DE51272C - Vorrichtungen zur Aufbereitung von Erzen während des freien Falls durch Magnetismus - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der Gegenstand dieser Erfindung ist bestimmt für die leichte und ökonomische Separation von Erzen, besonders von solchen, deren Trennung bisher zu schwierig und kostspielig erschien.

Der Erfinder benutzt wesentlich, das Verfahren der magnetischen Separation, bei welchem gemischte magnetische und unmagnetische Partikel gezwungen werden, an den Polen eines Magneten vorbeizufallen, welcher die Fallbahn oder -Richtung der magnetischen Partikel ändert, so dafs diese in einen anderen Behälter als jene fallen, die unmagnetisch sind. In der Hauptsache besteht die Erfindung aus Verbesserungen der für diesen Zweck benutzten Apparate und in der Art der Vorbereitung der darin zu behandelnden Materialien.

In Fällen dagegen, wo das Erz keine magnetische Beschaffenheit besitzt, dienen zur Erzielung desselben Endresultates andere Methoden und Apparate, welche ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.

Vor dieser Erfindung wurden Trichter mit nach aufsen sich erweiternden, nach einer Oeffnung im Boden zulaufenden Seiten benutzt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dafs hierbei der normale Fall der Partikel nicht in einer geraden Linie erfolgt, sondern dafs sie in verschiedenen Richtungswinkeln fallen und sich zu einer unregelmäfsig.en Masse ausbreiten, wodurch die Wirkung des Magneten sehr beeinträchtigt wird.

Diese Schwierigkeit behebt der Erfinder durch Benutzung eines Trichters mit einem flachen Boden, welcher in seinem mittleren Theil eine oder mehrere sehr schmale Oeffnungen besitzt, die entweder in einer Linie quer über den Trichterboden vertheilt oder aber auch zu einer einzigen schmalen Spalte vereinigt sind. Es ist zweckmäfsig, den Trichterboden aus einer dünnen Platte aus Eisen oder anderem passenden Material herzustellen.

In beiliegender Zeichnung ist:

Fig. ι ein Verticalschnitt eines magnetischen Separationsapparates, welcher diesen Theil der Erfindung enthält;

Fig. 2 veranschaulicht eine Form des Trichterbodens;

Fig. 3 zeigt den Trichterboden mit einer flachen Spalte;

Fig. 4 stellt eine Vorrichtung zur Vibration des Trichters dar;

Fig. 5 zeigt eine andere diesbezügliche Einrichtung ;

Fig. 6 ist eine Ansicht — in gröfserem Mafsstabe ·— eines Theiles des Trichters der zuerst angegebenen Form im Schnitt.

A ist ein geradwandiger Kasten oder Trichter, dessen Boden aus einer dünnen Metallplatte B besteht. Dieser Kasten wird entweder an oder nahe dem Kopf einer geschlossenen Kammer C angebracht, oder aber man läfst das Material in freier Luft fallen. Unter dem Trichter ist ein Elektromagnet angebracht, so dafs das Material beim Fall aus dem Trichter an den Polen des Magneten vorbeifallen mufs. Unter dem letzteren befinden sich zwei Behälter oder Kasten E und E¹.

Wenn nun ein Strom von gemischten magnetischen und unmagnetischen Partikeln aus dem Trichter fällt, ändern die magnetischen Partikel infolge der Anziehungskraft des Magneten ihre Fallrichtung, so dafs sie in den Behälter E fallen, während die nicht mag-

netischen Theile des Gemenges in verticaler Richtung in den Kasten E¹ gelangen. Der Boden B des Trichters hat entweder quer über den mittleren Theil eine Reihe von kleinen Oeffnungen (s. Fig. i, 2, 4 und 6) oder eine einfache schmale Spalte b (s. Fig. 3 und 5).

In den Fig. 2, 3,4 und 5 sind die Oeifnungen über die ganze wirksame Breite angebracht, aber es ist klar, dafs dieses sich ganz nach den Verhältnissen der Seite des Trichters richtet, d. h. der Trichter wird bedeutend gröfser sein müssen im Verhältnifs zur Gröfse der Oeffnungen, und es werden in der Wirklichkeit auch bedeutend mehr Oeffnungen in der Reihe angebracht, als wie dargestellt.

In den Fig. 3 und 5 ist die Spalte bei ihrer wirksamen Breite gezeigt, aber es ist natürlich, dafs sie verhältnifsmäfsig viel langer sein mufs. Die Fig. 6 veranschaulicht annähernd, wie das Material durch die Oeffnungen fällt. In dieser Figur sind die Oeifnungen über zweimal gröfser dargestellt, als für 100 Maschen Material nöthig ist. Das gemischte Material, mit welchem der Trichter gefüllt ist, fällt durch jede Oeffnung in einem geraden Strahl. Diese Strahlen sind zuerst von einander getrennt; aber diese Partikel breiten sich aus, so dafs bei einer Entfernung von über 1 Fufs von dem Trichter sämmtliche Strahlen eine ausgedehnte dünne Masse bilden, in welchen die von einander getrennten Partikel vereinigt sind. An dieser Stelle ist der Magnet angebracht, der die magnetischen Partikel von dem übrigen Theil des Materials weg zur Seite zieht, wie Fig. 1 zeigt. Die Gröfse der Spalte bezw. der Oeffnungen im Trichterboden richtet' sich natürlich nach der Art des zu separirenden Materials. Wenn dieser sehr fein vertheilt ist, so müssen selbstredend auch die Oeffnungen entsprechend sehr klein sein. Da in solchem Falle die Partikel oft schwer hindurchgehen, so mufs, um dennoch das Austragen zu ermöglichen, der Bodenplatte des Trichters eine vibrirende Bewegung ertheilt werden, welche sich den Partikeln mittheilt. Hierfür kann die in Fig. 1 und 4 dargestellte Vorrichtung dienen.

F ist eine Rolle mit einem mit Harz versehenen Lederüberzug. Ueber dieselbe wird eine Anzahl Drähte c gezogen, die mit ihrem einen Ende an der Bodenplatte des Trichters befestigt und deren andere Enden durch Schrauben d adjustirbar sind.

Bei einer Drehung der Rolle erhalten die Drähte eine Längsvibration, wodurch der Trichterplatte und dadurch den Materialpartikeln eine Molecularvibration ertheilt wird, welche die Partikel veranlafst, frei durch die Oeifnungen zu fallen.

Eine andere Art, dem Trichterboden eine vibrirende Bewegung zu ertheilen, ist in Fig. 5 veranschaulicht.

Mehrere kleine Elektromägnete G G besitzen bewegliche Armaturen, die mit dem Boden des Trichters mechanisch verbunden sind. Eine rotirende Scheibe schliefst und unterbricht die sämmtlichen Stromkreise dieser Magnete, infolge dessen vibriren die Armaturen und ertheilen der Platte B durch den auf sie ausgeübten Zug eine vibrirende Bewegung. Wenn das aus dem Trichter fallende gemischte magnetische und unmagnetische Material viele sehr leichte Partikel enthält, wie z. B. bei gewissen Eisenerzen, welche leichte Partikel von Phosphor- und Siliciumerzen enthalten, so ist es äufserst schwierig, diese leichten Partikel von dem magnetischen Material vollständig zu trennen, weil sie durch Einflufs des Luftstromes in den zur Aufnahme der magnetischen' Partikel bestimmten Behälter geführt werden, wodurch dann ein unreines und für den Bessemer-Procefs untaugliches Product entsteht.

Hiergegen dient ein schwacher Luftstrom, welcher gegen den Strahl des aus dem Trichter fallenden Materials wirkt, diese äufserst leichten Partikel von dem Rest trennt und in einen besonderen Behälter führt.

Ein von einem Gebläse oder Ventilator ausgehendes Rohr endigt in ein Querrohr, welches in einer Seite eine oder mehrere Oeffnungen besitzt und über die ganze Länge der Fallmasse reicht, so dafs der schwache Luftstrom gleichmäfsig gegen den ganzen Strahl gerichtet ist. Ein geneigter Theil geht von der entgegengesetzten Seite des Strahles nach unten, so dafs die leichten Partikel über die Kanten dieses Theiles in den für sie bestimmten Kasten getrieben werden, während der Rest des Gemisches an dem Magnet vorbeifällt. Dieser zieht die magnetischen Theile an und führt sie in den für sie vorgesehenen Kasten. Die schwereren unmagnetischen Theilchen behalten ihre Fallrichtung bei. Anstatt so, kann der Strahl auch durch eine Oeffnung in eine luftdichte Kammer fallen, von welcher Kammer die Luft durch eine Luftpumpe continuirlich abgesaugt wird. Der durch das Saugen erzeugte Luftstrom trennt die leichten Theilchen von dem Rest und zieht sie in die Kammer.

Während, wie oben angegeben, ein Magnet die Separation bewirkt, kann in einigen Fällen auch ein elektrisch geladener Körper zum Anziehen benutzt werden. Ebenfalls läfst sich ein permanenter Magnet für diesen Zweck bewenden. Am besten ist dagegen die Benutzung eines Elektromagneten, und der Erfinder zieht speciell die Anwendung eines Stab- oder offenen Endmagneten derjenigen eines Hufeisenmagneten vor. Der Grund hierfür liegt darin, dafs das magnetische Feld eines Hufeisenmagneten klein und zusammengedrängt ist und keine gröfse Menge des fallenden Materials einschliefst. Aber bei einem flachen Stabmagneten, dessen wirksamer Pol so breit ist wie die ganze Breite

des dünnen Strahles der fallenden Theilchen, ist das magnetische Feld sehr ausgedehnt und wirkt auf den fallenden Strahl auf einem grofsen Theil seiner Ausdehnung.

Der Magnetismus wirkt auf die magnetischen Theilchen ein; während er genügt, um ihre Bahn zu ändern, besitzt er keine hinreichende Stärke, um solche Partikel zum gegenseitigen Anziehen zu veranlassen; die nicht magnetischen bleiben dabei zwischen ihnen eingeschlossen und^ würden dadurch in einen falschen Behälter gelangen.

Das vorstehend Beschriebene ist durch die Fig. 7 und 8 dargestellt.

Fig. 7 ist ein Verticalschnitt und theilweise Seitenansicht des magnetischen Separators;

Fig. 8 ist eine perspectivische Ansicht der Fig. 7.

In kurzer Entfernung unter dem Trichter A ist der Magnet U, ein breiter, flacher Stabmagnet, dessen Pol über die ganze Breite des aus dem Trichter fallenden Strahles reicht, angebracht. C ist ein Ausblaserohr eines passenden Gebläses oder Ventilators, welches zur Erzeugung eines schwachen Luftstromes dient. Dieses Rohr ist in zwei Arme D und D¹ getheilt. Das Rohr D erreicht beinahe —. bis auf eine kurze Entfernung — den Trichter und endigt in ein langes Querrohr E, welches über die ganze Breite des Trichters geht und mit einer oder mehreren Oeffnungen versehen ist, durch die der Luftstrom direct gegen die fallenden Partikel geleitet wird. Das Rohr Z)¹ liegt unter dem Magneten B und endigt in ein Querrohr E¹, wodurch der Luftstrom ebenfalls direct gegen die fallenden Partikel an diesem Punkt geführt wird. Entgegengesetzt der Oeffnung in dem Trichter und unter den Röhren D und D¹ sind geneigte Scheidewände F und F¹ angebracht. Wenn der Strahl von gemischten magnetischen und unmagnetischen Partikeln aus dem Trichter fällt, trennt der Luftstrom des Rohres E, die sehr leichten unmagnetischen Partikel davon, welche dann links der Scheidewand F in 'den durch dieselbe gebildeten Behälter fallen. Die leichten Partikel, welche an diesem Punkt nicht entfernt werden, gelangen durch die Wirkung des Luftstromes des Rohres E¹ in die über der Scheidewand F¹ liegende Abtheilung. Der Magnet B ändert die Fallrichtung des magnetischen Theiles des Materials, so dafs dieses rechts von der Scheidewand G zu liegen kommt, während die nicht magnetischen Partikel, welche zu schwer sind, um von dem Luftstrom beeinflufst zu werden, in den Raum zwischen den Scheidewänden F¹ und G gelangen. Das weit ausgedehnte magnetische Feld des Stabmagneten wirkt auf das Material kräftiger als das concentrirte Feld eines Hufeisenmagneten.

Die punktirten Linien in Fig. 7 veranschaulichen eine Modification der Erfindung.

Eine luftdichte Kammer ist mit einer Oeffnung in der Nähe des Fallstrahles versehen und ein Rohr H geht von dieser Kammer zu einem Exhaustor. Die Luft wird constant von dieser Kammer abgezogen, wobei der erzeugte Luftstrom durch Saugen auf die leichten Partikel einwirkt und sie in die Kammer zieht. Die Kammer zwischen den Scheidewänden F¹ und G kann ebenfalls luftdicht gemacht und mit einem Exhaustorrohr. mit ähnlicher Wirkung versehen sein.

Hämatit, welcher nicht magnetisch ist, wird zunächst fein pulverisirt, dann stark erhitzt und hierauf abgekühlt. Hierdurch wird das Eisen magnetisch und es kann dann von dem unmagnetischen Theil des Erzes, wie vorhin beschrieben, getrennt werden.

Derselbe Effect kann auch durch Erhitzen der Erze bis zur Rothglut in einer Atmosphäre eines reducirenden Agens, z. B. Kohlenoxyd, erzielt werden. In diesem Falle wird das pulverisirte Erz mit einer geringen Menge Kohle oder anderem Kohlenstoff gemischt und dann in einer Kammer, zu welcher die Luft nur in geringem Mafse Zutritt hat, erhitzt. Die Luft verbindet sich mit dem Kohlenstoff zu Kohlenoxyd, welches die Oberfläche der Eisenpartikel zu magnetischem Oxyd reducirt und so die Benutzung des magnetischen Separators gestattet.

Um die Benutzung des magnetischen Separators bei nicht magnetischen Metallen, z. B. Gold oder Silber, zu gestatten, pulverisirt man zunächst das Gold- oder Silbererz zu einem solchen Grad von Feinheit, bei dem das Trennen der Metallpartikel von dem Rest möglich ist. Die gemischte Masse von Partikeln des kostbaren Metalles und anderen, die Elektrizität nicht leitenden und unmagnefisch'en Materialien wird in ein elektrolytisches Bad gebracht, welches eine Lösung eines Eisensalzes und positive und negative Elektrode enthält. Beim Durchleiten eines· elektrischen Stromes wird ein schwacher Niederschlag von Eisen auf einer Seite eines jeden Metallpartikelchens gebildet, und in kurzer Zeit ist dem Gold genügend viel magnetisches Material hinzugefügt, so dafs es leicht durch einen Magneten beeinflufst wird. Die Gegenwart von Sand und ähnlichen Materialien in dem Bad vermehrt eher die Einwirkung auf das Gold, als dafs sie dieselbe verringert.

Nachdem der Procefs mehrere Stunden gedauert hat, wird die Masse aus dem Bad entfernt, am besten in Centrifugen getrocknet — so dafs die Eisenlösung von neuem benutzt werden kann —, gesiebt und dann der Wirkung des magnetischen Separators unterworfen, wodurch die Gold - Eisentheilchen von dem unmagnetischen Material getrennt werden. Die Trennung des Goldes von dem Eisen erfolgt, durch Schmelzen.

Dieser Procefs ist durch die Fig. ίο, 11 und 12 dargestellt.

Fig. 10 erläutert das Princip der Erfindung;

Fig. 11 ist ein Querschnitt und Fig. 12 eine obere Ansicht der elektrolytischen Zelle, wie solche in der Praxis vorzugsweise benutzt wird.

In Fig. 10 stellt A eine Zelle, B eine darin befindliche Lösung eines Eisensalzes dar; α α¹ sind positive und negative Elektroden, die mit einer Elektricitätsquelle C in Verbindung stehen; b b stellen metallische, in der Zelle zwischen den Elektroden befindliche Partikel dar.

Wenn irgend ein noch so kleines Metallstück bei dieser Methode zwischen die Elektroden einer elektrischen Zelle gebracht wird, so bildet sich ein Niederschlag auf einer Seite derselben. Hier findet ein Zusammenlauf der Leitungslinien von der schwach leitenden Flüssigkeit und dem gut leitenden Metall statt, und ein scharfer Potentialunterschied zwischen der Flüssigkeit und dem Metall ist an den Punkten vorhanden, wo der Strom eintritt und das Metall verlä'fst, so dafs sich dort, wo der Strom eintritt, ein Metallniederschlag bildet.

In Fig. 10 ist ein Zusammenlauf der Leitungslinien angedeutet und die starke Schattirung einer Seite von jedem Partikelchen b b (dessen Gröfse, wie ersichtlich, übertrieben dargestellt is() zeigt den Niederschlag an.

In den Fig. 11 und 12 stellt E einen Behälter von Eisen oder anderem passenden Metall dar, welcher in der Längsrichtung elektrisch in zwei Theile getheilt ist. Diese Theile sind durch Holz oder andere isolirende Streifen c von einander getrennt und durch Schrauben auf einer schweren, auf dem Boden und den Enden des Behälters liegenden Bohle d mit einander verbunden. Der Behälter besitzt die Zapfen e e, die in Ständern ruhen, welche an den Enden der Basis oder Bettplatte F angebracht sind, so dafs der Behälter entleert werden kann, wenn man ihn dreht. In dem Behälter sind an den Seiten desselben Eisenplaften f und f¹ angebracht, welche alternirend positiv und negativ und alternirend mit den entgegengesetzten Seiten des Behälters, durch die sie getragen werden, verbunden sind. Die Verbindungen mit dem Behälter können durch auf den Zapfen ruhende Federn g g hergestellt werden. Diese Zapfen liegen entweder in an den Enden des Behälters befindlichen Eisenplatten h h oder sind mit denselben verbunden. Das Ende jedes Befestigungsbolzens i geht durch die Bohle in den Kasten hinein, während der andere Bolzen i¹ nur in die Bohle eintritt, wodurch eine Seite des Behälters positiv und die andere negativ erregt wird, welche Seiten nur durch den Inhalt des Behälters verbunden sind. Der Behälter ist grofs genug, um einige Tonnen des gepulverten Erzes aufnehmen zu können.

In den so construirten Behälter oder einen anderen von passender Construction wird eine Lösung eines Eisensalzes, am besten schwefelsaures Eisenoxydul gefüllt und ein Gemisch von taubem Gestein, welches pulverisirt ist oder in fein vertheiltem Zustande sich befindet, so dafs die Goldpartikel frei sind, hineingebracht. Wenn nun der Strom durch den Behälter geleitet wird, erhalten sämmtliche zwischen den Eisenplatten befindliche Goldpartikel einen schwachen Ueberzug von Eisen in der oben erläuterten Weise.

Es ist rathsam, den Procefs mehrere Stunden andauern zu lassen, nach welcher Zeit dann die Masse in eine Centrifuge entleert wird. Der Brei wird getrocknet, gesiebt und dann durch magnetisches Anziehen das Gold von dem Erz oder taubem Gestein getrennt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei magnetischen Separatoren die Anwendung eines zur Aufnahme des zu trennenden Materials dienenden Trichters A, dessen flacher Boden B entweder eine einzige schmale Spalte oder eine Reihe von Oeffnungen besitzt und nöthigenfalls eine vibrirende Bewegung erhält, wobei der aus dem Trichter fallende Materialstrahl, welcher auch noch durch einen Luftstrom, der entweder durch Anwendung von Röhren oder bei Benutzung von luftdichten Kasten mittelst Saugens auf seiner ganzen Breite beeinflufst wird, an den Polen eines breiten, flachen, sich über die ganze Breite des Trichters erstreckenden Magneten yorbeifällt, wodurch die magnetischen Partikel eine andere Fallrichtung erhalten; bei welcher Einrichtung:

   a) wenn die aus dem Material herauszuziehenden Partikel magnetisch sind, ersteres direct in den Trichter aufgegeben wird, nachdem es vorher pulverisirt worden war, während dagegen, wenn die herauszuziehenden Partikel unmagnetisch sind, das pulverförmige Material entweder

   b) durch Erhitzen und Abkühlen oder durch Erhitzen in einer Atmosphäre von Kohlenoxyd oder

   c) durch einen galvanischen Eisenniederschlag, den man auf den Partikeln erzeugt, vorher magnetisch gemacht werden mufs.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.