DER0000377MA - Beschwerstoff für Schwertrüben der Sink- und Schwimmaufbereitung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Beschwerstoff für Schwertrüben der Sink- und Schwimmaufbereitung und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Bei der Sink- und Schwimmaufbereitung können verschiedene Trennflüssigkeiten hoher Dichte verwendet werden. Hierbei handelt es sich vorwiegend um sog. Schwertrüben, das sind Suspensionen von festen Stoffen (Beschwerstoffen) geeigneter Grösse in Wasser oder anderen Flüssigkeiten. Ein Teil der Beschwerstoffe ist der Grösse nach kolloidal oder semikolloidal. Teilchen dieses Grössenbereiches bilden eine der Hauptsache nach beständige Suspension. Durch passende Auswahl und Bemessung der Beschwerstoffe kann eine hinsichtlich ihrer Dichte und Viskosität in weitem Maße einstellbare Schwertrübe hergestellt werden, sodass es möglich ist, feste Stoffe, bei denen die Unterschiede im spezifischen Gewicht nicht mehr als 0.01 - 0.05 betragen, voneinander zu trennen.

Indessen besteht eine der hauptsächlichen technischen Probleme bei der Durchführung eines kontinuierlich arbeitenden Sink- und Schwimmverfahrens in der Auswahl der geeigneten Beschwerstoffe zur Herstellung der Schwertrüben. Die Beschwerstoffe dürfen die Verfahrenskosten nicht ungebührlich erhöhen. Sie müssen in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen und entweder von geringem Wert oder wiedergewonnen und wiederverwendet werden können.

Unter den vielen in Vorschlag gebrachten Wiedergewinnungsarten ist die magnetische im allgemeinen die praktischste, jedoch nur anwendbar für magnetisch erregbare Beschwerstoffe.

Dies hat noch eine weitere Forderung im Gefolge. Die meisten magnetisch erregbaren und für diese Zwecke brauchbaren Stoffe sind entweder Eisenmetalle oder Legierungen, von denen der grösste Teil gegen Oxydation sehr empfindlich ist. Dieser Umstand beeinträchtigt ihre Verwendbarkeit, da die oxydierten Eisenmetallteilchen nicht nur unmagnetisch sondern auch spezifisch leichter sind. Andererseits würden zerkleinerter Stahl mit einem spezifischen Gewicht von etwa 7.8 oder zerkleinertes Eisen mit einem spezifischen Gewicht von etwa 7.3 ideale feste Medien darstellen.

Als Ersatz hierfür sind korrosionsbeständige Eisenlegierungen verwendet worden. Ferrosilizium z.B. stellt wahrscheinlich den besten Einzelstoff dar, denn es ist magnetisch erregbar, korrodiert bei den Arbeitsbedingungen nicht und besitzt ein hohes spezifisches Gewicht von etwa 6.9. Doch ist er verhältnismässig teuer, insbesondere auch hinsichtlich der beim Arbeiten unvermeidlichen Verluste. Trotzdem ist seine Verwendung in vielen Fällen zu vertreten.

Die spezifischen Gewichte der zu trennenden Stoffe sind oft so gering, dass ein Beschwerstoff mit einer so hohen Dichte wie Ferrosilizium und seinen hohen Gestehungskosten nicht erforderlich ist. Magnetit mit dem spezifischen Gewicht von etwa 5.0 ist ebenfalls für diese Zwecke verwendbar. Magnetit-Suspensionen sind jedoch unter gewöhnlichen Bedingungen nur zur Trennung von festen Stoffen mit einem spezifischen Gewicht bis zu 2.5 brauchbar, da eine höhere Magnetitkonzentration die Trübe zu viskos machen und das Absetzen der kleineren, aber schwereren Teilchen, die die "Sink"fraktion der zu trennenden Stoffe bilden, verhindern würde.

Durch die Erfindung wird ein Beschwerstoff für solche Fälle geschaffen, für die natürlicher Magnetit wegen seines zu geringen und Ferrosilizium wegen seines zu hohen spezifischen Gewichtes nicht in Betracht kommen.

Der Beschwerstoff gemäss der Erfindung besteht aus einer Mischung heterogener Teilchen aus kleinen, in Matrizen oder künstlichem Magnetit eingelagerten Eisen- oder Stahlstückchen.

Es ist sehr überraschend, dass unter derartigen Bedingungen Eisen- und Stahlteilchen nicht zu einer unmagnetischen Eisenoxydform mit einem spezifischen Gewicht von etwa 3.5 - 3.9 im Vergleich zu 7.3 - 7.8 zu oxydieren. Der Beschwerstoff gemäss der Erfindung besitzt den weiteren

Vorzug, in ausreichenden Mengen zur Verfügung zu stehen und billiger als natürlicher Magnetit zu sein.

Der erfindungsgemässe Beschwerstoff stammt meist aus den Abfällen der Stahlverarbeitungsindustrie, die beträchtliche Mengen an magnetischen Eisenoxyden von gleicher Zusammensetzung wie Magnetit enthalten. Diese Oxyde werden deshalb als "künstlicher Magnetit" bezeichnet. Sie können jedoch - falls gewünscht - zweckmässig durch passende Bedingungen, die einen grossen Teil der eisenhaltigen Stoffe in eine magnetische Oxydform umwandeln, hergestellt werden. Es wurde gefunden, dass Walzzunder, Hammerschlag und viele Schleifstaube beträchtliche Mengen an Substanzen enthalten, die den Anforderungen eines verbesserten Mediums entsprechen. Dies wird z.B. in den Zeichnungen erläutert, in denen

Fig. 1 eine stark vergrösserte Aufnahme von Walzzunder,

Fig. 2 eine gleiche Aufnahme von Schleifstaub darstellen, während

Fig. 3 ein Stammbaum ist, der schematisch eine Methode zur Gewinnung der gewünschten Stoffe zeigt.

Fig. 1 zeigt Walzzunder in 250facher Vergrösserung. Eine 200 Maschenöffnung (0.074 mm) ist zum Vergleich eingezeichnet. Stahlteilchen 1, dargestellt durch die nicht schraffierten Flächen, sind eingebettet in Magnetit 2, dargestellt durch die feine vertikale Schraffierung. Einzelne Teilchen von Gangart 3, dargestellt durch kreuzschraffierte Felder, und etwas Hämatit 4, dargestellt durch punktierte Flächen, sind ebenfalls zu sehen. Eine typische Analyse derartigen Walzzunders ergibt 74 - 75% Eisen, 0.4% Unlösliches und ein spezifisches Gewicht von 5.3 - 5.6. In manchen Fällen können der Eisengehalt und das spezifische Gewicht höher sein. Im Vergleich hierzu besitzt Magnetit 72.4% Eisen und ein spezifisches Gewicht von 4 - 9 bis 5.2.

In Fig. 2 ist ein andersartiges Material gezeigt; das Muster wurde einem Schleifstaubsammler entnommen. Man sieht, dass die Teilchen in ihrer allgemeinen Beschaffenheit etwas von der bei Walz- oder Hammerschlag gefundenen abweichen. Der letztere neigt mehr zu länglichen Platten, während die Teilchen vom Schleifstaub mehr ein gerundetes Äussere besitzen. Z.B. sind in Fig. 2 mehrere grosse Stahlteilchen 1 durch einen dünnen Ring von Magnetit 2 eingeschlossen. Es ist auch festzustellen, dass beträchtlich grössere Mengen der Gangart 3 vorhanden sind; beide sind als freie Teilchen und in einigen Fällen in Stahl- oder Magnetitteilchen eingebettet vorhanden. Auch einige kleine Teilchen Hämatit sind in diesen Mustern zu sehen. Es lassen sich gegenseitig austauschbare Trennmedien aus beiden Grundstoffen leicht gewinnen.

Die Gewinnung von Teilen, die überwiegend aus künstlichen Magnetit mit Stahleinschlüssen bestehen, kann nach dem Fliesschema von Fig. 3 durchgeführt werden. Der Hammerschlag oder Staub wird zunächst zerkleinert, um ihn in eine geeignete Grösse zu bringen. Das Zerkleinern wird normalerweise bis etwa minus 65 Maschen durchgeführt. Jedoch erfordern einige Aufbereitungsverfahren etwas grössere Beschwerstoffteilchen. In einem derartigen Fall wird das Zerkleinern nur bis etwa minus 25 - 30 Maschen durchgeführt. Das zweite Problem besteht in der Entfernung der nicht magnetischen Stoffe oder Gangart. Dies wird am besten durch Herstellung eines Breis der zerkleinerten Stoffe in Wasser und durch eine magnetische Trennung des Breis bewerkstelligt, wobei die magnetisch erregbaren Teilchen daraus entfernt werden.

Schliesslich müssen die magnetisch abgetrennten Teilchen zwecks Entfernung zurückgebliebenen Fettes und anderen damit vermischten Abfallstoffen behandelt werden. Dies ist gewöhnlich beim Schleifstaub ein viel schwierigeres Problem als beim Walz- oder Hammerschlag. Die letzteren sind deshalb gewöhnlich vorzuziehen. Es hat sich herausgestellt, dass Fett, Oel usw. leicht mittels Aceton, Alkohol usw., die wiedergewonnen und wiederverwendet werden können, entfernen lassen. Wo eine Lösung unerwünscht ist, kann diese durch Waschen mit fettentziehenden Stoffen wie Trinatriumphosphat usw. ersetzt werden.

Die Beschwerstoffe gemäss der Erfindung mit einem spezifischen Gewicht von 5.2 - 5.7 sind besonders zur Trennung von festen Stoffen mit einem spezifischen Gewicht bis zu etwa 2.80 brauchbar. Dies erweitert die mit natürlichem Magnetit erreichbaren Verwendungsmöglichkeiten beachtlich, dessen Spitzenwert für die gewöhnlichen Sink- und Schwimmoperationen bei einem spezifischen Gewicht von etwa 2.50 liegt. Bei etwas gröberem Korn des erfindungsgemässen Beschwerstoffes wird die Viskosität der Trübe herabgesetzt und es kann eine Trennung bis zu den unteren Grenzen des Anwendungsgebietes für ein Material mit einer Dichte gleich der des Ferrosiliziums erreicht werden. Es ist auch ohne weiteres möglich, den Beschwerstoff gemäss der Erfindung mit einer kleinen Menge Ferrosilizium zu vermischen. Dies dehnt das normale Anwendungsgebiet über das für jeden einzelnen Stoff brauchbare Gebiet aus.

Claims (7)

1.) Beschwerstoff für Schwertrüben der Sink- und Schwimmaufbereitung, gekennzeichnet durch eine heterogene Mischung von fein verteilten festen Teilchen mit einem durchschnittlichen spezifischen Gewicht über 5,2, die aus in künstlichem Magnetit eingebetteten Eisenmetallen bestehen und deren Eisengehalt mindestens 75% beträgt.

2.) Beschwerstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durchschnittliche spezifische Gewicht 5.2 - 5.7 beträgt und die Teilchen der Mischung einen Eisengehalt von etwa 73 bis 76 Prozent besitzen.

3.) Beschwerstoff nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen eine Korngrösse von etwa minus 65 Maschen haben.

4.) Beschwerstoff nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen eine Korngrösse von etwa minus 25 - 30 Maschen haben.

5.) Beschwerstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung eine kleine Menge fein verteilten Ferrosiliziums beigemischt ist.

6.) Verfahren zur Herstellung einer Mischung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Hammerschlag und Staub aus Hobel- und Schleifverfahren von Eisenmetallen zerkleinert, das zerkleinerte Material in Wasser zu einem Brei verarbeitet und das breiartige Material einer magnetischen Trennung unterworfen wird.

7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das durch magnetische Trennung isolierte Material entfettet wird.