WO2011120826A1 - Verfahren zur bestimmung der menge magnetischer partikel in einer suspension - Google Patents

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WO2011120826A1
WO2011120826A1 PCT/EP2011/054150 EP2011054150W WO2011120826A1 WO 2011120826 A1 WO2011120826 A1 WO 2011120826A1 EP 2011054150 W EP2011054150 W EP 2011054150W WO 2011120826 A1 WO2011120826 A1 WO 2011120826A1
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magnetic particles
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Werner Hartmann
Manfred Rührig
Frank Schmidt
Vladimir Danov
Wolfgang Krieglstein
Wolfgang Schmidt
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Siemens Aktiengesellschaft
Basf Se
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining the amount of magnetic particles in a suspension according to claim 1, and a device for determining the amount of magnetic particles according to claim 14 and an apparatus for ore processing according to claim 15.
  • non-magnetic ore particles are bound to magnetizable particles by means of chemical surface activation, so that these agglomerates can be extracted from the pulp by means of suitably designed magnetic fields.
  • This new process leads to ei ⁇ ner higher ore recovery rate at lower energy consumption than the previous, based on gas bubbles method.
  • these new methods require the control of volume flows and ore concentrations, in particular of the magnetizable particles in real time.
  • X-ray-based analysis methods are state of the art and can detect, in particular, short-term fluctuations with sufficient accuracy, but they have the considerable disadvantage that radiation control areas must be set up in the production area, which are disadvantageous in terms of safety and cost.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method by which the recycling rate can be increased in the ore processing.
  • the object is achieved in a method for determining the amount of magnetic particles in a suspension with the features of claim 1, and in an apparatus for determining the amount of magnetic particles in a suspension according to claim 15 and in an ore extraction plant according to claim 16 ,
  • the magnetic flux is measured by means of a measuring coil surrounding the control space, which represents a measure of the amount of magnetic particles contained in the suspension.
  • a measuring coil surrounding the control space which represents a measure of the amount of magnetic particles contained in the suspension.
  • ore a mineral aggregate with components of value, whereby the components of value mostly serve for metal recovery .
  • components of value are, for example, iron ore or copper ore.
  • the ground ore is usually provided with a liquid to Medi ⁇ , usually water, which is referred to as suspension, which is also referred to as pulp ⁇ be in the technical language.
  • the value component or the recyclable material is to be recovered from the ore component (eg.
  • magnetizable particles or magnetic particles are used, with both paramagnetic and ferromagnetic or superconducting particles being included here. These include, inter alia, the magnetite (Fe 3 0 4 ).
  • Hydrophobizing additives are additives which preferentially hydrophobize solids in the suspension, ie render them water-repellent. These are, for example, xanthates.
  • Separation agents are additives which are suitable to separate hydro ⁇ phobe, bound to each other particles from one another again.
  • oils such as diesel oil or surfactants.
  • the sub-processes of Erz are controlled for non-magnetic ores, said ores do not like ⁇ netic with magnetic particles are paired.
  • the non-magnetic ores and the magnetic particles are preferably selectively hydrophobicized and, in another preferred embodiment, furthermore adhere to one another, wherein hydrophobizing additives bring about the adhesion.
  • a preferred application of the method provides that the ferromagnetic particles contained in the suspension are separated by means of a magnetic field, wherein the Separati ⁇ ons vide is controlled by the determined amount of magnetic or ferromagnetic particles.
  • Another preferred application of the method provides that the magnetic or ferromagnetic particles are metered to the suspension, wherein the dosing is controlled by the determined amount of the magnetic or ferromagnetic particles.
  • Further components of the invention are a device for determining the amount of magnetic particles in a suspension, which serves to carry out a method according to any one of claims to 1 to 14, and an ore extraction plant for
  • FIG. 1 is a schematic representation of an ore processing plant
  • Figure 2 is a representation of a bond between a
  • FIG. 5 is a schematic representation of a magnetic separator using a traveling field.
  • han ⁇ delt it is a copper sulfide which is present as a valuable material in the ore, and is fed in the form of a suspension 12 in the process.
  • the method is based on that at first the value substance copper sulfide (Cu 2 S) is rendered hydrophobic by a special hydrophobins ⁇ b istsadditive selectively further magnetic particles are in the form of magnetite (FES c ⁇ ) is fed, which are also hydrophobic, forming these magnetic particles and the value substance due to the hydrophobic surface properties of an intimate, but separable compound, as shown schematically in ⁇ example in Figure 2.
  • the magnet particles and the valuable material as valuable material particle pairing 25 are separated from the remainder 28 of the ore in a magnetic separator 20 and in a further method step the valuable material magnetic particle pairing 25 is released again and the magnetic particles 8 are separated from the valuable substance 30 in a further magnetic separator ,
  • the suspension 12 is introduced into the process.
  • a pump is provided which introduces the suspension 12 into a first magnetic separator 20.
  • this first magnetic separator 20 is magnetite 15, which is present in the ore in addition to the recoverable material 30, the copper sulfide 30, separated. In this case, it is practically another recyclable material which is present in the form of natural magnetite 15 in the ore.
  • the suspension 12 liberated from the magnetite 15, which is in itself useful, is passed on through a pipe system and mixed with a first hydrophobization additive 24 in a static mixing device.
  • This hydrophobizing additive 24 (for example a xanthate or a dithiophosphate), which is shown in the container on the top left of the drawing in Figure 1, is also mixed with water via a mixing device and mixed with the suspension 12 via a pump to a mixing device 16 ,
  • the suspension 12 magnetic particles 8, which are also hydrophobic with a hydrophobing additive (preferably a dithiophosphate) mixed in a further mixing device 16.
  • a stirring device 16 in the lower middle region of Figure 1. So here are the pulp or the suspension 12, the magnetic particles 8 mixed.
  • this mixing device 16 creates a compound, as shown in Figure 2.
  • hydrophobized Mag ⁇ netp which are provided with the seed-shaped hydrophobizing additives 24 'on their surface, connect to hydrophobic copper sulfide 30, so the recyclable material 30, which is also provided with hydrophobing additives 24 on its surface.
  • a paired valuable magnetic particle pairing 25 is now in the suspension 12, which is why the suspension 12 after the addition of magnetic particles 8 by the reference numeral 13th is provided.
  • the suspension 13 is now brought into a further magnetic separator 20 'or magnetic separation device 20', in which the valuable magnetic particle pairing 25 is separated from the gait 28 of the ore.
  • the pairing 25 is then passed into a further stirring mixing device 16, in which a separation means 26 is introduced.
  • a separation means 26 In this Tren ⁇ voltage medium may, for example, an oil such as The ⁇ selöl act or a special, suitable for this purpose Ten sid.
  • the separating means 26 the pairing 25 between the magnetic particles 8 and the recyclable material 30 is dissolved again, after which the particles 8 and the valuable substance 30 are present in aqueous solution next to one another.
  • the device 1 shown in FIG. 3 comprises a tubular control space 2, through which flows a suspension 3 which contains ferromagnetic particles.
  • the control room 2 is surrounded by a measuring coil 4, which measures the magnetic flux within the area enclosed by the measuring coil 4 FLAE ⁇ surface.
  • the control room 2 is further surrounded by a magnetic field generating device designed as a coil 5 (excitation coil), through which flows an exciting current which generates a static magnetic field in the control room.
  • the number of turns of the coil 5 and the coil 5 flowing through Stream are selected so that the magnetic field H is large enough inside the coil 5, up to a predetermined value
  • Thamagnet ferromagnetic Parti ⁇ angle that are contained in the suspension 3.
  • the compensation coil 7 is out of the enclosed ⁇ clear of their surface and the number of turns formed so that it corresponds exactly to overall genmaschine the measuring coil. 4 This can be achieved z. B.
  • the compensation ⁇ onsspule 7 is arranged adjacent to the measuring coil 4.
  • the temporal integral recorded with the connected fluxmeter 6 is therefore also zero.
  • the compensation of the coil arrangement of measuring coil (4) and compensation coil (7) is disturbed and the magnetic flux B M caused by the ferromagnetic particles is borne to a net voltage U ⁇ 0, which is integrated in time by the connected fluxmeter.
  • the integrated voltage U thus represents a measure of the magnetic flux and thus a measure of the amount of ferromagnetic particles contained in the suspension and can be used as a control variable in a process ⁇ control.
  • the proportion of the ferromagnetic particles contained in the suspension can be determined on the basis of the measurement signal.
  • Fig. 4 shows a second embodiment of the invention, wherein the same powersszei ⁇ chen as in Fig. 1 are used for matching components.
  • an apparatus comprises 8 ei ⁇ NEN traversed by a suspension 3 tubular control room 2, which is surrounded by a measuring coil.
  • an alternating magnetic field is generated by a trained as a coil magnetic field generating device 9, the Siert the ent ⁇ suspended in the suspension 3 ferromagnetic particles having a predetermined frequency aufmagneti- alternately in opposite direction.
  • the alternating magnetic field causes the ferroelectric ⁇ magnetic particles within the measuring coil 4 continuously lent be re-magnetized such that the additional magnetic flux generated by the ferromagnetic tables particles B M ⁇ periodically with the frequency of serving as excitation field alternating magnetic field changes.
  • the temporal change of the magnetic flux causes the induction of a voltage in the measuring coil 4, which is proportional to the change in the magnetic flux and thus represents a measure of the proportion of ferromagnetic particles in the measuring coil 4.
  • the change in concentration in the suspension can be determined as a function of time and the speed of the suspension is determined therefrom .
  • the measuring device 1 is located there in the process, where it is of very particular use. This is on the one hand in front of the first magnetic separation unit 20 in that the pulp or suspension 12 is separated from the naturally occurring magnetite 15. In this case, it is particularly important to control the magnetic separator in a timely manner to determine how high the concentration of magnetite or magnetic particles 8 in the suspension 12 is. to
  • the measuring device 1 before the second magnetic separation system 20 ', in which the valuable magnetic particle pairing 25 from the rest of the ore, the gait 28, is separated. Since this is the actual recycling process, the exact knowledge of the magnetic particle concentration in the suspension 13 at this point is particularly important for economy of the entire process. Likewise, a measurement of the magnetic particle concentration by a measuring device 1 after this separation step is expedient in order to precisely determine the required amount of separation additives.
  • the third magnetic separation system 20 "takes place, as already described.
  • concentration of the magnetic particles 8 before the solution enters the magnetic separation Tor 20 '' is measured accurately so that the magnetic separator 20 '' can work very economically.
  • the action of a magnetic separator 20 ' in this case designed in the form of a so-called traveling wave ⁇ magnetic separator will be explained in more detail with reference to FIG. 5
  • the magnetic field separator 20 ' has a controller 32 which in turn controls a frequency converter 33 and which further controls electromagnets 35 for generating magnetic fields 40.
  • the controller 32 controls the magnetic field 40 so that it is a so-called traveling field.
  • the electromagnets 35 By appropriate excitation of the electromagnets 35, the magnetic field 40 is generated so that it is moved along the axis of the magnetic separator 20.
  • the traveling motion of the magnetic field is indicated by the arrow 41.
  • Displacement body 36 and magnet 35 The magnetic particles 8 are attracted by the magnetic field 40 to the magnetic inner edge and moved by the migrating magnetic field 40 in the direction of the arrow 41.
  • a partition 38 is provided, at which the magnetic particles 8 and the valuable magnetic particle pairing 25, which adhere to the inner wall of the magnets 35, are separated from the rest of the pulp.
  • the controller 32 For precise control of the magnetic field 40 and its movement in the direction of the arrow 41, it is necessary for the controller 32 to obtain very accurate values about the concentration of the pairing 25 or, in another sub-process, about the concentration of the magnetic particles 8.
  • the measuring device 1 which measures the concentration of the magnetic particles 8 or 25, measures in the suspension 12 or 13, respectively upstream of this process.
  • the measuring device 1 supplies the values to the controller 32 in FIG Real time, whereby the efficiency of the deposited magnetic ⁇ particles 25 or 8 or 15 compared to a method without this measuring device 1 can be significantly increased.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Menge magnetischer oder ferromagnetischer Partikel in einer einen Kontrollraum (2) durchströmenden Suspension (3), wobei mittels einer den Kontrollraum (2) umgebenden Messspule (8) der magnetische Fluss gemessen wird, der ein Maß für die Menge der in der Suspension (3) enthaltenen magnetischen Partikel (8) darstellt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass anhand eines so erhalten Maßes für eine Konzentration von magnetischen Partikeln (8) Teilprozesse einer Erzverarbeitungsanlage (10) gesteuert werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung der Menge magnetischer Partikel in einer Suspension
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Menge von magnetischen Partikeln in einer Suspension nach Anspruch 1, sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Menge von magnetischen Partikeln nach Anspruch 14 und eine Anlage zur Erz- Verarbeitung nach Anspruch 15.
Bei der Gewinnung von Erzen werden im Bergbau im Allgemeinen so genannte Flotationsverfahren eingesetzt, um aus dem gemahlenen Gestein (Erz) das wertstoffhaltige Material zu gewin- nen. Aufgrund der wechselnden chemischen Zusammensetzung des Gesteins und der Wertstoffkonzentration im Erz müssen dabei sowohl chemische Parameter des Gesteinsmehl-Wasser-Breis (Pulpe) ständig gemessen und nachgeregelt werden. Ebenso müs¬ sen die Volumenströme zur optimalen Gestaltung des Prozesses genau geregelt werden.
Bei einem neu entwickelten Verfahren werden nichtmagnetische Erzpartikel mit Hilfe chemischer Oberflächenaktivierung an magnetisierbare Partikel gebunden, so dass diese Agglomerate mit Hilfe geeignet gestalteter Magnetfelder aus der Pulpe extrahiert werden können. Dieses neue Verfahren führt zu ei¬ ner höheren Erzgewinnungsrate bei niedrigerem Energieaufwand als die bisherigen, auf Gasblasen basierenden Verfahren. Diese neuen Verfahren erfordern aber die Regelung von Volumen- flüssen und Erzkonzentrationen, insbesondere auch der magne- tisierbaren Partikel in Echtzeit.
Derzeit werden in der herkömmlichen Flotation insbesondere zwei Methoden zur Bestimmung der wesentlichen Pulpenparameter eingesetzt:
- Chemische Schnellanalyse mit seitlicher Rasterung, die ty¬ pischerweise einige Minuten benötigt. - Röntgenstrahlungsbasierte Analyse (X-Fluoreszenz bzw. X- Absorption) .
Da die chemischen Analysen darauf basieren, dass im Allgemei- nen große Stoffmengen umgesetzt werden und dadurch ein stark mittelnder Effekt auftritt, ist sie nicht geeignet, kurzzei¬ tige Schwankungen, die beispielsweise in einem magnetischen Separator eine Rolle spielen können, zeitlich und bezüglich der Konzentration ausreichend genau zu erfassen.
Röntgenstrahlungsbasierte Analysemethoden sind Stand der Technik und können insbesondere auch kurzzeitige Schwankungen ausreichend genau erfassen, sie haben aber den erheblichen Nachteil, dass damit im Produktionsbereich Strahlungskon- trollbereiche eingerichtet werden müssen, welche sicherheits- und kostentechnisch nachteilig sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit der die Wertstoffgewinnungsrate bei der Erz- Verarbeitung erhöht werden kann.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren zur Bestimmung der Menge von magnetischen Partikeln in einer Suspension mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie in einer Vor- richtung zur Bestimmung der Menge magnetischer Partikel in einer Suspension nach Patentanspruch 15 sowie in einer Erzgewinnungsanlage nach Anspruch 16.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass mittels einer den Kontrollraum umgebenden Messspule der magnetische Fluss gemessen wird, der ein Maß für die Menge der in der Suspension enthaltenen magnetischen Partikel darstellt. Anhand dieses Maßes für die Menge der in der Suspen¬ sion vorhandenen magnetischen Partikel, also der Konzentrati- on der magnetischen Partikel, werden Teilprozesse einer Erz- verarbeitung gesteuert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonderem Vorteil durchgeführt werden, um die ermittelte Menge der in der Sus¬ pension enthaltenen magnetischen Partikel als Regelgröße in einer Prozesssteuerung zu verwenden.
Im Folgenden werden die in diesem Patent verwendeten Begriffe definiert :
Unter Erz versteht man ein Mineralaggregat mit Wertbestand- teilen, wobei die Wertbestandteile zumeist zur Metallgewin¬ nung dienen. Es handelt sich beispielsweise um Eisenerz oder um Kupfererz. Hier wird im Weiteren von Erz in gemahlener Form gesprochen. Das gemahlene Erz ist in der Regel mit einem flüssigen Medi¬ um, meist Wasser, versehen, das im Weiteren als Suspension bezeichnet wird, die in der Fachsprache auch als Pulpe be¬ zeichnet wird. Der Wertbestandteil oder auch der Wertstoff ist der aus dem Erz zu gewinnende Bestandteil (z. B. die Metalle Cu, AI, Fe, Ti) , und liegt meist in Form eines Metallsalzes, wie bei¬ spielsweise Kupfersulfid (Cu2S) , Bauxid (AI (OH) 3, Ilmenit Fe- Ti03 (= FeO+Ti02), oder Hämatit (Fe203) vor.
Der Rest des Erzes, aus dem der Wertbestandteil oder der Wertstoff abgetrennt wurde, wird im Folgenden auch als Rest bezeichnet, wobei im Deutschen der Begriff „Gangart" oder „taubes Gestein" und im Englischen der Begriff „tailing" ver- wendet wird.
Des Weiteren wird von magnetisierbaren Partikeln bzw. von magnetischen Partikeln gesprochen, wobei hier sowohl paramagnetische als auch ferromagnetische oder supraleitende Parti- kel darunterfallen. Hierunter fällt unter anderem der Magnetit (Fe304) . Hydrophobierungsadditive sind Zusatzstoffe, die Feststoffe in der Suspension bevorzugt selektiv hydrophobisieren, also wasserabstoßend machen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Xanthate .
Trennungsmittel sind Additive, die dazu geeignet sind, hydro¬ phobe, aneinandergebundene Partikel wieder voneinander zu trennen. Diese sind beispielsweise Öle, wie Dieselöl oder Tenside .
Nach einer Ausgestaltungsform gemäß den Unteransprüchen ist es zweckmäßig, wenn Teilprozesse von Erzgewinnungsanlagen für nicht magnetische Erze gesteuert werden, wobei die nicht mag¬ netischen Erze mit magnetischen Partikeln gepaart sind. Dabei sind die nichtmagnetischen Erze und die magnetischen Partikel bevorzugt selektiv hydrophobisiert und haften ferner in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform aneinander, wobei Hydrophobisierungsadditive die Haftung herbeiführen. Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens sieht vor, dass die in der Suspension enthaltenen ferromagnetischen Partikel mittels eines Magnetfelds separiert werden, wobei das Separati¬ onsverfahren anhand der ermittelten Menge der magnetischen oder ferromagnetischen Partikel geregelt wird.
Eine andere bevorzugte Anwendung des Verfahrens sieht vor, dass die magnetischen oder ferromagnetischen Partikel zu der Suspension dosiert werden, wobei der Dosiervorgang anhand der ermittelten Menge der magnetischen oder ferromagnetischen Partikel geregelt wird.
Weitere Bestandteile der Erfindung sind eine Vorrichtung zur Bestimmung der Menge magnetischer Partikel in einer Suspension, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der An- sprüche 1 bis 14 dient, sowie eine Erzgewinnungsanlage zur
Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen :
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Erzverarabei- tungsanlage ,
Figur 2 eine Darstellung von einer Bindung zwischen einem
Wertstoff und einem magnetischen Partikel,
Figur 3 und Figur 4 Darstellung einer Messanordnung zur Messung von magnetischen Partikeln und
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Magnetseparators mit Hilfe eines Wanderfeldes. Im Folgenden wird der schematische Ablauf zur Erzverarbeitung und zur Gewinnung eines Wertstoffes aus dem Erz mittels einer Erzgewinnungsanlage 10 nach Figur 1 beschrieben. Hierbei han¬ delt es sich um ein Kupfersulfid, das als Wertstoff in dem Erz vorliegt und in Form einer Suspension 12 in den Prozess eingespeist wird.
Grundsätzlich basiert das Verfahren darauf, dass zunächst der Wertstoff Kupfersulfid (CU2S) durch ein spezielles Hydropho¬ bierungsadditive selektiv hydrophobiert wird, ferner werden Magnetpartikel in Form von Magnetit (FesC^) zugeführt, die ebenfalls hydrophobiert sind, diese Magnetpartikel und der Wertstoff bilden aufgrund der hydrophoben Oberflächeneigenschaften eine innige, aber trennbare Verbindung, wie sie bei¬ spielsweise in Figur 2 schematisch dargestellt ist. Die Mag- netpartikel und der Wertstoff als Wertstoffmagnetpartikelpaa- rung 25 werden in einem Magnetseparator 20 von dem Rest 28 des Erzes abgetrennt und in einem weiteren Verfahrensschritt wird die Wertstoffmagnetpartikelpaarung 25 wieder gelöst und die magnetischen Partikel 8 werden von dem Wertstoff 30 in einem weiteren Magnetseparator getrennt.
Zu den Verfahrensschritten im Einzelnen: Auf der linken Seite der Figur 1 wird die Suspension 12 in den Prozess eingeleitet. Es ist eine Pumpe vorgesehen, die die Suspension 12 in einen ersten Magnetseparator 20 einleitet. In diesem ersten Magnetseparator 20 wird Magnetit 15, das neben dem zu gewinnenden Wertstoff 30, dem Kupfersulfid 30, im Erz vorliegt, abgetrennt. In diesem Fall handelt es sich praktisch um einen weiteren Wertstoff, der in Form von natürlichem Magnetit 15 im Erz vorliegt. Die von dem an sich nützlichen Magnetit 15 befreite Suspension 12 wird weiterge- leitet durch ein Rohrsystem und in einer statischen Mischvorrichtung mit einem ersten Hydrophobierungsadditiv 24 vermischt. Dieses Hydrophobierungsadditiv 24 (z. B ein Xanthat oder ein Dithiophosphat ) , das in dem Behälter links oben der Zeichnung in der Figur 1 dargestellt ist, wird ebenfalls über eine Mischvorrichtung mit Wasser versetzt und über eine Pumpe zu einer Mischvorrichtung 16 mit der Suspension 12 vermischt. Im Weiteren werden der Suspension 12 magnetische Partikel 8, die ebenfalls mit einem Hydrophobierungsadditiv (vorzugsweise ein Dithiophosphat) hydrophobiert sind, in einer weiteren Mischvorrichtung 16 zugemischt. Beides zusammen wird nun in einer Rührvorrichtung 16 im unteren mittleren Bereich der Figur 1 vermischt. Hier werden also der Pulpe bzw. der Suspension 12 die Magnetpartikel 8 zugemischt. In dieser Mischvorrichtung 16 entsteht eine Verbindung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Nämlich hydrophobierte Mag¬ netpartikel 8, die mit den samenförmig dargestellten Hydrophobierungsadditiven 24' an ihrer Oberfläche versehen sind, verbinden sich mit hydrophobiertem Kupfersulfid 30, also dem Wertstoff 30, der ebenfalls mit Hydrophobierungsadditiven 24 an seiner Oberfläche versehen ist. Die Hydrophobierungsaddi¬ tive 24 und 24' sind so gewählt, dass sie eine hier nicht nä¬ her erläuterte Verbindung zwischen dem Magnetpartikel 8 und dem Wertstoff 30 herbeiführen.
Eine so verbundene Wertstoff-Magnetpartikel-Paarung 25 liegt nun in der Suspension 12 vor, weshalb die Suspension 12 nach dem Zusatz von Magnetpartikeln 8 mit dem Bezugszeichen 13 versehen ist. Die Suspension 13 wird nun in einem weiteren Magnetseparator 20' bzw. Magnetseparationsvorrichtung 20' gebracht, in der die Wertstoff-Magnetpartikel-Paarung 25 von der Gangart 28 des Erzes abgetrennt wird. Die Paarung 25 wird nun in eine weitere Rührmischvorrichtung 16 geleitet, in die ein Trennungsmittel 26 eingeleitet wird. Bei diesem Tren¬ nungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Öl, wie Die¬ selöl, handeln oder ein spezielles, hierfür geeignetes Ten- sid. Durch das Trennungsmittel 26 wird die Paarung 25 zwi- sehen den Magnetpartikeln 8 und dem Wertstoff 30 wieder aufgelöst, wonach die Partikel 8 und der Wertstoff 30 in wässri- ger Lösung nebeneinander vorliegen. Diese Lösung, die mit den Bezugszeichen 8, 30 bezeichnet wird, wird nun in einen drit¬ ten Magnetseparator 20'' geleitet, wobei die Magnetpartikel 8 von der Lösung getrennt werden und der Wertstoff 30 alleine in der Lösung übrig bleibt. Der Wertstoff 30 wird nun noch in eine Eindickvorrichtung gegeben und kann dort in konzentrierter Form den Prozess als Wertstoff 30 verlassen. Hierbei handelt es sich um einen komplexen Prozess, der je¬ doch auf natürliche Rohstoffe aufbaut. Da natürliche Rohr¬ stoffe zwangsläufig nicht immer dieselben Konzentrationen an einzelnen Bestandteilen aufweisen, ist es wichtig, für eine optimale Prozessführung möglichst genau und zeitnah die aktu- eilen Werte der Konzentration des Wertstoffes 30 in der Sus¬ pension 12 zu kennen. Hierzu wird eine Messvorrichtung angewandt, die in den Figuren 3 und 4 näher erläutert wird.
Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung 1 umfasst einen rohrförmi- gen Kontrollraum 2, der von einer Suspension 3 durchströmt wird, die ferromagnetische Partikel enthält. Der Kontrollraum 2 ist von einer Messspule 4 umgeben, die den magnetischen Fluss innerhalb der von der Messspule 4 eingeschlossenen Flä¬ che misst. Der Kontrollraum 2 ist ferner von einer als Spule 5 (Anregungsspule) ausgebildeten Magnetfelderzeugungsvorrichtung umgeben, durch die ein Erregerstrom fließt, der ein statisches Magnetfeld in dem Kontrollraum erzeugt. Die Anzahl der Windungen der Spule 5 und der durch die Spule 5 fließende Strom sind so gewählt, dass das magnetische Feld H im Inneren der Spule 5 ausreichend groß ist, um ferromagnetische Parti¬ kel, die in der Suspension 3 enthalten sind, bis zu einem festgelegten Wert aufzumagnetisieren . Durch das durch die Spule 5 erzeugte statische Magnetfeld werden die ferromagne- tischen Partikel aufmagnetisiert , wodurch ein zusätzlicher Magnetfluss BM entsteht, der mit der Messspule 4 und einem damit verbundenen, in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellten, Fluxmeter 6 durch eine zeitliche Integration detek- tiert wird, wobei das Messsignal ein Maß für die sich während der Integrationszeit in der Messspule 4 befindlichen ferro- magnetischen Partikel ist.
Da die Messspule 4 neben dem von den ferromagnetischen Parti- kein verursachten Magnetfluss BM auch noch den durch die Spu¬ le 5 bzw. durch das Anregungsfeld H verursachten magnetischen Fluss BH (sog. Luftfluss ΒΗ=μοΗ) misst, befindet sich inner¬ halb des Anregungsfelds innerhalb der Spule 5 eine Kompensa¬ tionsspule 7, die derart angeordnet ist, dass sie ebenfalls dem vom Luftfluss BH der Erregerspule durchsetzt wird, nicht jedoch dem Magnetfluss BM der den Kontrollraum 2 passierenden ferromagnetischen Partikel. Die Kompensationsspule 7 ist hin¬ sichtlich der von ihr eingeschlossenen Fläche und der Windungszahl so ausgebildet, dass sie der Messspule 4 genau ge- gengleich entspricht. Dies erreicht man z. B. dadurch, dass der Wicklungssinn der beiden Spulen gegensinnig ist. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kompensati¬ onsspule 7 neben der Messspule 4 angeordnet. Die Kompensati¬ onsspule 7 und die dazu gegengleiche Messspule 4 sind elek- trisch in Reihe verschaltet, so dass sich im Summensignal beider Spulen der Fluss des Erregerfeldes BH, das beide Spu¬ len durchdringt, genau kompensiert (Nettospannung U = 0) . Das mit dem angeschlossenen Fluxmeter 6 aufgenommene zeitliche Integral ist dadurch ebenfalls Null. Befinden sich in dem Kontrollraum bzw. der ihn umgebenden Messspule Magnetpartikel, wird die Kompensation der Spulenanordnung aus Messspule (4) und Kompensationsspule (7) gestört und der durch die fer- romagnetischen Partikel bewirkte magnetische Fluss BM trägt zu einer Nettospannung U Φ 0 bei, die von dem angeschlossenen Fluxmeter zeitlich integriert wird. Die integrierte Spannung U stellt somit ein Maß für den Magnetfluss und damit ein Maß für die Menge der in der Suspension enthaltenen ferromagneti- sehen Partikel dar und kann als Regelgröße in einer Prozess¬ steuerung verwendet werden.
Im Rahmen eines Verfahrens zur magnetischen Separation kann anhand des Messsignals der Anteil der in der Suspension ent- haltenen ferromagnetischen Partikel bestimmt werden.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei für übereinstimmende Bestandteile dieselben Bezugszei¬ chen wie in Fig. 1 verwendet werden. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorrichtung 8 ei¬ nen von einer Suspension 3 durchströmten rohrförmigen Kontrollraum 2, der von einer Messspule 4 umgeben ist. Anders als im ersten Ausführungsbeispiel wird von einer als Spule 9 ausgebildeten Magnetfelderzeugungsvorrichtung ein magneti- sches Wechselfeld erzeugt, das die in der Suspension 3 ent¬ haltenen ferromagnetischen Partikel mit einer festgelegten Frequenz abwechselnd in entgegengesetzte Richtung aufmagneti- siert. Das magnetische Wechselfeld bewirkt, dass die ferro¬ magnetischen Partikel innerhalb der Messspule 4 kontinuier- lieh ummagnetisiert werden, so dass der durch die ferromagne- tischen Partikel erzeugte zusätzliche Magnetfluss BM~ sich periodisch mit der Frequenz des als Anregungsfeld dienenden magnetischen Wechselfelds ändert. Die zeitliche Änderung des magnetischen Flusses bewirkt die Induktion einer Spannung in der Messspule 4, die der Änderung des magnetischen Flusses proportional ist und die somit ein Maß für den Anteil der ferromagnetischen Partikel in der Messspule 4 darstellt.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel befindet sich inner- halb der das Anregungsfeld erzeugenden Spule 9 eine bei¬ spielsweise gegengleich zur Messpule ausgeführte Kompensati¬ onsspule 7, um den Einfluss des Anregungsfelds auf die Mess¬ spule 4 zu kompensieren. Es kann zweckmäßig sein, zwei Messvorrichtungen 1 hintereinander zu schalten. Somit kann die Konzentrationsänderung in der Suspension in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt werden und daran die Geschwindigkeit der Suspension ermittelt wer¬ den .
Nun zurückschauend zur Figur 1 ist die Messvorrichtung 1 dort im Prozess eingezeichnet, wo sie von ganz besonderem Nutzen ist. Dies ist zum einen vor der ersten magnetischen Separationsanlage 20, indem die Pulpe bzw. die Suspension 12 von dem natürlich vorliegenden Magnetit 15 getrennt wird. Hierbei ist es zur Steuerung des Magnetseparators besonders wichtig, zeitnah zu ermitteln, wie hoch die Konzentration an Magnetit bzw. magnetischen Partikeln 8 in der Suspension 12 ist. Zur
Feststellung, inwieweit das Magnetit 15 aus der Suspension 12 entfernt wurde, ist es ferner zweckmäßig, eine Messvorrich¬ tung 1 nach der ersten magnetischen Separation 20 einzusetzen (in Figur 1 nicht dargestellt) .
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Messvorrichtung 1 vor der zweiten magnetischen Separationsanlage 20', bei der die Wertstoff-Magnetpartikel-Paarung 25 vom Rest des Erzes, der Gangart 28, getrennt wird. Da es sich hierbei um den ei- gentlichen Wertstoffgewinnungsteilprozess handelt, ist für eine Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses die genaue Kenntnis der Magnetpartikelkonzentration in der Suspension 13 an dieser Stelle besonders wichtig. Ebenso ist eine Messung der Magnetpartikelkonzentration durch eine Messeinrichtung 1 nach diesem Separationsschritt zweckmäßig, um die benötigte Menge an Trennungsadditiven genau zu bestimmen.
Zur Trennung der Paarung 25 in die einzelnen Bestandteile Magnetpartikel 8 und Wertstoff 30 erfolgt, wie bereits be- schrieben, die dritte Magnetseparationsanlage 20''. Hier ist es auch von besonderer Bedeutung, dass die Konzentration der Magnetpartikel 8 vor Eintritt der Lösung in den Magnetsepara- tor 20'' genau gemessen wird, damit der Magnetseparator 20'' besonders wirtschaftlich arbeiten kann.
Anhand der Figur 5 wird die Wirkungsweise eines Magnetsepara- tors 20', in diesem Fall ausgestaltet in Form eines so ge¬ nannten Wanderfeld-Magnetseparators, näher erläutert. Der Magnetfeldseparator 20' weist eine Steuerung 32 auf, die wiederum einen Frequenzumrichter 33 steuert und die im Weiteren Elektromagnete 35 zur Erzeugung von Magnetfeldern 40 steuert. Die Steuerung 32 steuert das Magnetfeld 40 so, dass es sich um ein so genanntes Wanderfeld handelt. Durch entsprechende Anregung der Elektromagnete 35 wird das magnetische Feld 40 so erzeugt, dass es entlang der Achse des Magnetseparators 20 bewegt wird. Die Wanderbewegung des Magnetfeldes wird durch den Pfeil 41 angezeigt.
In der Mitte des Magnetseparators 20' befindet sich ein Ver¬ drängungskörper, der in Form eines Zylinders ausgestaltet ist und mittig in dem kreisförmigen Magneten 35 angeordnet ist. Die Suspension 13 gelangt in einen Trennkanal 34 zwischen
Verdrängungskörper 36 und Magneten 35. Die magnetischen Partikel 8 werden durch das Magnetfeld 40 an den Magnetinnenrand angezogen und durch das wandernde Magnetfeld 40 in Richtung des Pfeiles 41 bewegt. Am Ende des Trennkanales 34 ist eine Trennblende 38 vorgesehen, an der die Magnetpartikel 8 bzw. die Wertstoff-Magnetpartikel-Paarung 25, die an der Innenwand der Magnete 35 anhaften, von dem Rest der Pulpe abgetrennt werden . Zur genauen Steuerung des Magnetfeldes 40 und dessen Wanderbewegung in Richtung des Pfeiles 41 ist es notwendig, dass die Steuerung 32 sehr genaue Werte über die Konzentration der Paarung 25 bzw. in einem anderen Teilprozess über die Konzentration der Magnetpartikel 8 erhält. Hierzu ist, wie be- reits beschrieben, die Messvorrichtung 1, die die Konzentration der Magnetpartikel 8 bzw. 25 misst, in der Suspension 12 bzw. 13 misst, diesem Prozess jeweils vorgeschaltet. Die Messvorrichtung 1 liefert die Werte an die Steuerung 32 in Echtzeit, wodurch der Wirkungsgrad der abgeschiedenen Magnet¬ partikel 25 bzw. 8 oder 15 gegenüber einem Verfahren ohne diese Messvorrichtung 1 deutlich erhöht werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Menge magnetischer oder fer- romagnetischer Partikel in einer, einen Kontrollraum (2) durchströmenden Suspension (3) , wobei mittels einer den Kontrollraum (2) umgebenden Messspule (8) der magnetische Fluss gemessen wird, der ein Maß für die Menge der in der Suspensi¬ on (3) enthaltenen magnetischen Partikel (8) darstellt, da¬ durch gekennzeichnet, dass anhand eines so erhalten Maßes für eine Konzentration von magnetischen Partikeln (8) Teilprozesse einer Erzverarbeitungsanlage (10) gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Teilprozesse für eine Erzgewinnungsanlage (10) von nichtmag- netischen Erzen gesteuert werden, wobei nichtmagnetische Erze in Teilprozessen der Erzverarbeitung mit magnetischen Partikeln (8) gepaart werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmagnetischen Erze und die magnetischen Partikel
(8) für Teilprozesse der Erzverarbeitung selektiv hydrophobi- siert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobisierten nichtmagnetischen Erze und die hydro- phobisierten magnetischen Partikel (8) während der Teilprozesse der Erzverarbeitung aneinanderhaften .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel (8) mittels einer in Strömungsrichtung vor der Messspule (4) angeordneten Magnetfelderzeugungsvorrichtung magnetisiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungsvorrichtung ein statisches Magnetfeld erzeugt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Fluss in einem Kontrollraum während einer festgelegten Integrationszeit mit einem Fluxmeter (6) gemes¬ sen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungsvorrichtung in einem Kontrollraum ein zeitlich variierendes Magnetfeld erzeugt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluss in dem Kontrollraum anhand der in der Messspule (4) induzierten Spannung gemessen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Fluss der Magnetfelderzeu¬ gungsvorrichtung durch die gegengleiche Verschaltung zweier Spulen kompensiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Menge der in der Suspension enthaltenen magnetischen Partikel (8) als Regelgröße in einer Prozesssteuerung verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Bewegungsrichtung der Suspension eine zweite Messspule vorgesehen ist, wobei durch den in der ersten Messspule und in der zweiten Messspule ermittelten magnetischen Fluss die Geschwindigkeit der Suspension ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Suspension (3) enthal¬ tenen magnetischen Partikel (8) mittels eines Magnetfelds se- pariert werden, wobei das Separationsverfahren anhand der ermittelten Menge der magnetischen oder ferromagnetischen Partikel geregelt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel (8) zu der Suspension (3) dosiert werden, wobei der Dosiervorgang anhand der ermittelten Menge der magnetischen Partikel (8) geregelt wird.
15. Vorrichtung zur Bestimmung der Menge magnetischer Partikel (8) in einer Suspension (3) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Erzgewinnungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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