DE1758135B2

DE1758135B2 - Vorbereitungsverfahren zur magnetischen aufbereitung von mineralienmischungen

Info

Publication number: DE1758135B2
Application number: DE19681758135
Authority: DE
Inventors: Sabri Venetia Pa.; Berman Martin Pittsburgh Pa.; Ergun (V.St.A.)
Original assignee: US Department of the Interior
Current assignee: US Department of the Interior
Priority date: 1968-02-27
Filing date: 1968-04-08
Publication date: 1972-04-06
Also published as: DE1758135A1; US3463310A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Vorbereitungsverfahren zur magnetischen Aufbereitung einer aus mehreren Komponenten, insbesondere verschiedenen Mineralien, bestehenden Mischung.

Bekanntlich können die magnetischen Eigenschaften vieler Mineralien durch Wärmebehandlung derart beeinflußt werden, daß die magnetische Entmischung bzw. Abtrennung einzelner Komponenten möglich wird. Hierzu wird die gesamte Mischung, gegebenenfalls, z, B. bei der Behandlung von Sulfiden unter oxydierenden oder bei der Behandlung von Hämatit oder anderen Eisenoxyden unter reduzierenden Bedingungen oder beidem, erwärmt. Durch Wärmebehandlung beeinflußbar sind z. B. im Sinne einer Zunahme der magnetischen Aktivität Pyrit, Hämatit. Markäsit, Siderit, Kupferpyrit, Arsenpynt, Bornit, Pyrolusit u, a. m. Bei einer Behartdlungsdauer von wenigen Sekunden bis zu einer oder mehreren Stunden gelangen Temperaturen von 300 bis 1000° C zur Anwendung. Von besonderer Bedeutung ist dies Verfahren bei der Erzaufbereitung. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, das Verfahren für die Entfernung von Pyrit aus Steinkohle einzusetzen. Die aus den Vorkommen der USA geförderte Steinkohle ist stark schwefelhaltig (etwa weniger als I bis 6 «/o), wobei etwa 40 bis. 80»/n des gesamten Selwefeloehalts in Form von Pyrit vorliegt, Djs bei der Kohleverbrennung anfallende SO₂ stellt aber eine unerwünschte Emission dar, die bei der zunehmenden Luftverschmutzung möglichst vermieden werden muß Die Kohleverbraucher, insbesondere Elektrizitätswerke sind daher gezwungen, entweder natürlich vorkommende, aber seltene Xohletypen mit niedri-„em Schwefelgehah. zu verwenden, oder aber die Kohle zunächst zu entschwefeln, was den Betrieb stark verteuert.

Nach dem erwähnten Vorschlag wird feingemahlene Kohle an der Luft und unter Dampfzufuhr erhitzt bis zumindest ein Teil des Pyritgehalts in Maa'netopyrit (Pyrrhotin), Magnetit und gamma-Hämatit umgewandelt und damit der Übergang vom paramagnetischen zum ferromagnetischen Zu-tand vollzogen ist. Nunmehr kann die magnetische Abtrennung der umgewandelten Pyritphase erfolgen. Da eine rasche Umwandlung in Pyrrhotin erst bei etwa 600^:: C erfolgt und auch die Oxydation zu Magnetit und Hämatit hohe Temperaturen erfordert, ist eine starke Erhitzung der gesamten Kohlenmasse erforderlich. Um wenigstens die magnetische Ph;i«.-nänderung der Oberfläche des Pyritkorns zu erreichen, ist eine Erhitzung auf mindestens 360 C nötig Damit wird das Verfahren unwirtschaftlich, &.\ die starke Erhitzung der gesamten Masse nicht .ur teuer ist, sondern auch durch die Austreibung der bei diesen Temperaturen flüchtigen Bestandteile der Kalorienwert der Kohle verschlechtert und ihre \bbrandkennlinie in unkontrollierter Weise verändert wird. Ähnliche Nachteile sind bei der eine Erhitzung der gesamten Mischung erfordernden magnetischen Trennung anderer Mischungen bzw. Mischung^komponenten als Kohle-Pyrit zu erwarten.

Es ist bereits bekannt, zur Materialerhitzung elektromagnetische Energie im Mikrowellenbereich einzusetzen. Insbesondere schlägt das USA.-Patent 3 233 030 sowie das USA.-Patent 3 261 95V ein Verfahren zur Erzaufbereitung durch Behandlung mit einer elektromagnetischen Strahlung hoher Frequenz vor. Das aufzubereitende Erz, z. B. Hämatit. wird zur besseren Absorption der Mikrowellen durch die Erzteilchen zunächst mit Wasser versetzt und dann unter Bildung eines elektrischen Bogens zwischen den Erzteilchen und den Elektroden der Erhitzungsvorrichtung so stark erhitzt, daß das Material zersetzt wird.

Da das gesamte Material bis zur Zersetzung erhitzt werden soll, ist ein eiheblichet Energieaufwand erforderlich. Ferner entsteht bei einer Anwendung dieses Verfahrens auf aus mehreren K ,nponenten bestehende Mischungen ebenfalls der N..enteil einer möglicherweise unerwünschten Veränderung physikalischer oder chemischer Eigenschaften einzelner Komponenten durch die Zersetzung oder die Austreibung flüchtiger Bestandteile, z. B. die bereits erwähnte Verschlechterung des Kalorienwerts oder der Abbrandkennlinie von Kohle.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur magnetischen Entmischung unter Ausnutzung der Änderung der magnetischen Eigenschaften der abzutrennenden Komponenten, das die Erhitzung der ge unten Mischung und einen damit zusammenhängenden übermäßigen Energieaufwand sowie gegebenen-

(alls eine unerwünschte physikalische oder chemische Veränderung des behandelten Materials vermeidet,

DieAufgabewird durch das erftndungsgemäßeVer" fahren unter Verwendung einer Erhitzung durch eine elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich dadurch gelöst, daß unter entsprechender Einstellung von Stntblungsfrequenz und Bestrahlungsdauer die abzutrennende Komponente durch selektive Absorption bevorzugt erhitzt wird, wobei die Bestrahlung jur so lange aufrechterhalten wird, bis wenigstens eine Oberflächenschicht des Korns der abzutrennenden Komponente in eine aktivere magnetische Phase umgewandelt ist und vor Einsetzen einer nennenswerten Erhitzung der übrigen Komponente abgebrochen wird.

An Hand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden ichematischen Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert.

Feingemahlene Koh'e wird aus dem Hutbehälter 11 über Ventil 13 und Verteiler 14 auf das Transportband 12 gegeben. Die Teilchengröße wird dabei Io gewählt, daß ein möglichst hoher Anteil an freien, d. h. aus dem Kohlegefüge gelösten Pyritteilchen vorliegt. Da die Größe der Pyritkristalle je nach der Kohlensorte stark schwankt, ändert sich die gün-Itigste Teilchengröße der aufgegebenen Kohle entiprechend und liegt zwischen 0,035 und 0,42 mm; der günstigste Bereich ist 0,035 bis 0,074 mm.

Die Bestrahlung erfolgt in einem Tunnel 15 mit lechteckigem Querschnitt und elektrisch leitenden Wandflächen. Die Endstücke 16 und 17 verhindern *in Ausweichen der elektromagnetischen Strahlung. Durch den Tunnel führt das die Kohle zuführende Transportband 12 aus dielektrischem Material, z. B. Teflon. Das Transportband wird 7. B. durch minde- «tens eine der Walzen 18,19 in Pfeilrichtung 20 angetrieben.

Die von einer geeigneten Kraftquelle 21 erzeugte elektromagnetische Energie wird über einen Leiter 22 dem Tunnel 15 zugeführt. Bei Verwendung von Mikrowellenfrequenzen besteht der Leiter 22 z. B. aus einem rechteckigen Wellenleiter mit einer Anzahl von Öffnungen in der dem Tunnel 15 gegenüberliegenden Wand, so daß die Mikrowellenenergie nach unten in das Innere des Tunnels 15 gelangt und dort auf das Vom Transportband zugeführte Mahlgut einwirkt. Je tiach der verwandten Frequenz können auch Koaxialt>der Streifenleiter als Energieleiter dienen.

Die Bestrahlungsdauer hängt vom Feuchtigkeitsgehalt der Kohle, der Strahlungsfrequenz und dem Spannungsgefälle im Tunnel IS ab, wobei je nach der Frequenz 1 bis 100 Sekunden, bei z.B. 10 000 MHz 2 bis 10 Sekunden ausreichend sind.

Obwohl z. B. in Kohle verteilter Pyrit bei Bestrahlung innerhalb einer großen Bandbreite bevorzugt ieirVtiv -ih^:t7t νϊΗ w--lcn Frcqticn/cn oberhalb 1 MlI/ 1 ■·. -."i/Mi'i. in ;·ιΐΜΜΐ:··>ΐαι smd Frequenzen \p" ■-* ι I¹¹¹I¹MII. ()]'i,i'i,ili I 1LVIViisse werden bei cii ' υ·' ■!;. <>!·.'!].11 Ir .1 1 l'wiitriMien beschränktan Umwandlung in die ferromagnetische Phase erzielt, da bei längerer Behandlung fluch eine zunehmende Erwärmung der KohJemasse eintritt, Naoh günstiger Ausgestaltung der Erfindung wird daher die Bestrahlung abgebrochen, sobald 10 "/o und noch besser 5 »/0 des Pyrits umgewandelt ist.

Günstig ist ferner die Zufuhr eines Gasstroms in den Bestrahlungsraum, z,B, den Tunnel 15, Der Gasstrom, bei Behandlung von pyrithaltiger Kohle z, B, Luft, wird über die Leitung 23 in den Tunnel geblasen und durch die Leitung 24 abgesaugt. Durch den Luftstrom wird ausgetriebener Wasserdampf mitgerissen und gleichzeitig der für die Umsetzung des Pyrits in Hämatit und Magnetit erforderliche Sauerstoff zugeführt.

; Nach Abkühlung des umgesetzten Materials unter den Curiepunkt wird die Kohle durch das Transportband 12 über die L. -.ung26 dem magnetischen Abscheider 25 zugeführt, df r das hochmagnetische, umgewandelte Pyrit aus der Kohlemasse entfernt und zum Abfall gibt, oder der weiteren Verwendung, z. B. einer Extraktionsanlage zur Gewinnung von Eisen und Schwefel zuführt, während der Kohlestrom 27 zur weiteren Verwendung ebenfalls abgezogen wird.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung.

Beispiel

Proben feingemahlener, pyrithaltiger Kohle wurden einer elektromagnetischen Strahlung mit Frequenzen von 400 kHz bis 10 000 MHz ausgesetzt. Es war innerhalb des gesamten Frequenzbandes eine selektive Erhitzung des Pyrits zu beobachten, die mit ansteigender Frequenz zunahm. Da·, so behandelte Pyrit besaß hervorragende magnetische Anziehung: Verlust der Kohle an flüchtigen Bestandteilen konnten nicht festgestellt werden.

Eine gute Umwandlung der Pyritteilchen in die ferromagnetische Phase war auch bei 10 000 MHz ohne nennenswerte Erhitzung der Kohlemasse festzustellen. Die ermittelten Daten zeigen die Tendenz zunehmender Selektivität der Erhitzung bei noch höheren Frequenzen.

An Stelle der oben erläuterten, mit einem Transportband und einem Tunnel arbeitenden Anlage kann die Bestrahlung auch mit anderen, an sich bekannten Hochfrequenzvorrichtungen erfolgen, beispielsweise mit einer in einem Rohr koaxial angeordneten Ringkammer, in der die Bestrahlung erfolgt, u. a. m.

Die Abtrennung von Pyrit aus Steinkohle stellt lediglich ein Beispiel einer günstigen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Es ist grundsätzlich immer dann einsetzbar, wenn in einer Mischung mindestens eine Komponente durch Erhitzen in eine aktivere magnetische Phase überführt werden kann. Als weiteres Beispiel sei die Gewinnung eines Kupferkonzentrats aus einer Pyrit-Kupferpyrit-Silikat-Mischung bzw. dem entsprechenden Erz genannt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorbereitungsverfahren ZW magnetischen Aufbereitung von Mineraljenmischungen, indem die magnetischen Eigenschaften nur der abzutrennenden Komponenten derart verändert werden, daß diese magnetisch entfernt werden kann, wobei die Mischung zur Erhitzung einer elektromagnetischen Strahlung im. Mikrowellenbereich ausge- iq setzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter entsprechender Einstellung von Strah- ," lungsfrequenz und Bestrahlungsdauer die abzutrennende Komponente durch selektive Absorption bevorzugt erhitzt wird, wobei die Bestrahlung nur so Ianse aufrechterhalten wird, bis wenigstens eine Oberflächenschicht des Korns der abzutrennenden Komponente in eine aktivere magnetische Phase umgewandelt ist und vor Einsetzen einer nennenswerten Erhitzung der übrigen Komponente abgebrochen wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung abgebrochen wird, sobald eine Oberflächenschicht des. abzutrennenden Korns, vorzugsweise 10 ° 0 und optimal weniger als 5⁰O der Gesamtmasse der abzutrennend τ Komponenten magnetisch umgewandelt ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung mehr als IU Megahertz beträgt.

4. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Kohle und die abzutrennende Komponente aus Pyrit besteht und dis Bestrahlung in einem fließenden Gasstrom, vorzugsweise einem Luftstrom, erfolgt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der Kohle 0,035 bis 0,42 mm und vorzugsweise 0,035 bis 0.074 mm beträgt.