DE69009948T2

DE69009948T2 - Magnettrennung von Material mit Wirbelströmen.

Info

Publication number: DE69009948T2
Application number: DE69009948T
Authority: DE
Inventors: Edwin Harm Roos
Original assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Current assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2010-12-08
Also published as: EP0431965B1; ATE107194T1; JPH05345146A; DE69009948D1; BR9006242A; EP0431965A3; EP0431965A2; AU629073B2; CA2031663A1; AU6780790A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trennen von Materialien.
Zum Bergbau gehört fast unweigerlich die Gewinnung von wertvollen Mineralien, die in sehr geringen Mengen in dem abgebauten Fels vorhanden sind. Dies trifft insbesondere auf wertvolle Metalle wie Gold und Silber zu.
Daher wird angenommen, daß ein Verfahren und eine Einrichtung, durch welche nicht-magnetische, elektrisch leitfähige Materialien wie Gold und Silber von anderen Materialien getrennt werden können, vorteilhaft wäre.
US-A-4137156 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10, bei denen nicht-magnetische, leitfähige Materialien unter Verwendung eines Linearmotors zum Schaffen eines sich bewegenden Magnetfelds aus Mischungen abgesondert werden können.
DE-A1-2336035 offenbart ein Verfahren zum Absondern mineralischer Pyrite durch Bestrahlen einer Probe mit elektromagnetischer Strahlung einer Frequenz von 2,45 GHz.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Trennen von Partikelmaterial nach der elektrischen Leitfähigkeit der Partikel des Materials vor, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer ersten Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds und das Aussetzen der Partikel dem Feld, wodurch durch Zusammenwirken mit Wirbelströmen in den Partikeln eine von der elektrischen Leitfähigkeit abhängige Bewegung der elektrisch leitfähigen Partikel verursacht wird; gekennzeichnet durch das Bereitstellen einer von der ersten Einrichtung getrennten zweiten Einrichtung zur Erzeugung von elektromagnetischer Mikrowellen- oder Radiofrequenzstrahlung, die zur Erzeugung von Wirbelströmen in elektrisch leitfähigen Partikeln geeignet ist, und durch Bestrahlen der Partikel mit der Strahlung im wesentlichen in der Zeit, in der sie dem Magnetfeld ausgesetzt sind, so daß die durch die Bestrahlung in den Partikeln erzeugten Wirbelströme zur Bewirkung der Bewegungen mit dem Magnetfeld Zusammenwirken.
Ferner schafft die Erfindung dementsprechend eine Vorrichtung zum Trennen von Partikelmaterial nach den elektrischen Leitfähigkeiten der Partikel des Materials, mit einer ersten Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds und einer Einrichtung zur Anordnung der Partikel in einer Position, in der sie dem Magnetfeld ausgesetzt sind, wodurch ein Zusammenwirken des Felds mit Wirbelströmen in den Partikeln Bewegungen der elektrisch leitfähigen Partikel in Abhängigkeit von deren Leitfähigkeit verursacht; gekennzeichnet durch eine von der ersten Einrichtung getrennte zweite Einrichtung zur Erzeugung von elektromagnetischer Mikrowellen- oder Radiofrequenzstrahlung, die zum Bestrahlen der Partikel mit der Strahlung geeignet ist, und zwar in der Zeit, in der die Partikel dem Magnetfeld ausgesetzt sind, so daß in den Partikeln durch die elektromagnetische Strahlung induzierte Wirbelströme mit dem Magnetfeld zum Bewirken dieser Bewegungen zusammenwirken.
Vorzugsweise werden die Partikel mit einer Mikrowellenstrahlung einer Frequenz im Bereich von 10&sup9;Hz bis 3x10¹¹Hz oder mit einer Radiowellenstrahlung einer Frequenz im Bereich von 10&sup4;Hz bis 10&sup9;Hz bestrahlt.
Das Magnetfeld kann ein sich bewegendes oder ein stationäres sein. Ferner kann das Magnetfeld eine konstante oder eine sich verändernde Intensität aufweisen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Partikel durch eine Mikrowellenkammer geleitet, in der sie mit Mikrowellenstrahlung bestrahlt und dem Magnetfeld ausgesetzt werden. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Partikel in einer Flüssigkeit in Suspension gehalten und werden in diesem suspendierten Zustand der Mikrowellenbestrahlung und dem Magnetfeld ausgesetzt.
Die Erfindung kann zum Trennen von Goldpartikeln von anderen Partikeln verwendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung, lediglich als Beispiel, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10, die die Prinzipien des Verfahrens der Erfindung veranschaulicht. Die Figur zeigt eine Mikrowellenkammer 12, in der ein Mikrowellengenerator 14 zur Erzeugung von Mikrowellen einer Frequenz im Bereich von 10&sup9;Hz bis 3x10¹¹Hz angebracht ist.
Auf einer leitfähigen Abschirmplatte 18 in der Kammer 12 ist eine Glasschale 18 angeordnet, die eine wässrige kolloidale Suspension 19 feiner Goldpartikel zusammen mit anderen nichtmagnetischen, nicht-leitfähigen Partikeln enthält.
Unter der leitfähigen Platte 18 ist ein Permanentmagnet 20 angeordnet und eine (nicht dargestellte) Einrichtung zum Bewegen des Magneten in die Richtung des Pfeils 22 in Figur 1 ist vorgesehen. Die dem Magneten 20 zugehörigen Magnetfeldlinien sind in Figur 1 vertikal.
Wenn der Mikrowellengenerator in Betrieb ist, wird der Magnet veranlaßt, sich in Richtung des Pfeils 22 zu bewegen. Die Mikrowellen induzieren Wirbelströme in den suspendierten Goldpartikeln. Diese Wirbelströme wirken mit dem sich bewegenden Magnetfeld zusammen und bewirken eine elektromotorische Kraft, die in diesem Fall die Goldpartikel zwingt, sich in Figur 1 nach rechts zu bewegen, d.h. in die gleiche Richtung wie der Magnet.
In den nicht-leitfähigen Partikeln, die ebenfalls mit den Goldpartikeln suspendiert sind, werden keine Wirbelströme induziert, und diese Partikel bleiben in der Suspension auf ihrer ursprünglichen Position. Somit wird eine Trennung der Goldpartikel von den nicht-leitfähigen Partikeln erzielt.
Das Ausmaß, in dem leitfähige Partikel durch das Zusammenwirken der induzierten Wirbelströme und dem sich bewegenden Magnetfeld bewegt werden, hängt unter anderem von der Leitfähigkeit dieser Partikel ab. Es sei darauf hingewiesen, daß Partikel mit geringerer elektrischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminiumpartikel, in geringerem Maße bewegt werden wie hochleitfähige Partikel, wie beispielsweise Goldpartikel. Somit ist es nicht nur möglich, eine Trennung zwischen leitfähigen und nicht-leitfähigen Partikeln zu erzielen, sondern auch, eine Trennung zwischen Partikeln mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit zu erzielen. In den Fällen, in denen letztere Trennung mittels einer Vorrichtung wie diejenige von Figur 1 erzielt werden soll, werden die Partikel unterschiedlicher Leitfähigkeit nach einem Zeitabschnitt in verschiedenen Zonen der Platte 16 gruppiert.
In den Fällen, in denen das Trennen einer bestimmten Partikelart, wie beispielsweise Goldpartikeln, von den anderen Partikeln erwünscht ist, wird die Mikrowellenfrequenz zur Induzierung von Wirbelströmen der gewünschten Größenordnung in den gewünschten Partikeln so gewählt, daß die Bewegung dieser Partikel vorhergesehen und die gewünschten Partikel aus der Menge der anderen Partikel heraus gewonnen werden können. Mit anderen Worten, man zielt speziell auf die gewünschten Partikel ab. Wenn andererseits gewünscht wird, eine generelle Unterscheidung zwischen verschiedenen Partikelarten mit unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeiten vorzunehmen, kann eine nichtspezifische Mikrowellenfrequenz zum Veranlassen verschiedener Grade der Bewegung der verschiedenen Partikelarten verwendet werden.
Eine Vorrichtung wie die von Figur 1 kann bei Vorgängen, die Proben betreffen, bei denen beispielsweise die Bestimmung des Goldgehalts einer Erzprobe gewünscht wird, von praktischem Nutzen sein. In einem solchen Fall gewinnt man die Goldfraktion, und es kann eine Berechnung des Goldgehalts der Probe insgesamt vorgenommen werden.
Bei dem in Figur 2 schematisch in Draufsicht dargestellten Kochdurchsatzgerät 30 werden zermahlene und zerkleinerte Erzpartikel 32 auf ein Endlosförderband 34 geladen. Die Erzpartikel 32 enthalten eine niedrige Konzentration von kleinen Partikeln wertvollen elektrisch leitfähigen Materials, wie beispielsweise Gold, die von anderem nicht-leitfähigem Material oder weniger leitfähigen Materialien in der Masse der Erzpartikel getrennt werden sollen.
Während ihres Transports auf dem Band passieren die Partikel eine Mikrowellenkammer 40, in der sie einer Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz im Bereich von 10&sup9;Hz bis 3x10¹¹Hz ausgesetzt sind. Während die Partikel bestrahlt werden, werden sie zwischen Magneten 36 (von denen nur einer in Figur 2 sichtbar ist), die ober- und unterhalb des Bandes 34 angeordnet sind, hindurchgeführt. Die Magnete können durch ähnliche Platten wie die Platte 18 von Figur 1 von den Mikrowellen abgeschirmt werden. Die den Magneten zugehörigen Feldlinien verlaufen senkrecht zu dem Band, d.h. in der Ebene des Papiers in Figur 2.
Wie dargestellt, sind die Magnete 36 unter einem Winkel von 45º zu der Richtung der Bandbewegung angeordnet, die durch die Pfeile 38 angedeutet ist. Somit verläuft das Magnetfeld selbst mit 45º zu der Bewegungsrichtung des Bandes und der Partikel.
Die einfallende Mikrowellenstrahlung induziert Wirbelströme in den leitfähigen Partikeln. Diese Wirbelströme wirken zur Erzeugung von Kräften mit dem aufgebrachten Magnetfeld zusammen, welche die leitfähigen Partikel seitwärts von dem Band weg bewegen. Die genaue Frequenz der Mikrowellen wird derart gewählt, daß in kleinen leitfähigen Partikeln Wirbelströme einer ausreichenden Größe erzeugt werden, so daß die resultierende elektromotorische Kraft ausreicht, um zu bewirken, daß die relevanten Partikel seitwärts von dem Band herunterfallen.
Die übrigen Partikel, die entweder nicht leitfähig sind oder weniger leitfähig als diejenigen Partikel, deren Absonderung erwünscht ist, werden nicht von dem Band wegbewegt und bewegen sich weiter auf dem Band. Diese Partikel werden über das Abwurfende des Bandes abgeführt, um getrennt von den seitwärts von dem Band wegbewegten Partikeln gesammelt zu werden.
Die in Figur 2 dargestellten Magnete 36 können so angeordnet sein, daß sie sich in rechtem Winkel zu der Bewegungsrichtung des Bandes auf- und abbewegen, wie in Figur 2 dargestellt. Ferner kann eine Anzahl von Magneten nebeneinander angeordnet sein, um ein auf die Partikel wirkendes "überstreichendes" Magnetfeld zu schaffen. Eine überstreichende elektromotorische Kraft, die sich aus dem Zusammenwirken der Wirbelströme mit den Magnetfeldern der verschiedenen Magnete ergibt, bewegt die relevanten Partikel fortlaufend seitwärts von dem Band herab.
Es sei darauf hingewiesen, daß in solchen Fällen wie den in Figur 2 veranschaulichten auch die physikalische Eigenart der Partikel, zusätzlich zu ihren Leitfähigkeiten, das Ausmaß ihrer Bewegung bestimmt. Ein leichterer Partikel kann beispielsweise leichter bewegt werden als ein schwererer Partikel, selbst wenn letzterer eine höhere Leitfähigkeit als ersterer aufweist. Solche Faktoren müssen natürlich bei der Konstruktion einer bestimmten Partikeltrennanlage berücksichtigt werden.
Wie zuvor erwähnt, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von elektromagnetischer Strahlung von Mikrowellenfrequenz begrenzt. Es kann auch elektromagnetische Strahlung von Radiofrequenz im Frequenzbereich von 10&sup4;Hz bis 10&sup9;Hz verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Trennung von Partikelmaterial nach der elektrischen Leitfähigkeit der Partikel des Materials, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer ersten Einrichtung (20) zur Erzeugung eines Magnetfelds und das Aussetzen der Partikel (32) dem Feld, wodurch durch Zusammenwirken mit Wirbel strömen in den Partikeln (32) von der elektrischen Leitfähigkeit abhängige Bewegungen der elektrisch leitfähigen Partikel verursacht werden; gekennzeichnet durch das Bereitstellen einer von der ersten Einrichtung (20) getrennten zweiten Einrichtung (14) zur Erzeugung von elektromagnetischer Mikrowellen- oder Radiofrequenzstrahlung, die zur Erzeugung von Wirbel strömen in elektrisch leitfähigen Partikeln geeignet ist, und durch Bestrahlen der Partikel (32) mit der Strahlung im wesentlichen in der Zeit, in der sie dem Magnetfeld ausgesetzt sind, so daß die durch die Bestrahlung in den Partikeln erzeugten Wirbelströme zur Bewirkung der Bewegungen mit dem Magnetfeld zusammenwirken

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (32) mit Mikrowellenstrahlung einer Frequenz im Bereich von 10&sup9;Hz bis 3x10¹¹Hz bestrahlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (32) mit Radiofrequenzstrahlung einer Frequenz im Bereich von 10&sup4;Hz bis 10&sup9;Hz bestrahlt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld ein sich bewegendes Magnetfeld ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld ein stationäres Magnetfeld ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (32) eine Mikrowellenkammer (12,40) passieren, in der sie mit Mikrowellenstrahlung bestrahlt werden und in der sie dem Magnetfeld ausgesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (32) auf einem Förderband (34) durch die Mikrowellenkammer (12) transportiert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel in einer Flüssigkeit in Suspension gehalten und in diesem suspendierten Zustand der Mikrowellenbestrahlung und dem Magnetfeld ausgesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Verwendung zur Trennung von Goldpartikeln von anderen Partikeln.

10. Vorrichtung zur Trennung von Partikelmaterial nach der elektrischen Leitfähigkeit der Partikel des Materials, mit einer ersten Einrichtung (20) zur Erzeugung eines Magnetfelds und einer Einrichtung (16,34) zur Anordnung der Partikel in einer Position, in der sie dem Magnetfeld ausgesetzt werden, wodurch ein Zusammenwirken des Felds mit Wirbelströmen in den Partikeln (32) Bewegungen der elektrisch leitfähigen Partikel in Abhängigkeit von deren Leitfähigkeit verursacht; gekennzeichnet durch eine von der ersten Einrichtung getrennte zweite Einrichtung (14) zur Erzeugung von elektromagnetischer Mikrowellen- oder Radiofrequenzstrahlung, die zum Bestrahlen der Partikel mit der Strahlung geeignet ist, und zwar in der Zeit, in der die Partikel (32) dem Magnetfeld ausgesetzt sind, so daß in den Partikeln (32) durch die elektromagnetische Strahlung induzierte Wirbelströme mit dem Magnetfeld zum Bewirken dieser Bewegungen zusammenwirken.