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Verfahren zur Regenerierung einer Schwertrübe aus magnetisierbarem
Schwerstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung einer bei der
Aufbereitung von Feststoffgemischen mit Hilfe einer Schwertrübe aus magnetisierbarem
Schwerstoff, z. B. Magnetit, und Wasser anfallenden verunreinigten Trübe, die mittels
eines Zyklons in zwei Fraktionen aufgeteilt wird. Diese Brausetrübe wird durch Abbrausen
der vermittels einer Trenneinrichtung, beispielsweise eines Zyklons oder Schwimmsinkscheiders,
getrennten Produkte erhalten.
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Gemäß der Erfindung wird diese Brausetrübe derart in dem Zyklon behandelt,
daß die Hauptmenge des magnetisierbaren Schwerstoffes vom Überlauf und die kleinere
Menge von der Spitze des Zyklons abgezogen wird. Der Überlauf, also die Feinfraktion,
der neben der Hauptmenge des magnetisierbaren Schwerstoffes noch die feinen Verunreinigungen
enthält, wird in einen Eindicker geleitet, während der Spitzenaustrag, der neben
der kleineren Menge des magnetisierbaren Schwerstoffes die gröberen Verunreinigungen
enthält, also die Grobfraktion, einem Magnetscheider zugeführt wird. Der eingedickte
Bodenablauf aus dem Eindicker wird in die Trennvorrichtung zurückgeleitet.
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Durch die gemäß der Erfindung vorgenommene Aufteilung der Brausetrübe
in zwei Fraktionen wird erreicht, daß dem Magnetscheider nur der kleinere Teil des
magnetisierbaren Schwerstoffes zugeführt wird, so daß dieser Magnetscheider für
eine geringere Leistung bemessen werden kann. Außerdem sind die dem Magnetscheider
zugeführten Verunreinigungen wesentlich grobkörniger als der feine magnetisierbare
Schwerstoff,
so daß sie in dem Magnetscheider rasch absinken, wodurch
in demselben eine sehr wirkungsvolle Trennung erzielt wird.
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Die Feinfraktion, die dem Eindicker zugeleitet wird, enthält neben
der Hauptmenge (mehr als 5o0/,) des magnetisierbaren Schwerstoffes noch die feinen
Verunreinigungen. Im Eindicker flocken nun die Schwerstoffteilchen aus, weil sie
von sich aus bereits magnetisch sind oder weil sie in bekannter Weise durch eine
Magnetisierspule magnetisch gemacht sind, und sinken daher rasch zu Boden. Die Korngröße
der Schwerstoffteilchen ist also im Eindicker größer als in dem vorgeschalteten
Zyklon, in dem ein Zusammenballen der magnetisierbaren Teilchen durch die Schubkräfte
der Zyklonströmung vermieden wird. Die feinen Verunreinigungen, die ihre Korngröße
im Eindicker unverändert beibehalten, können dann durch eine verhältnismäßig starke
Strömung in den Überlauf geschwemmt werden, weil die zusammengeballten Teilchen
des Schwerstoffes, der ja ein großes spezifisches Gewicht hat, auch durch eine stärkere
Strömung nicht zum Überlauf des Eindickers geschleppt werden. Da der Eindicker bei
der erfindungsgemäßen Anordnung nur Material zu verarbeiten hat, für das er speziell
geeignet ist, wird eine sehr reine eingedickte Trübe erhalten, und er kann verhältnismäßig
klein bemessen werden. Außerdem kann er noch deshalb klein gehalten werden, weil
häufig ein Teil der Überlauffraktion des Zyklons vor dem Eindicker abgezweigt und
als Brausewasser für die der Trennvorrichtung nachgeschalteten Siebe verwendet wird.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Behandlung der Brausetrübe bestehen
also im wesentlichen darin, daß die Aufteilung der Brausetrübe in zwei Fraktionen
so erfolgt, daß der Magnetscheider nur die kleinere Menge des in der Brausetrübe
enthaltenen Schwerstoffes zugeführt bekommt, die außerdem nur mit gröberen Verunreinigungen
vermischt ist, und daß dem Eindicker nurMaterial zugeführt wird, das für denselben
günstige Gewichts- und Korngrößenverhältnisse hat, so daß auch dieser Eindicker
unter günstigen Verhältnissen betrieben wird. Die Verluste an Schwerstoff sind daher
sehr gering und die Anlage- und Betriebskosten für das Regenerierungssystem niedrig.
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Bei einem bekannten Verfahren (vgl. Werbeschrift der Mineral Dressing
Notes Nr. 18, Januar 1951) -wird die gesamte Brausetrübe in zwei Eindicker geführt,
deren Überläufe nur die feinsten Teilchen enthalten sollen. Der in der Brausetrübe
vorhandene Schwerstoff wird vor dem Einleiten in die Eindicker magnetisiert, wodurch
erreicht werden soll, daß fast alle Schwerstoffteilchen in die Bodenfraktionen der
Eindicker gelangen. Die Überläufe dieser Eindicker werden einem nachgeschalteten
größeren Eindicker zugeleitet, dessen Bodenfraktion zusammen mit den Bodenfraktionen
der beiden ersten Eindicker Magnetscheidern zugeführt wird. Die in dem Magnetscheider
abgetrennte magnetische Fraktion wird bei dem bekannten Verfahren der Aufbereitungsvorrichtung
zugeleitet.
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Gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren hat das erwähnte bekannte
Verfahren den Nachteil, daß den Eindickern nicht nur ein Teil, sondern die gesamte
Brausetrübe zugeführt wird und alle Fraktionen, die Schwerstoffpartikeln enthalten,
in die Magnetscheider geleitet werden. Die Verluste an magnetisierbarem Material
sind deshalb verhältnismäßig hoch, und die Anlagekosten und der große Platzbedarf
der Eindicker belasten die Wirtschaftlicheit dieses bekannten Verfahrens.
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Es wurde weiterhin vorgeschlagen (vgl. britische Patentschrift 616
q.25), die Brausetrübe einem Sieb zuzuführen, um die gröberen Verunreinigungen der
Trübe abzutrennen. Die Maschenweite dieses Siebes muß notwendigerweise wesentlich
größer als die Korngröße der Schwerstoffteilchen (ungefähr 6o bis Zoo #t) sein,
so daß ein Teil der groben Verunreinigungen in den Durchlauf des Siebes gelangt.
In einem hinter dem Sieb angeordneten Eindicker setzen sich diese gröberen Teilchen
zusammen mit dem Schwerstoff ab und werden dann wieder in die Trennvorrichtung zurückgeführt,
so daß sich im Laufe des Betriebes eine unerwünschte Anhäufung dieser gröberen Teilchen
in der Schwertrübe ergibt. Eine Verwendung feinmaschiger Siebe ist sehr kostspielig,
da sie sich rascher abnutzen als grobmaschige Siebe und deshalb häufig ersetzt werden
müssen. Feine Siebe haben weiterhin eine geringe Siebkapazität und verlangen große
Wassermengen zum Abbrausen. Dies erhöht den Wasserzusatz des Eindickers, so daß
die Abmessungen dieses Eindickers dementsprechend höher gewählt werden müssen. Außerdem
sind die Verluste an Schwerstoff dabei verhältnismäßig groß, weil sich die magnetisierbaren
Teilchen, sofern sie nicht einwandfrei entmagnetisiert worden sind, zusammenballen
und im Überlauf des feinen Siebes abgezogen werden. Eine gute Entmagnetisierung
ist jedoch schwer zu erreichen.
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Dieses bekannte Verfahren, durch das die Verwendung von Magnetscheidern
überflüssig gemacht werden soll, hat gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren den
Nachteil, daß entweder in Anschaffung und Betrieb teure, feinmaschige Siebe verwendet
oder daß große Verluste an magnetisierbarem Material in Kauf genommen werden müssen.
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Es wurde schließlich noch vorgeschlagen (vgl. französische Patentschrift
967 o91), die Brausetrübe einem Zyklon zuzuführen, wobei dieser Zyklon so
eingestellt werden soll, daß die überwiegende Masse der Feststoffe aus der Spitze
des Zyklons austritt, so daß der Zyklon praktisch als Eindicker arbeitet. Der Spitzenaustrag
des Zyklons wird bei dem bekannten Verfahren unmittelbar wieder in den Trennkreislauf
zurückgeführt. Der Überlauf des Zyklons, der vorwiegend Wasser mit feinen Verunreinigungen
und Reste von Schwerstoff enthält, soll entweder aus dem System abgeleitet werden,
oder es sollen gegebenenfalls in dem Überlauf noch vorhandene Schwerstoffteilchen
durch einen Magnetscheider zurückgewonnen werden. Dieses bekannte Verfahren hat
den Nachteil, daß gröbere Verunreinigungen in dem Kreislauf der Trübe verbleiben
und sich im Lauf der Zeit so anhäufen, daß die Trennleistung der Aufbereitungsvorrichtung
zunehmend ungenügender wird. Diese gröberen Teilchen können nur aus dem Kreislauf
abgestoßen werden, wenn sie während des Umlaufes in dem System derart zerkleinert
werden, daß sie schließlich in den Überlauf des Zyklons gelangen. Bis zu ihrer Entfernung
erhöhen sie
aber die Viskosität der Trenntrübe in unerwünschtem
Maße. Außerdem kann durch einen im Überlauf des Zyklons angeordneten Magnetscheider
der Schwerstoff nur schlecht zurückgewonnen «erden, weil dieser Magnetscheider die
feinste Fraktion des Schwerstoffes von der feinsten Fraktion der Verunreinigungen
zu trennen hat und daher mit einer Beschickung arbeitet, für die er wenig geeignet
ist. Die Abmessungen eines Magnetscheiders werden entweder durch das Volumen der
Zufuhr oder durch den Gehalt an Feststoffen bestimmt. Die Kapazität des Magnetscheiders
wird deshalb am wirtschaftlichsten ausgenutzt, wenn diese beiden Faktoren in bezug
auf die Kapazität des Magnetscheiders ihren optimalen Wert aufweisen. Bei dem bekannten
Verfahren wird aber eine große Menge an Wasser mit verhältnismäßig wenig Feststoffen
in die Magnetscheider geführt. Demzufolge ist ein großer Magnetscheider erforderlich,
der in bezug auf die zu behandelnden Feststoffe weit unterbelastet ist.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hand des in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Das zu trennende Material, beispielsweise rohe Feinkohle, wird an
der mit i bezeichneten Stelle in einen Mischbehälter 2 eingeleitet, in dem es mit
einer aus Magnetit und Wasser hergestellten Suspension gemischt wird. Unter Anwendung
von Druck wird das so erhaltene Gemisch einem Waschzyklon 3 zugeleitet, in dem die
Kohle von den Bergen getrennt wird.
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Nach dieser Trennung verläßt die Kohle den Zyklon durch den Überlauf
und gelangt auf das Abtropfsieb 4.. Die Suspension tropft nunmehr von der Kohle
ab und sammelt sich in dem Behälter 5. Zum Entfernen der anhaftenden Suspension
wird die Kohle anschließend auf dem Sieb 6 berieselt, wozu die Düsen 7, 8 und 9
vorgesehen sind. Die durch die Öffnungen des Siebes durchfließende verdünnte Suspension
sammelt sich in dem Behälter io. Die gewaschene Kohle wird an der mit ii bezeichneten
Stelle abgeführt.
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Die Berge verlassen den Zyklon durch dessen Spitzenöffnung und gelangen
dann auf das Abtropfsieb 12. Aus den Behältern 5 und 13 wird die in diesen Behältern
angesammelte Suspension dem Vorratsbehälter 14. zugeleitet. Zum Entfernen der anhaftenden
Suspension werden auf dem Sieb 15 die Berge mittels der dazu vorgesehenen Düsen
16, 17 und 18 berieselt. Die durch die Öffnung des Siebes i3 ablaufende, verdünnte
Suspension sammelt sich in dem Behälter i9. Die gewaschenen Berge werden an der
mit 2o bezeichneten Stelle abgeführt.
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Die Suspension in den Behältern io und i9 enthält außer den von der
Magnetitsuspension herrührenden Magnetitpartikeln auch noch Partikeln, die dem Trenngut
entstammen, soweit ihre Größe geringer als die :Maschenweite der erwähnten Siebe
ist, die beispielsweise i mm beträgt. Die Magnetitpartikeln sind beispielsweise
kleiner als 6o #t. Die erwähnte Suspension wird mittels einer Pumpe 21 unter Druck
in einen Zyklon 22 eingeleitet. Die gröberen Kohle- und Bergepartikeln sowie eine
geringe Menge Magnetit treten aus dem Zyklon 22, nachdem sie in ihm eine Eindickung
erfahren haben, durch dessen Spitzenöffnung aus und werden anschließend einem magnetischen
Bandscheider 23 zugeleitet. Die nichtmagnetischen groben Kohle- und Bergepartikeln
sammeln sich in dem Behälter 24 und werden anschließend an der mit 25 bezeichneten
Stelle abgeführt; der Magnetit gelangt in den Behälter 26 und anschließend in den
Eindicker 27. Den durch den Magnetscheider abgetrennten Magnetit kann man dem Flüssigkeitskreislaufsystem
auch in anderer Weise zusetzen, z. B. kann man ihn in den Mischbehälter 14 einleiten.
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Der größte Teil des Magnetits und der feineren Kohle- und Bergepartikeln
verläßt den Zyklon durch dessen Überlauf. Ein Verteilungsorgan 28 teilt die Fraktion
in zwei Teilströme auf; einer strömt dem Eindicker 27, der andere den Düsen 7 und
16 zu. Gegebenenfalls leitet man den für den Eindicker vorgesehenen Teilstrom durch
das Kräftefeld einer Magnetisierspule 29; man fördert dadurch das Flockulieren der
in dem Eindicker befindlichen Magnetitpartikeln und bewirkt damit eine rasche Ausflockung
dieser Partikeln. Die eingedickte Suspension wird dem Vorratsbehälter 14 zugeleitet.
Die aus dem Eindicker austretende Überlauffraktion, die die feinen Kohle-und Bergepartikeln
enthält, geht einesteils den Düsen 8 und 17 zu, andernteils wird sie nach Durchgang
durch ein Verteilungsorgan 3o an der mit 3r bezeichneten Stelle abgelassen. Hiermit
wird eine Anhäufung jener feinen Partikeln in dem Flüssigkeitskreislaufsystem vermieden.
Ein anderer Teil der Überlauffraktion kann weiterhin mittels der Pumpe 32 dem Magnetscheider
23 zugeleitet werden, wo die so zugeleitete Flüssigkeit die an jener Stelle zugeleitete,
dem Zyklon 22 entstammende grobe Fraktion verdünnt.
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Die zum Berieseln der getrennten Partikeln vorgesehenen Düsen sind
so angeordnet, daß zuerst mit der dem Zyklon 22 entstammenden Überlauffraktion,
also mit einer verdünnten Suspension von feinen Verunreinigungen und Magnetit in
Wasser, dann mit der dem Eindicker 27 entstammenden Überlauffraktion, also mit einer
verdünnten Suspension feiner Verunreinigungen in Wasser, und endlich mit über ein
Absperrventil 33 zugeleitetem reinem Wasser berieselt wird. Auf diese Weise erzielt
man eine sehr gute Abspülung der an dem Material haftenden Suspension.
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Bei einer praktisch ausgeführten Kohleaufbereitungsanlage, in der
iSo t/ Std. in einem Schwimmsinkscheider getrennt wurden, wurde wie folgt gearbeitet:
Zyklon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 mm Durchmesser Tauchbandmagnetscheider
... 305 mm Breite Eindicker .................. 3,75m Zufuhr Zyklon ioo m3/Std.
Wasser, 8 t/Std. Magnetit und io t/Std. Kohle und Bergeschlamm Überlauf Zyklon 79
m3/Std. Wasser, 5 t/Std. Magnetit und 8 tStd. Feinschlamm Spitzenablauf Zyklon 21
m3/Std. Wasser, 3 t/Std. Magnetit und 2 t/Std. Grobschlamm Nichtmagnetische Fraktion
des Magnetscheiders: 17,7 m3/Std. Wasser, o,o5 t/Std. Magnetit und i,6o t/Std. Schlamm
zum Ablauf
Magnetische Fraktion 3,3 m3/Std. Wasser, 2,95 t/Std.
Magnetit und 0,4 t/Std. Schlamm zum Eindicker Zufuhr Eindicker: insgesamt 82,3 m3/Std.
Wasser, 7,95 t/Std. Magnetit und 8,4 t/Std. Schlamm Überlauf Eindicker: 78,1 m3/Std.
Wasser und 7 t/Std. Schlamm Unterablauf Eindicker: 4,2 m3/Std. Wasser, 7,95 t/Std.
Magnetit und 1,4 t/Std. Schlamm Verluste an 142agnetit werden durch Zugabe frischen
Magnetits in den Vorratsbehälter 14 ergänzt. Der Magnetit wird in einem Mahlaggregat,
das sich aus einer Kugelmühle 34, einer Pumpe 35 und einem Zyklon 36 zusammensetzt,
bis auf die verlangte Korngröße vermahlen. Der frische Magnetit wird dem Mahlkreislaufsystem
an der mit 37 bezeichneten Stelle zugesetzt. Die Abmessungen des Zyklons 36 sind
so gewählt, daß Magnetitpartikeln, die zu grob sind, um als Suspensionsmaterial
verwendet zu werden, wieder der Kugelmühle zuwandern, wobei sie durch die Spitzenöffnung
des Zyklons austreten. Die Partikeln mit der gewünschten Korngröße gelangen vom
Überlauf des Zyklons in das Flüssigkeitskreislaufsystem. Wählt man gleiche Abmessungen
für den Zyklon 22 und den im Mahlkreislaufsystem angeordneten Zyklon 36, so erreicht
man, daß die aus dem Zyklon 22 austretende Überlauffraktion auch diejenigen Partikeln
abführt, die der Zyklon 36 in das Flüssigkeitskreislaufsystem eingeleitet hat. Infolgedessen
enthält die Fraktion, die aus dem Zyklon 22 austritt und dem Magnetscheider 23 zuwandert,
sehr wenig Suspensionsmaterial. Die in dem Vorratsbehälter 14 vorhandene Suspension
wird mittels der Pumpe 38 rezirkuliert.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Regenerierungssystem, bei dem die
Teilmengen der durch die Siebe 6 und 15 abrieselnden, verdünnten Suspension zusammentreten
und die so erhaltene Suspensionsflüssigkeit regeneriert wird. Die Erfindung gestattet
aber auch eine getrennte Behandlung jener Teilmengen. Die von der Kohle und den
Bergen abrieselnden Suspensionen erfahren dann eine Behandlung in getrennten Zyklonen.
Die aus den Zyklonen austretenden, groben Fraktionen werden jede einem anderen Magnetscheider,
die feinen Fraktionen einem einzigen Eindicker zugeleitet, in dem beide vorgesehenen
Fraktionen eingedickt werden. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, daß die groben,
nichtmagnetischen Partikeln, die kleiner sind als die flaschenweite des Abtropfsiebes
und die in dem Waschzyklon noch gut nach der Wichte getrennt werden können, einzeln
als feine Kohle bzw. feine Berge aus den Magnetscheidern abgeführt werden.
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Wird die Trennung nach der Wichte in einem Waschbehälter ausgeführt,
so muß die eingedickte Suspension entmagnetisiert werden, bevor sie dem Waschbehälter
aufs neue zugeleitet wird, da sonst die in dem Waschbehälter vorhandenen, magnetisierbaren
Partikeln flockulieren und anschließend zu Boden sinken würden. Verwendet man, wie
dies im Ausführungsbeispiel gezeigt ist, Zyklone, so erübrigt sich die Entmagnetisierung
der Suspension, weil in diesem Falle die Zyklonströmung dafür sorgt, daß eine feine
Verteilung der Magnetitpartikeln aufrechterhalten bleibt.