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Verfahren und Vorrichtung zur Schaumschwimmaufbereitung von Erzen
oder anderen Mineralien Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schwimmaufbereitung
von Erzen oder anderen Mineralien und besteht darin, daß die Flotationstrübe in
fließender Bewegung gehalten, während gleichzeitig die schwimmfähigen Feststoffe
der Trübe durch rasche Querbewegungen zum Schwimmen gebracht werden, wobei die Querbewegungen
mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch auf die z. B. verwendete Fließrinne oder
auch auf die Flüssigkeit selbst durch Körper, Gase oder Flüssigkeiten ausgeübt werden
können. Vorzugsweise erhält der Boden der Vorrichtung, worin die Trübe fließt, eine
geeignete Form, um die Trübe wellenförmig zu bewegen, sie zur vielmaligen Teilung,
zum vielmaligen Klettern usf. zu zwingen. Diese Bewegungen sollen durchkreuzt und
unterbrochen werden durch quer gerichtete und zum Schäumen Anlaß gebende Bewegungen.
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Durch diese Maßnahme erfolgt feinste Verteilung und Wirbelung der
bei dem Schwimmaufbereitungsverfahren angewendeten Schwimmittel (Schäumer, Sammler
usw.) und eine innige Berührung der dispersen Stoffe der Trübe mit den Schäumern
und Sammlern. Durch die Kreuzung der Bewegungen haben insbesondere die Mineralteilchen
reichlich Gelegenheit, sich mit den Luft- oder Gasbläschen zu treffen. Durch die
sich kreuzenden Bewegungen werden die Berührungen von Mineralteilchen und
Luft-(Gas-)Bläschen
unter Druck herbeigeführt. Im Rahmen der Erfindung kann dabei ein starkes mechanisches
Schlagen gegen die Mineralteile vermieden und verhindert werden, daß weichere Mineralien
weiter zerschlagen und störende Schlämme gebildet werden.
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Die gewählte Bodenform in Wellen, die in allen Ebenen liegen können,
bringt bei der darüber hinweg erfolgenden Fließbewegung der Trübe stets wieder die
Teile nach oben, die das Bestreben infolge ihrer Anlagerung an Luftbläschen an sich
haben, aber doch durch andere Einschließungen in der Trübe noch umklammert worden
sind.
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Während z. B. die Wellen waagerecht verlaufen können und so eine waagerechte
Schichtenbildung in der Trübe mit wechselnden Schichtenstärken bewirken, soll weiter
nach der Erfindung auch eine in der senkrechten Ebene erfolgende Schichtaufteilung
zu immer wechselnden Schichtdicken erzwungen werden, indem zahnartige Voll- oder
Hohlkörper in die Fließbewegung eingeschaltet werden.
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Die Querbewegung zur Fließbewegung soll möglichst durch kurzperiodische
Stöße auf z. B. eine für das Fließen gewählte Rinne erfolgen. Nur bei harten Mineralien
können die Stöße auch unmittelbar in der Flüssigkeit stattfinden.
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Die Querbewegungen können auch durch Einblasen von Luft oder von Gasen
in die Trübe erzwungen werden. Die Wellen- oder Zahneinbauten, die die Trübe ohnehin
unterteilen und aufschäumen, werden nach der Erfindung benutzt, um die Luft usw.
in die Trübe zu leiten.
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Die beschriebenen Maßnahmen können mit allen bekannten Rinnen- und
Kastenschwimmaufbereitungseinrichtungen durchgeführt werden, z. B. mit ,den sogenannten
Schwingförderrinnen, die aber dann nach der Erfindung quer zu ihrer Schwingrichtung
noch seitliche Bewegungen ausführen müssen. Solche Seitenenergien können übertragen
werden z. B. durch Kippen, künstliche Schlingerbewegung u. dgl.
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Nach der Erfindung werden Fließbewegungen und Querimpulse vorteilhaft
in eine Fliehkraftschleuder verlegt, in deren Mitte die Trübe ununterbrochen aufgegeben
und an deren Umfang der Schaum mit den Einschließungen der fein zerkleinerten Erze
fortlaufend übertritt und abgeschleudert wird.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich
hauptsächlich auf eine solche Zentrifugenausbildung; die angewendeten Grundsätze
und Einrichtungen können aber auch auf alle anderen Vorrichtungen nach dem Verfahren
angewendet werden, das der Erfindung zugrunde liegt.
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Fig. I zeigt die Draufsicht auf eine Fliehkraftschleuder; Fig. 2 ist
ein Schnitt längs zur Zentrifugenwelle durch eine Hälfte des Drehkörpers; Fig. I
und 2 können auch für Zentrifugen mit waagerechter oder schräger Welle angewendet
werden und der Schnitt gilt auch als Draufsicht bzw. waagerechter Schnitt, wenn
die Welleneinbauten usw. in der senkrechten Ebene stehen. In Fig. I ist der Drehkörper
einer Zentrifuge an der Welle I angesetzt, durch die die Trübe austritt und zunächst
in einem Ringraum 2 sich ausbreitet und emporsteigt, um über den Ring 3 herabzufallen
in den Raum zwischen Ring 3 und dem nächsten Ring 4. Durch die Fliehkraft klettert
die Trübe dann über den nächsten Ring 7 in den Zwischenraum bis zum Ring Io und
über den Ring Io bis zum äußersten Ring 13. Die Anzahl der Ringe kann beliebig gewählt
werden und so, daß beim Überfall oder Wegschleudern vom Ring an der Außenkante die
Schwimmaufbereitung durchgeführt ist.
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Die Ringe haben Schlitze beliebiger Art, im Ausführungsbeispiel Schlitze
I4 in senkrechter Richtung, die eine gewisse Trübemenge ohne den Umweg über die
Höhe der Ringe hindurchlassen. Dadurch ergeben sich turbulente Strömungen und Wirbelungen
und in deren Folge Schaumbildungen und mithin gerade durch die bei der Zentrifuge
auftretenden Drucksteigerungen immer neue Spülungen der Ersatzteilchen nach oben
zu, wo sie von den Luft- und Gasbläschen erfaßt werden bzw. sich an diese anlagern.
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In Fig. I werden also die Trübemengen gezwungen, einen radialen Weg
zu nehmen, wobei die Umdrehungszahl der Zentrifuge regelnd ist für die Geschwindigkeit
und die Schichtstärken, mit denen die Trübe sich bewegt. Dem radialen Weg werden
Hindernisse bereitet durch die sich mit ihm dauernd kreuzenden Ringe und Ringteile,
so daß auch hierdurch ein Aufwirbeln und Aufschäumen rasch und gründlich erfolgt.
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Im inneren Ringraum sind zweckmäßig Düsen vorgesehen zum Einlaß von
Druckluft. Die Anzahl der Düsen zwischen den Ringen kann beliebig groß sein.
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Die Druckluft kann in üblicher Weise in einer besonderen Maschine
erzeugt werden. Nach der Erfindung soll die Druckluft möglichst von der Zentrifuge
selbst dadurch erzeugt werden, daß an geeigneter Stelle der Zentrifuge Schaufeln
etwa von der Form von hohlen Hörnern angesetzt werden, die die Luft fassen. über
geeignete Rohrleitungen wird die Luft dann den einzelnen Ringen zugeführt.
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An Stelle der Luftschaufeln können auch z. B. unter der Zentrifuge
Ventilatoren angesetzt werden, am besten auf der Zentrifugenwelle selbst, die die
Luft an- und einsaugen.
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Sollen dem Drehkörper Flüssigkeiten (Schäumer, Sammler, Drücker, Verstärker
usf.) zugeführt werden, so kann das ebenfalls unter Ausnutzung der Dre'hza'hl der
Zentrifuge erfolgen, indem ein unten in die Drehrichtung umgebogenes Rohr in ein
Becken taucht und während des Umlaufes in dem Becken, das zweckmäßig Ringform aufweisen
müßte, die Flüssigkeit aufnimmt.
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An Stelle der breiten Zähne in ringförmiger Anordnung nach Fig. i
können auch einzelne Zähne in den Drehkörper auf dessen Boden aufgesetzt werden.
Die Trübe gelangt über die Welle dann in radiale Druckströmung zwischen den Zähnen
hindurch, staut sich vor den Zähnen, wird auf der anderen Seite weggesaugt und wirbelt
so durch die
drehenden Räume bis zum Rande, wo der Schaum mit den
An- und Einlagerungen wegfließt oder abgeschleudert wird. Die Zähne können hohl
und so eingerichtet sein, daß durch sie Luft in die Trübe geführt wird.
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Die Zähne können auch oben offen sein und so, z. B. bei großem Durchmesser,
wieder beitragen zur Zerreißung der Oberfläche der Flüssigkeiten. Die Höhe der Zähne
und die Höhe auch der in Fig. I ersichtlichen Ringe kann gleichmäßig oder ungleichmäßig
sein, höhere Ringe oder Zähne können mit niedrigeren abwechseln. Die Ringe oder
Zähne können nach außen in der Höhe zunehmen.
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An Stelle der Rohre und der Ringe können auch Einbauten beliebiger
Art verwendet werden, z. B. gerade oder gewellte Bleche. Die Wellen können senkrecht
oder waagerecht liegen.
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Die Trübe wird bei den erfindungsgemäßen Anordnungen von dem Einlaß
durch die Zentrifugalkraft über die Wellenberge getrieben. Das Schäumen tritt dabei
rasch ein. Dabei kann z. B. eine Zunahme der Wellenhöhen vorgesehen sein. Trübe
kann in den Wellentälern nicht verbleiben, sie folgt dem Schaum, der eben über die
Wellenkämme hinweggetragen wird, bis er abfließt. An geeigneter Stelle sind Düsen
zum Eintritt von Luft oder eventuell Flüssigkeit in die Trübe oder in den Schaum
vorgesehen. Erzeugung des Druckes für Luft oder Flüssigkeit erfolgt zweckmäßig wie
oben dargelegt durch die Zentrifuge selbst.
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Zwischen den Wellen können auch beliebig gestellte Querwände eingesetzt
werden, um die Schaumbildung zu vergrößern und der Trübe auch außerhalb der Wellen
Impulse zur Wirbelung zu geben.
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Auch können flachere Wellen, Wellen mit Rücksprüngen, vorgesehen sein.
Die Rücksprünge haben den Zweck, eine Beruhigungszone für die Trübe abzugeben, die
auf diese Weise erst nach und nach in den Schaumbereich und in die Schaumbildung
einbezogen wird.
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Zur raschen Reinigung bei besonderen Trüben sind die Wellentäler und
die Einsätze einlegbar. Im allgemeinen werden die Trüben vollständig aus den Wellen
ausgetrieben. Zu diesem Zweck kann auch eine Druckspülung vom Zentrum aus vorgesehen
werden unter erhöhter Geschwindigkeit.
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Die Wellen eignen sich gut, um unter den Wellenbergen Luft oder Wasser
zuzuführen.
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Die Wellen vergrößern überdies die Oberfläche, die zu einer Erwärmung
der Trübe bei deren erwünschtem raschem Durchgang durch die Zentrifuge zur Verfügung
steht.
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Bei Zentrifugen aus hochkant gestelltem Flachrohr wird die eintretende
Trübe durch die Schleuderkraft über die Kanten der Wellen hinweggetrieben in ähnlicher
Weise, wie es für Fig. I bei Anwendung der Ringe dargestellt ist. So ergibt sich
ein Klettern und` Wälzen der Trübe und bei Zuführung von Druckluft durch die Rohre
eine dichte Berührung der Ersatzteilehen mit den Luft- und Gasbläschen. Dabei können
mehrere Rohre oder zweckmäßig mehrere verschiedener Steigung nebeneinander und zum
Teil so ineinandergreifend angeordnet werden, daß die Windungen in die Felder greifen,
die zwischen den anderen Nebenwindungen vorhanden sind. Außer den Luftdüsen im Rohr
können auch Düsen für Wasser usf. vorgesehen werden.
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Die in den Figuren vorgesehenen Windungen, Wellungen, Zähne können
so angesetzt werden, daß sie versetzt gegeneinanderliegen und die Trübe zwingen,
viele Bewegungen, Teelungen, Steigungen und Wirbelungen auszuführen und dabei Luft
aufzunehmen und mehr und mehr zu schäumen. Auch die Schlitze und Zwischenräume sollen
versetzt gegeneinander sein.
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Die Wellen können je nach Bedarf in allen Ebenen liegen, so daß z.
B. ein Zentrifugenbogen entsteht, der einem Buckelblech ähnelt mit sehr 'hoch gezogenen
Buckeln.
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Es ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, die aus einer Zentrifuge
abfließende Trübe, also wenn die vollständige Auflösung in Schaum mit Erzeinschließungen
noch nicht genügend erreicht worden ist, in einem um den Umfang der Zentrifuge laufenden
Rohr aufzufangen und sie unter Druck, d. h. unter dem Druck aus der Zentrifugalkraft
einer anderen Zentrifuge oder einer Etage einer mehretagigen Zentrifuge zuzuführen
zum erneuten Beginn der Wellen- und Schaumbewegung. Das Sammelrohr am Zentrifugenumfang
kann dabei mit umlaufen und die Trübe in ein eintauchendes-Förderrohr unter Druck
abgeben. Oder aber das Sammelrohr kann ortsfest unter dem Traufrande der Zentrifuge
liegen und die Trübe in ein eintauchendes und mit umlaufendes Förderrohr abgeben.
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Bei Großanlagen der beschriebenen Art ist es vorteilhaft, die Trübe
über die Welleneinbauten oder die sonstigen Hohlkörper anzuwärmen, da die Praxis
lehrt, daß z. B. zwischen 2o und 30° C der Wirkungsgrad der Schäume und die Schaumbildung
selbst zunehmen. Nach der Erfindung soll die Erwärmung durch Abdampf erfolgen, wenn
dieser aus einer vorhandenen Anlage abfällt, und es soll dabei ein Teil des Dampfes
in die Trübe geleitet werden, da er so die Druckluft zum Teil ersetzen kann.
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Bei Großanlagen ist es wirtschaftlich, die höchstfrequenten Erschütterungen
der Welleneinbauten und der sonstigen Körper in der Zentrifuge anzuwenden, um die
festen Teile der Trübe zu erregen und ihre Anlagerung an die Gasblasen zu begünstigen.
Die Trübe kann auch unmittelbar erregt werden, z. B. durch -gerichtete Ultraschallwellen
ü. dgl.
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Bei derartigen Erregungen der Trübe wird die Benetzung der Berge,
d. h. des Flotationsrückstandes, der Silikate u. dgl., intensiviert, denn
einerseits werden Einschließungen in den Berget@eilen aus deren Hohlräumen, Kapillaren
usf. ausgetrieben, so insbesondere die gas- und dampfförmigen Einschlüsse, die immer
vorhanden sind und infolge ihrer Oberflächenspannungen und ihrer von der Polarität
der Gesteine natürlich abweic'hend'en eignen Polarität das Anhaften von Wassertröpfchen
erschweren.
Anderseits werden auch durch die hochfrequenten Erregungen der Erzteilchen deren
Druckbewegungen auf die Luft- und Gasblasen aus den Schäumungsvorgängen vergrößert.
Man hat versucht und Erfolg gehabt mit den sogenannten Zitterschwimmgeräten. Mit
diesen kann aber die wichtige Beseitigung von Einlagerungen und gasuni dampfförmigen
Einschließungen aus den Bergen der Trübe nicht erreicht werden. Nach der Erfindung
werden daher höchstfrequente Erregungen z. B. durch Ultraschall u. dgl. benutzt,
die auf Trüben als Flüssigkeiten großer Dichte von besonderer Wirkung sind.
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Während die Erwärmung der Trübe zur rascheren und feinzelligeren Schaumbildung
beiträgt, kann eine Abkühlung z. B. der Wellböden in der untersten Schicht der Trübe
die Benetzung der Berge mit Wasser verstärken. Hierbei spricht die Beobachtung mit,
daß abgekühlte Berge offenbar infolge der dabei. eingetretenen Konstruktion der
schon in den Bergen vorhandenen flüssigen oder gasförmigen Einschließungen eine
gewisse Saugwirkung auf weitere Flüssigkeitsmoleküle ausüben.
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Derartige Bildung herunter-gekühlter unterster Schichten in den Trüben
ist im allgemeinen nicht wirtschaftlich. Nur bei hochwertigen Erzen ist sie zweckmäßig.
Dann aber kann sie wirksam und vorteilhaft ausgeübt werden über die gewellten Böden
oder die Wehr- und Zahneinbauten nach der Erfindung.
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Die beschriebenen Verfahren und Einrichtungen ermöglichen rasche Erzeugung
feinstzelliger Schäume mit oder ohne Druckluftzuführung, die Berührung der Bläschen
mit den Erzteilen unter Wirbelung und Druck, weiter aber auch die Benetzung der
Bergteile unter stetem Rühren, wobei schädliche mechanische unmittelbare Zerschlagung
der Bergteilchen im- Hinblick auf die dann vorhandene Gefahr der Schlammbildung
ausgeschaltet werden kann. Die welligen Oberflächen und die hohlen Einbauten lassen
besonders vorteilhaft die hochfrequente Erregung und deren Aufschaukelung zu, wobei
im Gegensatz zu bisher bekannten ähnlichen Verfahren die Höchstfrequenzerregung
durch Ultraschall angewendet wird. Wellen und Einbauten lassen ferner eine günstige
Zufuhr von Preßluft durch die dauernd unter Druck reinzuspülenden Düsen zu. Wellen
und Einbauten geben ferner die Möglichkeit rascher und gleichmäßiger Bildung erwärmter
Trübeschichten im oberen Teil und abgekühlter Schichten im unteren Teil der Einrichtungen.
Schließlich wird im Verfahren und unter Anwendung der Einrichtungen die Anwendung
von Dampf (Abdampf) vorgezogen, um sowohl die Bildung feinster Blasen aus der Trübeoberschicht
als auch die gleichzeitige Erwärmung zu erzielen. Bei diesen Verfahren und Vorrichtungen
werden die Schichtstärke und die Fließzeit der Trüben geregelt durch die Umlaufzahl
der vorzugsweise vorgeschlagenen Zentrifugen, durch die Kletterhöhe und die Zerteilbreite
der Wellen und Ringeinbauten usf. In einfachster Weise können die Trüben immer wieder,
je nach ihren Eigenschaften, von einer Zentrifuge, d. h. einer rotierenden Scheibe,
zur anderen unter dem Druck der Schleuderwirkung gefördert und bis zur größten Reinheit
weiterverarbeitet werden. '