EP2470306B1 - Verfahren zur kontinuierlichen magnetischen erztrennung und/oder -aufbereitung sowie zugehörige anlage - Google Patents

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EP2470306B1
EP2470306B1 EP10720630.2A EP10720630A EP2470306B1 EP 2470306 B1 EP2470306 B1 EP 2470306B1 EP 10720630 A EP10720630 A EP 10720630A EP 2470306 B1 EP2470306 B1 EP 2470306B1
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EP
European Patent Office
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pulp
magnetisable
recoverable
particulate material
magnetite
Prior art date
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EP10720630.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2470306A1 (de
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Vladimir Danov
Imme Domke
Bernd Gromoll
Werner Hartmann
Wolfgang Krieglstein
Alexej Michailovski
Norbert Mronga
Reinhold Rieger
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BASF SE
Siemens AG
Original Assignee
BASF SE
Siemens AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/015—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by chemical treatment imparting magnetic properties to the material to be separated, e.g. roasting, reduction, oxidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/01—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by addition of magnetic adjuvants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Definitions

  • the invention relates to a method for continuous magnetic ore separation and / or treatment according to the preamble of claim 1. It should also be possible in particular a treatment of the substances used and a re-introduction into the process process.
  • ore is understood to mean a metal-containing rock from which the metal-containing constituents are to be separated as valuable substances.
  • the valuable substances are in particular sulfidic copper materials which are to be enriched, for example - but not exclusively - Cu 2 S.
  • the Cu-free rock surrounding the material grains is referred to as matrix rock or gangue, in the professional world after grinding the rock also as tailing or hereinafter referred to as sand for short.
  • Magnetically assisted ore deposition methods have also been proposed, but are discontinuous in the related art. By performing as a batch batch process, the yield and the associated efficiency is limited, which affects the cost. Other methods work continuously, such. B. drum, but have low mass flow rates because of the high mechanical complexity and maintenance requirements and are therefore not suitable for many of the mining operations used in mining.
  • the new method described below can be used in addition to the magnetic ore deposition, where appropriate, for the treatment of water by means of the magnetic separation.
  • the object of the present invention is an overall process for the continuous magnetic ore deposition and in particular for the subsequent reprocessing indicate the substances used.
  • a suitable system is to be created, which can be realized on a large scale in practice.
  • the invention thus relates to a continuous process for magnetic ore separation or treatment, including a reprocessing of the most important substances used. This results in a particularly environmentally friendly and economical overall process for the continuous separation of ores, in particular non-magnetic ores with the aid of magnetic particles, which can replace the conventional, complex flotation process as a whole.
  • the new process has a lower energy requirement and a higher extraction yield than the known processes and can in particular separate ore particles in a further particle size range than is possible according to the prior art. It is advantageous that an entire system can be largely composed of already available technical devices or facilities.
  • Magnetite Fe 3 O 4
  • Magnetite is already hydrophobic in finely ground form, ie, it preferentially binds to hydrophobic particles in aqueous solutions.
  • the magnetite to be used is further treated in finely ground form with a surface modifying agent which makes the surfaces of the particles much more hydrophobic, i. water repellent, power.
  • Hydrophobic particles agglomerate in aqueous suspension to minimize interfacial water. This is exploited to the extent that the ore particles are also selectively hydrophobized, but the gangue remains hydrophilic; This results in larger agglomerates of Werterzpellen and magnetite, which are magnetizable as a whole because of Magnetitanteils.
  • the magnetic properties of the magnetite are exploited by: can be separated from the nonmagnetic materials (gait) by means of defined magnetic fields or fields that can be activated by the magnetite with the value ore particles bound thereto.
  • the following are examples of sulfidic copper minerals, the method can also be used for other sulfidic minerals such as molybdenum sulfide, zinc sulfide.
  • the functional group of the hydrophobing agent for other minerals the method described here can also be used for minerals of other chemical composition.
  • a major additive at the beginning of the process chain of the process is a long chain potassium or sodium alkylxanthate (hereinafter referred to simply as "xanthate”), an agent that is known to selectively adsorb to and render hydrophobic the surfaces of sulfidic copper minerals.
  • xanthate usually consists of a carbon chain with typically 5 to 12 carbon atoms and a functional head group that selectively binds to the copper mineral. In the present case, this results in a hydrophobization of the value ore particles.
  • the ore in finely ground form and water and diesel oil are used as input materials for the process described below.
  • a mixture of the input materials takes place in a first process step.
  • the ore stream which consists of the ground rock (ore), water and - depending on the application - different chemicals, mixed with the required already hydrophobized magnetite and the other water repellents, especially the xanthate.
  • the ore stream has a solids content of about 40 to 70 percent by mass, making the stream pumpable and accordingly FIG. 2 can be passed by means of a pump 25 in a mixing vessel or stirred tank 26.
  • the aim is that in an aqueous suspension (pulp), which in addition to the ore particles still contains the gangue, the Xanthat hydrophobized copper minerals, such as chalcocite (Cu 2 S), bornite (Cu 5 FeS 4 ) or chalcopyrite (CuFeS 2 ) with the hydrophobic magnetite (Fe 3 O 4 h ) agglomerates due to their water-repellent properties.
  • This process step is referred to below as "load” process 2.
  • the hydrophobizing agent is used for the hydrophobization of the valuable material contained in the ore stream.
  • the ore stream, the hydrophobizing agent and the magnetite are mixed together ("load process").
  • a mixing device or a stirred tank 26 is necessary, which must be carried out so that enough shear forces and residence time are available so that the hydrophobization reaction and the bringing together of magnetite and ore particles can take place.
  • a possible embodiment is a stirred tank 26, in which such a stirrer is used, which has high shear forces.
  • the chemicals and the magnetite are metered in the vicinity of the stirrer.
  • Such a stirrer must also be capable of ensuring not only local but also global mixing. It can alternatively be used an additional mixer, which also circulates the fluid. This produces large particles (agglomerates), which consist of hydrophobized resin and hydrophobized magnetite.
  • Box 3 is then followed by a separation of the ore into two streams, in particular the sulfidischen Werterzanmaschine the gait.
  • this step in addition to the Stöffstrom "Tailing” (ie the largely freed from the Werterzan heating gait) of the recyclable material "raw concentrate” generated. While tailing, as in the flotation processes used today, can be disposed of directly, the raw concentrate must be further processed in order to recover in particular the magnetite used and to prepare the copper mineral fraction accordingly for the subsequent further processing steps.
  • the magnetite stream of recycled magnetite obtained in this way is additionally supplemented with fresh, hydrophobized magnetite in order to supplement the substance losses that are unimaginable in the overall process.
  • the other necessary chemicals are added in dissolved form.
  • the chemicals are preferably added in dissolved form, because the metering and transport of liquids within the plant can be made more homogeneous, faster and more precise than the metering of solids.
  • the separation of the copper sulfide-magnetite mixture In the lower part of the FIG. 1 is illustrated by the boxes 6 to 9, the separation of the copper sulfide-magnetite mixture.
  • a non-polar liquid must be supplied to the mixture of sulphidic copper minerals, magnetite and gangue, as can be achieved, for example, by diesel oil.
  • the box 6 includes the supply of diesel oil to the final product according to box 5 and a related mixture of both substances.
  • the diesel oil on the one hand and the magnetite on the other hand are regenerated for further use. According to the dashed line with associated arrow, the magnetite, a part of the remaining in the raw concentrate gait, and diesel oil are returned to the input step.
  • FIG. 2 The operation of the plant for carrying out the method is in FIG. 2 illustrated by the sequence of all devices / devices.
  • Reference numeral 20 here denotes the container ("big bag") for the magnetite with a metering device 21.
  • the magnetite is mixed in a stirring device 22 with water and recycled magnetite.
  • the mixture passes via a metering pump 23 into a stirring device 26, wherein the mixture Xanthat is supplied via a second metering pump 24.
  • the valuable materials in the form of the pulp are fed with ore via a further metering pump 25 to the stirring device 26.
  • the pulp and the mixture with xanthate are mixed in the agitator 46.
  • the stirring device 26 is designed as a reactor and in this the "load" process is performed.
  • the magnetic separators 30, 40 operate on the same physical principles. They each have a metering pump 27 and 39 assigned, which ensures the transport of the pulp. The aim of the magnetic separators 30 and 40 is to win a concentrate with a higher proportion of copper.
  • the latter intermediate product stream is subsequently passed with the aid of at least one metering pump 31 to a drying step.
  • the drying can, if necessary, be carried out in two steps. In the first, indispensable step, most of the water is extracted by means of a mechanical process, in particular by centrifugal forces. Depending on the process, this water can be returned to the process, resulting in a largely closed water cycle with little impact on the environment. However, the separated water can also be fed back directly into the pulp preparation.
  • One possible embodiment for the first dewatering step is the use of the decanter unit 32 according to FIG. 2 , This produces the already mentioned intermediate product stream which still has at most 10 to 30% by mass residual moisture content.
  • This stream can, if necessary, for. B. be brought by means of a flexible screw conveyor 33 or a conveyor belt to a second drying step.
  • This is, for example, a thermal dryer 34, which evaporates the remaining moisture.
  • This dryer may e.g. operated by process steam or gas or oil burner. This creates steam that can be used elsewhere for preheating.
  • the latter step may become superfluous depending on the application and process management.
  • From the dryer comes a stream of solids with a residual moisture of less than 1%.
  • This stream is cooled in a solid heat exchanger 36 and added, for example by means of a screw conveyor 37 to another stirred tank 38.
  • the three process steps: coarse dehumidification-drying-heat dissipation are integrated in a single process unit, so that the number of apparatuses to be used in this step is reduced from three to one.
  • the other chemicals in particular the non-polar liquid such as diesel are admixed to the solids flow. It is necessary to choose chemicals that neutralize the hydrophobic bond between the recyclable material and the magnetite, which is ideally met by diesel.
  • the diesel stream that is mixed in each case contains the recycled diesel oil and a fresh portion of diesel oil, which is necessary to compensate for material losses in the overall process.
  • the diesel content must be at least 40 percent by mass in order to make the mixture flowable and pumpable.
  • the diesel-containing mixture is passed with the aid of at least one metering pump 39 to the subsequent separation step, in which the magnetite particles are separated from the ore.
  • the "unload process” involves another magnetic separation.
  • the magnetite is separated from the material flow, in order subsequently to be fed back to the "load process”.
  • the one stream contains the valuable material (ore) and is dehumidified with the help of the decanter 44.
  • another thermal dryer can be used. Thereafter, this mass flow is given by means of conveyors 44 in a stirred tank 46, mixed with water and output as a final product "concentrate" via a pump 47.
  • the magnetite stream is also dehumidified by means of a decanter 42.
  • additional thermal drying steps may be added.
  • Recovered diesel oil in turn is fed to the actual process, e.g. via the tank for diesel oil 50.
  • the dry magnetite can be transported via a transport screw 43 to the stirring device 22. There, the recycled magnetite is mixed with fresh magnetite and water and returned to the material flow.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen magnetischen Erztrennung und/oder -aufbereitung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Dabei soll insbesondere auch eine Aufbereitung der eingesetzten Stoffe und ein Wiedereinbringen in den Verfahrensprozess möglich sein.
  • In der einschlägigen Bergbau-/Aufbereitungstechnologie wird unter Erz ein metallhaltiges Gestein verstanden, von dem die metallhaltigen Bestandteile als Wertstoffe getrennt werden sollen. Speziell bei Kupfererzen sind die Wertstoffe insbesondere sulfidische Kupfermaterialien, die angereichert werden sollen, beispielsweise - aber nicht ausschließlich - Cu2S. Das die Werkstoffkörner umgebende Cu-freie Gestein wird als Matrixgestein oder Gangart, in der Fachwelt nach Vermahlung des Gesteins auch als Tailing oder im nachfolgenden kurz als Sand bezeichnet.
  • Vom Stand der Technik sind bereits Verfahren zur Erztrennung bekannt, welche ggf. kontinuierlich durchgeführt werden können. Diese Verfahren arbeiten aber überwiegend nach dem Prinzip der mechanischen Flotation, wobei das gemahlene Gestein mit Wasser vermischt wird, um es weiter verarbeiten zu können. Dieses Gemisch aus Wasser und Gesteinsmehl wird auch als Pulpe bezeichnet. Die in dem vorgemahlenen Gestein erhaltenen Wert-Erzpartikel in der Pulpe werden zunächst mit Hilfe chemischer Zusätze selektiv mit einer hydrophoben Schicht versehen und dann über die Bindung an Luftblasen in einer Schaumkrone aufkonzentriert. Das so gebildete Gemisch aus Werterzpartikeln, Schaumblasen und Wasser kann dann in einfacher Weise im Überlauf sogenannter Flotationszellen ausgetragen werden.
  • Um beim Stand der Technik einen hohen Extraktionsgrad des Werterzanteils aus dem Gestein, d.h. eine hohe Ausbeute, zu erreichen, sind mehrere aufeinanderfolgende Trennstufen notwendig, die jeweils eigene Flotationszellen beinhalten. Damit ist aber insgesamt ein großer Aufwand und weiterhin insbesondere hoher Energieverbrauch verbunden.
  • Es sind auch bereits magnetisch unterstützte Erzabscheidungsverfahren vorgeschlagen worden, die aber beim diesbezüglichen Stand der Technik diskontinuierlich erfolgen. Durch die Ausführung als diskontinuierlich arbeitendes Batchverfahren ist die Ausbeute und der damit verbundene Wirkungsgrad begrenzt, was sich auf die Kosten auswirkt.
    Weitere Verfahren arbeiten kontinuierlich, wie z. B. Trommelabscheider, haben jedoch wegen des hohen mechanischen Aufwandes und Wartungsbedarfs nur geringe Massendurchsätze und sind daher für viele der im Bergbau eingesetzten Erzgewinnungsverfahren nicht geeignet.
    Die nachfolgend beschriebene neue Methode hingegen kann neben der magnetischen Erzabscheidung gegebenenfalls auch für die Wasseraufbereitung mittels der magnetischen Separation eingesetzt werden.
  • Mit älteren deutschen Patentanmeldungen der Anmelderin werden bereits Verfahren zur kontinuierlichen Abscheidung von nichtmagnetischen Erzen unter Zuhilfenahme von magnetischen bzw. magnetisierbaren Partikeln vorgeschlagen. Hierzu wird auf folgende nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldungen der Siemens AG DE102008047841 und DE102008047842 sowie auf die veröffentlichte W02009030669A2 der BASF AG verwiesen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen Gesamtprozess zur kontinuierlichen magnetischen Erzabscheidung und insbesondere zur anschließenden Wiederaufbereitung der eingesetzten Stoffe anzugeben. Dazu soll eine geeignete Anlage geschaffen werden, die großtechnisch in der Praxis realisierbar ist.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gegenstand der Erfindung ist also ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur magnetischen Erztrennung bzw. -aufbereitung unter Einschluss einer Wiederaufbereitung der wichtigsten eingesetzten Stoffe. Damit ergibt sich ein besonders umweltfreundliches und wirtschaftliches Gesamtverfahren zur kontinuierlichen Erztrennung insbesondere nichtmagnetischer Erze mit Hilfe magnetischer Partikel, das die konventionellen, aufwendigen Flotationsverfahren insgesamt ersetzen kann.
  • Das neue Verfahren hat einen geringeren Energiebedarf und eine größere Extraktionsausbeute als die bekannten Verfahren und kann insbesondere Erzpartikel in einem weiteren Partikelgrößenbereich trennen als dies nach dem Stand der Technik möglich ist. Vorteilhaft ist dabei, dass eine Gesamtanlage weitestgehend aus bereits verfügbaren technischen Vorrichtungen bzw. Einrichtungen zusammengestellt werden kann.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Patentansprüchen.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    ein Schaubild mit Funktionskästen für die einzelnen Verfahrensschritte mit den einzelnen Stoffflüssen und
    Figur 2
    eine konkrete Realisierung des Verfahrens gemäß Figur 1 in einer Gesamtanlage mit den notwendigen Einzelvorrichtungen/Einrichtungen zur Realisierung der Teilprozesse.
  • Die beiden Figuren werden nachfolgend weitestgehend gemeinsam beschrieben.
  • In der Figur 1 sind die einzelnen Verfahrensabschnitte jeweils in Kästen mit der zugehörigen chemischen Zusammensetzung eingetragen, wobei die fett ausgefüllten Pfeile die jeweilige Abfolge der Verfahrensabschnitte kennzeichnet und die gestrichelten Linien mit den jeweiligen Pfeilen die Materialströme aus dem rezyklierten Material kennzeichnen.
  • Wesentlich ist beim vorliegenden beschriebenen Verfahren und der zugehörigen Anlage die Verwendung von Magnetit (Fe3O4) als magnetisch aktivierbares Sorptionsmittel: Magnetit ist in feingemahlener Form bereits hydrophob, d.h. er bindet bevorzugt an hydrophobe Partikel in wässrigen Lösungen.
  • Der einzusetzende Magnetit wird in feingemahlener Form weiterhin mit einem oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt, welches die Oberflächen der Partikel noch erheblich stärker hydrophob, d.h. wasserabweisend, macht. Hydrophobe Partikel lagern sich in wässriger Suspension zu Agglomeraten zusammen, um die Grenzfläche mit Wasser zu minimieren. Dies wird dahingehend ausgenutzt, dass die Werterzpartikel ebenfalls selektiv hydrophobisiert werden, die Gangart jedoch hydrophil bleibt; dadurch bilden sich größere Agglomerate aus Werterzpartikeln und Magnetit, welche als Ganzes wegen des Magnetitanteils magnetisierbar sind.
  • Beim nachfolgend beschriebenen Verfahren werden die magnetischen Eigenschaften des Magnetits dahingehend genutzt, indem durch definiert platzierte bzw. aktivierbare Magnetfelder der Magnetit mit den daran gebundenen Wert-Erzpartikeln von den nichtmagnetischen Materialien (Gangart) getrennt werden kann. Im Folgenden werden beispielhaft sulfidische Kupfermineralien genannt, wobei das Verfahren auch für andere sulfidische Mineralien wie z.B. Molybdänsulfid, Zinksulfid eingesetzt werden kann. Durch Anpassung der funktionalen Gruppe des Hydrophobierungsmittels für andere Mineralien lässt sich die hier beschriebene Methode auch für Mineralien anderer chemischer Zusammensetzung einsetzen.
  • Als wesentlicher Zusatzstoff am Anfang der Prozesskette des Verfahrens dient ein langkettiges Kalium- oder Natrium-Alkylxanthat (im Folgenden der Einfachheit halber mit "Xanthat" benannt), ein Mittel, das bekanntermaßen selektiv an die Oberflächen sulfidischer Kupfermineralien adsorbiert und diese hydrophob macht. Das Xanthat besteht meist aus einer Kohlenstoffkette mit typisch 5 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer funktionalen Kopfgruppe, welche selektiv an das Kupfermineral bindet.
    Im vorliegenden Fall erfolgt dadurch eine Hydrophobierung der Wert-Erzpartikel. Dazu werden das Erz in fein gemahlener Form sowie Wasser und Dieselöl als Eingangsstoffe für den nachfolgend beschrieben Prozess verwendet.
  • Gemäß Kasten 1 erfolgt in einem ersten Prozessschritt eine Mischung der Eingangsstoffe. Dabei wird der Erzstrom (Pulpe), der aus dem gemahlenen Gestein (Erz), Wasser und - je nach Anwendung - unterschiedlichen Chemikalien besteht, mit dem benötigten bereits hydrophobierten Magnetit und dem weiteren Hydrophobierungsmittel, insbesondere dem Xanthat, vermischt. Bevorzugt hat der Erzstrom einen Feststoffgehalt von etwa 40-bis 70 Massenprozent, womit der Strom pumpfähig gemacht ist und entsprechend Figur 2 mittels einer Pumpe 25 in einen Mischbehälter oder Rührkessel 26 geleitet werden kann.
  • Ziel ist, dass in einer wässrigen Suspension (Pulpe), welche neben den Werterzpartikeln noch die Gangart enthält, die durch Xanthat hydrophobierten Kupfermineralien, wie z.B. Chalcocit (Cu2S), Bornit (Cu5FeS4) oder Chalcopyrit (CuFeS2) mit dem hydrophoben Magnetit (Fe3O4 h) aufgrund ihrer wasserabweisenden Eigenschaften Agglomerate bilden. Dieser Prozessschritt wird nachfolgend als "Load"-Prozess 2 bezeichnet. Wie bereits gezeigt, wird das Hydrophobierungsmittel für die Hydrophobierung des im Erzstrom enthaltenen Wertstoffes benutzt. Der Erzstrom, das Hydrophobierungsmittel und der Magnetit werden zusammen gemischt ("Load-Prozess"). Dazu ist ein Mischgerät oder ein Rührkessel 26 notwendig, der so ausgeführt werden muss, dass genug Scherkräfte und Verweilzeit zur Verfügung stehen, damit die Hydrophobierungsreaktion und das Zusammenbringen von Magnetit- und Erzpartikeln stattfinden kann.
  • Eine mögliche Ausführung ist ein Rührkessel 26, bei dem ein solcher Rührer eingesetzt wird, der hohe Scherkräfte hat. Die Chemikalien und der Magnetit werden dabei in der Nähe des Rührers eindosiert. Ein solcher Rührer muss auch in der Lage sein, nicht nur eine lokale, sondern auch eine globale Durchmischung zu gewährleisten. Es kann ersatzweise auch ein zusätzlicher Mischer eingesetzt werden, der zusätzlich das Fluid umwälzt. Dabei entstehen große Partikel (Agglomerate), die aus hydrophobiertem Harz und hydrophobiertem Magnetit bestehen.
  • Gemäß Kasten 3 erfolgt anschließend eine Separierung des Erzes in zwei Stoffströme, insbesondere der sulfidischen Werterzanteile von der Gangart. In diesem Verfahrensschritt wird neben dem Stöffstrom "Tailing" (d.h. die von den Werterzanteilen weitgehend befreite Gangart) der Wertstoffstrom "Rohkonzentrat" erzeugt. Während das Tailing wie in den heute eingesetzten Flotationsverfahren direkt endgelagert werden kann, muss das Rohkonzentrat weiter aufbereitet werden, um insbesondere das eingesetzte Magnetit zurückzugewinnen und den Kupfermineralanteil für die nachfolgenden Weiterverarbeitungschritte entsprechend aufzubereiten.
  • Dazu wird gemäß Kasten 4 zunächst das Wasser entzogen; bei Bedarf erfolgt ein zusätzlicher Trockenprozess. Gemäß Kasten 5 ist das Gemisch aus dem hydrophobem Kupfersulfid und Magnetit transportfähig, wobei als Verunreinigung noch ein Anteil an Gangart im Rohkonzentrat vorhanden ist.
    In weiteren Verfahrensschritten werden der Magnetitanteil und der Werterzanteil voneinander getrennt (sog. "Unload"-Prozess). Dadurch werden wiederum zwei Stoffströme erzeugt:
    • der Magnetitstrom, der der Pulpe im Eingangsbereich der Anordnung (Kasten 1) zugeführt wird;
    • das sog. Konzentrat, welches vorwiegend aus sulfidischen Kupfermineralien und einem gewissen Anteil an Gangart besteht.
  • Dem so erhaltenen Magnetitstrom aus wiederaufbereitetem Magnetit wird zusätzlich frischer, hydrophobisierter Magnetit zugefügt, um die im Gesamtprozess unvermeintlichen Stoffverluste zu ergänzen. Dadurch wird der Bedarf an vergleichsweise teurem Magnetit bei Durchführung des Verfahrens minimiert, wobei der frische Magnetit in Behältern (z.B. "big balgs") geliefert wird und je nach Bedarf zudosiert werden kann.
    Erst zu diesem Strom werden die weiteren notwendigen Chemikalien in gelöster Form zugegeben. Die Chemikalien werden bevorzugt in gelöster Form zugegeben, weil die Dosierung und Transport von Flüssigkeiten innerhalb der Anlage homogener, schneller und präziser erfolgen kann als die Dosierung von Feststoffen.
  • Im unteren Teil der Figur 1 wird anhand der Kästen 6 bis 9 die Trennung des Kupfersulfid-Magnetit-Gemisches verdeutlicht. Dazu muss dem Gemisch aus sulfidischen Kupfermineralien, Magnetit und Gangart eine unpolare Flüssigkeit zugeführt werden, wie sie beispielsweise durch Dieselöl realisiert werden kann.
  • Der Kasten 6 beinhaltet die Zuführung von Dieselöl zu dem Endprodukt gemäß Kasten 5 und eine diesbezügliche Mischung beider Substanzen. Dadurch werden die Agglomerate aus sulfidischen Mineralien und Magnetit aufgebrochen und die Möglichkeit geschaffen, das Magnetit zurückzugewinnen und das eigentliche Produkt "Konzentrat" ohne Magnetitanteil zu erzeugen.
  • In weiteren Verfahrensschritten werden das Dieselöl einerseits und der Magnetit andererseits zur weiteren Verwendung regeneriert. Entsprechend der strichlinierten Linie mit zugehörigem Pfeil werden der Magnetit, ein Teil der im Rohkonzentrat verbliebenen Gangart, und Dieselöl dem Eingangsschritt zurückgeführt.
  • Die Funktionsweise der Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist in Figur 2 anhand der Abfolge aller Vorrichtungen/Einrichtungen verdeutlicht. Es bedeuten hier Bezugszeichen 20 den Behälter ("big bag") für den Magnetit mit einer Dosiereinrichtung 21. In einer ersten Prozessschiene wird der Magnetit in einer Rühreinrichtung 22 mit Wasser und recyceltem Magnetit vermischt. Das Gemisch gelangt über eine Dosierpumpe 23 in eine Rühreinrichtung 26, wobei über eine zweite Dosierpumpe 24 dem Gemisch Xanthat zugeführt wird. In einer zweiten Prozessleitung werden die Wertstoffe in Form der Pulpe mit Erz über eine weitere Dosierpumpe 25 der Rühreinrichtung 26 zugeführt. Die Pulpe und das Gemisch mit Xanthat werden in der Rühreinrichtung 46 gemischt. Die Rühreinrichtung 26 ist als Reaktor ausgebildet und in diesem wird der "Load"-Prozess durchgeführt.
  • In der Gesamtanlage gemäß Figur 2 sind zwei magnetische Separatoren 30, 40 vorhanden, d.h. der Prozess verläuft parallel in zwei Prozessebenen. Die magnetischen Separatoren 30, 40 arbeiten nach denselben physikalischen Prinzipien. Ihnen ist jeweils eine Dosierpumpe 27 bzw. 39 zugeordnet, die für den Transport der Pulpe sorgt. Ziel der magnetischen Separatoren 30 und 40 ist es, jeweils ein Konzentrat mit höherem Kupferanteil zu gewinnen.
  • Entsprechend einem ersten Prozess wird die Mischung von Erz und Magnetit dem Separationsprozess zugeführt, wozu eine Dosierpumpe 27 notwendig ist. Beim eigentlichen Separationsprozess erfolgt die Abtrennung der magnetischen Agglomerate aus dem Erzstrom, wobei separate Stoffströme entstehen und zwar
    • ein so genannter Tailing-Strom, der einen wasserreichen Strom darstellt, und der - je nach Anwendung - entweder keinen Wertstoff mehr enthält und somit entsorgt werden kann. Gegebenenfalls enthält dieser Strom aber noch Restwertstoff und wird daher zur erneuten Bearbeitung zurückgeführt.
    • Der abgeschiedene Strom ("Rohkonzentrat") enthält den Wertstoff als Zwischenprodukt in vergleichsweise hoher Konzentration. Dieser Strom enthält wenigstens 10 Massenprozent an Wertstoff und stellt einen Zwischenproduktstrom dar.
  • Letzterer Zwischenproduktstrom wird nachfolgend mit Hilfe mindestens einer Dosierpumpe 31 zu einem Trocknungsschritt geleitet. Die Trocknung kann, falls nötig, in zwei Schritten vollzogen werden. Im ersten, unverzichtbaren Schritt wird mit Hilfe eines mechanischen Prozesses, insbesondere von Zentrifugalkräften, das meiste Wasser entzogen. Dieses Wasser kann je nach Prozessführung wieder dem Prozess zurückgeführt werden, so dass sich ein weitgehend geschlossener Wasserkreislauf mit geringem Einfluss auf die Umwelt ergibt. Das abgetrennte Wasser kann aber auch unmittelbar in die Pulpebereitung zurückgespeist werden.
  • Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist die Zumischung zum Endprodukt, um dieses transportfähig zu machen und gegebenenfalls die Auswirkung einer geringen Dieselrestfeuchte zu beseitigen.
  • Eine mögliche Ausführung für den ersten Entwässerungsschritt ist die Verwendung der Dekantereinheit 32 gemäß Figur 2. Damit entsteht der bereits erwähnte Zwischenproduktstrom, der noch höchstens 10 bis 30 % Massenprozent Restfeuchte hat.
  • Dieser Strom kann, wenn notwendig, z. B. mit Hilfe einer biegsamen Förderschnecke 33 oder einem Förderband zu einem zweiten Trocknungsschritt gebracht werden. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen thermischen Trockner 34, der die restliche Feuchte verdampft. Dieser Trockner kann z.B. durch Prozessdampf oder Gas oder Ölbrenner betrieben werden. Dabei entsteht Dampf, der an anderen Stellen zum Vorheizen verwendet werden kann.
  • Letzterer Schritt kann je nach Anwendung und Prozessführung überflüssig werden. Aus dem Trockner kommt ein Feststoffstrom mit einer Restfeuchte von unter 1 %. Dieser Strom wird in einem Feststoffwärmetauscher 36 abgekühlt und beispielsweise mit Hilfe einer Förderschnecke 37 einem weiteren Rührkessel 38 zugegeben.
  • In einer besonders vorteilhaften Anordnung werden die drei Prozessschritte: Grobentfeuchtung - Trocknung - Entwärmung in einer einzigen Prozesseinheit integriert, so dass sich die Zahl der einzusetzenden Apparaturen in diesem Schritt von drei auf eine reduziert. In dem Rührkessel 38 gemäß Figur 2, der bevorzugt eine ähnliche Bauweise wie der erste Rührkessel 26 haben kann, werden zum Feststoffstrom die weiteren Chemikalien, insbesondere die unpolare Flüssigkeit wie Diesel zugemischt. Es müssen Chemikalien gewählt werden, die die hydrophobe Bindung zwischen dem Wertstoff und dem Magnetit aufheben, was in idealer Weise durch Diesel erfüllt wird. Der Dieselstrom, der jeweils zugemischt wird, beinhaltet das recycelte Dieselöl sowie einen frischen Anteil an Dieselöl, der notwendig ist, um Stoffverluste im Gesamtprozess auszugleichen. Der Dieselgehalt muss mindestens 40 Massenprozent betragen, um die Mischung fließ- und pumpfähig zu machen. Die dieselhaltige Mischung wird mit Hilfe von mindestens einer Dosierpumpe 39 zum darauffolgenden Trennschritt geleitet, in welchem die Magnetitpartikel vom Werterz getrennt werden.
  • Der "Unload-Prozess" umfasst eine weitere magnetische Separation. Damit wird der Magnetit aus dem Stoffstrom abgetrennt, um anschließend wieder dem "Load-Prozess" zugeführt zu werden. Dabei entstehen wiederum zwei Stoffströme: Der eine Strom beinhaltet den Wertstoff (Erz) und wird mit Hilfe des Dekanters 44 entfeuchtet. Je nach Anforderungen kann noch ein weiterer thermischer Trockner verwendet werden. Danach wird dieser Massenstrom mit Hilfe von Fördereinrichtungen 44 in einen Rührkessel 46 gegeben, mit Wasser vermischt und als Endprodukt "Konzentrat" über eine Pumpe 47 ausgegeben.
  • Der Magnetitstrom wird ebenfalls mit Hilfe von einem Dekanter 42 entfeuchtet. Auch hier können - je nach Anwendung - zusätzliche thermische Trocknungsschritte hinzukommen. Rückgewonnenes Dieselöl wird wiederum dem eigentlichen Prozess zugeführt, z.B. über den Behälter für Dieselöl 50. Der trockene Magnetit kann über eine Transportschnecke 43 zur Rühreinrichtung 22 transportiert werden. Dort wird der recycelte Magnetit mit frischem Magnetit und Wasser vermischt und so dem Stoffstrom wieder zugeführt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur magnetischen Erzabtrennung und/oder -aufbereitung, bei dem aus gefördertem metallhaltigem Erzgestein metallhaltige Wertstoffe separiert werden, umfassend folgende Verfahrensschritte:
    - Herstellen einer flüssigen Mischung (Pulpe) umfassend Wasser und gemahlenes Gestein, welches den metallhaltigen Wertstoff enthält,
    - Durchführen einer Hydrophobierungsreaktion mindestens eines Wertstoffes in der Pulpe,
    - Darstellen eines hydrophobisierten, magnetisierbaren, partikelförmigen Materials in flüssiger Suspension und Zufügen dieser Suspension zur Pulpe
    - Herbeiführen einer Agglomerationsreaktion zwischen hydrophobisiertem, magnetisierbaren, partikelförmigen Material und hydrophobisiertem Wertstoff zu magnetisierbaren Agglomeraten in der Pulpe,
    - eine erste magnetische Separationsstufe zur Trennung der magnetisierbaren Agglomerate aus der Pulpe
    - Vermischen eines die Agglomerate enthaltenden Separationsproduktes der ersten Separationsstufe mit einer wasserunlöslichen unpolaren Flüssigkeit und Auflösung der Agglomerate in der unpolaren Flüssigkeit in die Ausgangsbestandteile magnetisierbares, partikelförmiges Material und Wertstoff,
    - eine zweite magnetische Separationsstufe zur Trennung des magnetisierbaren, partikelförmigen Materials von dem Wertstoff
    - Entfeuchten des den Wertstoff enthaltenden Separationsanteils der zweiten Separationsstufe zur Darstellung des Wertstoffes,
    dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Stoffe magnetisierbares partikelförmiges Material, unpolare Flüssigkeit und Prozesswasser wieder aufbereitet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als magnetisierbares partikelförmiges Material Magnetit (Fe3O4) verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydrophobierungsmittel zur selektiven Hydrophobisierung der metallhaltigen Wertstoffe der Pulpe eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als unpolare Flüssigkeit Dieselöl verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stoffstrom der zweiten magnetischen Separationsstufe, der das magnetisierbare partikelförmige Material umfasst, entfeuchtet wird und das entfeuchtete magnetisierbare partikelförmige Material zur Erzeugung der Suspension herangezogen wird.
  6. Verfahren nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydrophobierungsmittel Xanthate eingesetzt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulpe einen Wassergehalt von 30 bis 60 Massenprozent hat.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulpe gepumpt wird.
  9. Verfahren nach eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pulpe weitere Chemikalien verwendet werden.
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