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Verfahren zur Entwässerung und Aufbereitung von feinstkörnigen Mineralstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung und Aufbereitung von feinstkörnigen
Mineralstoffen, wie Kohlenschlämmen, Erzschlichen u. dgl., und zwar sowohl von solchen
rohen Materialien wie auch insbesondere von in feinstkörniger Form vorliegenden
Konzentraten einer vorhergehenden Aufbereitung, das nicht nur eine besonders einfache
und weitgehende Entwässerung solcher Stoffe ermöglicht, sondern auch in vorteilhafter
Weise mit einer Aufbereitung bzw. weiteren Aufbereitung derselben kombiniert werden
kann.
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Die Entwässerung von feinstkörnigen Mineralstoffen macht bekanntlich
außerordentliche Schwierigkeiten sowohl wegen der geringen mengenmäßigen Leistung
der bekannten Vorrichtungen wie auch der mittels derselben erzielbaren Entwässerungsgrade.
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So läßt sich z. B. bei der Entwässerung von Kohleflotationskonzentraten
auf Filtern unter Verwendung sehr feiner Siebe bzw. Filtertuchspannungen bei dementsprechend
geringer Leistung nur eine Herabsetzung des Wassergehalts auf allenfalls 18
bis 25 % erzielen.
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Die Schwierigkeiten für die Entwässerung vergrößern sich mit abnehmender
Korngröße des Gutes, insbesondere dann, wenn in diesem noch feinste Bergeteilchen
(Tone) enthalten sind.
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Bei der Entwässerung von Rohschlämmen, die immer solche feinsten Bergeteilchen
enthalten, sind die Leistungen und Ergebnisse beim Filtern so
gering,
daß eine mechanische Entwässerung solcher Schlämme in dieser Weise wenig erfolgreich
ist.
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Bei Verwendung von Schleudern ist zwar eine weitergehende Verringerung
der Endwassergehalte möglich, jedoch müssen dann erhebliche Feststoffverluste mit
dem durch die Siebbeläge der Schleudern hindurchgehenden Wasser in Kauf genommen
werden.
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Diese Feststoffverluste steigen mit dem zunehmenden Verschleiß der
Siebe, der sich sehr schnell vollzieht, immer weiter, gegebenenfalls bis auf Werte
von 4oo g je Liter an. Da solche Verluste nicht in Kauf genommen werden können,
müssen die durch Siebe hindurchgeschleuderten feinsten Schlämme nochmals einer Nachbehandlung
durch Eindicken oder in Zyklonen unterzogen werden, um dann im Kreislauf wieder
der Schleuder aufgegeben zu werden. Trotzdem aber reichern sich allmählich feinste
Feststoffe im Wasser an, die auf anderem Wege, nämlich durch noch schwierigeres
Filtern, entfernt werden müssen.
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Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, feinstkörniges
Gut, wie Schlämme und Flotationskonzentrate, unter Vermeidung dieser Schwierigkeiten
weitgehend in Siebschleudern zu entwässern und gegebenenfalls dabei die Konzentrate
noch weiter zu reinigen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das
Gut, bevor es der Siebschleuder (Korbschleuder oder Schubschleuder) aufgegeben wird,
einer vorherigen Behandlung mit Stoffen, durch welche die Kohleteilchen mit einer
sie hydrophobierenden Umhüllung überzogen werden, unterworfen wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, feinstkörnige Mineralstoffe einer
Behandlung mit Öl unter gleichzeitiger Dispergierung mit Wasser zu unterwerfen und
anschließend einer Siebschleuder aufzugeben. Dieses Verfahren stellt in erster Linie
ein Aufbereitungsverfahren dar, das bezweckt, die Bergebestandteile in Suspension
zu verbringen und dann auf der Siebschleuder in Kohle bzw. Konzentrat und bergehaltiges
Abwasser zu trennen, das abgeführt wird. Es bedingt die Anwendung vergleichsweise
großer Mengen an hochviskosen Ölen und besonderer Maßnahmen im Zuge der Umbenetzung,
um zu erzielen, daß sämtliche Kohleteilchen von Öl umhüllt werden, und andererseits
zu verhindern, daß Kohleteilchen mit dem Bergewasser durch die Siebbeläge hindurchgehen.
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Hauptaufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Entwässerung des Gutes
unter Wiedergewinnung des im Siebdurchgang der Schleuder enthaltenen Gutes, wobei
also auf die möglichste Vermeidung von Verlusten im Siebdurchgang keine Rücksicht
genommen zu werden braucht. Aus diesem Grunde kann die der Hydrophobierung der Teilchen
dienende Vorbehandlung unter Verwendung von wesentlich geringeren Mengen an Ölen,
und zwar beliebigen Ölen, auch von geringer Viskosität oder anderen geeigneten hydrophobierend
wirkenden Reagenzien, wie Kohlenwasserstoffen, Xanthaten u. dgl., durchgeführt werden,
wobei es möglich ist, Schwankungen sowohl hinsichtlich der Mengen wie auch der Korngrößenverteilung
und auch des Feststoffgehalts der behandelten Trübe ohne Schwierigkeiten aufzufangen.
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Die Hydrophobierung kann hierbei in grundsätzlich ähnlicher Weise
wie bei dem bekannten Aufbereitungsverfahren durchgeführt werden, indem das Gut
beim Durchgang durch eine Pralltellermühle oder Maschinen mit ähnlicher Wirkung,
wie Knetwerke, schnell laufende Rührer oder die als Homogenisiermaschinen bekannten
Apparate, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Zerkleinerung, mit einer vergleichsweise
geringen Menge an hydrophobierenden Stoffen behandelt wird, wobei durch Zusatz geeigneter,
je nach den Verhältnissen, die im Einzelfall vorliegen, auszuwählender Reagenzien
sowohl der Erfolg der Hydrophobierung verbessert wie auch die notwendigen Mengen
an hydrophobierenden Stoffen verringert werden können.
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Die so behandelte Trübe wird dem Schleuderkorb zweckmäßig in möglichst
eingedicktem Zustand, mit hohem Feststoffgehalt, aufgegeben.
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Durch die vorangegangene Hydrophobierung wird einerseits der Feinstkorndurchgang
durch die Schleudersiebe erheblich, und zwar auf einen Bruchteil verringert, andererseits
der Feuchtigkeitsgehalt des geschleuderten Gutes bei hoher Leistung noch weiter,
und zwar unter Umständen auf Werte, wie sie bisher nicht zu erzielen waren, herabgesetzt.
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Liegt das zu entwässernde Gut bereits als reines Konzentrat, z. B.
einer vorangegangenen Flotationsaufbereitung, vor, so wird sein Aschengehalt beim
Durchgang durch die Schleuder weiter erniedrigt, weil die auch in reinen Konzentraten
immer noch, wenn auch in geringen Mengen vorhandenen nicht hydrophobierten, meist
dispersen Bergeteilchen zu einem erheblichen Teil mit dem Wasser durch die Schleudersiebe
hindurchgehen.
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Aus dem Durchgang der Schleuder schwimmen die darin enthaltenen hydrophobierten
Kohle- bzw. Erzteilchen in der Regel bereitwillig auf und können in einfachster
Weise abgezogen und erneut der Schleuder aufgegeben werden, während das Restwasser
weglaufen kann.
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Bei Stoffen, die nach dem Durchschleudern nicht ohne weiteres aufschwimmen,
kann in weiterer Ausbildung des neuen Verfahrens der Schleuderdurchgang, sei es
durch einfaches Einblasen von Luft oder auch in einer nachgeschalteten Flotationszelle,
einer Flotationsbehandlung unterzogen werden, deren Konzentrat in gleicher Weise
wieder der Schleuder aufgegeben wird. In dem einen wie in dem anderen Fall ergibt
sich durch das neue Verfahren eine praktisch verlustlose kontinuierliche Entwässerung,
wobei der Gehalt des abgehenden Filtratwassers an Fehlausträgen (Verluste an Konzentraten)
sehr gering ist.
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Bei Anwendung des neuen Verfahrens auf die Behandlung von Rohschlämmen
wird zwischen die
in der gleichen Weise wie beschrieben durchgeführte
Hydrophobierungsbehandlung und die Schleuderbehandlung eine Flotationsbehandlung
eingeschaltet. Hierbei ergibt sich als besonders vorteilhaft, daß das vorbehandelte
Gut, und zwar auch Stoffe, die sich sonst nur schlecht oder gar nicht flotieren
lassen, in dem derart erzielten hydrophobierten Zustand ausgezeichnet flotierbar
ist.
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Im grundsätzlichen Gegensatz zu dem älteren, eingangs erläuterten
Aufbereitungsverfahren dient aber auch hier die Schleuderbehandlung im wesentlichen
nur der Entwässerung, mit der die gesamten, allerdings auch im Wasser dispergierten
Bergeteilchen mit abgetrennt werden, während die Abscheidung des wesentlichen Teils
der Berge vorher, und zwar in der Flotation, erfolgt.
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Unter Umständen kann in diesem Fall die Hydrophobierungsbehandlung
in die Flotationsanlage selbst verlegt, d. h. gemeinsam mit der Flotationsbehandlung
durchgeführt werden.
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Im Ergebnis kommt letzteres darauf hinaus, daß das neue Verfahren
lediglich zur verlustlosen Entwässerung normaler Flotationskonzentrate verwendet,
d. h. bekannten Flotationsanlagen an Stelle der sonst notwendigen Filter- u. dgl.
Entwässerungsanlagen nachgeschaltet wird.
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Der grundsätzliche Vorteil des neuen Verfahrens vom Gesichtspunkt
der Aufbereitung gegenüber dem Verfahren nach dem älteren Vorschlag der Erfinderin
beruht darauf, daß die im Filtratwasser der Schleuder enthaltenen feinstkörnigen
Konzentratverluste unmittelbar wieder angereichert und zur Entwässerung zurückgeführt
werden und sich deshalb nicht im Wasser anreichern können. Aus dem aufgegebenen
Konzentrat werden die darin enthaltenen hochdispersen Feinstberge durch die Schleuderbehandlung
ausgeschieden und können daher nicht wie bei der üblichen Entwässerung auf Filtern
den Entwässerungsvorgang erschweren. Sie werden bei der Repetition des Schleuderdurchgangs
in der Schwimmzelle in die Abgänge abgestoßen.
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Eine erhebliche weitere Vereinfachung des beschriebenen Verfahrens
ergibt sich, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Hydrophobierungsbehandlung
in die Schleuder selbst verlegt wird, indem die aufzubereitenden Stoffe mit den
Ölen und gegebenenfalls Reagenzien unmittelbar der Schleuder aufgegeben werden.
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Die Umbenetzung erfolgt dann durch die Turbulenz im Einlaufleitwerk
oder beim Durchgang durch die engen Einlaufschlitze bzw. beim Durchtritt der feinsten
Teilchen durch die Sieböffnungen in Anwesenheit feinstverteilter hydrophobierender
Stoffe. Die Schleuderverluste werden in der oben beschriebenen Weise wieder, z.
B. durch Flotation, angereichert und erneut zentrifugiert.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens ist aber nicht in allen Fällen,
sondern nur dort anwendbar, wo hinsichtlich der Hydrophobierbarkeit der Konzentratteilchen
besonders günstige Verhältnisse vorliegen. In analoger Weise können feinkörnige
Konzentrate aus anderen Anreicherungsprozessen, wie durch Aufbereitung auf Herden
mittels Zyklonen od. dgl. gewonnene Konzentrate, entwässert werden.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des neuen Verfahrens gegeben.
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Beispiel I Ein Kohlenflotationskonzentrat, welches nach vorheriger
Hydrophobierung der Aufgabe mit I2 % Asche anfiel, wurde der Siebschleuder aufgegeben.
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Das in der Siebschleuder gewonnene entwässerte Konzentrat enthielt
6,5 0/o Asche und 9 0/o Wasser. Der Schleuderdurchgang hatte einen Aschengehalt
von 360/a und wurde zur Nachaufbereitung der Flotation wieder aufgegeben. Die Abgänge
der Flotation hatten 75 0/0 Asche. Beispiel II Eine anthrazitische Feinkohle von
unter I mm Korngröße, die an sich nicht flotierbar ist, wurde mit 1% Heizöl je Tonne
Flotationsöl unter Zusatz von Sodalösung durch eine Pralltellermühle geleitet und
anschließend einer Rührwerksflotation aufgegeben, in der reine Berge mit über 8o
0/o Aschengehalt abgestoßen wurde.
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Das Konzentrat dieser Flotation wurde mit 450 g Feststoff je Liter
der Siebschleuder aufgegeben.
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Es ergab sich ein Wassergehalt des entwässerten Gutes von II% und
ein Schleuderdurchgang, der aus Kohle und feinsten Bergen bestand, mit 35 0/o Asche
und einem Feststoffgehalt der Trübe von 40 g je Liter. Dieser Durchgang wurde wieder
in die Flotation zurückgeleitet. Beispiel III Ein Roherz mit einem Schwefelgehalt
von 7o bis 75% wurde mit Flotationsöl durch eine Pralltellermühle geleitet und in
dieser gleichzeitig gemahlen und hydrophobiert.
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Das so behandelte Gut wurde in einer Flotationsanlage in einen feststoffreichen
Schaum und Berge getrennt und der Schaum einer Siebschleuder zugeführt, in der er
auf 9 0/o Wassergehalt entwässert wurde. Der verhältnismäßig reine Durchschlag der
Siebschleuder wurde erneut der Flotation aufgegeben. Das erzielte Konzentrat besaß
einen Schwefelgehalt von 98,60/0.