zwecke des Entschleimens
bei einer Teilchengröße-von etwa 5,o iim zugeführt wird. In der Zentrifuge werden
zwei Produkte gebildet, die nachfolgend als "Zentrifugenprodukt mit einer Teilchengröße
von weniger als 5/um" und "Zentrifugenprodukt mit einer Teilchengröße von mehr als
5um" bezeichnet werden.
-
Das in diesem Beispiel verwendete Erz ist ein Bauxit aus Südamerika
mit einem besonders hohen Eisengehalt.
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Das Erz wird in der gewonnenen Form behandelt ohne die normalen Sieb-
und Waschvorgänge, mit denen bei Anwendung auf ein Material dieser Art etwa 40 %
oder mehr des Materials als Abfall verlorengehen.
-
Das angewandte Aufbereitungsverfahren wird in einer kontinuierlich
betriebenen halbtechnischen Anlage durchgeführt, die eine einzige Kugelmühle aufweist,in
der das Produkt mit einer Breidichte entsprechend einem Feststoffgehalt
von
51 % behandelt wird, wobei der pH-Wert des Mühlenabflusses mit Natriumhydroxid auf
einem Wert von 10,7 bis 10,8 gehalten wird und 0,3 kg Quebracho pro Tonne trockenen
Beschickungsmaterials (0,6 lbs/ton) und o,5 kg einer Ligninverbindung (Orzan) pro
Tonne des trockenen Beschickungsmaterials (1,o lbs/ton) der Beschickungsseite der
Kugelmühle zugeführt werden.
-
Nach der Behandlung in der Kugelmühle wird das Produkt einem Sieb
mit einer lichten Maschenweite von o,59 mm (28 mesh) zugeführt, wobei das Grobgut,
das überwiegend aus Holz bestand, dem Abfall zugeführt und das Feingut auf einen
Feststoffgehalt von 28 % verdünnt und einer magnetischen Trenneinrichtung hoher
Intensität (Jones High Intensity Magnetic Separator) zugeführt und weitere zweimal
durch die Trenneinrichtung geführt werden. Die drei gebildeten magnetischen Konzentrate
werden zu dem "magnetischen Gesamtkonzentrat" vereinigt. Das nichtmagnetische Produkt
wird einem Zyklon mit hohem Wirkungsgrad zugeführt, mit dem ein Zyklonrückstand,
der etwa 75 % eines Materials mit einer Teilchengröße von mehr als o,o28 mm (500
mesh) enthält und ein überfließendes Zyklonprodukt liefert, das etwa 85 % eines
Produkts mit einer Teilchengröße von weniger als o,o28 mm (500 mesh) enthält.
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Das überfließende Material des Zyklons wird einer Zentrifuge (Bird
Centrifuge) zugeführt, die einen Zentrifugenrückstand mit einer Teilchengröße von
im wesentlichen mehr als 5/um und ein überfließendes Produkt mit einer Teilchengröße
von im wesentlichen weniger als 5/um ergibt.
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Der Magnetspalt der magnetischen Trenneinrichtung (Jones Magnetic
Separator) wird auf o,5o bis o,6o mm eingestellt.
-
Die lichte Maschenweite des der magnetischen Trennein-
richtung
vorausgehenden Siebs beträgt o,42 mm (35 mesh).
-
Wenn man eine derart enge Spalteinstellung anwendet, beträgt die maximale
lichte Maschenweite des Siebs o,59 mm (28 mesh) und vorzugsweise 0,42 bis o,297
mm (35 bis 48 mesh).
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VII zusammengestellt.
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TABELLE VII
| Gebildetes Gew.-% Chemische Analyse (%) |
| Produkt SiO2 Fe2O3 TiO2 |
| Magnetisches Gesamt- |
| 18,2 6,1 48,6 1,76 |
| konzentrat |
| Z entrifugenprodukt |
| mit einer Teilchen- 15,o 19,2 28,2 5,83 |
| größe von weniger |
| als 5 um |
| Zentrifugenprodukt |
| mit einer Teilchen- 27,3 3,35 6,7 1,7o |
| größe von mehr als |
| 5 µm |
| Zyklonrückstand 39,5 2,7 2,8 o,92 |
| Berechnetes Aus- 100,0 6,1 16,0 2,0 |
| gangsmaterial |
Das magnetische Gesamtkonzentrat" und das "Zentrifugenprodukt mit einer Teilchengröße
von weniger als 5 µm" sind als Abfallmaterial zu behandeln.
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Das "Zentrifugenprodukt mit einer Teilchengröße von mehr als 5 um"
stellt ein ausgezeichnetes Ausgangsmaterial für den Bayer-Prozeß dar, das einen
wesentlich höheren gewinnbaren Aluminiumoxidgehalt aufweist, als herkömmliches zerkleinertes
und gewaschenes Bauxit aus dem gleichen geologischen Bereich
Der
"Zyklonrückstand" stellt ein ausgezeichnetes Aluminiumoxidprodukt, das als feuerhemmendes
Mittel ein hervorragendes Material darstellt.
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Die folgende Tabelle VIII verdeutlicht die vollständige Analyse des
Zyklonrückstands und des Zentrifugenprodukts mit einer Teilchengröße von mehr als
5/um, wobei der Al2O3-Gehalt in üblicher Weise berechnet worden ist.
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TABELLE VIII Gew.-% Chemische Analyse (%) Rückgewinnung Al2O3 SiO2
Fe2O3 TiO2 Glühverlust 66,8 61,3 2,9 4,4 1,2 30,2 Dies stellt ein metallurgisch
ausgezeichnetes Ergebnis dar, indem ein qualitativ hochwertiges Aluminiumoxidkonzentrat
gebildet wird,und eine Rückgewinnung des im Alkalischen löslichen Aluminiumoxids
von etwa 9o % des in dem ursprünglichen Beschickungsmaterial enthaltenen im Alkalischen
löslichen Aluminiumoxids erreicht wird.
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Beispiel 6 Dieses Beispiel verdeutlicht eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß der das Ausgangsmaterial in einer Laborätoriums-Stabmühle
unter Verwendung von Natriumhydroxid in Kombination mit einem Dispergiermittel vermahlen
wird, dann mit einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von o,42 mm (35 mesh Tyler)
gesiebt wird, wobei das Material mit einer Teilchengröße von mehr als o,42 mm (35
mesh), das nur in Spuren anfällt, verworfen wird und das Material mit einer Teilchengröße
von weniger als o,42 mm (35 mesh) unter Verwendung von Natrium-
hydroxid
als alkalisches Mittel bei einem pH-Wert von 10,5 konditioniert wird, worauf der
erhaltene Brei einer dreistufigen magnetischen Abtrennbehandlung hoher Intensität
unter Bildung von drei magnetischen Konzentraten und einem nichtmagnetischen Produkt,
das mehr als 9o % der ursprünglich vorhandenen Aluminiummineralien enthält, unterworfen
wird.
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Es wurden die folgenden Bedingungen eingehalten: Als Ausgangsmaterial
wird ein Bauxit aus Südamerika angewandt, der in der oben beschriebenen Weise vorbereitet
wurde.
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Eine Beschickung von 600 g wird in einer Laboratoriums-Stabmühle bei
einem Feststoffgehalt von 50 % unter Zugabe von 3,o ml einer 1o %-igen Natriumhydroxidlösung
und 3,o ml einer 2,5 %-igen Quebracho-Lösung vermahlen. Der pH-Wert nach Durchführung
des Mahlvorgangs beträgt 8,7.
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Der aus der Stabmühle gewonnene Brei wird auf einem Sieb mit einer
lichten Maschenweite von o,42 mm (35 mesh Tyler) gesiebt, wobei das von dem Sieb
zurückgehaltene Material mit einer Teilchengröße von mehr als o,42 mm (35 mesh),
das überwiegend Holz enthält, verworfen wird.
-
Das abgesiebte Material mit einer Teilchengröße von weniger als o,42
mm (35 mesh) wird in eine Laboratoriumsbehandlungszelle (Wemco Cell) überführt und
während 15 Minuten bei einem mit Natriumhydroxid auf einen Wert von 10,5 eingestellten
pH-Wert behandelt. Der Brei wird dann einer dreistufigen magnetischen Trennbehandlung
unter Verwendung einer magnetischen Trenneinrichtung hoher Intensität (Colburn)
unterzogen Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IX
zusammengestellt.
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TABELLE IX Gebildetes Chemische Analyse (%) Produkt Gew.-% SiO2 Fe2O3
TiO2 Magnetisches Konzentrat 1 6,3 1,2 43,1 3,0 Magnetisches Kon- 2,6 2,7 13,8 2,6
zentrat 2 Magnetisches Kon- 1,6 4,o 8,2 2,2 zentrat 3 Nicntmagnetisches 89,5 3,o
1,4 -1,3 Produkt Beispiel 7 Dieses Beispiel verdeutlicht eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das gleiche Ausgangsmaterial wie das in
Beispiel 6 beschriebene verwendet wird, wobei die gleichen Maßnahmen wiederholt
werden, mit dem Unterschied, daß man der Laboratoriums-Stabmühle 4 ml der 10 %-igen
Natriumhydroxidlösung zusetzt, den pH-Wert des abgezogenen Materials auf 10,5 einstellt
und das nichtmagnetische Produkt bei etwa 1o/um unter Verwendung einer Laboratoriums-Verdicker-Klassiereinrichtung
als Entschleimungsvorrichtung entschleimt.
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In der folgenden Tabelle X sind die mit den drei gebildeten magnetischen
Konzentraten, die vereinigt und als magnetisches Konzentrat bezeichnet werden, erhaltenen
Ergebnisse zusammengestellt.
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TABELLE X Gebildetes Chemische Analyse (%) Produkt Gew.-% SiO2 Fe2O3
TiO2 Magnetisches Konzentrat 1o,1 1,8 31,3 2,8 Produkt mit einer Teilchengröße von
weniger 34,5 2,9 3,1 1,7 als 10/Um Produkt mit einer Teilchengröße von mehr als
55,4 2,7 o,8 1,2 10/um Das magnetische Konzentrat und das Produkt mit einer Teilchengröße
von weniger als 1oum stellen zufriedenstellende Ausgangsmaterialien für den Bayer-Prozeß
dar, während das Produkt mit einer Teilchengröße von mehr als 10 um ein hervorragendes
Ausgangsmaterial für die Herstellung von feuerbeständigen Materialien darstellt.
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Beispiel 8 Dieses Beispiel verdeutlicht eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß der eine magnetische Trennbehandlung hoher
Intensität vor dem Entschleimungsvorgang und anschließend eine magnetische Trennbehandlung
hoher Intensität der bei der Entschleimungsbehandlung anfallenden groben Fraktion
durchgeführt werden.
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Als Erz verwendet man einen südamerikanischen Bauxit mit hohem Eisengehalt.
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Eine 600 g-Probe des Materials wird in einer Laboratoriums-Stabmühle
bei einem Feststoffgehalt von 50 % unter Zugabe von 6 ml einer 10 %-igen Natriumhydroxidlösung
und 18 ml einer 2,5 %-igen Quebracho-Lösung vermahlen. Der pH-Wert
nach
der Durchführung des Mahlvorgangs beträgt 10,4. Der aus der Stabmühle gewonnene
Brei wird auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von o,42 mm (35 mesh Tyler)
gesiebt, wobei das von dem Sieb zurückgehaltene Produkt mit einer Teilchengröße
von mehr als o,42 mm (35 mesh), das überwiegend aus Holzteilchen besteht, als Abfall
verworfen wird. Das von dem Sieb durchgelassene Produkt mit einer Teilchengröße
von weniger als o,42 mm (35 mesh)wird in eine Laboratoriums-Flotationszelle (Wemco
Cell) überführt und während 15 Minuten behandelt, wobei der pH-Wert mit Natriumhydroxid
auf 10,8 eingestellt wird.
-
Der Brei wird dann einer dreistufigen magnetischen Trennbehandlung
hoher Intensität unter Verwendung der Colburn-Magnettrennvorrichtung unterworfen,
wobei das erste magnetische Konzentrat getrennt gehalten wird (magnetisches Konzentrat
1) und die nächsten beiden magnetischen Konzentrate vereinigt werden (magnetisches
Konzentrat 2). Das gebildete nichtmagnetische Produkt wird einer Entschleimungsbehandlung
bei etwa 10 um unter Verwendung einer Laboratoriums-Verdicker-Klassiereinrichtung
unterworfen unter Bildung eines Produkts mit einer Teilchengröße von mehr als 10um
und eines Produkts mit einer Teilchengröße von weniger als 1o um Das Produkt mit
einer Teilchengröße von mehr als 10 um wird einer zweistufigen magnetischen Trennbehandlung
hoher Intensität unter Verwendung der magnetischen Trennt in richtung (Colburn magnetic
separator) unterzogen, wobei zwei magnetische Konzentrate, die vereinigt werden
(magnetisches Konzentrat 3) und ein nichtmagnetisches Endprodukt gebildet werden.
-
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle XI zusammengestellt.
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TABELLE XI Gebildetes Chemische Analyse (%) Produkt Gew.-% Al2O3
SiO2 Fe2O3 TiO2 Glühverlust Magnetisches Kon- 8,o - 2,4 74,8 1,5 -zentrat 1 Magnetisches
Kon- 5,8 - 2,5 44,9 1,9 -zentrat 2 Produkt mit einer Teilchengröße von 25,4 - 15,1
27,4 5,2 -weniger als 10/Um Magnetisches Kon- 2,4 - 2,5 12,o 1,8 -zentrat 3 Nichtmagnetisches
Produkt mit einer 58,4 63,1 1,7 1,8 o,8 32,6 Teilchenggöße von mehr als 10/1fl Berechnete
Analyse des Ausgangsmate- 1oo,o 50,7 4,2 16,9 2,1 26,1 rials Das magnetische Konzentrat
1, das magnetische Konzentrat 2 und das Produkt mit einer Teilchengröße von weniger
als 10 µm sind als Abfallmaterialien zu behandeln. Das magnetische Konzentrat 3
stellt ein zufriedenstellendes Ausgangsmaterial für den Bayer-Prozeß dar.
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Das nichtmagnetische Produkt mit einer Teilchengröße von mehr als
10 µm stellt ein außergewöhnlich gutes Produkt für die chemische Industrie als beispielsweise
hervorragendes feuerfestes Material dar, das einen Glühverlust von lediglich 32,6
* im Vergleich zu einem möglichen Maximalwert von etwa 34,5 % besitzt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden nach der mindestens einen Stufe der magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität
eine oder
mehrere Stufen einer Entschleimungsbehandlung durchgeführt.
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In Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Materials und der Abfolge
der angewandten Verfahrensstufen kann man an irgendeiner Stelle des Verfahrens eine
oder mehrere Entschleimungsvorgänge durchführen, nachdem man das Material der Dispergier-Vermahlungs-Behandlung
unterworfen hat.
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Wenn man eine magnetische Trennbehandlung niedriger oder mittlerer
Intensität oder eine Entschleimungsbehandlung jeweils vor der mindestens einen magnetischen
Trennbehandlung hoher Intensität durchführt, kann man die mindestens eine Siebbehandlung
an irgendeiner Stelle des Verfahrens nach der Dispergier-Vermahlungs-Behandlung
und vor der Durchführung der mindestens einen magnetischen Trennbehandlung hoher
Intensität ausführen.
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Bei der mindestens einen magnetischen Trennbehandlung hoher Intensität
liegt die angewandte Magnetspaltbreite im Bereich von etwa o,35 mm bis 2,o mm. Die
Spaltbreite entspricht dem kürzesten Abstand zwischen den gegenüberliegenden Rändern
des Nordpols bzw. des Südpols und ist dem Fachmann ohne weiteres geläufig.