FI105324B - Erotusmenetelmä ja -laite - Google Patents

Description

1 105324

Erotusmenetelmä ja -laite

Keksintö koskee menetelmää magneettisia aineosia sisältävän malmilietteen erottamiseksi märkämagneettises-5 sa, myötävirtatyyppisessä pienintensiteettierottimessa, jossa lieriömäinen, vaakatasoon asennettu, pyörivä rumpu ja rumpuun asennetut pyörimättömät magneetit toimivat yhdessä siten, että ne siirtävät rummun pintaa koskettavia magneettisia aineosia magneettisen konsentraatin poisto-10 kohtaan, ja jossa magneettisia aineosia niukasti sisältävä malmiliete erotetaan hylkyaineksena kohdassa, joka on määrätyn matkan päässä konsentraatin poistokohdasta rummun pyörimisen vastaisessa suunnassa.

Keksintö koskee myös märkämagneettista erotinta 15 menetelmän toteuttamiseksi.

Malmien magneettinen erotus on ollut kauan tunnettu. Tällaiset menetelmät käsittävät sekä märkämagneettiset että kuivamagneettiset menetelmät. Magneettikentän voimakkuuden perusteella on märkämagneettiset menetelmät voitu 20 jakaa edelleen kahdeksi ryhmäksi eli pienintensiteettime-netelmät, WLIMS (Wet Low Intensity Magnetic Separation) ja suurintensiteettimenetelmät, HGMF (High Gradient Magnetic Field). Hyvin hienojakoista, niukasti magneettisia aineksia sisältäviä materiaaleja varten, esim. vaahdotusrikas-25 tamalla saatavia jätetuotteita varten on olemassa välimuo tokin, DMHG (Dense Media High Gradient). Kaikki tähän saakka tunnetut magneettierottimet ja erotusmenetelmät on kuvattu yksityiskohtaisesti jokaisessa mineraalien työstöä käsittelevässä, yleisesti saatavissa olevassa käsikirjassa 30 sekä laitevalmistajien, esim. Sala Internationalin, julkaisemissa esitteissä.

T Tunnetuista magneettisista erotusmenetelmistä ylei sesti ottaen käytetyin on märkämagneettinen pienintensi-teettierotus. Muut menetelmät ovat luonteeltaan erikoistu-35 neempia ja ne koskevat esim. suspensioita, jotka sisältä- 2 105324 vät niukasti magneettista materiaalia tai vain heikosti magneettista tai paramagneettista materiaalia tai liian kuivina jauhettuja materiaaleja.

Märkämagneettiset pienintensiteettimenetelmät toi-5 mivat periaatteessa siten, että pyörivä rumpu ja siihen sijoitettu stationaarinen magneetti-ies, joka muodostuu kestomagneeteista tai sähkömagneeteista, joka rumpu on osaksi upotettu säiliöön, siirtävät rummun pyörimisen ja magneetti-ieksen säiliössä synnyttämän magneettikentän 10 avulla säiliöön syötettyä malmilietettä (pulppia) tai vastaavaa säiliön toiselta puolelta toiselle samalla kun ei-magneettiset aineosat poistetaan jostakin välikohdasta. Erotuksessa ei siten käytetä lainkaan rummun yläosaa eli osaa, jotka ei ole upotettu säiliöön. Malmilietteen taso 15 on normaalisti noin 25 - 50 mm korkeammalla kuin rummun alin kohta. Erotettaessa kuivamagneettisesti ns. Mörtsell-erottimessa, jossa rumpu on suljettu kammioon, käytetään myös rummun yläosaa, koska erotettava kuivamateriaali syötetään rummun ylimpään kohtaan ja magneettinen materiaali 20 erotetaan lähellä rummun alinta kohtaa. Tällainen erotin kuvataan esim. julkaisussa DE-C-750 727 sovellettuna rautalastujen erottamiseen jätehiekasta, jolloin kiinnitart-tunut konsentraatti poistetaan rummusta vesisuihkulla.

Monet tekijät vaikuttavat erotustulokseen. Erotus-25 tuloksella tarkoitetaan tässä magneettisen materiaalin saantoja talteenotetussa konsentraatissa tai ei-magneettisen materiaalin osuutta magneettikonsentraatissa. Näistä tekijöistä tärkeimmät ovat magneettikentän voimakkuus ja muoto, säiliötyyppi, rummun läpimitta ja kierrosluku.

30 On tapana jakaa magneettikenttä useaksi vyöhykkeek- si, esimerkiksi talteenottovyöhykkeeksi (pick-up zone), kuljetusvyöhykkeeksi ja vedenpoistovyöhykkeeksi. Magneet- ' tikentän laajuus on 110 - 120° rummun kehästä. Magnetiitin erottamiseksi on magneettikenttä noin 500 - 1 000 gaussia ^ 35 sopiva.

v 105324

Rummun läpimittakin vaikuttaa erotustulokseen siten, että suurempi läpimitta johtaa yleensä parempiin saantoihin ja suurempaan kapasiteettiin. Rummun normaali- koko on 600 mm:sta 1 200 mm:iin.

5 Tunnettu tapa erotustuloksen parantamiseksi on pe- suvaikutuksen aikaansaaminen syöttämällä vettä konsentraatin poistokohtaan ja antamalla veden virrata kosketuksessa konsentraatin rummun pinnalla lyhyemmän tai pidemmän matkan. Tällaisia menetelmiä on kuvattu esim. julkaisuissa 10 SE-C-38 777 ja US-A 2 945 590. Samantapaisia menetelmiä, joissa pesu kuitenkin tapahtuu konsentraatin poistokohdan yläpuolella, on kuvattu julkaisuissa SE-C-198 980 ja SE-C-227 295. Julkaisussa US-A-2 698 685 kuvataan toinen menetelmä, jossa vesi syötetään voimakkaiden suihkujen 15 muodossa, jotka muodostavat eräänlaisen sulkuverhon, jota ei-magneettinen materiaali ei pysty läpäisemään. Vaikutus on samantapainen kuin käytettäessä yllä kuvattuja pesu-menettelyjä.

Käytetyt säiliöt ovat myötävirta- (concurrent), 20 vastavirta- (counter-current) ja vastapyöritystyyppiä (counter-rotation). Vastavirtatekniikka on usein tehokkaampi kuin myötävirta, mutta se ei mahdollista suurehkojen (> 0,8 mm) hiukkasten käsittelyä. Myötävirtatekniikal-la voidaan käsitellä hiukkaskokoja 6 mm:iin saakka. Vasta-25 pyörityserottimia voidaan käyttää tapauksissa, joissa ’. saanto on tärkeämpi kuin laatu.

Kaikkiin nykyään tunnettuihin, tuloksiin vaikuttaviin tekijöihin liittyy kuitenkin luonnollisista syistä rajoituksia ja optimaalisesti valituista parametreistä, 30 erotintyypeistä ja huolellisesta virityksestä huolimatta ei läheskään saavuteta täydellisiä saantoja tai haluttuja * · ' pitoisuuksia tuotteissa. Märkämagneettisia erottimia käy tetäänkin usein monivaihesysteeminä siten, että useita ' erotusrumpuja on kytketty sarjaksi. Erotustulos on tällöin 35 sarjaan kytkettyjen rumpujen lukumäärän funktio.

4 105324

Nyt on keksinnön mukaisesti' yllättäen havaittu, että on mahdollista tehokkaasti parantaa saatujen magneettisten konsentraattien laatua erotettaessa malmiliete mär-kämagneettisissa, myötävirtatyyppisissä pienintensiteet-5 tierottimissa, mikä mm. merkitsee sitä, että vaiheiden lukumäärää samoin kuin vedenkulutusta voidaan vähentää huonontamatta saantoa. Keksintö tunnetaan tällöin siitä, että se muodostuu oheisista patenttivaatimuksista ilmenevien menetelmävaiheiden ja laiteyksityiskohtien vali-10 koidusta yhdistelmästä.

Niinpä erottimeen syötetään malmilietettä keksinnön mukaisesti siten, että se joutuu kosketukseen rummun kanssa rummun korkeimman tason kohdalla tai lähellä sitä samalla kun erottimeen syötetään pesuvettä välittömästi en-15 nen konsentraatin poistokohtaa. Lisätty 'vesi saatetaan virtaamaan kosketuksessa malmilietteen aineosien kanssa, jotka liikkuvat rummun pyörimissuunnassa, kunnes ne poistetaan hylkyaineksen kera.

Menetelmä toteutetaan laitteessa, jota alempana 20 kutsutaan kolmikammioerottimeksi, jossa hyödynnetään sekä rummun osa, joka on säiliön yläpuolella, että kokonaisuudessaan rummun säiliöön upotettu osa, jolloin säiliön osa, jossa erotus tapahtuu, on jaettu kahdeksi vyöhykkeeksi. Kolmikammioerottimessa hyödynnetään siis säiliön yläpuo-25 leilakin oleva osa rummusta, joka muodostaa kolmannen vyö hykkeen kahden aikaisemmin märkämagneettisessa erotuksessa käytetyn vyöhykkeen lisäksi.

Keksinnön mukaisesti malmiliete lisätään siis siten, että se saatetaan kosketukseen rummun kanssa korkeim-30 man tason kohdalla tai lähellä sitä. Hylkyaines poistetaan tällöin kahdessa erillisessä kohdassa siten, että toinen • a .. poistokohta, joka on erityisesti tarkoitettua karkeaa ai nesta varten, on rummun alimman tason alueella ja toinen poistokohta, joka on tarkoitettu hylkyaineksen pääosaa 35 varten, on korkeammalla tasolla rumpuläpimitan puolivälin 5 105324 alapuolella. Jotta voitaisiin kompensoida alimmasta pois-tokohdasta poistettu vesimäärä, on keksinnön mukaisesti sopivaa lisätä vielä vettä lähellä hylkyaineksen alimmalle tasolle sijoitettua poistokohtaa pyörimisen vastasuunnassa 5 eli pyörimisen suunnassa katsottuna ennen pohjassa olevaa poistokohtaa. Sen varmistamiseksi, että hylkyaines virtaa pois myös kahdesta poistokohdasta korkeimmalla olevan poistokohdan kautta, voidaan sopivasti toimia siten, että alimmasta poistokohdasta juoksevaa nestevirtausta säädel-10 lään tai kuristetaan. Kiinteä, ei-magneettinen materiaali estetään sopivasti mekaanisesti virtaamasta rummun pyörimisen vastakkaissuunnassa pohjassa olevan poistokohdan kahtapuolin olevan kahden alimman vyöhykkeen välitse esimerkiksi asentamalla säiliön pohjaan rummun pituussuuntai-15 nen rima tai ohjauslevy.

Keksintö edellyttää siis periaatteessa märkämag-neettisen erottimen kolmikammiomuunnoksen ja konsentraatin poistokohtaan sijoitetun lisävesisyötön yhdistelmää, jolloin vesi saatetaan virtaamaan kosketuksessa konsentraatin 20 kanssa vastavirtaan. Erottimen pelkkä kolmikammiomuunnos parantaa mahdollisesti kapasiteettia, mutta ei paranna erotustulosta. Pelkkä lisäpesuveden syöttö parantaa hieman erottumista, mutta ei lisää kapasiteettia. Keksinnön mukaisella yhdistelmällä saavutetaan siten yllättävä syner-25 gistinen vaikutus, lähinnä erotustuloksen kohdalla, mutta .* myös tuottavuus on osoittautunut hyvin suureksi.

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta kuvataan yksityiskohtaisemmin alla viittaamalla sekä oheiseen piirustukseen että suoritusesimerkkiin.

30 Piirustuksen kuvio esittää kaaviomaisesti keksinnön edullista suoritusmuotoa.

* ·

Piirustuksessa nähdään magneettinen erotin l ja lieriömäinen rumpu 2, joka käynnin aikana pyörii nuolen ” suunnassa. Rummussa 2 on vaakasuora pyöritysakseli 3, joka 35 muodostaa suoran kulman piirustuksen tason kanssa ja on s 105324 piirustuksessa merkitty ristillä. Rummussa 2 on joukko magneetteja 4, joista piirustuksessa on vain osa merkittyinä vuoroin kirjaimilla N ja S. Magneetit 4 on piirustuksessa asennettu kolmeksi erilliseksi magneetti-ikeeksi 5 5, joissa napajako on noin 45 - 150 mm kuten Mörtsell- erottimissa tavanomaisesti käytetyissä magneetti-ikeissä. Rumpu 2 on osaksi upotettu säiliöön 6, jossa on vedensyöt-tövälineet 7 olennaisesti rummun 2 koko pituudelta. Säiliössä 6 on myös magneettisen konsentraatin poistokohta 8 10 sekä poistokohdat 9A, B erotuksessa syntynyttä hylkyaines-ta varten. Säiliön 6 pohjassa on pituussuuntainen rima 10, jonka tehtävänä on estää ei-magneettisen kiintoaineksen kulku. Hylkyaineksen poistokohta 9A on varustettu säätö-venttiilillä 11 säätämään virtausta poistokohdan 9A kaut-15 ta. Erotettavan aineksen lisäämistä varten on syöttölaite 12 .

Käytettäessä magneettista erotinta kuviossa nähdyn suoritusmuodon mukaisesti vedellistä malmilietettä (suspensiota) 13, joka sisältää magneettisia aineosia, lisä-20 tään syöttölaitteen 12 kautta rummun 2 yläpinnalle. Malmi-liete 13 kulkeutuu tällöin eteenpäin osaksi rummun 2 pinnalla aineskerroksen 14 muodossa, osaksi se linkoutuu rummun pinnalta nuolien 15 osoittamalla tavalla riippuen siitä, miten voimakkaasti magneetti-ikeiden 5 ja magneettien 25 4 synnyttämä magneettikenttä vetää malmilietteen yksittäi siä aineosia puoleensa. Magneettinen aines kulkee siis rikastuneena rummun 2 pinnalla pyörityksen aikana säiliöön 6 ja sen läpi ja ei-magneettinen aines 15 kulkee suurimmaksi osaksi suoraan hylkyaineksen poistokohtaan 9B, mikä-30 li se ei joudu magneettiseen aineskerrokseen ja pidäty siihen. Magneettinen aineskerros 16 kulkee säiliön 6 läpi .. kosketuksessa vesivirtauksen kanssa, jonka kulkusuunta säiliössä on vastakkainen pyörityssuunnalle ja jota syöttölaitteet 7 säiliön 2 pohjassa lähellä hylkyaineksen 35 poistokohtaa 9A ja vastaavasti yläosassa lähellä magneet- 7 105324 tisen aineksen poistokohtaa 8 syöttävät. Tällöin vesivir-taus pesee voimaperäisesti malmilietteen rummun pinnalla kulkevaa magneettista aineosaa 16. Sen ansiosta, että ai-neskerros 16 rikkoutuu kerrostumien sekoittuessa napai-5 suusvaihdon vaikutuksesta, jolloin aineskerrokseen joutuneella ja siihen kiinnittyneellä ei-magneettisella aineksella on mahdollisuus seurata vesivirran mukana ja poistua hylkyaineksen poistokohdan 9 kautta ja magneettikenttä vetää toisaalta puoleensa malmilietteen magneettisia aine-10 osia, jotka siirtyvät rummun pyörimissuunnassa magneettisen aineksen poistokohtaa 8 kohti. Sääntönä on, että mitä lähempänä poistokohta 8 on, sitä vähemmän ei-magneettista materiaalia löytyy aineskerroksesta 16. Pitkälle rikastettu magneettinen konsentraatti voidaan siten poistaa rum-15 multa 2 kaapimella 17 ja vesivirtaus kuljettaa toisaalta ei-magneettisen hylkyaineksen poistokohtien 9A ja 9B kautta nuolen 18 osoittamalla tavalla. Poistokohdan 9A kautta kulkevaa hylkyainesvirtausta 18A, joka olennaisesti muodostuu karkeammasta aineksesta, säädellään venttiilillä 11 20 siten, että riittävän suuri hylkyainesvirtaus, joka sisältää pääosan ei-magneettisesta aineksesta, poistuu ylempänä olevan hylkyaineksen poistokohdan 9B kautta nuolen 19 osoittamalla tavalla.

Esimerkki 25 Erotuskykyä vertailtiin koesarjalla, joka toteutet- 9 tiin käyttäen toisaalta tavanomaista magneettista erotinta (concurrent) ilman pesuvettä tai sen kera sekä toisaalta keksinnön mukaista kolmikammiorakennetta pesun kera. Mitan saamiseksi erotuskyvylle määritettiin saatuun magneetti-30 seen konsentraattiin jääneen kvartsin määrä. Kokeissa käytettiin vaihtelevia lietelaimennoksia, tarkemmin ottaen • · : .. malmilietteitä, joiden vesipitoisuus vaihteli alueella 50 - 80 painoprosenttia eli malmilietteitä, joiden kiinto-ainepitoisuus vaihteli alueella 50 - 20 %.

8 105324

Tulokset on koottu alla olevaan taulukkoon useiden kokeiden keskiarvoina.

Malmiliete % Si02 konsentraatissa 5 % H20 Tavanomainen Tavanomainen Keksinnön mu- kenno ilman kenno pestin kainen kolmi- pesua kera kammio kenno 50 2,50 2,10 1,55 10 55 2,45 2,05 1,45 60 2,40 2,00 1,40 65 2,32 1,97 1,35 70 2,27 1,94 1,25 75 2,25 1,92 1,15 15 80 2,21 1,90 1,10

Tulokset osoittavat, että keksinnön mukaisella erottimella ja tavalla saavutetaan kaikilla normaaleilla malmilietekoostumuksilla magneettisen materiaalin ja ei-20 magneettisen materiaalin (Si02) huomattavasti parempi erot tuminen kuin tavanomaisella märkämagneettisella erotuksella, jopa lisäpesuvaiheella varustetulla erotuksella. Tällöin keksinnön mukaisella kolmikammioerottimella saavutetaan nopeutuvasti parempi erottuminen malmilietteen vesi-25 määrän kasvaessa.

Claims (8)

9 105324

1. Menetelmä magneettisia aineosia sisältävän mal- milietteen erottamiseksi märkämagneettisessa, myötävirta-5 tyyppisessä pienintensiteettierottimessa, jossa lieriömäinen, vaakatasoon asennettu, pyörivä rumpu ja rummun sisälle asennetut pyörimättömät magneetit toimivat yhdessä siten, että ne siirtävät rummun pintaa koskettavia magneettisia aineosia magneettisen konsentraatin poistokohtaan, 10 ja jossa magneettisia aineosia niukasti sisältävä malmi-liete erotetaan hylkyäineksena kohdassa, joka on määrätyn matkanpäässä konsentraatin poistokohdasta rummun pyörimisen vastaisessa suunnassa, tunnettu siitä, että se muodostuu yhdistelmästä, jossa malmiliete syötetään 15 erottimeen siten, että se joutuu kosketukseen rummun kanssa rummun korkeimman tason kohdalla tai lähellä sitä ja että erottimeen syötetään vettä konsentraatin poistokohdan yhteydessä, että vesi saatetaan virtaamaan kosketuksessa malmilietteen aineosien kanssa, jotka seuraavat pyörivän 20 rummun mukana, ja että vesi ja hylkyaines poistetaan yhdessä .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hylkyaines poistetaan kahdessa erillisessä poistokohdassa, joista toinen sijaitsee 25 rummun alimman tason alueella ja toinen on korkeammalla *' tasolla rumpuläpimitan puolivälin alapuolella.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että syötetään lisää vettä lähelle hylkyaineksen alimmalle tasolle sijoitettua poistokohtaa 30 pyörimisen vastasuunnassa.

. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, '» * ' tunnettu siitä, että alimman poistokohdan läpi virtaavaa nestevirtausta säädellään siten, että toisessa hylkyaineksen poistokohdassa varmistetaan ylivuoto. 10 105324

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estetään kiintomate-riaalin kulkeutuminen vesivirran mukana alimman hylkyaineksen poistokohdan ohi. 5

6. Märkämagneettinen erotin jonkin patenttivaati muksen 1-5 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, joka käsittää lieriömäisen, vaakatasoon asennetun pyörivän rummun, rummun kehän sisäpuolelle sijoitetut magneetit, magneettisen konsentraatin poistokohdat sekä erottimen poh-10 jaan sijoitetun hylkyaineksen poistokohdan, tunnettu siitä, että se on varustettu elimillä malmi-lietteen lisäämiseksi rummun korkeimman tason kohdalla tai lähellä sitä sekä veden tulokohdilla olennaisesti rummun koko pituudelta sijoitettuina magneettisen konsentraatin 15 poistokohdan läheisyyteen, ja siitä, että magneetit on sijoitettu magneettijaolla 45 - 120 mm ainakin johonkin osaan magneettien muodostaman magneetti-ikeen kokonaispituudesta .

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen erotin, t u n -20 n e t t u siitä, että on lisäksi hylkyaineksen poistokoh- ta tasolla, joka on rumpuläpimitan puolivälin ja pohjassa olevan poistokohdan välissä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen erotin, tunnettu siitä, että siinä on lisäksi veden tulokohdat 25 pohjassa olevan hylkyaineksen poistokohdan vieressä rummun » pyörimisen vastasuunnassa. > 11 105324