EP2498912A1 - Verfahren zur aufkonzentrierung magnetisch abgetrennter bestandteile aus erzsuspensionen und zur verlustarmen ausschleusung dieser bestandteile aus einem magnetseparator - Google Patents

Verfahren zur aufkonzentrierung magnetisch abgetrennter bestandteile aus erzsuspensionen und zur verlustarmen ausschleusung dieser bestandteile aus einem magnetseparator

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Publication number
EP2498912A1
EP2498912A1 EP10775827A EP10775827A EP2498912A1 EP 2498912 A1 EP2498912 A1 EP 2498912A1 EP 10775827 A EP10775827 A EP 10775827A EP 10775827 A EP10775827 A EP 10775827A EP 2498912 A1 EP2498912 A1 EP 2498912A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic
reactor
aqueous dispersion
magnet
stream
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10775827A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhold Rieger
Jürgen OSWALD
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BASF SE
Siemens AG
Original Assignee
BASF SE
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Family has litigation
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Application filed by BASF SE, Siemens AG filed Critical BASF SE
Priority to EP10775827A priority Critical patent/EP2498912A1/de
Publication of EP2498912A1 publication Critical patent/EP2498912A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a process for the separation of magnetic constituents from an aqueous dispersion containing these magnetic constituents and non-magnetic constituents by passing the aqueous dispersion through a reactor space in which the aqueous dispersion is introduced into at least one magnet by at least one magnet attached to the outside of the reactor space Stream I containing the magnetic constituents and at least one stream II comprising the non-magnetic constituents, the magnetic constituents in stream I being treated with a purge stream, a reactor containing a reactor space, at least one magnet attached to the outside of the reactor space, at least one inlet, at least one outlet for a stream I and at least one outlet for a stream II and at least one device for treating stream I with a purge stream, and the use of this reactor in the e Rfindungsdorfen method.
  • the present invention relates to a process or a reactor for separating naturally occurring ores, so that the ore is obtained in the highest possible purity. It is known to the person skilled in the art that naturally occurring ores can be worked up by treating them with magnetic particles, if appropriate after comminution, so that due to the surface properties of the ore and the magnetic particles, agglomerates of ore and magnetic particles are formed which in the Unlike the remaining gait are magnetic, and can be separated by the action of a magnetic field.
  • a method for separating such magnetic components from a mixture, in particular from an aqueous dispersion containing these magnetic components and non-magnetic constituents are already known in the art.
  • the non-magnetic components are not due to lack of attraction of the drum fixed so that they remain in the dispersion.
  • the magnetic components can be detached from the magnetic drum by, for example, employing mechanical wipers which release the magnetic components from the drum.
  • the magnetic action on the rotating drum so that, for example, after the magnetic components have been removed from the dispersion by the rotating drum, the magnetic field can be switched off and the magnetic components adhere to the adhesion lose the drum, and can be caught.
  • the dispersion to be separated can be conducted in cocurrent with the rotational movement of the drum. Methods are also known in the prior art in which the flow of the aqueous dispersion is conducted countercurrently with respect to the direction of rotation of the drum.
  • the methods known from the prior art generally have the disadvantage that only an insufficient separation effect is achieved, since non-magnetic gait is also included in the magnetic agglomerates adhering to the magnetic drum. This is also separated in this way from the dispersion.
  • the non-magnetic constituents remain in the valuable material after the magnetic agglomerates have been separated off and lead to unfavorable space-time yields and hence to increased costs of the entire process in the subsequent processing of the ore, for example by smelting.
  • the use of a rotating magnetic roll does not succeed in the prior art to effectively reduce the level of non-magnetic constituents.
  • Another object is to minimize the proportion of unintentionally separated non-magnetic components in order to achieve high space-time yields in a subsequent workup of the magnetic components, in particular the ore. Furthermore, it is advantageous if there is as little as possible a proportion of non-magnetic constituents in the separated fraction, since the non-metallic constituents essentially contain oxidic compounds which, when the value ore is processed, are present in particular in the separation of naturally occurring ores Smelting as slag, and the smelting pro- affect negatively.
  • the object of the present invention is thus also to provide a process for the separation of naturally occurring ores, which causes the smallest possible amount of slag to be obtained in a subsequent smelting process.
  • a method for separating magnetic components from an aqueous dispersion comprising these magnetic components and non-magnetic constituents by passing the aqueous dispersion through a reactor space in which the aqueous dispersion by at least one mounted on the outside of the reactor space magnet in at least one stream I containing the magnetic components and at least one stream II containing the non-magnetic components is divided, characterized in that the magnetic components in stream I are treated with a purge stream.
  • a reactor containing a reactor space, at least one mounted on the outside of the reactor space magnet, at least one inlet, at least one flow for a current I, at least one outlet for a current II and at least one device to power I to treat with a purge stream, as well as by the use of this reactor in the process according to the invention.
  • the process according to the invention serves for the separation of magnetic constituents from an aqueous dispersion containing these magnetic constituents and non-magnetic constituents.
  • the process generally removes all magnetic constituents of nonmagnetic constituents which form a dispersion in water.
  • the process according to the invention serves to separate aqueous dispersions which originate from the workup of naturally obtained ores.
  • the aqueous dispersion to be separated is from the following process for separating at least one first substance from a mixture containing said at least one first substance and at least one second substance, wherein the at least two substances of are separated by treating the mixture in aqueous dispersion with at least one magnetic particle, wherein the at least one first material and the at least one magnetic particles are deposited, and thus form the magnetic components of the aqueous dispersion, and the at least one second substance and the at least one magnetic particle does not attach so that the at least one second material preferably forms the non-magnetic constituents of the aqueous dispersion.
  • the said particles to agglomerate, since the surface of the at least one first substance is hydrophobic per se, or is rendered hydrophobic by treatment with at least one surface-active substance, if appropriate additionally. Since the magnetic constituents likewise either have a hydrophobic surface of their own accord or, if appropriate, are rendered hydrophobic, the abovementioned particles accumulate due to the hydrophobic interactions. Since the at least one second substance preferably has a hydrophilic surface, the magnetic particles and the at least one second substance do not deposit. A method for forming these magnetic agglomerates is described, for example, in WO 2009/030669 A1. For all details regarding this procedure, reference is expressly made to this disclosure.
  • hydrophobic means that the corresponding particle can be subsequently hydrophobized by treatment with the at least one surface-active substance It is also possible for a hydrophobic particle to be additionally hydrophobicized by treatment with the at least one surface-active substance becomes.
  • Hydrophobic in the context of the present invention means that the surface of a corresponding "hydrophobic substance” or a “hydrophobized substance” has a contact angle of> 90 ° with water against air.
  • Hydrophobic in the context of the present invention means that the surface of a corresponding “hydrophilic substance” has a contact angle of ⁇ 90 ° with water against air.
  • the formation of magnetic agglomerates ie the magnetic constituents which can be separated by the method according to the invention, can also by other attractive interactions, for example by the pH-dependent zeta potential of the corresponding surfaces, see, for example, International Publication Nos. WO 2009/010422 and WO 2009/065802.
  • the at least one first substance which forms the magnetic constituents with magnetic particles is at least one hydrophobic metal compound or carbon and the at least one second substance which forms the non-magnetic constituents is preferably at least one hydrophilic metal compound ,
  • the at least one first substance is particularly preferably a metal compound selected from the group of sulfidic ores, oxidic and / or carbonate ores, for example azurite [Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ], or malachite [Cu 2 [(OH ) 2
  • a metal compound selected from the group of sulfidic ores, oxidic and / or carbonate ores, for example azurite [Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ], or malachite [Cu 2 [(OH ) 2
  • the noble metals to which selectively a surface-active compound can be attached to produce hydrophobic surface properties.
  • the at least one second substance is particularly preferably a compound selected from the group consisting of oxidic and hydroxidic compounds, for example silicon dioxide Si0 2 , silicates, aluminosilicates, for example feldspars, for example albite Na (Si 3 Al) O 8 , mica, for example muscovite KAI 2 [(OH, F) 2 AISi 3 Oi 0 ], garnets (Mg, Ca, Fe ") 3 (Al, Fe"') 2 (Si0 4 ) 3 , Al 2 O 3 , FeO (OH), FeCO 3 and other related minerals and mixtures thereof.
  • This at least one hydrophilic metal compound is not magnetic per se and also does not become magnetic due to the attachment of at least one magnetic particle.
  • the at least one hydrophilic metal compound thus forms, in a preferred embodiment, the non-magnetic constituents of the dispersion to be separated.
  • sulfidic ores which can be used according to the invention are, for example, B. selected from the group of copper ores consisting of covellite CuS, chalcopyrite (copper pyrites) CuFeS 2 , bornite Cu 5 FeS 4 , chalcocite (copper luster) Cu 2 S and mixtures thereof, and other sulfides such as molybdenum (IV) sulfide and pentlantite ( NiFeS 2 )
  • Suitable oxidic metal compounds which can be used according to the invention are preferably selected from the group consisting of silicon dioxide SiO 2 , silicates, aluminosilicates, for example feldspars, for example albite Na (Si 3 Al) O 8 , mica, for example muscovite KAI 2 [(OH, F) 2 AISi 3 Oio], garnets (Mg, Ca, Fe ") 3 (Al, Fe"') 2 (Si0 4 ) 3 and other related minerals and mixtures thereof.
  • the mixture comprising at least one first substance and at least one second substance in step (A) is in the form of particles having a size of 100 nm to 200 ⁇ m, see, for example, US Pat. No. 5,051,199.
  • Preferably usable ore mixtures have a content of sulfidic minerals of at least 0.01 wt .-%, preferably 0.5 wt% and more preferably at least 3 wt .-%, on.
  • sulphidic minerals which are present in the mixtures which can be used according to the invention are those mentioned above.
  • sulfides of metals other than copper may also be present in the mixtures, for example sulfides of iron, lead, zinc or molybdenum, ie FeS / FeS 2 , PbS, ZnS or MoS 2 .
  • oxidic compounds of metals and semimetals for example silicates or borates or other salts of metals and semimetals, for example phosphates, sulfates or oxides / hydroxides / carbonates and further salts, for example azurite [Cu 3 (C0 3 ) 2 (OH) 2 ], malachite [Cu 2 [(OH) 2 (C0 3 )]], barite (BaS0 4 ), monacite ((La-Lu) P0 4 ).
  • the at least one first material which is separated by the method according to the invention are noble metals, for example Au, Pt, Pd, Rh, etc., which may be solid, alloyed or associated.
  • the at least one first substance from the above-mentioned group is brought into contact with at least one magnetic particle in order to obtain the magnetic constituents by addition or agglomeration.
  • the magnetic components may include any magnetic particle known to those skilled in the art.
  • the at least one magnetic particle is selected from the group consisting of magnetic metals, for example iron, cobalt, nickel and mixtures thereof, ferromagnetic alloys of magnetic metals, for example NdFeB, SmCo and mixtures thereof, magnetic iron oxides, for example magnetite, Maghemite, cubic ferrites of the general formula (I)
  • the magnetic particles may additionally comprise an outer layer, for example of Si0 2 .
  • the at least one magnetic particle is magnetite or cobalt ferrite Co 2+ x Fe 2+ i -x Fe 3+ 204 with x ⁇ 1.
  • the magnetic particles used in the magnetic components in a size of 100 nm to 200 ⁇ , more preferably 1 to 50 ⁇ before.
  • aqueous dispersion to be treated according to the invention are the magnetic see constituents, d. H . preferably prefers the agglomerates of magnetic particles and ore, generally in an amount that allows the aqueous dispersion to be transported or promoted by methods and apparatus known to those skilled in the art.
  • the aqueous dispersion to be treated according to the invention preferably contains from 0.01 to 10% by weight, more preferably from 0.2 to 2% by weight, most preferably from 0.5 to 1% by weight, in each case based on the total aqueous dispersion, magnetic components.
  • the non-magnetic constituents are generally present in an amount which allows the aqueous dispersion to be transported or conveyed by methods and devices known to those skilled in the art.
  • the aqueous dispersion to be treated according to the invention preferably contains from 5 to 50% by weight, more preferably from 10 to 45% by weight, very preferably from 20 to 40% by weight, based in each case on the total aqueous dispersion, of nonmagnetic constituents.
  • an aqueous dispersion is treated, i. H.
  • the dispersing agent is essentially water, for example 50 to 95% by weight, preferably 55 to 90% by weight, in each case based on the total aqueous dispersion.
  • the method can also be applied to non-aqueous dispersions or mixtures of solvents with water.
  • further dispersants may be present, for example alcohols, such as methanol, ethanol, propanols, for example n-propanol or isopropanol, butanols, for example n-butanol, isobutanol or tert-butanol, other organic solvents such as ketones, for example acetone, ethers, for example dimethyl ether, methyl tert-butyl ether, mixtures of aromatics such as gasoline or diesel or mixtures of two or more of said solvents.
  • the dispersants present in addition to water are present in an amount of up to 95% by weight, preferably up to 80% by weight, in each case based on the total dispersion.
  • the quantities of the individual components present in the aqueous dispersion to be treated according to the invention each supplement to 100% by weight.
  • the process according to the invention is used to treat an aqueous dispersion which, in addition to water, contains no further dispersant.
  • an aqueous dispersion which contains as magnetic constituents 0.2 to 4% by weight, preferably 0.4 to 2% by weight, particularly preferably 0.5 to 1% by weight.
  • the process according to the invention comprises passing the aqueous dispersion through a reactor space.
  • a reactor space is used as reactor space.
  • a ring reactor is used as reactor space.
  • the reactor space according to the invention may, in principle, be arranged in any orientation which appears suitable to a person skilled in the art and which permits a sufficiently high separation efficiency of the process according to the invention.
  • the reactor space can be arranged horizontally or vertically or at any angle between horizontally and vertically. be net.
  • the reactor space is arranged vertically.
  • the aqueous dispersion to be separated can flow through the reactor space according to the invention in every possible direction. In a vertically arranged reactor space, it is advantageous if the aqueous dispersion to be separated flows through the reactor space from top to bottom, so that the natural attraction acts on the aqueous dispersion, and no additional mechanical devices, for example pumps, have to be used.
  • the individual streams of the process according to the invention can also be conveyed by devices known to the person skilled in the art, for example pumps.
  • the passage of the aqueous dispersion through a reactor space generally takes place at a flow rate which allows a sufficiently high separation efficiency of the process according to the invention.
  • the flow rate of the aqueous dispersion to be treated in the reactor chamber is 0.01 to 5 m / s, preferably 0.05 to 2 m / s, more preferably 0.1 to 1 m / s.
  • the magnet is movably mounted on the outside of the reactor chamber. This preferred embodiment serves to move the magnet in the longitudinal direction of the reactor space so as to separate the magnetic components from the non-magnetic components. As the magnet moves, the magnetic components attracted by the magnetic field are also moved in the appropriate direction (current I). However, the non-magnetic components are not moved, but are washed away with the aqueous dispersion (stream II).
  • the magnet present on the outside of the reactor space is firmly attached, and the generated magnetic field is movable.
  • the magnetic field moves within the magnet. This also results in the separation of the magnetic components into stream I, whereas the non-magnetic constituents remain in stream II.
  • the method according to the invention can be carried out by moving the at least one magnet or the generated magnetic field, the aqueous dispersion to be separated, current I and current II in the same direction.
  • the reactor is operated in DC.
  • the at least one magnet or the generated magnetic field move in the opposite direction as the aqueous dispersion to be separated, current I and current II move in opposite directions.
  • the process according to the invention is carried out in countercurrent.
  • the flow rate of the aqueous dispersion to be treated is preferably> 400 mm / s, more preferably> 1000 mm / s.
  • At least one magnet is mounted on the outside of the reactor space.
  • the magnets used according to the invention may be any of the magnets known to the person skilled in the art, for example permanent magnets, electromagnets and combinations thereof.
  • the at least one magnet is mounted on the outside of the reactor space at a location at the inside of the reactor space is provided a way to flow current I and II current in the at least two different processes. This ensures that the magnetic field acts on the aqueous dispersion to be treated at a point at which a spatial separation into stream I and stream II is possible.
  • the division of the reactor space according to the invention in the at least two processes for current I or II current can be done by the skilled person known measures, for example by appropriately shaped baffles, funnels or pipe branches.
  • the inventive method is characterized in that the magnetic components in stream I are treated with a purge stream.
  • the magnetic constituents present in the dispersion accumulate at least partially, preferably completely, ie at least 60% by weight, preferably at least 90% by weight, particularly preferably at least 99% by weight, based on the magnetic field the at least one magnet facing side of the reactor space.
  • this inventively preferred accumulation of Magnetic components is on the outer wall of the reactor space before a compact, dispersant-containing mass, which is moved by the magnet in one direction.
  • this mass also contains included non-magnetic constituents which, if left there, would lead to the above-mentioned disadvantages in terms of efficiency and cost.
  • this mass is locally at least partially rearranged.
  • non-magnetic constituents are released.
  • the released, non-magnetic components are preferably transported away with the purge stream, whereas the magnetic components are moved by the existing magnetic field (current I).
  • flushing flow is understood to mean a flow which contains neither magnetic components nor non-magnetic constituents
  • the flushing flow is water, but it can also be any of the combinations of water and solvents mentioned.
  • the purge stream may be added to stream I according to the invention by all methods known to those skilled in the art, for example by nozzles, conventional supply lines, annularly arranged nozzles, perforated plates and membranes and combinations thereof.
  • the purge stream can impinge on the magnetic constituents contained in stream I at any angle that appears suitable for the highest possible rinsing effect.
  • the flushing stream meets at an angle of 60 to 120 °, preferably 80 to 100 °, more preferably at right angles, to stream I. The advantage of this preferred angle is that the greatest possible flushing effect is obtained.
  • the magnetic constituents of the dispersion to be treated can be treated with the flushing stream by any direction or side of the reactor space which appears to be suitable for the person skilled in the art. It is possible, for example, for the purge stream to be introduced at the side of the reactor space to which the magnetic components attracted by the magnet, preferably as a compact mass, are also located. In this embodiment, a particularly high mixing of the compact mass of magnetic components is possible. According to the invention, it is also possible for the flushing stream to be introduced at the side of the reactor chamber which ensures the attraction of the magnet attracted by the magnet. preferably present as a compact mass, magnetic components opposite.
  • the aqueous dispersion to be treated is preferably conveyed through the reactor space by means of a pump P1.
  • the purge stream, with which the magnetic components are treated in stream I is preferably conveyed with a pump P2.
  • the current I thus obtained is conveyed with a pump P3.
  • the flushing flow can be divided by the matched pumps P2 and P3, the volume flow P2 being greater than the volume flow P3.
  • the present invention also relates to a reactor comprising a reactor space, at least one attached to the outside of the reactor space magnet, at least one inlet, at least one outlet for a current I, at least one outlet for a current II and at least one device to current I with a To treat purge stream.
  • the at least one magnet is movably mounted on the outside of the reactor space.
  • the at least one magnet is fixedly attached to the outside of the reactor and the generated magnetic field is movable.
  • the at least one magnet attached to the outside of the reactor serves to separate magnetic constituents present in a dispersion which is treated in the reactor according to the invention from nonmagnetic constituents which are also present in the dispersion.
  • the magnetic constituents form stream I, which can be treated in the reactor according to the invention with a purge stream and is preferably treated.
  • the reactor space is preferably a tubular or annular reactor space.
  • the device for treating stream I with a purge stream is, for example, a simple inlet into the reactor chamber or an arrangement of nozzles, for example nozzles arranged annularly in the reactor, or a combination thereof.
  • the reactor according to the invention is particularly suitable for the separation of magnetic constituents from mixtures which additionally contain non-magnetic constituents. Therefore, the present invention also relates to the use of the reactor according to the invention in the method according to the invention. With respect to this use, what has been said with regard to the process and the reactor according to the invention applies.
  • Figure 1 shows the basic structure of a magnetic separator, which is characterized marked records that the ore suspension by pump P1 through an annular space (1) is ge promotes.
  • the deposited magnetic particles or particle combinations (2) are moved by suitable control of the magnets along the wall (3) in a concentrically arranged annulus (4). There, this product stream (2) is rearranged by a specially guided purge stream (5) and thus the non-magnetic fractions are returned to the ore suspension (1) with part of the purge stream (6).
  • the flushing flow is divided by the matched pumps P2 and P3, whereby the following applies: Volume flow P2> Volume flow P3.
  • the cleaned magnetic particles or particle combinations (7) are placed at the end of the magnets with the Part of the purge stream (8) discharged as a purified concentrate from the magnetic separator discharged by pump P3.
  • Figure 2 shows the equivalent arrangement of Figure 1 in countercurrent operation.
  • the flushing current must be conducted in such a way that the magnetically deposited solid layer, which is moved along the wall with the magnets, is locally redistributed, thus releasing trapped non-magnetic components and carrying them away with the flushing flow.
  • Figure 3 shows a possible arrangement in which the purge stream is fed via bores from a wall opposite the magnet wall. This arrangement allows a large-area distribution of the Spülstrom-Zulaufstellen.
  • FIG. 4 shows the arrangement in which the flushing flow is guided through the solid layer on the magnetic wall and thus optimum release of the non-magnetic components is achieved.
  • Figure 5 shows a possible arrangement for the supply of the suspension, in which by oblique supply of the suspension large distances to the magnet and thus low magnetic forces are ensured. With sufficient flow rate, which should be in this embodiment over 1000 mm / s, thus possible blockages can be prevented.
  • Example 1 shows the influence of the mud on the content of non-magnetic material in the concentrate.
  • the experiments are carried out with an ore suspension with about 10 wt .-% solids in DC.
  • the flow rate of the suspension is about 10 to 13 cm / s.
  • the magnets move at the same speed as the suspension.
  • the experiments are carried out with a miniplant plant.
  • the suspension is pumped through a glass tube with branching on which permanent magnets are moved by means of a toothed belt so that the magnetic fraction is conveyed into the branch.
  • the current in the branch (current I) is kept constant by means of a pump and is about 10% by volume of the suspension stream.
  • the experiments are carried out with model ore suspensions, i. H. Mixture of recyclable material and quartz sand, carried out with about 25 wt .-% solids.
  • the flow velocity is approx. 10 cm / s (direct or countercurrent with respect to magnetic movement).
  • the magnets move at about 20 cm / s.
  • stream I When trying with direct current driving, about 60 to 70% of the valuable material in the concentrate stream (stream I) are found. In a countercurrent experiment, about 95 to 99% of the valuable material is found in the concentrate stream (stream I).

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von magnetischen Bestandteilen aus einer wässrigen Dispersion enthaltend magnetische und nicht magnetische Bestandteile durch Durchleiten der wässrigen Dispersion durch einen Reaktorraum, in dem die wässrige Dispersion durch wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraumes angebrachten Magneten in wenigstens einen Strom I enthaltend die magnetischen Bestandteile und wenigstens einen Strom II enthaltend die nicht magnetischen Bestandteile aufgeteilt wird, wobei die magnetischen Bestandteile in Strom I mit einem Spülstrom behandelt werden.

Description

Verfahren zur Aufkonzentrierung magnetisch abgetrennter Bestandteile aus Erzsus- pensionen und zur verlustarmen Ausschleusung dieser Bestandteile aus einem Magnetseparator Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von magnetischen Bestandteilen aus einer wässrigen Dispersion enthaltend diese magnetischen Bestandteile und nicht magnetische Bestandteile durch Durchleiten der wässrigen Dispersion durch einen Reaktorraum, in dem die wässrige Dispersion durch wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraumes angebrachten Magneten in wenigstens einen Strom I enthaltend die magnetischen Bestandteile und wenigstens einen Strom II enthaltend die nicht magnetischen Bestandteile aufgeteilt wird, wobei die magnetischen Bestandteile in Strom I mit einem Spülstrom behandelt werden, einen Reaktor enthal- tend einen Reaktorraum, wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraumes angebrachten Magneten, wenigstens einen Zulauf, wenigstens einen Ablauf für einen Strom I und wenigstens einen Ablauf für einen Strom II und wenigstens eine Vorrichtung, um Strom I mit einem Spülstrom zu behandeln, sowie die Verwendung dieses Reaktors in dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren bzw. einen Reaktor, um natürlich vorkommende Erze aufzutrennen, so dass das Werterz in möglichst hoher Reinheit erhalten wird. Dem Fachmann ist bekannt, dass natürlich vorkommende Erze aufgearbeitet werden können, indem sie, gegebenenfalls nach Zerkleinerung, mit mag- netischen Partikeln behandelt werden, so dass sich aufgrund der Oberflächenbeschaffenheiten des Werterzes und den magnetischen Partikeln Agglomerate aus Werterz und magnetischen Partikeln ausbilden, die im Gegensatz zu der verbleibenden Gangart magnetisch sind, und durch Einwirken eines magnetischen Feldes abgetrennt werden können.
Verfahren zur Abtrennung solcher magnetischen Bestandteile aus einer Mischung, insbesondere aus einer wässrigen Dispersion, enthaltend diese magnetischen Bestandteile sowie nicht magnetischen Bestandteile sind dem Fachmann bereits bekannt. Es ist gemäß Stand der Technik beispielsweise möglich, die zu trennende wässrige Dispersion an einer magnetischen, rotierenden Trommel vorbeizuführen. Durch die magnetische Anziehungskraft zwischen magnetischer Trommel und den magnetischen Bestandteilen haften diese an der Trommel an und werden durch die Rotationsbewegung aus der zu trennenden wässrigen Dispersion abgetrennt. Die nicht magnetischen Bestandteile werden aufgrund mangelnder Anziehungskraft nicht von der Trommel fixiert, sodass sie in der Dispersion verbleiben. Die magnetischen Bestandteile können von der magnetischen Trommel abgelöst werden, indem beispielsweise mechanische Abstreifer eingesetzt werden, die die magnetischen Bestandteile von der Trommel lösen. Es ist gemäß Stand der Technik auch möglich, die magnetische Wirkung an der rotierenden Trommel zu steuern, sodass, beispielsweise nachdem die magnetischen Bestandteile durch die rotierende Trommel aus der Dispersion entfernt worden sind, das Magnetfeld abgeschaltet werden kann, und die magnetischen Bestandteile die Haftung an der Trommel verlieren, und aufgefangen werden können. Gemäß Stand der Technik kann die zu trennende Dispersion im Gleichstrom mit der Rotationsbewegung der Trommel geführt werden. Es sind im Stand der Technik auch Verfahren bekannt, in denen der Strom der wässrigen Dispersion im Gegenstrom bezüglich der Rotationsrichtung der Trommel geführt wird.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren weisen im Allgemeinen den Nachteil auf, dass nur eine unzureichende Trennungswirkung erzielt wird, da in den an der magnetischen Trommel anhaftenden magnetischen Agglomeraten auch nicht magnetische Gangart eingeschlossen wird. Diese wird auf diese Weise ebenfalls aus der Dispersion abgetrennt. Die nicht magnetischen Bestandteile verbleiben nach der Abtrennung der magnetischen Agglomerate im Wertstoff und führen bei der späteren Auf- arbeitung der Werterze, beispielsweise durch Verhüttung, zu ungünstigen Raum-Zeit- Ausbeuten und somit zu erhöhten Kosten des gesamten Verfahrens. Durch die Verwendung einer rotierenden magnetischen Walze gelingt es gemäß Stand der Technik nicht, den Anteil an nicht magnetischen Bestandteilen effektiv zu verringern. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Abtrennung von magnetischen Bestandteilen aus einer wässrigen Dispersion enthaltend diese magnetischen Bestandteile und nicht magnetische Bestandteile bereitzustellen, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein möglichst geringer Anteil nicht magnetischer Bestandteile, beispielsweise durch Anlagerung an die magnetischen Bestandteile, mit den magnetischen Bestandteilen, enthaltend beispielsweise das gewünschte Werterz, abgetrennt werden, um so die Effizienz des Verfahrens zu erhöhen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Anteil an ungewollt abgetrennten nicht magnetischen Bestandteilen zu minimieren, um bei einer anschließenden Aufarbeitung der magnetischen Bestandteile, insbesondere der Werterze, hohe Raum-Zeit-Ausbeuten zu erzielen. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn in der abgetrennten Fraktion möglichst ein geringer Anteil an nicht magnetischen Bestandteilen vorliegt, da insbesondere bei der Auftrennung von natürlich vorkommenden Erzen die nicht metallischen Bestandteile im Wesentlichen oxidische Verbindungen enthalten, die bei einer Aufarbei- tung des Werterzes durch Verhüttung als Schlacke anfallen, und den Verhüttungspro- zess negativ beeinflussen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit auch, ein Verfahren zur Trennung von natürlich vorkommenden Erzen bereitzustellen, welches bewirkt, dass in einem anschließenden Verhüttungsprozess eine möglichst geringe Menge an Schlacke anfällt.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Abtrennung von magnetischen Bestandteilen aus einer wässrigen Dispersion enthaltend diese magnetischen Bestandteile und nicht magnetische Bestandteile durch Durchleiten der wässrigen Dispersion durch einen Reaktorraum, in dem die wässrige Dispersion durch wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraumes angebrachten Magneten in wenigstens einen Strom I enthaltend die magnetischen Bestandteile und wenigstens einen Strom II enthaltend die nicht magnetischen Bestandteile aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Bestandteile in Strom I mit einem Spülstrom behandelt werden.
Die Aufgaben werden des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch einen Reaktor enthaltend einen Reaktorraum, wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraums angebrachten Magneten, wenigstens einen Zulauf, wenigstens einen Ablauf für einen Strom I, wenigstens einen Ablauf für einen Strom II und wenigstens eine Vorrichtung, um Strom I mit einem Spülstrom zu behandeln, sowie durch die Verwendung dieses Reaktors in dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden detailliert erläutert: Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Abtrennung von magnetischen Bestandteilen aus einer wässrigen Dispersion enthaltend diese magnetischen Bestandteile und nicht magnetische Bestandteile.
Erfindungsgemäß können durch das Verfahren im Allgemeinen alle magnetischen Be- standteile von nicht magnetischen Bestandteilen, welche in Wasser eine Dispersion bilden, abgetrennt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform dient das erfindungsgemäße Verfahren dazu, wässrige Dispersionen zu trennen, welche aus der Aufarbeitung von natürlich gewon- nenen Erzen stammen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stammt die zu trennende wässrige Dispersion aus dem folgenden Verfahren zum Abtrennen wenigstens eines ersten Stoffes aus einer Mischung enthaltend diesen wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff, wobei die wenigstens zwei Stoffe von einander getrennt werden, indem die Mischung in wässriger Dispersion mit wenigstens einem magnetischen Partikel behandelt wird, wobei sich der wenigstens eine erste Stoff und der wenigstens eine magnetische Partikel anlagern, und somit die magnetischen Bestandteile der wässrigen Dispersion bilden, und sich der wenigstens eine zweite Stoff und der wenigstens eine magnetische Partikel nicht anlagern, so dass der wenigstens eine zweite Stoff bevorzugt die nicht magnetischen Bestandteile der wässrigen Dispersion bildet.
Die Anlagerung von wenigstens einem ersten Stoff und wenigstens einem magneti- sehen Partikel zur Ausbildung der magnetischen Bestandteile erfolgt aufgrund von anziehenden Wechselwirkungen zwischen diesen Teilchen.
Es ist erfindungsgemäß beispielsweise möglich, dass die genannten Teilchen agglomerieren, da die Oberfläche des wenigstens einen ersten Stoffes an sich hydrophob ist, oder durch Behandlung mit wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz, gegebenenfalls zusätzlich, hydrophobiert wird. Da die magnetischen Bestandteile ebenfalls entweder von sich aus eine hydrophobe Oberfläche aufweisen, oder, gegebenenfalls zusätzlich, hydrophobiert werden, lagern sich die genannten Teilchen aufgrund der hydrophoben Wechselwirkungen an. Da der wenigstens eine zweite Stoff bevorzugt eine hydrophile Oberfläche aufweist, lagern sich die magnetischen Partikel und der wenigstens eine zweite Stoff nicht an. Ein Verfahren zur Ausbildung dieser magnetischen Agglomerate ist beispielsweise in der WO 2009/030669 A1 beschrieben. Für alle Details zu diesem Verfahren wird ausdrücklich auf diese Offenlegungsschrift verwiesen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet„hydrophob", dass das entsprechende Teilchen nachträglich durch Behandlung mit der wenigstens einen oberflächenaktiven Substanz hydrophobiert sein kann. Es ist auch möglich, dass ein an sich hydrophobes Teilchen durch Behandlung mit der wenigstens einen oberflächenaktiven Sub- stanz zusätzlich hydrophobiert wird.
„Hydrophob" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Oberfläche einer entsprechenden „hydrophoben Substanz" bzw. einer „hydrophobisierten Substanz" einen Kontaktwinkel von > 90° mit Wasser gegen Luft aufweist.„Hydrophil" be- deutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Oberfläche einer entsprechenden„hydrophilen Substanz" einen Kontaktwinkel von < 90° mit Wasser gegen Luft aufweist.
Die Ausbildung von magnetischen Agglomeraten, d. h. der magnetischen Bestandteile, die durch das erfindungsgemäße Verfahren abgetrennt werden können, kann auch durch andere anziehende Wechselwirkungen erfolgen, beispielsweise durch das pH- Wert abhängige zeta-Potential der entsprechenden Oberflächen, siehe beispielsweise die Internationalen Offenlegungsschriften WO 2009/010422 und WO 2009/065802. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der wenigstens eine erste Stoff, der mit magnetischen Partikeln die magnetischen Bestandteile bildet, wenigstens eine hydrophobe Metallverbindung oder Kohle, und der wenigstens eine zweite Stoff, der die nicht magnetischen Bestandteile bildet, ist bevorzugt wenigstens eine hydrophile Metallverbindung.
Der wenigstens eine erste Stoff ist besonders bevorzugt eine Metallverbindung ausgewählt aus der Gruppe der sulfidischen Erze, der oxidischen und/oder carbonathaltigen Erze, beispielsweise Azurit [Cu3(C03)2(OH)2], oder Malachit [Cu2[(OH)2|C03]]), oder der Edelmetalle an die selektiv eine oberflächenaktive Verbindung unter Erzeugung von hydrophoben Oberflächeneigenschaften angelagert werden kann.
Der wenigstens eine zweite Stoff ist besonders bevorzugt eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oxidischen und hydroxidischen Verbindungen, beispielsweise Siliziumdioxid Si02, Silikate, Alumosilikate, beispielsweise Feldspate, bei- spielsweise Albit Na(Si3AI)08, Glimmer, beispielsweise Muskovit KAI2[(OH,F)2AISi3Oi0], Granate (Mg, Ca, Fe")3(AI, Fe"')2(Si04)3, Al203, FeO(OH), FeC03 und weitere verwandte Mineralien und Mischungen davon. Diese wenigstens eine hydrophile Metallverbindung ist an sich nicht magnetisch und wird auch nicht durch Anlagerung wenigstens eines magnetischen Partikels magnetisch. Die wenigstens eine hydrophile Metallver- bindung bildet somit in einer bevorzugten Ausführungsform die nicht magnetischen Bestandteile der zu trennenden Dispersion.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare sulfidische Erze sind z. B. ausgewählt aus der Gruppe der Kupfererze bestehend aus Covellit CuS, Chalkopyrit (Kupferkies) CuFeS2, Bornit Cu5FeS4, Chalkozyt (Kupferglanz) Cu2S und Mischungen davon, sowie andere Sulfide wie Molybdän(IV)-sulfid und Pentlantit (NiFeS2)
Geeignete erfindungsgemäß einsetzbare oxidische Metallverbindungen sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliziumdioxid Si02, Silikate, Alumosilikate, beispielsweise Feldspate, beispielsweise Albit Na(Si3AI)08, Glimmer, beispielsweise Muskovit KAI2[(OH,F)2AISi3Oio], Granate (Mg, Ca, Fe")3(AI, Fe"')2(Si04)3 und weitere verwandte Mineralien und Mischungen davon.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demnach bevorzugt Erzmischungen eingesetzt, welche aus Minenvorkommen gewonnen werden, und mit entsprechenden magnetischen Partikeln behandelt worden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff in Schritt (A) in Form von Partikeln mit einer Größe 100 nm bis 200 μηη vor, siehe bei- spielsweise US 5,051 ,199. Bevorzugt einsetzbare Erzmischungen weisen einen Gehalt an sulfidischen Mineralien von mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew-% und besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, auf.
Beispiele für sulfidische Mineralien, die in den erfindungsgemäß einsetzbaren Mi- schungen vorliegen, sind die oben genannten. Zusätzlich können in den Mischungen auch Sulfide anderer Metalle als Kupfer vorliegen, beispielsweise Sulfide von Eisen, Blei, Zink oder Molybdän, d.h. FeS/FeS2, PbS, ZnS oder MoS2. Des Weiteren können in den erfindungsgemäß zu behandelnden Erzmischungen oxidische Verbindungen von Metallen und Halbmetallen, beispielsweise Silikate oder Borate oder andere Salze von Metallen und Halbmetallen, beispielsweise Phosphate, Sulfate oder Oxi- de/Hydroxide/Carbonate und weitere Salze vorliegen, beispielsweise Azurit [Cu3(C03)2(OH)2], Malachit [Cu2[(OH)2(C03)]], Baryt (BaS04), Monacit ((La-Lu)P04). Weitere Beispiele für den wenigstens einen ersten Stoff, der durch das erfindungsgemäße Verfahren abgetrennt wird, sind Edelmetalle, beispielsweise Au, Pt, Pd, Rh etc., die gediegen, als Legierung oder assoziiert vorliegen können.
Für die Ausbildung der magnetischen Bestandteile der erfindungsgemäß zu behandelnden wässrigen Dispersion wird der wenigstens eine erste Stoff aus der oben genannten Gruppe mit wenigstens einem magnetischen Partikel in Kontakt gebracht, um durch Anlagerung oder Agglomeration die magnetischen Bestandteile zu erhalten. Im Allgemeinen können die magnetischen Bestandteile alle dem Fachmann bekannten magnetischen Partikel enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Magnetpartikel ausge- wählt aus der Gruppe bestehend aus magnetischen Metallen, beispielsweise Eisen, Cobalt, Nickel und Mischungen davon, ferromagnetischen Legierungen von magnetischen Metallen, beispielsweise NdFeB, SmCo und Mischungen davon, magnetischen Eisenoxiden, beispielsweise Magnetit, Maghemit, kubischen Ferriten der allgemeinen Formel (I)
M2+ xFe2+ 1-xFe3+ 204 (I) mit M ausgewählt aus Co, Ni, Mn, Zn und Mischungen davon und
x < 1 , hexagonalen Ferriten, beispielsweise Barium- oder Strontiumferrit MFe60i9 mit M = Ca, Sr, Ba, und Mischungen davon. Die Magnetpartikel können zusätzlich eine äußere Schicht, beispielsweise aus Si02, aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist der wenigstens eine magnetische Partikel Magnetit oder Kobaltferrit Co2+ xFe2+i-xFe3+204 mit x < 1 . In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die in den magnetischen Bestandteilen eingesetzten Magnetpartikel in einer Größe von 100 nm bis 200 μηη, besonders bevorzugt 1 bis 50 μηι, vor.
In der erfindungsgemäß zu behandelnden wässrigen Dispersion liegen die magneti- sehen Bestandteile, d. h . bevorzugt die Agglomerate aus Magnetpartikel und Werterz, im Allgemeinen in einer Menge vor, die es erlaubt, dass die wässrige Dispersion durch dem Fachmann bekannte Verfahren und Vorrichtungen transportiert bzw. gefördert wird. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäß zu behandelnde wässrige Dispersion 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-%, ganz besonders bevor- zugt 0,5 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte wässrige Dispersion, magnetische Bestandteile.
In der erfindungsgemäß zu behandelnden wässrigen Dispersion liegen die nicht magnetischen Bestandteile im Allgemeinen in einer Menge vor, die es erlaubt, dass die wässrige Dispersion durch dem Fachmann bekannte Verfahren und Vorrichtungen transportiert bzw. gefördert wird. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäß zu behandelnde wässrige Dispersion 5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 45 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte wässrige Dispersion, nicht magnetische Bestandteile.
Erfindungsgemäß wird eine wässrige Dispersion behandelt, d. h. das Dispersionsmittel ist im Wesentlichen Wasser, beispielsweise 50 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 90 Gew.-, jeweils bezogen auf die gesamte wässrige Dispersion. Das Verfahren kann aber auch auf nicht wässrige Dispersionen oder Mischungen von Lösemitteln mit Wasser angewendet werden.
Somit können zusätzlich neben oder statt Wasser weitere Dispergiermittel vorliegen, beispielsweise Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanole, beispielsweise n-Propanol oder iso-Propanol, Butanole, beispielsweise n-Butanol, iso-Butanol oder tert-Butanol, andere organische Lösungsmittel wie Ketone, beispielsweise Aceton, Ether, beispielsweise Dimethylether, Methyl-tert-butyl-ether, Mischungen von Aromaten, wie Benzin oder Diesel oder Mischungen von zwei oder mehr der genannten Lösungsmittel. Die neben Wasser vorliegenden Dispergiermittel liegen in einer Menge von bis zu 95 Gew.- %, bevorzugt bis zu 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte Dispersion, vor.
Die Mengenangaben der einzelnen in der erfindungsgemäß zu behandelnden wässri- gen Dispersion vorliegenden Komponenten ergänzen sich jeweils zu 100 Gew.-%. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine wässrige Dispersion behandelt, die neben Wasser kein weiteres Dispergiermittel enthält.
Ganz besonders bevorzugt wird daher durch das erfindungsgemäße Verfahren eine wässrige Dispersion behandelt, die als magnetische Bestandteile 0,2 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 1 Gew.-% Partikel aus Magnetit, als nicht magnetische Bestandteile 0,2 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 2 Gew.- %, besonders bevorzugt 0,5 bis 1 Gew.-% Partikel eines der oben genannten Sulfide und den Rest zu 100 Gew.-% Wasser enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Durchleiten der wässrigen Dispersion durch einen Reaktorraum. Erfindungsgemäß ist es möglich, den Reaktorraum beliebig auszubilden, solange gewährleistet ist, dass die zu trennende wässrige Dispersion einen genügend großen Kontakt mit dem an der Außenseite des Reaktorraums ange- brachten wenigstens einen Magneten bzw. durch das von diesem wenigstens einen Magneten erzeugten Magnetfeld, hat. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Reaktorraum ein röhrenförmiger Reaktorraum verwendet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Reaktorraum ein Ringreaktor eingesetzt. Durch die bevorzugte Verwendung eines Ringraumes als Reaktorraum gelingt es, beim Scale-up des erfindungsgemäßen Verfahrens die maximal zulässigen Wege bei der magnetischen Abtrennung (= Spaltweite des Ringraumes) den verfügbaren magnetischen Kräften anzupassen. Sowohl röhrenförmige Reaktoren als auch ring- raumförmige Reaktoren sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in Lehrbüchern der Verfahrenstechnik als Rohrreaktoren oder Schlaufenreaktoren be- schrieben.
Der erfindungsgemäße Reaktorraum kann im Prinzip in jeder dem Fachmann geeignet erscheinenden Ausrichtung angeordnet sein, die eine genügend hohe Trennleistung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt. Beispielsweise kann der Reaktorraum horizontal oder vertikal bzw. in jedem Winkel zwischen horizontal und vertikal angeord- net sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reaktorraum vertikal angeordnet. Die zu trennende wässrige Dispersion kann den erfindungsgemäßen Reaktorraum in jede mögliche Richtung durchströmen. Bei einem vertikal angeordneten Reaktorraum ist es von Vorteil, wenn die zu trennende wässrige Dispersion den Reaktorraum von oben nach unten durchströmt, sodass die natürliche Anziehungskraft auf die wässrige Dispersion wirkt, und keine zusätzlichen mechanischen Vorrichtungen, beispielsweise Pumpen, verwendet werden müssen.
Im Allgemeinen können die einzelnen Ströme des erfindungsgemäßen Verfahrens auch durch dem Fachmann bekannte Vorrichtungen, beispielsweise Pumpen, gefördert werden.
Erfindungsgemäß erfolgt das Durchleiten der wässrigen Dispersion durch einen Reaktorraum im Allgemeinen mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die eine genügend hohe Trennleistung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt. Die Strömungsgeschwindigkeit der zu behandelnden wässrigen Dispersion im Reaktorraum beträgt 0,01 bis 5 m/s, bevorzugt 0,05 bis 2 m/s, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 m/s.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnet an der Außenseite des Reaktor- raums beweglich angebracht. Diese bevorzugte Ausführungsform dient dazu, den Magneten in Längsrichtung des Reaktorraumes zu bewegen, um so die magnetischen Bestandteile von den nicht magnetischen Bestandteilen zu trennen. Dadurch, dass der Magnet sich bewegt, werden die magnetischen Bestandteile, die durch das Magnetfeld angezogen werden, ebenfalls in die entsprechende Richtung bewegt (Strom I). Die nicht magnetischen Bestandteile werden jedoch nicht bewegt, sondern werden mit der wässrigen Dispersion fortgespült (Strom II).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der an der Außenseite des Reaktorraums vorhandene Magnet fest angebracht, und das erzeugte Magnetfeld ist beweg- lieh. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird nicht der gesamte Magnet bewegt, sondern durch eine dem Fachmann bekannte elektronische Steuerung bewegt sich das Magnetfeld innerhalb des Magneten. Dies resultiert ebenfalls in der Abtrennung der magnetischen Bestandteile in Strom I, wohingegen die nicht magnetischen Bestandteile in Strom II verbleiben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durchgeführt werden, indem sich der wenigstens eine Magnet bzw. das erzeugte Magnetfeld, die zu trennende wässrige Dispersion, Strom I und Strom II in die gleiche Richtung bewegen. In dieser Ausführungsform wird der Reaktor im Gleichstrom betrieben. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bewegen sich der wenigstens eine Magnet bzw. das erzeugte Magnetfeld in die entgegen gesetzte Richtung wie die zu trennende wässrige Dispersion, Strom I und Strom II bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen. In dieser bevorzugten Ausführungs- form wird das erfindungsgemäße Verfahren im Gegenstrom durchgeführt.
Bei der erfindungsgemäßen Gegenstrom-Fahrweise ist zu beachten, dass magnetische Bestandteile nicht schon in der Zulaufleitung der zu behandelnden Dispersion durch den wenigstens einen Magnet abgeschieden werden, der die abgeschiedenen magnetischen Bestandteile, bevorzugt als kompakte Masse, entgegen der Strömungsrichtung der zu behandelnden Dispersion bewegt. In diesem Fall könnte es in diesem Bereich zu Verstopfungen kommen. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Strömungsgeschwindigkeit der zu behandelnden wässrigen Dispersion bevorzugt > 400 mm/s, besonders bevorzugt > 1000 mm/s. Diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten gewährleisten, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere in Gegenstrom-Fahrweise, keine Verstopfungen entstehen.
An der Außenseite des Reaktorraumes ist wenigstens ein Magnet angebracht. Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Magneten kann es sich um alle dem Fachmann be- kannten Magneten handeln, beispielsweise Permanentmagneten, Elektromagneten und Kombinationen davon. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Magnet an der Außenseite des Reaktorraumes an einer Stelle angebracht, an der im Inneren des Reaktorraums eine Möglichkeit vorgesehen ist, Strom I und Strom II in die wenigstens zwei unterschiedliche Abläufe fließen zu lassen. Dadurch ist gewähr- leistet, dass das magnetische Feld auf die zu behandelnde wässrige Dispersion an einer Stelle wirkt, an der eine räumliche Auftrennung in Strom I und Strom II möglich ist.
Die Aufteilung des erfindungsgemäßen Reaktorraumes in die wenigstens zwei Abläufe für Strom I bzw. Strom II kann durch dem Fachmann bekannte Maßnahmen erfolgen, beispielsweise durch entsprechend ausgeformte Leitbleche, Trichter oder Rohrabzweigungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Bestandteile in Strom I mit einem Spülstrom behandelt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sammeln sich die in der Dispersion vorhandenen magnetischen Bestandteile zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, d. h. zu mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew.-%, aufgrund des magnetischen Feldes an der dem wenigstens einen Magneten zugewandten Seite des Reaktorraumes. Durch diese erfindungsgemäß bevorzugte Ansammlung der magnetischen Bestandteile liegt an der Außenwand des Reaktorraumes eine kompakte, Dispersionsmittel enthaltende Masse vor, die durch den Magneten in einer Richtung bewegt wird. Diese Masse enthält jedoch auch eingeschlossene nicht magnetische Bestandteile, die, würden sie dort verbleiben, zu den oben genannten Nachteilen be- züglich Effizienz und Kosten führen. Durch das erfindungsgemäße Behandeln der magnetischen Bestandteile in Strom I, insbesondere der an der Reaktoraußenwand vorliegenden kompakten Masse aus magnetischen Bestandteilen, mit einem Spülstrom, wird diese Masse lokal zumindest teilweise umgeschichtet. Dadurch werden bevorzugt eingeschlossene, nicht magnetische Bestandteile freigesetzt. Die freigesetz- ten, nicht magnetischen Bestandteile werden bevorzugt mit dem Spülstrom abtransportiert, wohingegen die magnetischen Bestandteile durch das vorhandene magnetische Feld bewegt werden (Strom I).
Unter„Spülstrom" wird erfindungsgemäß ein Strom verstanden, der weder magneti- sehe Bestandteile noch nicht magnetische Bestandteile enthält. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Spülstrom Wasser. Er kann jedoch auch jede der genannten Kombinationen aus Wasser und Lösemitteln sein.
Der Spülstrom kann Strom I erfindungsgemäß durch alle dem Fachmann bekannten Methoden zugesetzt werden, beispielsweise durch Düsen, herkömmliche Zuleitungen, ringförmig angeordnete Düsen, Lochbleche und Membranen und Kombinationen davon.
Der Spülstrom kann auf die in Strom I enthaltenden magnetischen Bestandteile erfin- dungsgemäß in jedem Winkel treffen, der dem Fachmann für eine möglichst hohe Spülwirkung geeignet erscheint. In einer bevorzugten Ausführungsform trifft der Spülstrom In einem Winkel von 60 bis 120°, bevorzugt 80 bis 100°, besonders bevorzugt im rechten Winkel, auf Strom I. Der Vorteil dieses bevorzugten Winkels besteht darin, dass die größtmögliche Spülwirkung erhalten wird.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können die magnetischen Bestandteile der zu behandelnden Dispersion von jeder dem Fachmann als geeignet erscheinenden Richtung bzw. Seite des Reaktorraumes mit dem Spülstrom behandelt werden. Es ist beispielsweise möglich, dass der Spülstrom an der Seite des Reaktorraumes eingebracht wird, an dem sich auch die durch den Magneten angezogenen magnetischen Bestandteile, bevorzugt als kompakte Masse, befinden. Bei dieser Ausführungsform ist eine besonders hohe Durchmischung der kompakten Masse aus magnetischen Bestandteilen möglich. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass der Spülstrom an der Seite des Reaktorraumes eingebracht wird, die den durch den Magneten angezogenen, be- vorzugt als kompakte Masse vorliegenden, magnetischen Bestandteilen gegenüber liegt.
Erfindungsgemäß wird die zu behandelnde wässrige Dispersion bevorzugt mittels einer Pumpe P1 durch den Reaktorraum gefördert. Der Spülstrom, mit dem die magnetischen Bestandteile in Strom I behandelt werden, wird bevorzugt mit einer Pumpe P2 gefördert. Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der so erhaltene Strom I mit einer Pumpe P3 gefördert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Spülstrom durch die aufei- nander abgestimmten Pumpen P2 und P3 aufgeteilt werden, wobei der Volumenstrom P2 größer ist als der Volumenstrom P3. Dadurch wird eine Rückspülung der nicht magnetischen Bestandteile mit definiertem Volumenstrom zum Strom II erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Reaktor enthaltend einen Reaktorraum, wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraumes angebrachten Magneten, wenigstens einen Zulauf, wenigstens einen Ablauf für einen Strom I, wenigstens einen Ablauf für einen Strom II und wenigstens eine Vorrichtung, um Strom I mit einem Spülstrom zu behandeln. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors ist der wenigstens eine Magnet an der Außenseite des Reaktorraumes beweglich angebracht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Magnet an der Außenseite des Reaktors fest angebracht und das erzeugte Magnetfeld ist beweglich.
Der an der Außenseite des Reaktors angebrachte wenigstens eine Magnet dient dazu, magnetische Bestandteile, die in einer Dispersion vorliegen, die in dem erfindungsgemäßen Reaktor behandelt wird, von nicht magnetischen Bestandteilen, die ebenfalls in der Dispersion vorliegen, zu trennen. Die magnetischen Bestandteile bilden Strom I, der in dem erfindungsgemäßen Reaktor mit einem Spülstrom behandelt werden kann und bevorzugt behandelt wird. Der Reaktorraum ist bevorzugt ein röhrenförmiger oder ringförmiger Reaktorraum. Die Vorrichtung, um Strom I mit einem Spülstrom zu behandeln, ist beispielsweise ein einfacher Einlass in den Reaktorraum oder eine Anordnung von Düsen, beispielsweise ringförmig im Reaktor angeordnete Düsen, oder eine Kom- bination davon.
Bezüglich des erfindungsgemäßen Reaktors gelten des Weiteren die entsprechenden Merkmale, die bereits bezüglich des Verfahrens genannt worden sind, entsprechend. Der erfindungsgemäße Reaktor ist besonders für die Abtrennung von magnetischen Bestandteilen aus Mischungen, die zusätzlich nicht magnetische Bestandteile enthalten, geeignet. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Bezüglich dieser Verwendung gilt das bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Reaktors Gesagte.
Figuren
Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Reaktor werden anhand der folgenden Figuren 1 bis 5 näher beschrieben, wobei in diesen Figuren bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind. Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen haben die folgenden Bedeutungen:
1 zu behandelnde wässrige Dispersion aus magnetischen und nicht magnetischen Bestandteilen, z. B. Erzsuspension
2 Strom I, Produktstrom
3 Reaktorwand
4 Ringraum des Reaktors
5 Spülstrom
6 Teil des Spülstromes, mit dem die nicht magnetischen Bestandteile in die Erzsuspension zurückgeleitet werden
7 magnetische Bestandteile nach Behandlung
8 Teil des Spülstroms mit magnetischen Bestandteilen
9 Talling, enthaltend nicht magnetische Bestandteile
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Magnetseparators, der dadurch gekenn zeichnet ist, dass die Erzsuspension mittels Pumpe P1 durch einen Ringraum (1 ) ge fördert wird.
Die abgeschiedenen magnetischen Partikel oder Partikelkombinationen (2) werden durch geeignete Steuerung der Magnete entlang der Wand (3) in einen konzentrisch angeordneten Ringraum (4) bewegt. Dort wird dieser Produktstrom (2) durch einen speziell geführten Spülstrom (5) umgeschichtet und so die nicht magnetischen Anteile mit einem Teil des Spülstromes (6) in die Erzsuspension (1 ) zurückgeleitet. Die Aufteilung des Spülstromes erfolgt durch die aufeinander abgestimmten Pumpen P2 und P3, wobei gilt: Volumenstrom P2 > Volumenstrom P3. Die gereinigten magnetischen Parti- kel oder Partikelkombinationen (7) werden am Ende der Magnete mit dem gezielt mit- tels Pumpe P3 ausgetragenen Anteil des Spülstromes (8) als gereinigtes Konzentrat aus dem Magnetseparator ausgetragen.
Figur 2 zeigt die äquivalente Anordnung aus Figur 1 im Gegenstrombetrieb. Die Zulei- tung des Spülstromes hat so zu erfolgen, dass die magnetisch abgeschiedene Feststoffschicht, die entlang der Wand mit den Magneten bewegt wird, lokal umgeschichtet wird und so eingeschlossene nicht magnetische Anteile freigesetzt und mit dem Spülstrom abtransportiert werden. Figur 3 zeigt eine mögliche Anordnung, bei der der Spülstrom über Bohrungen aus einer der Magnet-Wand gegenüberliegenden Wand zugeführt wird. Diese Anordnung erlaubt eine großflächige Verteilung der Spülstrom-Zulaufstellen.
Figur 4 zeigt die Anordnung, bei der der Spülstrom durch die Feststoffschicht an der Magnetwand geführt wird und so eine optimale Freisetzung der nichtmagnetischen Anteile erreicht wird.
Figur 5 zeigt eine mögliche Anordnung für die Zuleitung der Suspension, bei der durch schräge Zuführung der Suspension große Abstände zu den Magneten und somit ge- ringe magnetische Kräfte gewährleistet sind. Bei ausreichender Strömungsgeschwindigkeit, die in dieser Ausführungsform über 1000 mm/s liegen sollte, können damit mögliche Verstopfungen verhindert werden.
Beispiele
Beispiel 1 :
In Beispiel 1 wird der Einfluss der Spülung auf den Gehalt von nicht magnetischem Material im Konzentrat gezeigt.
Die Versuche werden mit einer Erzsuspension mit ca. 10 Gew.-% Feststoff in Gleichstrom durchgeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension beträgt ca. 10 bis 13 cm/s. Die Magnete bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Suspension.
In einem ersten Versuch wird ohne Spülstrom gearbeitet. Dabei werden ca. 17 Gew.-% des Feststoffs im Konzentratstrom (Strom I) ausgetragen. Der Wertstoffanteil wird dabei von 0,36 Gew.-% in der zu behandelnden wässrigen Dispersion auf 1 ,6 Gew.-% in Strom I aufkonzentriert. In einem weiteren erfindungsgemäßen Versuch wird ein Spülstrom eingesetzt. Dabei werden ca. 5 Gew.-% des Feststoffes in Konzentratstrom (Strom I) ausgetragen. Der Wertstoffanteil wird dabei von 0,36 Gew.-% auf 3,9 bis 4,6 Gew.-% aufkonzentriert. In beiden Versuchen ist die ausgetragene Wertstoffmenge gleich.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wird der Einfluss der Stromführung verdeutlicht.
Die Versuche werden mit einer Miniplant-Anlage durchgeführt. Die Suspension wird durch ein Glasrohr mit Abzweigung gepumpt, an dem Permanentmagnete mittels Zahnriemen so bewegt werden, dass die magnetische Fraktion in die Abzweigung gefördert wird.
Der Strom im Abzweig (Strom I) wird mittels einer Pumpe konstant gehalten und beträgt ca. 10 Vol.-% des Suspensionsstromes.
Die Versuche werden mit Modell-Erzsuspensionen, d. h. Mischung aus Wertstoff und Quarzsand, mit ca. 25 Gew.-% Feststoff durchgeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit beträgt ca. 10 cm/s (Gleich- bzw. Gegenstrom bezüglich Magnetbewegung). Die Magnete bewegen sich mit ca. 20 cm/s.
Beim Versuch mit Gleichstrom-Fahrweise werden ca. 60 bis 70 % des Wertstoffes im Konzentratstrom (Strom I) gefunden. Beim Versuch mit Gegenstromfahrweise werden ca. 95 bis 99 % des Wertstoffs im Konzentratstrom (Strom I) gefunden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Abtrennung von magnetischen Bestandteilen aus einer wässrigen Dispersion enthaltend diese magnetischen Bestandteile und nicht magnetische Bestandteile durch Durchleiten der wässrigen Dispersion durch einen Reaktorraum, in dem die wässrige Dispersion durch wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraumes angebrachten Magneten in wenigstens einen Strom I enthaltend die magnetischen Bestandteile und wenigstens einen Strom II enthaltend die nicht magnetischen Bestandteile aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Bestandteile in Strom I mit einem Spülstrom behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Magnet an der Außenseite des Reaktorraumes beweglich angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Magnet fest angebracht ist, und das erzeugte Magnetfeld beweglich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Bestandteile in Strom I als feste Schicht an der dem wenigstens einen Magneten zugewandten Reaktorwand bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Magnet bzw. das erzeugte Magnetfeld, die zu trennende wässrige Dispersion, Strom I und Strom II in die gleiche Richtung bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens einen Magnet bzw. das erzeugte Magnetfeld in die entgegengesetzte Richtung wie die zu trennende wässrige Dispersion, Strom I und Strom II bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülstrom in einem Winkel von 60 bis 120° auf Strom I trifft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Dispersion enthaltend als magnetische Bestandteile Agglomerate aus Werterz und wenigstens einem magnetischen Partikel und als nicht magnetische Bestandteile die Gangart des Erzes eingesetzt wird.
9. Reaktor enthaltend einen Reaktorraum, wenigstens einen an der Außenseite des Reaktorraumes angebrachten Magneten, wenigstens einen Zulauf, wenigstens einen Ablauf für einen Strom I, wenigstens einen Ablauf für einen Strom II und wenigstens eine Vorrichtung, um Strom I mit einem Spülstrom zu behandeln.
10. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Magnet an der Außenseite des Reaktorraumes beweglich angebracht ist.
1 1 . Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Magnet an der Außenseite des Reaktors fest angebracht ist, und das erzeugte Magnetfeld beweglich ist.
12. Verwendung des Reaktors nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
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