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Verfahren und Vorrichtung zur Schaumschwimmaufbereitung eines grobkörnigen
Gutes Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konzentrieren
körniger Mineralteilchen direkt aus ihren natürlich vorkommenden Mineralien und
besonders die Behandlung grobkörniger Produkte, denen durch Konditionieren die Fähigkeit
verliehen wurde, in fließendem Strom aufzuschwimmen, so daß sich die bevorzugt benetzten
Teilehen von den ebenso großen, aber nicht benetzten Teilchen trennen. Insbesondere
bezieht sie sich auf die Konzentrierung körnigen, in den Kalimineralien von Carlsbad
im Distrikt Neu-Mexiko vorkommenden Sylvins.
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Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Schaumschwimmaufbereitung
eines grobkörnigen Gutes, insbesondere eines Kalirohsalzes, mit einer mit selektiv
oberflächenaktiven Stoffen konditionierten und. belüfteten Trübe vor, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß zur Erzeugung eines Schaumkonzentrats grobkörniger Produkte
die Trübe einer Aufwärtgst:römung zusätzlicher Flüssigkeit ausgesetzt wird, in der
das grobkörnige Gut unlöslich ist.
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Die Erfindung schlägt auch eine Flotationszelle zur Durchführung dieses
Verfahrens vor, bestehend aus einem äußeren Gehäuse, einem Auslaß für die Flotationsrückstände
im Boden dieses Gehäuses, einem rohrförmigen Einsatz in dem Gehäuse, der einen mit
einem Flüssigkeitseinlaß versehenen. geschlossenen Boden und eine mit Schlitzen
versehene
Seitenwand in Bodennähe aufweist, einem im rohrförmigen
Einsatz befindlichen Rührer, einer bis über das Gehäuse hinaus reichenden Leitung
zur Zuführung von Luft zum Rührer, einer zweiten, mit dem genannten Flüssigkeitseinlaß
verbundenen Leitung zur Zuführung konditionierter Aufschlämmung direkt in den rohrförmigen
Einsatz und einem dem Boden des Einsatzes benachbarten Flüssigkeitsverteiler.
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Den größten Teil des Kalis verbraucht in den Vereinigten Staaten von
Amerika die Landwirtschaft, ein kleinerer Teil findet Verwendung zur Herstellung
anderer Kaliumverbindungen. Während für niedrigprozentiges Kali, d. h. Kaliumverbindungem
mit. K2 O-Äquivalentwert unter 60%, wenig Bedarf vorliegt, verlangen. Landwirtschaft
und Industrie vor allem hochwertige Kaliverbindungen, d. h. solche, deren K2O-Äquivalentwert
6o% und mehr beträgt. Kali wird in der Landwirtschaft als Bestandteil von Düngemitteln
benutzt, häufig aber auch unvermischt gehandelt für die direkte Zugabe zum Boden.
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Es ist schon lange erkannt worden, daß für die Landwirtschaft die
grobkörnige Form wünschenswert ist, besonders für die direkte Zugabe zum Boden.
Der hier und später in der Beschreibung und in den Ansprüchen gebrauchte Ausdruck
»grobkörnig« soll Material bezeichnen, das kleiner als 2½ und größer als 58 Maschen
je cm² ist. Kali in dieser Form backt nicht so leicht zusammen wie die feinere Form,
rieselt freier und läßt sich leicht mit anderen Pflanzennährstoffen zu an Kali angereicherten
Düngemitteln mischen. Es läßt sich auch leichter und wirksamer dem Boden direkt
zuführen als das feinerteilige Material.
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Aus den eben genannten Gründen sind beträchtliche Anstrengungen gemacht
worden zur Entwicklung einer wirtschaftlichen Gewinnung von grobkörnigem Kaliumchlorid
mit 6O % K2 O-Äquivalentwert. Da die ergiebigsten Kalisalzlagerstätten aus Sylvinit
bestehen, war man besonders bemüht, aus Sylvinit Kaliumchlorid mit 6O% K20-Äquivalent
zu gewinnen. Dieses Mineral ist ein mechanisches Gemenge von Halit (NaCI) und Sylvin
(KCl), seine Hauptlagerstätten liegen in Texas und Neu-Mexiko. Gemischte Langbeinit-Sylvinit-Mineralien,
die mechanische Gemenge von Halit, Sylvin und Langbeinit (K2 S04 2 Mg S04) darstellen,
sind ebenfalls eine ergiebige Quelle für Kaliumchlorid.
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Eines der früheren Verfahren zur Gewinnung von grobkörnigem Sylvia
bzw. Chlorkalium war, feinteiligen, hochwertigen Sylvia zu brikettieren und die
Briketts auf die gewünschte Maschenfeinheit zu vermahlen. Dieses Verfahren ist weitgehend.
verdrängt worden durch das sogenannte Tabling-Verfahren. Nach diesem Verfahren wird
Sylvinit zu grobkörniger Form vermahlen, entschlammt und zu einer Aufschlämmung
verarbeitet, die zu. 3OO% aus einer gesättigten Lösung dieses Minerals und zu 7o%
aus festem Mineral besteht. Diese Aufschlämmung wird mit Heizöl, Kerosen oder gewissen
anderen, mit Wasser nicht mischbaren, unverseiften Erdölprodukten und mit einem
selektiv oberflächenaktiv en Mittel (gewissen aliphatischen Aminen) konditioniert
und auf einen Rütteltisch des Wilfley-Typs gegeben. Nach diesem Verfahren kann.
in einem Arbeitsgang ein körniges Chlorkalium mit einem K2O-Äquivalentwert von 50%
gewonnen werden. Es wurde jedoch gefunden, daß es, um nach diesem Verfahren ein
Chlorkalium mit einem K2O-Äquivalentwert von 6o 0/o zu erhalten und dabei noch innerhalb
der wirtschaftlich tragbaren Grenzen zu bleiben, .nötig ist, einen Absatz für ein
minderwertigeres Produkt mit einem K2O-Äquivalentwert von 3o bis 40% zu finden oder
aber das in den unteren Rinnen des Rütteltisches zurückgehaltene und im Verlauf
des Verfahrens angesammelte Halit-Sylvinit-Gemenge zu mahlen und zur Flotieranlage
zurückzuführen, um weiteres Chlorkalium mit einem K20-Äquivalentwert von 60% zu
gewinnen.
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Ein anderes Verfahren zur Anreicherung von Sylvin ist das Schaumflotieren
eines Materials, das kleiner als 14 und größer als 58 Maschen je cm2 ist. Nach diesem
Verfahren wird eine Aufschlämmung mit einer Aminverbindung konditioniert und ein
feinteiliges Sylvin enthaltender Schaum abgetrennt, wonach die gröberen Teilchen
erneut mit Heizöl und einem Schaummittel (Nadelholzöl) konditioniert und einer zweiten
Schaumflotation unterworfen werden. Diese Schaumflotation liefert ein Konzentrat
hoher Reinheit aber nur in verhältnismäßig geringer Ausbeute an grobkörnigen Teilchen
in der zweiten Schaumflotation. Die Bewegung in der Zelle birgt gewisse Durchführungsschwierigkeiten,
denn es ist schwer, auch die groben Teilchen des Materials in Suspension zu halten,
da nicht in Suspension befindliches Material sich nicht belüften und flotieren läßt.
Ein Teil des Ausgangsmaterials geht in die Rückstände. Dies macht das Verfahren.
im Hinblick allein auf die Gewinnung grober Teilchen unwirtschaftlich, da es unmöglich
ist, das wertvolle, in den Flotationsrückständen noch enthaltene Kaliumchlorid ohne
zusätzliche Mittel und Maßnahmen zur Aufarbeitung der Rückstände zu gewinnen. Nach
diesem Verfahren wurden. nur 770/o des im grobkörnigen Ausgangsmaterial enthaltenen
Kaliumchlorids gewonnen, während nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren 95
bis 980/o erhalten werden. Außerdem liefert das eben, beschriebene Verfahren keine
hochgradigen Kalikonzentrate ohne gleichzeitigen Anfall größerer Mengen verhältnismäßig
geringwertiger Nebenprodukte.
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Das Verfahren kann durch Aufschlämmen grobkörnigen Ausgangsmaterials,
Konditionieren dieser Aufschlämmung mit selektiv oberflächenaktiven Stoffen und
Belüften der konditionierten Trübe eingeleitet werden. Die belüftete Trübe wird
dann zwecks Erzeugung eines Schaumkonzentrats grobkörniger Produkte einer Aufwärtsströmung
zusätzlicher Flüssigkeit ausgesetzt, in der das grobkörnige Gut unlöslich ist. Diese
Flüssigkeit wird zusammen mit diesen Teilchen gesammelt, wonach das grobkörnige
Gut durch »Entwässern« von der Flüssigkeit getrennt und gewonnen wird.
Unter
Benutzung einer für diesen Zweck abgeänderten Flotationszelle wird das Verfahren
durchgeführt durch Herstellen einer Trübe des grobkörnigen Ausgangsmaterials, Konditionieren
der Trübe wie für eine übliche Flotation, Flotteren der konditionierten Trübe, wobei
der Inhalt der oberen Schichten der Flotationszelle verhältnismäßig ruhig bleibt,
während die Bestandteile der Trübe in Bewegung gehalten werden, so daß sie sich
nicht absetzen können. Während sich der Inhalt der Zelle in diesem Zustand befindet,
wird eine Flüssigkeit, in der das erstrebte grobkörnige Gut unlöslich ist, oder
eine aus dem Mineral hergestellte Sole in ziemlich großem Volumen dem Inhalt der
Zelle mit genügender Geschwindigkeit zugeführt, um den Inhalt der oberen, die flotierten
Teilchen des grobkörnigen Produkts enthaltenden Schichten in lebhaftem Strom aus
der Flotationszelle überfließen zu lassen. Das das erstrebte, grobkörnige Gut enthaltende
Gemisch wird gesammelt und anschließend zerlegt.
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Dieses neue Verfahren. eignet sich zur Gewinnung grobkörniger Produkte-
von Kalimineralien, wie Sylvinit, Langbeinit, Carnallit, Polyhalit, gemischten Mineralien,
wie Sylvinit-Langbeinit, u. dgl.
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Wenn auch dieses neue Verfahren im folgenden in bezug auf sylvinithaltige
Mineralien beschrieben ist, so läßt sich doch sein Grundgedanke mit den jeweils
erforderlichen, dem Fachmann geläufigen Abänderungen in all den Fällen anwenden,
in denen irgendein grobkörniges Gut gewonnen werden soll. Außer der Verwendung eines
Ausgangsmaterials, das nicht größer als 21/2 Maschen je cm2 ist, ist die einzige
Bedingung bei der Anwendung des Grundprinzips dieses neuen Verfahrens das Zerkleinern
des Ausgangsmaterials bis zu der Kornfeinheit, bei der eine wirtschaftliche Befreiung
des Produktes von seinen Verunreinigungen möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform dieses neuen Verfahrens wird
eine Flotationstrübe, die im wesentlichen grob gemahlenen, konditionierten Sylvinit
enthält, und eine Lösung, die an. diesem Material gesättigt ist, hergestellt. Die
Trübe wird. in eine abgeänderte Flotationszelle gegeben und gerührt. Die Festteilchen
haben infolge ihrer Grobheit die Neigung, sich schnell abzusetzen. Daher ist ziemlich
lebhaftes Rühren erforderlich, um die Teilchen am Absetzen zu hindern und das Flotieren
des Sylvins zu erreichen. Ungeregeltes kräftiges Rühren allein verhindert jedoch
nicht ein Zurücksinken bereits flotierter Sylvinteilchen. Es wurde gefunden:, daß
es zu einem wirksamen Flotieren grobkörniger Sylvinteilchen in wirtschaftlicher
Ausbeute nötig ist, Rühren und Oberflächenkonditionieren so aufeinander abzustimmen,
daß die Festteilchen in den unteren Schichten in Bewegung, in den oberen Schichten
aber in Ruhe bleiben. Dies wird erreicht durch Zuführen einer genügend großen Menge
von an Sylvinit gesättigter Sole zur gerührten Trübe aus dem grob gemahlenen, entschlammten
Sylvinit an einer Stelle unter der Flüssigkeitsoberfläche in der Zelle, so daß bei
Aufrechterhalten einer entsprechenden Rührung ein Gemisch grobkörniger Sylvinteilchen
und Sole aus der Zelle überläuft. Dieses Gemisch wird gesammelt und grobkörniger
Sylvin von ihm abgetrennt.
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Nacheiner anderen Ausführungsform des neuen Verfahrens wird die Flotationstrübe
aus grob gemahlenem, entschlammtem Sylvinit-Langbeinit-Salz in einer an den löslichen
Bestandteilen dieses Minerals gesättigten Sole hergestellt und als Zusatzflüssigkeit
eine an den löslichen Bestandteilen des Sylvinit-Langbeinit-Gemisches gesättigte
Sole verwendet. Ein Gemisch von Sole und grobkörnigem Sylvin läuft dahn aus der
Zelle über. Dieses Gemisch wird! gesammelt und grobkörniger Sylvin von ihm abgetrennt.
Die Flotationsrückstände enthalten. Langbeinit und Halit. Grobkörniger Langbeinit
kann aus diesen Rückständen gewonnen werden, indem durch Auslaugen mit Wasser der
Halit aus ihnen entfernt wird.
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Wichtig ist, daß die Zusatzflüssigkeit auf eine höhere Wichte eingestellt
wird als die Flotationstrübe.
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Bei der Herstellung der oben beschriebenen Trüben wurde gefunden,
daß die wässerige Ablauge eines Sylvinit-Langbeinit-Verfahrens an Sylvinit gesättigt
ist und statt gesättigter Lösungen aus nur Sylvinit verwendet werden kann. Eine
solche Ablauge ist von höherer Dichte als eine nur aus Sylvinit hergestellte Sole
und wird im folgenden in der Beschreibung und den Ansprüchen als »schwere Sole«
bezeichnet. Mit dem hier benutzten Ausdruck »Sole« ist eine gesättigte wässerige
Lösung von Sylvinit gemeint und mit »gemischter Sole« eine wässerige Lösung, hergestellt
aus einem Gemisch, von Langbeinit und Sylvinit, die mindestens an Sylvin und Halit
gesättigt ist.
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Sind die zu trennenden Bestandteile eines Minerals grob und. körnig
und haben überdies praktisch gleiche oder so eng nebeneinander liegende Dichten,
daß ihre Trennung durch übliche Verfahren, z. B. Schaumflotation, schwierig ist,
dann können die groben Teilchen mit die Oberflächen selektiv bedeckenden Stoffen
konditioniert und danach hinreichend belüftet werden, um dem einen Bestandteil en
scheinbar geringeres spezifisches Gewicht zu verleihen, so daß er ei-,nie Aufschwimmfähigkeit
erlangt, die eine Abtrennung in einem flüssigen Strom gestattet. Diese Stoffe zum
Überziehen der Oberflächen variieren mit der Art des Minerals und dem Mineralbestandteil,
der in den Schaum bzw. in den Rückstand: gehen soll. Soll z. B. Halit von Sylvinit
oder gemischtem Sylvinit-Langbeinit flotiert werden, so kann das Mineral mit Stoffen
behandelt werden, die beim Belüften den körnigen Halit aufschwimmen lassen. Stoffe
für diesen Zweck sind z. B. Fettsäuren wie Olein-, Palmitinsäure u. dgl., Erdölsäuren
wie Kresylsäure und Phenolsäuren, auch Seifen wie Kokosnußöl, Palmkern- oder Harzseifen,
Natriumnaphthenat u. dgl. oder Kombinationen dieser Stoffe.
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Soll dagegen Kaliumchlorid. oder Sylvin aus Sylvinit oder gemischtem
Sylvinit-Langbeinit flotiert werden, so kann das Mineral mit Stoffen behandelt
werden,
die beim Belüften den körnigen. Sylvin aufschwimmen lassen. Stoffe für diesen Zweck
sind z. B. aliphatische Amine wie n-Laurylamin, n-Dodecylamin u.. dgl., vorzugsweise
in Form ihrer wasserlöslichen Additionssalze mit Mineralsäuren, Alkalisalze sulfatisierter
Alkohole wie Natriumlaurylsulfat, Kaliumoctylsulfat u. dgl. Diese Stoffe können
allein oder in Kombination miteinander oder mit Hilfsstoffen wie Harzöl, Kerosen
u. dgl. angewendet werden.
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Soll Langbeinit von langbeinithaltigen Mineralien wie gemischtem Sylvinit-Langbeinit
flotiert werden, so kann das Mineral mit Stoffen behandelt werden, die beim Belüften
.den körnigen Langbeinit aufschwimmen lassen. Stoffe für diesen: Zweck sind z. B.
Alkalisulfonate oder Estersulfonate von Derivaten hochmolekularer Fettsäuren wie
gesättigter oder ungesättigter Säuren: mit II oder mehr C-Atomen. Diese Stoffe können
allein oder in Kombination mit dem Fachmann geläufigen Hilfsstoffen wie Nadelholzöl,
Fettsäuren u. dgl. angewendet werden.
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Bei der praktischen Durchführung des. neuen Verfahrens können Amine
in Verbindung mit Sulfonaten zum Abtrennen grobkörnigen Langbeinits und grobkörnigen
Sylvins (in Form eines gemischten Konzentrats) von den anderen Bestandteilen des
Minerals verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform des neuen Verfahrens
können Sulfonate und Amine einzeln nacheinander angewendet werden, um einzeln und
nacheinander Konzentrate grobkörnigen Langbeinits und grobkörnigen Sylvins von diese
enthaltenden Kalimineralien abzutrennen.
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Die erforderlichen Mengen dieser Stoffe variieren mit dem jeweiligen
Mineral und hängen unter anderem auch vom spezifischen. Gewicht der zu flotieren
den Komponente und der Dichte des Flüssigkeitsstromes ab. Unter diesen Verhältnissen
kann eine bestimmte Mengenangabe nur für die Abtrennung einer bestimmten Komponente
eines bestimmten Minerals gemacht werden, wie es auch in der weiteren Beschreibung
geschehen wird.
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Zur Durchführung von Feintrennungen ist es erforderlich, daß die strömende
Flüssigkeit praktisch stabil ist, d. h. daß sie ihre Zusammensetzung praktisch nicht
ändert, weder durch Auflösen einer oder mehrerer Komponenten des zu trennenden Minerals
noch durch Auskristallisieren einer Komponente oder durch Auflösen einer Komponente
des Minerals unter Auskristallisieren eines nicht abzutrennenden. Feststoffes oder
infolge anderer Vorgänge.
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Die Stabilität der Konzentrationen der in Wasser gelösten. Stoffe,
wie sie im neuen Verfahren verwendet werden, hängt hauptsächlich von der Temperatur
ab. Im vorliegenden Verfahren erfolgt die Abtrennung der Mineralbestandteile durchaus
innerhalb des: allgemein bei Flotationen üblichen Temperaturbereichs, vorausgesetzt,
daß die Zusammensetzung der Sole bei diesen Arbeitstemperaturen stabil ist. Das
erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand ,des Schemas (Fig. I) erläutert.
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In diesem Schema bezeichnet Io den Mineralvorrat. Von ihm wird Mineral
auf einem geeigneten Transportweg II zur Siebvorrichtung 12 geleitet und gelangt
von da auf einem geeigneten Transportweg 13 zum Entschlammen 14, wo das gesiebte
Mineral mit gesättigter, aus dem Vorratstank 15 durch Leitung 16 und Zweigleitung
17 zugeführter Sole gewaschen wird.
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Das entschlammte Mineral gelangt auf dem Transportweg 18 zum Mischraum
I9. Hier wird das Mineral mit einem oberflächenaktiven Mittel, z. B. einem Amin,
das von seinem Vorratsbehälter 21 durch Leitung 2o zugeführt wird, und einem Hilfsreagenz,
z. B. einem geeigneten Erdölkohlenwasserstoff wie Heizöl, das aus seinem Vorratsbehälter
23 durch Leitung 22 zugeführt wird, überzogen.
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Die konditionierte Trübe gelangt dann auf dem Transportweg 24 zur
Flotationszelle 25. Hat die konditionierte Trübe eine zu hohe Mineralkonzentration
. (zu hohen Feststoffgehalt), so kann sie mit durch Leitung 26 oder/und Leitung
27 zugeführter, gesättigter Sole verdünnt werden.
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Das aus dem Oberteil der Flotationszelle 25 überfließende Gemisch
von Sole und Mineralkomponente A gelangt durch Leitung 28 zur Trenn-oder Entwässerungsstelle
29, die aus irgendeiner geeigneten Vorrichtung, z. B. einer Zentrifuge, einem Klassifizierer
od. dgl., bestehen kann. Die hier zurückgewonnene, gesättigte Sole fließt durch
Leitung 30 in die allgemeine Rückleitung 34.
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Die Rückstände der Trenn- oder Entwässerungsstelle 25 sind ein Gemisch
fester Teilchen und einer im allgemeinen geringeren Menge von Sole, als durch Leitung
28 überfließt. Dieses Gemisch gelangt durch Leitung 31 zu einer Trennstelle 32,
die eine Vorrichtung der gleichen Art wie die Trennstelle 29 sein kann. Von dieser
Trennstelle 32 werden zweierlei Materialien getrennt abgeführt, und zwar die Komponente
B des Ausgangsmaterials und Sole, die durch Leitung 33 und Rückleitung 34 in den
Solevorratsbehälter 15 zurückgelangt, um erneut im Kreislauf verwendet zu werden.
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Ohne die Erfindung darauf beschränken zu wollen, da ja jede beliebige
Flüssigkeit, in der der Sylvinit praktisch unlöslich ist, verwendet werden kann,
wird doch in der bevorzugten. Ausführungsform der Erfindung, wie noch ausführlich
beschrieben wird, eine sogenannte schwere Sole verwendet.
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Sylvinitmineral wird auf eine Teilchengröße vermahlen, die kleiner
als 21/2 und größer als 58 Maschen je cm2 ist. Der nach Verrühren: des gemahlenen.
Minerals mit einer schweren, an Sylvinit gesättigten Sole erhaltene Schlamm mit
65 % und mehr Festgehalt wird dann mit :einem der üblichen selektiv oberflächenaktiven
Mittel, z. B. einem aliphatischen Anin wie Octadecylamimacetat, und anschließend
mit Heizöl, Kerosen oder einem anderen mit Wasser nicht mischbaren, unverseiften
Erdölprodukt versetzt. Das vorliegende neue Verfahren ist jedoch nicht auf die Verwendung
dieser bestimmten
Flotiermitte1 beschränkt, es sei vielmehr ausdrücklich
vermerkt, daß jedes übliche, beim Flotieren von Sylvin aus Sylvinitmineralien verwendbare
Mittel :genommen werden kann.
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Wenn auch die Gewinnung eines granularen Sylvins mit einem K20-Äquivalentwert
von 6o% im wesentlichen die gleiche ist, ob man eine schwere Sole oder eine wässerige,
gesättigte Sylvinitlösung verwendet wird:, so weisen die Sylvinitteilchen doch eine
größere Aufschwimmfähigkeit auf, wenn zum Aufschlämmen schwere Sole verwendet wird..
Wie bereits erwähnt, wird die schwere Sole durch Sättigen der bei der Verarbeitung
von Sylvinit-Langbeinit-Gemischen anfallenden Ablauge mit Sylvinit hergestellt.
Vor dem Sättigen mit Sylvinit hat diese Ablauge im wesentlichen folgende Zusammensetzung:
2,99'0/o K, 5,67 0/o Mg, I,2I% Na, I5,63% C1, 6,I5'0/o S 04, und steht nach der
Sättigung im Gleichgewicht mit Sylvia, Halit, Leonit und/oder Kainit. Die Erfindung
ist nicht beschränkt auf die Verarbeitung grobkörnigen Sylvinits, der kleiner als
21/2 und größer als 58 Maschen je cm2 ist, da auch die bei der üblichen Kaliflotation
benutzte Teilchenfeinheit angewendet werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird das Mineral jedoch zu dieser Maschenfeinheit. grob vermahlen,
mit der vorerwähnten wässerigen, gesättigten Salzgemischlösung hoher Dichte (schweren
Sole) im Verhältnis von ungefähr 2 Teilen Sylvinitmineral auf I Teil gesättigte
Lösung aufgeschlämmt und mit geeigneten Reagenzien. konditioniert. Der konditionierte
Schlamm wird dann auf ungefähr I Teil Sylvinit auf 3 Teile Sole verdünnt, in eine
Flotationszelle :gebracht und kräftig gerührt, so daß die festen Teilchen sich nicht
absetzen können. Die Bewegung wird im wesentlichen auf die unteren Schichten des
Zelleninhalts beschränkt durch sorgfältige Einstellung der Stärke und Art der Rührung.
Der im folgenden verwendete Ausdruck »untere Schichten« bezieht sich auf jenen Teil
des Zelleninhalts, der zu Beginn der Rührung den weitaus größten Teil der festen
Bestandteile, der im wesentlichen aus Halit und unflotierten Sylvinteilchen besteht,
enthält. Je nach dem Verhältnis der Festteile zu der bei der Herstellung des Sehlammes
benutzten wässerigen Lösung und der Größe der festen Mineralteilchen umfaßt der
Ausdruck »untere Schichten« das Volumen der unteren Hälfte bis zu den unteren zwei
Dritteln der Flotationszelle.
Tabelle I |
Ausbeute an K2 O, Gehalt |
Durchschnittlicher Gehalt bezogen auf die der nächsten, |
Gehalt des Verfahren des gewonnenen K2O-Menge 30 bis 35 /0
des Gehalt |
Ausgangsmaterials Produkts des Ausgangs- Ausgangsmaterials
des Rückstandes |
materials erfassenden |
(Mittel-) Fraktion |
I9,840/o K20 Rütteltisch 50,00% K2 0 9I bis 92 0/o 2 bis 3%
K2O |
I9,840/o K2 O Rütteltisch 60,00 0/o K2 O 3o bis 35 0/0 3o bis
400/o K2 O |
19,84% K2O Flotation 6o,I8 0/o K2O 97 0/o 0,88 0/o K2O |
Der im folgenden verwendete Ausdruck »obere Schichten« umfaßt den Inhalt dies oberen
Drittels bis zur oberen Hälfte der Zelle. Zu Beginn der Rührung enthalten die oberen
Schichten im wesentlichen die schwere Sole und nur geringe Mengen Syl vinteilchen.
Während der weiteren Rührung und Belüftung gelangt weiterer grobkörniger Sylvia
in die oberen Schichten. Da bei zu kräftiger Rührung die bereits flotierten Sylvinteilchen
dazu neigen, zurückzusinken, ist es nötig, Rührung und Oberflächenzustand der Teilchen
aufeinander abzustimmen. Dies wird erreicht durch Einstellung der Rührung und der
dadurch erzeugten Strömungen in der Zelle, so daß der konditionierte Sylvin in die
oberen Schichten der Zelle getragen wird. Lediglich darauf die Rührung einzustellen,
genügt jedoch, wie festgestellt wurde, nicht zum Flotieren grobkörnigen Sylvias.
Eine Verstärkung der Rührung führt :nur dazu, daß Sylvin mit Verunreinigungen vermengt
wird und Sylvinteilchen zurück nach unten gelangen. Die Rührung muß daher so eingestellt
werden, daß sieh der Schlamm nicht absetzt. Dann ist es den gröberen der konditionierten
Sylvinteilchen möglich, in die oberen, ruhigeren Schichten der Zelle zu gelangen.
Ist dieser Zustand erreicht, wird die bereits genannte schwere Sole zugegeben, vorzugsweise
möglichst nahe der oberen Grenze der unteren Schichten der Zelle. Die schwere Sole
wird. in solchen Mengen zugegeben, daß der Inhalt der den, grobkörnigen Sylvia enthaltenden
oberen Schichten überfließt. Die Schichtdicke des am Wehr der Zelle überlaufenden
Stromes ist vorzugsweise etwas größer als der durchschnittliche Durchmesser der
groben Sylvinteilchen. Ist die Dicke des Überlaufs geringer, neigen die Sylvinteilchen
dazu, das Wehr nur zu streifen und wieder zurückzusinken. Die Zugabe der schweren
Sole vergrößert den Aufwärtsfluß in der Zelle und unterstützt damit die Aufwärtsbewegung
des grobkörn.igen Sylvias entgegen der Schwerkraft. Auch die hohe Dichte der Sole
verstärkt die Aufschwimmfähigkeit der Sylvinteilchem. Das aus der Flotationszelle
übergelaufene Gemisch aus grobkörnigem Sylvia und :gesättigter, dichter Sole wird
gesammelt und der feste, grobkörnige Sylvia daraus in üblicher Weise abgetrennt.
Tabelle I vergleicht die nach dem vorliegenden neuen Verfahren erhaltenen Ergebnisse
mit denen nach dem bereit erwähnten Rütteltischverfahren erhaltenen.
Dies--,
Ergebnisse wurden durch Analyse der aus verschiedenen Teilen eines in der bereits
beschriebenen Weise benutzten Wilfley-Rütteltisches stammenden Produktes erhalten.
Das für das vorliegende neue Verfahren verwendete Ausgangsmaterial war das gleiche
wie das im Rütteltischverfahren verwendete. Wie Tabelle I zeigt, kann nach dem bereits
beschriebenen Rütteltischverfahren auch ein Produkt mit einem K2O-Äquivalentwert
von 600/o gewonnen werden, jedoch erfordert dies, daß nur die oberen 3o bis 35 0/o
der Beschikkung des Tisches berücksichtigt werden. Die in Spalte 5 der Tabelle I
wiedergegebene Analyse der nächsten. (mittleren) 3o bis 35'0/0 der Beschickung des
Tisches ergab einen: K2 O-Äquivalentwert von nur etwa 3o bis 4o%. Dieses Material
kann, wie bereits erwähnt, zu einem Zwischenprodukt aufgearbeitet werden, es kann.
aber auch, wie ebenfalls bereits erwähnt, gemahlen und in den Flotationskreislauf
zurückgegeben: werden, um ein 6o %-K2 0-Produkt zu liefern. Aus der Tabelle ist
ersichtlich, daß das neue Verfahren, das ungefähr 970/o Ausbeute in Form eines 6o%-K2O-Produktes
ergibt, dem weniger wirksamen Rütteltischverfahren vorzuziehen ist.
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Zum besseren Verständnis des vorliegenden neuen Verfahrens, ohne aber
die Efindung etwa auf sie zu beschränken, seien folgende Beispiele gegeben: Beispiel
I Zur Gewinnung eines Ausgangsmaterials wurde eine genügende Menge Sylvinitmineral
gemahlen. Erhalten wurden 90,7 kg mit einer Teilchengröße zwischen 31/2 und 58 Maschen
je cm2. Eine Siebanalyse dieser Mahlfraktion. ergab, daß auf einem 51/4-Maschen-Sieb
6 Gewichtsprozent, einem 9-Maschhen- Sieb 4o Gewichtsprozent, einem I4-Maschen-Sieb
8o Gewichtsprozent, einem 28-Maschen-Sieb 95 Gewichtsprozent und .einem 58-Maschen-Sieb
(immer je cm2) Ioo Gewichtsprozent zurückblieben.
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700 g des auf diese Feinheit vermahlenen Minerals wurden mit 300 g
einer gesättigten Sylvinitsole aufgeschlämmt und mit 0,225 g Octadecylaminacetat
und 1,375 g Heizöl versetzt. Die so vorbereitete Trübe wurde in eine kleine Zelle
gebracht, durch Zugabe einer weiteren Menge gesättigter
Sole auf etwa 25°/o Festgehalt verdünnt und danach gerührt und belüftet. Gleichzeitig
wurde in die unteren Schichten der Zelle eine gesättigte Sylvinitsole eingeleitet.
Die Stärke des Rührens wurde so eingestellt, daß in der unteren Hälfte der Zelle
die Festteile in Suspension blieben, ohne die Oberfläche zu stören. Der Inhalt der
Zelle wurde etwa 4 Minnen lang überfließen gelassen. Der Überlauf wurde gesammelt
und von ihm der grobkörnige Sylvin abgetrennt. Die beiden Fraktionen (Konzentrat
und Rückstand) wurden analysiert, die gefundenen Werte sind in der am Ende des folgenden
Beispiels 2 wiedergegebenen Tabelle II unter Versuch I angeführt. Beispiel 2 Eine
andere Probe von 700 g des im Beispiel I hergestellten Ausgangsmaterials wurde wie
im Beispiel I behandelt mit der alleinigen Ausnahme, daß zum Aufschlämmen des Ausgangsmaterials
und zum Überfließenlassen des Sylvinkonzentrates eine wässerige, an Salzgemisch
des Gesamtminerals gesättigte Lösung (schwere Sole) benutzt wurde. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle II unter Versuch 2 angeführt.
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Das Verfahren der Versuche I und 2 wurde auch bei der Durchführung
der übrigen in Tabelle II wiedergegebenen Versuche angewendet unter Benutzung der
verschiedenen, angegebenen Solen und Ausgangsmaterialien verschiedener, angegebener
Maschenfeinheit. Zu Versuch 3 wurde die gleiche Sole wie zu Versuch 2, aber ein
Ausgangsmaterial, das durch ein Maschensieb mit 9 Maschen je cm2 ging; in Versuch
4 die gleiche Sole und. ein Ausgangsmaterial, das durch ein Sieb mit 71/4 Maschen
je cm2 ging, benutzt. Versuch 5 wurde mit der gleichen Sole wie Versuch I und einem
Ausgangsmaterial, das durch ein 9-Maschen-Sieb ging, und Versuch 6 mit der gleichen
Sole wie Versuch 2 bis q. und einem Ausgangsmaterial, das durch ein 21/2-Maschen-Sieb
ging, durchgeführt.
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Die in dien Beispiele i und. 2 erzielten Ergebnisse, angeführt in
Tabelle II, zeigen deutlich, daß nach dem neuen Verfahren ein grobkörniges Kaliumchlorid
mit einem K2 O-Äquivalentwert von 6o0/0 gewonnen werden kann und damit die ausgezeichnete
Wirksamkeit des neuen Verfahrens.
Beispiel 3 45,4 kg grob gemahlenes
und entschlammtes Sylvinitmineral von einer Teilchenfeinheit zwischen 21/z und 58
Maschen wurde Mit 22,7 kg einer wässerigen., an Salzgemisch des Minerals gesättigten
Lösung (schweren Sole) asgeschlämmt, mit 23 g Octadecylaminacetat und 127 g Heizöl
konditioniert, durch Zugabe weiterer Mengen schwerer Sole auf etwa 25 0/o Festgehalt
verdünnt und in eine Flotationszelle genügender Größe, um die gesamte Trübe aufzufangen,
gegeben. Danach wurde diese Trübe belüftet und so gerührt, daß die Rührung auf die
unteren Schichtender Zelle beschränkt blieb. Während: durch die Rührung die Festteilchen
am Absetzen gehindert wurden, wurde zusätzlich schwere Sole in. die unteren Schichten
der Zelle eingeleitet. Der sich in verhältnismäßiger Ruhe befindliche Inhalt der
oberen Schichten wurde etwa 4 Minuten lang aus der Zelle überfließen gelassen. Der
Überlauf wurde gesammelt und. der feste, körnige Sylvias davon abgetrennt. Die Durchschnittsanalyse
des als Ausgangsmaterial benutzten, grob gemahlenen Materials ergab einen K2 O-Äquivalentwert
von I9,84% und des gewonnenen Produktes von. 59,80/o. Die Ausbeute an diesem grobkörnigen
Sylvias betrug I4,74 kg. Diese Menge entsprach etwa 97% des Kaligehaltes der verarbeiteten
Menge des Ausgangsmaterials. Beispiel 4 Ungefähr 700 g eines auf eine unter
9 Maschen je cm2 liegende Teilchengröße vermahlenen und danach entschlammten Sylvinit-Langbeinit-Minerals
wurden mit ungefähr 3009 einer an Sylvinit gesättigten Sole dieses Minerals aasgeschlämmt,
mit etwa I5 cm3 einer wässerigen, 5,o%igen Octadecylaminacetatlösung konditioniert
und. wie im Beispiel 3 weiterbehandelt. Der Überlauf wurde gesammelt und der körnige
Sylvias daraus abgetrennt. Der K2O-Äquivalentwert des gewonnenen Produktes betrug
etwa 52 °/o und entsprach etwa 94,40/o der Kalimenge des verarbeiteten Ausgangsproduktes.
Aus dem Rückstand wurde durch Herauslösen des Halits mittels Wassers der Langbeinit
gewonnen. Der Gehalt des Rückstandes an Langbeinit betrug etwa 28,3 % und entsprach
etwa 70 % des Langbeinitgehaltes der verarbeiteten Menge Ausgangsmaterial.
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Kurz gesagt, weist die Vorrichtung, d. h. die einzelne Zelle, der
vorliegenden Erfindung als äußeren Hauptkörper ein Gehäuse mit einem sich nach unten
fortschreitend verjüngenden Boden auf. Hat das Gehäuse einen quadratischen Querschnitt,
so bildet der Boden eine (umgekehrte) Pyramide, ist der Umfang des Hauptbehälters
aber rund, bildet der Boden einen (umgekehrten) Kegel. In beiden Fällen ist der
Boden mit einem oder mehreren geeigneten Auslässen für die Flotationsrückstände
versehen. In dem Gehäuse ist ein rohrförmiger Einsatz angeordnet, der einen mit
einem Flüssigkeitseinlaß versehenen, geschlossenen Boden und eine mit Schlitzen
versehene Seitenwand in Bodennähe aufweist. Der rohrförmige Einsatz reicht über
einen vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel hinaus und ist oben offen. Im Rohr selbst
befindet sich ein Rührer zum Einarbeiten von Luft in die Flüssigkeit. Innerhalb
des äußeren Gehäuses befindet sich in der Nähe des Bodens des Rohres eine Ventilvorrichtung
für eine einzuleitende Flüssigkeit in Form eines ringförmigen Rohres, das mindestens
an seiner Oberseite Durchbohrungen aufweist.
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Ausführlicher beschrieben, weist die bevorzugte Form der einzelnen
Flotationszelle ein äußeres Gehäuse von quadratischem Grundriß auf. Dieses Gehäuse
verengt sich am Boden in Form einer umgekehrten Pyramide, die einen kleinen Sumpf
bildet. Dieser Sumpf ist mit geeignetem Auslaß für die Flotationsrückstände versehen.
Hat der Sumpf die Form eines Pyramidenstumpfes, besteht der Auslaß aus mehreren
einzelnen Öffnungen, hat er aber die Form einer Pyramide, dann besitzt er vorzugsweise
nur eine Auslaßöffnung in der Spitze der Pyramide. Der oder die Auslässe weisen
geeignete Regulierorgane, z. B. Absperrschieber, auf. Die obere Kante des Gehäuses
ist mit einem vorzugsweise verstellbaren Überlaufwehr versehen, das durch geeignete
Dichtungsmittel zwischen ihm und dem Gehäuse flüssigkeitsdicht am Gehäuse anliegt.
Dieses einstellbare Wehr besteht aus einem über den oberen Gehäuserand gestreiften,
kurzen, senkrechten Rohr mit quadratischem Querschnitt, dessen oberer Teil schräg
nach außen gebogen ist und einen überhängenden Rand bildet. Der Überlauf (Flüssigkeit
und Festteilchen) gelangt in einen den oberen Gehäuserand umgebenden Kanal oder
Trog, der sich von seiner flachsten Stelle an immer mehr vertieft bis zum Ansatz
eines Ablaufrohres.
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Der Einsatz hat vorzugsweise die Form eines Rohres, dessen oberer
Teil der Wand kompakt ist, dessen unterer Teil (meistens ungefähr die Hälfte der
Gesamtlänge des Rohres) aber Durchbrüche, vorzugsweise senkrechte Schlitze, aufweist.
Das Rohr ist unten durch eine in der Mitte mit einer Öffnung versehenen Platte geschlossen.
Ein kegelstumpfförmiger Ansatz verbindet die Öffnung der Platte mit der Materialzuführungsleitung.
Die Bodenplatte dient als Unterstützungsfläche für den Träger eines Rührers.
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Der Rührer kann eine beliebige geeignete Form, vorzugsweise aber die
eines Flügel- oder Schaufelrührers oder eines sogenannten Gitterkäfigs besitzen.
Der Rührer ist in geeigneter Weise durch Welle und Getriebe mit einer Kraftquelle,
z. B. einem Elektromotor, verbunden. Im pyramidenförmigen Bodenteil des Gehäuses,
zwischen dem Auslaß für die Flotationsrückstände und dem Boden des rohrförmigen
Einsatzes befindet sich ein geeignetes Verteilorgan für Flüssigkeit, im allgemeinen
ein einen Ring bildendes Rohr. Die Lage des Ringes ist vorzugsweise näher dem Boden
des rohrförmigen Einsatzes als dem Auslaß für die Rückstände, um die Bildung eines
verhältnismäßig ruhigen Sumpfes zu ermöglichen, in dem sich schwere Teilchen absetzen
können. Die Ring ist mit Löchern versehen, um eine Verbindung zwischen dem Inneren
des Rohres und dem Raum
im pyramidenförmigen Bodenteil des Gehäuses
-.herzustellen, und an eine durch den Boden des Gehäuses geführte Zuführleitung
für Sole angeschlossen. Die durch den Ring eingepumpte Sole fließt nach oben und
nimmt dabei das durch die Schlitze des Einsatzes ausgetretene Material mit. Sowie
Material durch die Schlitze tritt, gerät es in den aus dem Ring unter dem Boden
des Einsatzes ausgetretenen, nach oben führenden Solestrom. Die Geschwindigkeit
dieses Solestromes ist so einstellbar, daß genügend Auftrieb entsteht, um die belüfteten
Teilchen nach oben zu tragen und über das Wehr zu schwemmen, während sich die unbelüfteten
Teilchen in der Nähe der Gehäusewand sammeln und in den Sumpf in der Nähe des Auslasses
für die Flotationsrückstände zurücksinken.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat das äußere Gehäuse
der Vorrichtung einen kreisförmigen Grundriß und einen sich allmählich verengenden
Boden in Form eines umgekehrten Kegels, in dessen Spitze sich der Auslaß für die
Flotationsrückstände befindet. Dieser Auslaß besteht aus einer kreisförmigen Reihe
von Durchbohrungen des Gehäusebodens, falls dieser die Form eines Kegelstumpfes
hat. Der Auslaß kann aber auch aus nur einer einzigen Durchbohrung bestehen. Der
kreisförmige obere Rand des Gehäuses ist ebenfalls zum flüssigkeitsdichten Anbringen
eines verstellbaren Überlaufwehres eingerichtet, das aus einem Rohrstück mit nach
außen ausgeweitetem Oberteil besteht. Die über den Rand des Überlaufrohres fließende
Flüssigkeit gelangt in eine ringförmige Rinne, die das Gehäuse umgibt. Wie im Falle
der quadratischen Zelle, neigt sich der Boden dieser Rinne bis zum Ansatz eines
Ablaufrohres. Ganz allgemein beschreibt somit der Boden der Rinne von seiner flachsten
Stelle bis zum Ablaufrohr eine Schneckenlinie. Die ringförmige Zelle enthält den
gleichen Einsatz, wie er bereits bei der quadratischen Zelle beschrieben wurde.
Im kegelförmigen Bodenteil des Gehäuses befindet sich in der Nähe des Einsatzes
ein Solezuführungsrohrring, vorzugsweise eng am Boden des Einsatzes. Der Ring ist
mit einem oder mehreren durch die Wand des kegelförmigen Bodenteils des Gehäuses
geführten Solezuführungsrohren verbunden.
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Gewünschtenfalls können zwei oder mehr Einzelflotationszellen miteinander
verbunden sein und hintereinander (in Reihe) oder nebeneinander (parallel) betrieben
werden. Bei Reihenschaltung wird der Flotationsrückstand einer Zelle als Zufluß
(zu verarbeitendes Material) der nächsten Zelle in der Reihe zugeleitet. Ist Reihenschaltung
erwünscht, kann die Konstruktion dadurch vereinfacht und verbilligt werden, daß
mehrere Zellen zu einer Einheit zusammengefaßt werden. Eine solche Flotationsmaschine
ist dadurch gekennzeichnet, daß Trennwände den Innenraum des äußeren Gehäuses in
Abteile unterteilen, daß jedes Abteil durch einen pyramidenförmigen Boden abgeschlossen
ist, daß jeder Boden einen Auslaß für Flotationsrückstände aufweist, daß in jedem
Abteil des Gehäuses ein zylindrischer Einsatz vorhanden ist, der über einen vorgesehenen
Flüssigkeitsspiegel in dem Gehäuse hinausragt, oben offen und am Boden mit einem
Flüssigkeitseinlaß und einer mit senkrechten Schlitzen ausgestatteten Seitenwand
versehen ist, daß in jedem dieser Einsätze ein Flügel- oder Schaufelrührer zum Einleiten
von Luft in das im Einsatz befindliche Material und zum Hinausdrücken belüfteten
Materials durch die Schlitze, eine Leitung zur Zuführung konditionierter Aufschlämmung
durch den Flüssigkeitseinlaß direkt ins Innere des zylindrischen Einsatzes im ersten
Abteil des Gehäuses, eine zweite Leitung, die den Auslaß des ersten Abteils und
jedes der folgenden Abteile mit Ausnahme des letzten Ab teils mit dem Flüssigkeitseinlaß
im Einsatz des jeweils folgenden Abteils verbindet, und je ein dem Boden eines jeden
Einsatzes benachbarter Flüssigkeitsverteiler vorhanden sind. Der obere Rand des
rechteckigen, äußeren (gemeinsamen) Gehäuses ist von einem flüssigkeitsdicht angebrachten,
in der Höhe verstellbaren Überlaufwehr umgeben.
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Das verstellbare Überlaufwehr besteht aus Seitenwänden, deren oberer
Rand schräg nach außen abgewinkelt ist und dadurch einen überhängenden Rand bilden.
Der über diesen Rand fließende Überlauf (Flüssigkeit und Festteilchen) sammelt sich
in einem Trog oder einer Rinne, die das rechteckige (gemeinsame) Gehäuse an allen
vier Seiten umgibt. Diese Rinne weist an dem einen Ende des Gehäuses eine Mindesttiefe
auf und vertieft sich fortschreitend nach dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses.
An diesem gegenüberliegenden Ende oder in dessen Nähe ist die Rinne mit einem Auslaß
für das übergelaufene Konzentrat versehen. In jedem Abteil, vorzugsweise in der
Mittelachse, befindet sich ein Einsatz, dessen Konstruktion bereits beschrieben
wurde. Im pyramidenförmigen Bodenteil, in der Nähe des Einsatzbodens, befindet sich
ein Solezuführungsring, der ebenfalls bereits beschriebenen Art.
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Wenn auch die vorliegende Erfindung in der folgenden Beschreibung
auf Sylvinitmineralien angewendet wird, so lassen sich doch nach einigen, dem Flotationsfachmann
geläufigen oder naheliegenden Abänderungen und Anpassungen die Grundgedanken der
Erfindung überall da anwenden, wo ein Konzentrat eines grobkörnigen Gutes gewonnen
werden soll, z. B. Florida-Phosphatmineralien von einer Teilchengröße, die geringer
als r mm und größer als zSo Maschen je cm2 ist. Außer der Verwendung eines Ausgangsmaterials
der oben angegebenen Maschenfeinheit ist die einzige weitere Bedingung für die Anwendbarkeit
der Grundgedanken des vorliegenden neuen Verfahrens das Vermahlen des Ausgangsmaterials
auf eine Teilchenfeinheit, bei der die Abtrennung des erstrebten Produktes von seinen
Verunreinigungen noch wirtschaftlich durchführbar ist.
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Einzelne Ausführungsarten der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
zeigen die Fig. 2 bis 8 der Zeichnungen.
Fig. 2 ist ein Grundriß
einer quadratischen Flotationszelle; Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt entlang
der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch den Mittelpunkt
einer runden Flotationszelle mit kegelstumfförmigem Boden; Fig. 5 ist ein Grundriß
der Flötationszelle der Fig. 4; Fig. 6 ist ein Grundriß einer aus mehreren Einzelzellen
zusammengefaßten Einheit; Fig.7 ist ein senkrechter Schnitt entlang der Linie 7-7
der Fig. 6; Fig. 8 ist ein senkrechter Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 6.
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Fig. 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,
in der die Flotationszelle aus einem äußeren, quadratischen Gehäuse IIo mit einem
oberen Wandteil III und einem kegelförmigen Boden 112, besteht, der in einem Auslaß
113 endet. Der Auslaß ist mit einem Durchflußregulierorgan, z. B. einem Absperrschieber,
versehen. Am oberen Rand der Wand III ist ein in der Höhe verstellbares Überlaufwehr
115 befestigt. Wehr 115 besteht aus einem quadratischen Rohrwandteil 116, der nach
oben in die schräg nach außen abgewinkelte Wand 117 übergeht. Der Winkel dieser
Wand 117 beträgt vorzugsweise etwa 45°. Wie dargestellt, wird die flüssigkeitsdichte
Verbindung zwischen Gehäuse und Wehr durch ein geeignetes Dichtungsmittel 118 erzielt.
Waagerecht von allen Seiten der Wand 116 ausgehend und dann senkrecht nach oben
erstrecken sich die Wände II9 und I2o und bilden einen Trog oder eine Rinne. Dieser
Trog verläuft ringsum an allen vier Seiten des Gehäuses und wird nach einem Ende
zu immer tiefer. Das tiefe Ende des Troges ist mit einem geeigneten Auslaß 121 versehen.
In dem Gehäuse IIo hängt an einem geeigneten Träger 122 der rohrförmige Einsatz
123. Der untere Teil des Einsatzes 123 weist senkrechte Schlitze, mit 124
angedeutet, auf. Der Einsatz 123 ist unten durch eine Wand oder Platte 125 geschlossen.
Diese Wand 125 weist in der Mitte eine Öffnung 126 auf. Rings um diese Öffnung 126
ist an der Wand 125 ein kegelstumpfförmiges Zwischenstück 127 befestigt,
dessen anderes (enges) Ende mit der Leitung 128 verbunden ist, die aus einem (nicht
gezeigten) Vorrat das Ausgangsmaterial zuführt.
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Im Einsatz 123, an ihm als seinen Träger befestigt, befindet sich
das Rührorgan 130 in Form eines Gitterkäfigrührers wie in Fagergren-Maschinen, dessen
Endplatten ausgeschnittene Propeller sind. Das Rührorgan 130 ist durch Welle
131
mit einem Elektromotor 132 verbunden. Unter dem rohrförmigen Einsatz
123 befindet sich der mit Einlässen 134 und I35 versehene Solezuführungsring
133, der eine Anzahl Öffnungen 136 aufweist.
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Bei Betrieb der Flotationszelle tritt die konditionierte Aufschlämmung
grobkörniger Teilchen durch Leitung 128 und Zwischenstück 127 in das Innere
des Einsatzes 123, in der sie gerührt und belüftet wird. Nach ausgiebiger Belüftung
gelangt das behandelte Material durch die Schlitze 124 in den Raum zwischen Einsatz
123 und äußerem Gehäuse IIo Während dieses Verlaufs wird durch Ring 133 und Öffnungen
136 Sole in den gleichen Raum zwischen Einsatz 123 und äußerem Gehäuse IIo
gepumpt. Die aufwärts fließende Sole belädt sich mit dem durch die Schlitze 12,4
tretenden Material. Die in die Aufwärtsströmung geratenen, belüfteten, grobkörnigen
Teilchen werden über die Überlaufwand 117 (das Wehr) in die umlaufende Rinne geschwemmt,
aus der sie durch Auslaß 121 abgeleitet werden. Auch die unbelüfteten Teilchen werden
von dem Solestrom ein merkliches Stück mit nach oben getragen, gelangen aber in
eine ruhigere Zone, sinken zurück und setzen sich im konischen Bodenteil 112 des
Gehäuses IIo ab, von wo sie als Flotationsrückstand durch den Auslaß 113 weggeleitet
werden.
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Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Zelleneinheit,
die sich von der in Fig. 2 und 3 abgebildeten Grundform unterscheidet. Die Flotationszelle
besteht hier aus dem Gehäuse 140 mit zylindrischer Seitenwand 141 und kegelstumpfförmiger
Bodenwand 142. Letztere weist rings um ihre untere Kante herum Auslässe 143 für
die Flotationsrückstände auf. Entlang der oberen Kante der zylindrischen Seitenwand
141 ist das einstellbare Überlaufwehr 1,45 befestigt. Dieses besteht aus einem zylindrischen
Wandteil 141 und einer schräg nach außen abgewinkelten Wand 147. Wie abgebildet,
ist der innere Durchmesser des Wehrs 14,9 annähernd gleich dem äußeren Durchmesser
des Seitenwandzylinders I41 des Gehäuses 40.
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Gewünschtenfalls kann das Wehr auch so bemessen sein, daß es der Innenseite
der zylindrischen Wand 141 anliegt. Waagerecht von der zylindrischen Wand 146 ausgehend
und dann senkrecht nach oben umgebogen verlaufen die Wände 148 und 149 und bilden
so einen Trog oder eine Rinne. Wand 148 verläuft als Kreisring rings um den Umfang
der zylindrischen Seitenwand 141. Wand 149 verläuft parallel (d. h. im gleichbleibenden
Abstand) um die zylindrische Seitenwand 141. Dieser Wandstreifen 149 wird dabei
fortlaufend breiter und bildet so zusammen mit Wand 148 einen flüssigkeitsdichten
Trog. Am tiefsten Punkt ihres schraubenlinienförmigen Weges weist Wand 148 einen
Auslaß 148a auf, der zum Anschluß einer (Ab-) Leitung eingerichtet ist. Der rohrförmige
Einsatz i5o, von der gleichen Bauart wie der Einsatz i23 (in Fig. 2 und 3), ist
durch geeignete Mittel 151 im Gehäuse 14o befestigt. Dieser Einsatz reicht bis in
die Nähe des engen Endes der Wand 142 des kegelstumpfförmigen Bodenteils. Der Einsatz
150 ist unten durch die Wand oder Platte 152 geschlossen, die in der Mittebei
i 53 eine Öffnung aufweist. Ringsum dieÖffnung 153 ist an der Bodenwand 152
eine geeignete Leitung 154 zum Zuführen des Ausgangsmaterials von einer nicht gezeichneten
Quelle befestigt. Im Einsatz 150 ist ein Rührorgan 155 befestigt, das identisch
ist mit dem in Fig. 2 und 3 abgebildeten
und bereits beschriebenen.
Am schmalen Ende des kegelstumpfförmigen Bodens 142 liegt ein Soleverteilring 156,
der mit Einlaßleitung 157 und Auslaßöffnungen 158 versehen ist.
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Fig. 6, 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, in der
die Flotationszelle aus einem äußeren Gehäuse 16o von rechteckigem Grundriß besteht,
mit den Stirnwänden 161 und 162 und den Seitenwänden 163 und 164. Das Gehäuse I6o
ist durch Trennwände 169, 170 und 171 in vier quadratische Abteile 165, 166, 167
und 168 aufgeteilt. Die Trennwände sind durchbrochen, damit sich in allen vier Abteilen
das gleiche Flüssigkeitsniveau einstellen kann. Die Abteile 165, 166, 167 und 168
sind unten durch die pyramidenförmigen Böden 172, 173, 174 und 175 abgeschlossen,
die mit den (Ab-) Leitungen 176, 177, 178 und 179 versehen sind. Die Leitungen 176,
177 und 178 sind gleichzeitig die Zuführungsleitungen zu den Abteilen 166, 167 und
168, Leitung 179 ist die Ableitung für die Flotationsrückstände.
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Am oberen Rand der senkrechten Wände des Gehäuses 16o ist das einstellbare
Überlaufwehr 18o befestigt. Es besteht aus der rechteckigen Wand 181, deren oberer
Teil schräg nach außen abgewinkelt ist und ein zusammenhängendes Überlaufwehr 182
bildet. In der Abbildung liegt der Wandteil 181 der Außenseite des Gehäuses 16o
an. Wie ebenfalls aus der Abbildung zu ersehen, wird ein Durchsickern von Flüssigkeit
durch ein geeignetes Dichtungsmittel verhindert. Gewünschtenfalls kann jedoch das
Überlaufwehr auch der Innenseite des Gehäuses 16o anliegen. Die Abteile 165 und
168 entladen das Material über die Wehrwand an je drei ihrer Seiten, während den
Abteilen I66 und 167 dies nur an je zwei ihrer Seiten möglich ist. Die Trennwände
169, 170 und 171 sind hoch genug, um eine Bewegung des flotierten Materials in der
Längsrichtung der Gesamtzelle zu verhindern. An den Seitenwänden 161, 162, 163 und
164 des Gehäuses 16o entlang verläuft das L-förmige Organ 184, das aus der waagerechten
Wand 185 und der senkrechten Wand 186 besteht und einen Trog oder eine Rinne bildet.
Die Wand 185 verläuft entlang den Seiten 164 und 163 in einem schrägen Winkel zur
Waagerechten, so daß der Trog von dem einen Ende nach dem anderen Ende des Gehäuses
IIo allmählich tiefer wird. Der Wandstreifen 186 wird dabei fortschreitend breiter,
so daß die Kapazität des Troges nach dem Auslaß zu wächst. Am tiefen Ende ist der
Trogboden 185 mit einem Auslaß versehen, dessen Ansatz 188 den Anschluß einer (Ab-)
Leitung gestattet. In jedem der Abteile 165, 166, 167 und 168 des Gehäuses 16o befindet
sich ein rohrförmiger Einsatz I9o, I9i, Ig2 und 193, die in ihrer Bauart einander
gleich sind und auch den in Fig. i und 2 dargestellten und beschriebenen Einsätzen
gleichen. Diese rohrförmigen Einsätze sind durch übliche Mittel 194, z. B. Winkeleisen,
am tragenden Rahmen aufgehängt. Der untere Teil des Einsatzes I9o weist Schlitze
wie bei 195 auf. Der Einsatz I9o ist unten durch eine Bodenwand oder -platte 196
abgeschlossen. Rings um die Öffnung 197 in der Mitte des Bodens 196 ist ein kegelstumpfförmiges
Mittelstück 198 befestigt, das an seinem unteren (schmalen) Ende mit der Zuführungsleitung
I99 verbunden ist. Die übrigen Einsätze 19I, 192 und 193 sind von der gleichen Bauart
wie Einsatz I9o und sind an die Verbindungsleitungen 176, 177 und 178 angeschlossen.
In jedem der Einsätze befindet sich, auf der Bodenplatte aufsitzend, ein geeignetes
Rührorgan Zoo, das von gleicher Bauart wie der bereits beschriebene Rührer ist.
Nahe dem Boden eines jeden Abteils befindet sich ein Flüssigkeitsverteilrohrtoi
in Form eines mit Zuführungsansätzen 2o2 und 2o3 versehenen Ringes, der eine Anzahl
Austrittsöffnungen 204 aufweist.
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Beim Betrieb dieser Flotationszelle gelangt die konditionierte Aufschlämmung
bzw. Trübe grobkörniger Teilchen durch die Leitung I99 und 198 in das Innere des
Einsatzes I9o im Abteil 165. In diesem rohrförmigen Einsatz I9o wird die Aufschlämmung
gerührt und belüftet. Das belüftete Material verläßt den Einsatz I9o durch die Schlitze
195. Während dieser Vorgänge wird eine Sole durch den Rohrring toi und die
in ihm befindlichen Öffnungen 2o4 in den Raum zwischen dem Einsatz I9o und den Wänden
des Abteils 165 des Gehäuses 16o gepumpt. Die nach oben strömende Sole nimmt die
durch die Schlitze 195 austretenden Teilchen auf. Mindestens ein Teil der belüfteten
grobkörnigen Teilchen wird von der Aufwärtsströmung erfaßt und über den Überlaufrand
182 des Wehres 18o in die Rinne geschwemmt. Das nicht über das Wehr geschwemmte
Material, d. h. flotierbares, aber ungenügend belüftetes Material und der (nicht
flotierbare) Rückstand, sammelt sich in dem Sumpf an, der durch den Boden 172 in
Form einer umgekehrten Pyramide gebildet wird, und gelangt zusammen mit dem Abfluß
durch die Leitung 176 in das Innere des rohrförmigen Einsatzes igi im Abteil 166.
In den Abteilen 166, 167 und 168 des Gehäuses 16o ist der Abfluß eines jeden Abteils
zugleich der Zufluß für das jeweils folgende Abteil. Der Abfluß von Abteil 165 gelangt
ins Abteil 166, wird belüftet und von der Sole erfaßt zur Flotation der belüfteten
grobkörnigen Teilchen. Der Abfluß aus Abteil 166 wird in den Einsatz 1g2 im Abteil
167 geleitet, in der sich die Behandlung wiederholt. Der Abfluß von Abteil 167 wird
anschließend im Abteil 168 behandelt, von welchem Abteil der Bodensatz durch Leitung
179 weggeführt wird. Der gesamte Überlauf der Abteile 165, 166, 167 und 168 gelangt
in die allgemeine Sammelrinne und von da durch eine geeignete Leitung in eine (nicht
mit abgebildete) Anlage zur Aufarbeitung der abgetrennten groben Teilchen.
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Fig. 2 und 3 können zur Erläuterung der Arbeitsweise der neuen Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung dienen, wenn eine Aufschlämmung grob gemahlenen Sylvinits
flotiert werden soll. Der Zulauf (grob gemahlener und konditionierter Sylvinit)
wird durch Leitung 128 direkt in das Rühr- und Belüftungselement 130 geleitet. Durch
das
offene obere Ende dieses Einsatzes 130 gelangt genügend Luft zum Rührer, um vollständige
Belüftung und innigen Kontakt zwischen Luft und konditionierten Teilchen zu erzielen
während des Aufenthaltes der letzteren im Einsatz I3o. Das gesamte Ausgangsmaterial
wird direkt in den Einsatz 130 geleitet, der dem übrigen Zelleninhalt gegenüber
verschlossen ist und so ein Zurückgelangen von Teilchen oder Flüssigkeit aus dem
den Einsatz umgebenden Zelleninhalt in den Einsatz 130 verhindert. Die Sole betritt
die Zelle durch den Solering 133. Der Zufluß an Sole wird eingestellt, um den gewünschten
Festgehalt (Dichte) des Zelleninhaltes aufrechtzuerhalten. Die zugeleitete Aufschlämmung
hat eine höhere Schlammdichte (Festgehalt) als die (durch die zugeleitete Sole verdünnte)
Aufschlämmung in der eigentlichen Zelle, wodurch es möglich ist, die maximale Luft
einzuverleiben. Eine Kontrolle der Luftzufuhr durch eine Kontrolle der Schlammdichte
des zugeführten Ausgangsmaterials ist nötig, um die Ausbeute zu steigern und die
an sich schon hohe Kapazität dieser Zellenart noch zu erhöhen. Sowie Material aus
dem Einsatz 130 in die eigentliche Zelle tritt, sinkt der größte Teil des
Halits als Rückstand auf den Boden der Zelle. Die Form des Bodens (Trichter oder
umgekehrter Kegel) sorgt für eine wirkungsvolle Ansammlung des Flotationsrückstandes,
der dann mit genügender Geschwindigkeit abgeleitet werden muß, um ein so starkes
Eindicken, daß er nicht mehr leicht fließt, zu vermeiden. Das Aufwärtsströmen der
Sole unterstützt das Aufschwimmen des Sylvinkonzentrats und das Austragen des Konzentrats
aus der Zelle durch Überlaufen über das Wehr 115 in die Rinne.
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In der Beschreibung der Zelle ist nicht gefordert worden, die Mineralteilchen
in der Zelle in gleichmäßiger Suspension zu halten. Die Rührung muß jedoch genügend
stark sein, um vollständige Belüftung und innigen Kontakt zwischen Luft und konditionierten
Teilchen während des Durchgangs des Ausgangsmaterials durch das Rührelement
130
mit Sicherheit zu erzielen. Das wird dadurch erreicht, daß das gesamte
Ausgangsmaterial direkt in das Rührelement 130 geleitet wird, das so weit abgeschlossen
ist, daß Teilchen oder Sole, die den Einsatz I3o bereits verlassen hatten, nicht
wieder zurückgelangen können. Nur frisch zugeleitetes Ausgangsmaterial passiert
das Rührelement unter Zugabe von Luft, die mit ihm in innigen Kontakt gebracht wird.
Dadurch, daß verhindert wird, daß Material, das sich bereits außerhalb des Rührelements
befindet, das Rührelement nochmals passiert, wird bei gegebener Zulaufgeschwindigkeit
die bestmögliche Dispersion von Luft in der Ausgangsanschlämmung und damit die bestmögliche
Belüftung der Teilchen erreicht.
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Die Pyramiden- oder Kegelform des Zellenbodens begünstigt das Sammeln
des Flotationsrückstandes, der unmittelbar nach Verlassen des Rührelementes zu Boden
sinkt. Dieser Rückstand sammelt sich zu einem dicken Schlamm, der schnell genug
abgeleitet werden muß, damit er nicht zu so hoher Schicht anwächst, daß die Wirksamkeit
der Zelle beeinträchtigt wird.
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Die durch den Solering 133 eingeführte Sole verursacht ein Nachobenströmen
der in dem den Einsatz umgebenden Zellenteil befindlichen Sole. Dieser Aufwärtsstrom
hilft das gewünschte Mineral an die Oberfläche zu treiben und es, sobald es die
Oberfläche erreicht hat, zu entfernen. Er sorgt auch für die Entfernung des Flotationsrückstandes
vom kegelförmigen Boden in Form eines genügend dünnen Schlammes ohne zugleich die
für die Zelle benötigte Flüssigkeitsmenge mit abzuführen. Durch die eingeführte
Sole wird die Dichte in der Zelle reguliert durch Einstellen der in die Zelle strömenden
Solemenge im Hinblick auf die zugeführte Ausgangsaufschlämmung. Dies ermöglicht
die Verwendung einer Aufschlämmung hoher Dichte und damit höchstmögliche Einführung
von Luft in und mittels des Einsatzes 130
(Rührelementes). Die Luftzufuhr
wird somit reguliert durch Einstellen der Schlammdichte des Ausgangsmaterials.
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Die Sole (aus dem Mineral selbst hergestellt oder eine Flüssigkeit,
in der das erstrebte Produkt praktisch unlöslich ist) wird in ziemlich großem Volumen
in die Zelle eingeführt, und zwar in genügender Menge, um den Inhalt der oberen
Schichten der Zelle, die die flotierten oder halbflotierten Teilchen des grobkörnigen
Produkts enthalten, aus der Zelle überlaufen zu lassen in einem ziemlich großen
Strom oder Volumen des flüssigen Mediums. Das die flotierten Teilchen enthaltende
Gemisch wird gesammelt und daraus das grobkörnige Gut abgetrennt.
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Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht die Gewinnung des Sylvingehaltes
grob gemahlenen Sylvinits ausschließlich durch Flotieren und erübrigt die Anwendung
der bisher für gröbere Fraktionen benutzten Tische. Das grob gemahlene Mineral wird
in eng begrenzte Fraktionen zerlegt, die einzeln konditioniert und unter den der
jeweiligen Teilchengröße bestens angepaßten Bedingungen flotiert. Die Vorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung ist für grobkörnige Fraktionen geeignet. Sylvinitmineral
wird in einer üblichen Anlage trocken so gemahlen, daß ein möglichst großer Teil
grobkörniger (kleiner als 2 und größer als 58 Maschen je cm2) und möglichst wenig
feine (unter 6oo Maschen je cn2-) Teilchen anfallen. Das gemahlene Mineral wird,
z. B. nach einem hydraulischen Verfahren unter Benutzung einer Sylvinitsole, in
eng begrenzte Fraktionen zerlegt, z. B. kleiner als 21/2 bis größer als I4, kleiner
als I4 und größer als z r 5, kleiner als r r 5 bis größer als 6oo und kleiner als
6oo Maschen je cmz. Der größte Teil des Schlammes befindet sich in der zuletzt genannten
Fraktion. Diese Fraktion wird daher entschlammt, bevor die einzelnen Fraktionen
mit für ihren Feinheitsgrad geeigneten, üblichen Flotationsmitteln konditioniert
werden und dann jede Fraktion einzeln in einer für ihren Feinheitsgrad wirkungsvollsten
Zelle flotiert wird. Aus jedem der Konzentrate wird der Sylvin gewonnen, z. B. durch
Entwässern
in einem Zyklon oder Konus und danach in einer Zentrifuge oder einem Filter. Die
Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird für die gröberen Fraktionen benutzt.
Das die Verwendung eines grob gemahlenen und in eng begrenzte Fraktionen zerlegten
Ausgangsmaterials einschließende Verfahren führt zu einer schärferen Trennung von
Sylvin und Halit, einer Ersparnis an Flotiermitteln und einer Erleichterung des
Entwässerns.