Verfahren zur Ausscheidung von Mineralien aus Gemischen und Einrichtung zur Durchführu dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausscheidung von Mineralien aus Gemischen, indem das Gemisch auf eine Niederschlagselektrode zugeführt wird, die der Einwirkung eines Ionenstromes und/oder eines elektrostatischen Feldces ausgesetzt ist.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung monomi neralischer Fraktionen von Stoffteilchen, das auf deren Aussonderung mittels einer Nadel unter einem binoku- laren Mikroskop beruht. Dieses Verfahren ist aber mühevoll und nicht wirtschaftlich.
Bekannt ist auch ein Verfahren und eine Einrich tung zur Ausscheidung von Stoffteilchen durch eine Zuführung des Gemisches aus einem Bunker mit Hilfe eines Vibrationsspeisers oder unmittelbar mit Hilfe einer Niederschlagselektrode, die einer gemeinsamen oder getrennten Wirkung eines Ionenstromes und eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt ist.
Wenn auch dieses Verfahren und. die Einrichtung ermöglichen, Mineralien aus dem Gemisch auszuschei den, gestatten sie nicht, monomineralische Fraktionen (Konzentrate von einem hohen Reinheitsgrad) aus der Trennung eines zusammengesetzten Gemisches herzu stellen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die obenauf gezählten Nachteile zu überwinden, indem der Erfin dung die Aufgabe zugrunde gelegt wurde, ein Verfah ren und eine Einrichtung zu entwickeln; die ermög lichen auf wirtschaftlich zweckmässige Weise monomi- neralische Fraktionen (hochwertige Konzentrate) aus einem zusammengesetzten Gemisch herzustellen.
Dabei soll die Einrichtung leicht zu betreiben, kompakt, hochleistungsfähig sein und Verluste des zu behandeln den Gemisches verhindern.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass zur Ausscheidung von monominera lischen Fraktionen von Stoffteilchen aus dem aus Teil chen bestehenden Gemisch vor der Zuführung des Gemisches auf die Niederschlagselektrode in den Teil chen elektrische Ladungen eines bestimmten Vorzei chens erzeugt werden,
in welchen Teilchen bei der Bewegung zu der Elektrode die Art des Leitwertes selektiv geändert und die erregten elektrischen Ladun gen stimuliert werden, wonach in den Stoffteilchen, die aus dem Gemisch auszuscheiden sind, die erregten Ladungen verstärkt und in den anderen Teilchen die Ladung in einem Ionenstrom und/oder elektrostati schen Feld abgeschwächt oder deren Vorzeichen geän dert wird.
Der Leitwert der Stoffteilchen kann mittels. Erhit zung und anschliessender Abkühlung dieser Teilchen bei deren Zuführung zur Niederschlagselektrode verän dert werden.
Die Erfindung betrifft im weitern eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche eine Trennkammer mit Trennwänden und einer darin ange brachten Niederschlagselektrode, eine Vorrichtung zum Zuführen der Stoffteilchen zur Niederschlagselektrode und zu deren Versetzen in unstetige Bewegungen und die Quellen enthält, welche den Ionenstrom und das elektrostatische Feld erzeugen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsoberfläche der Vorrich tung zum Zuführen der Stoffteilchen zur Nieder schlagselektrode und die Oberfläche der Niederschlags elektrode mit einer Schicht aus einem Werkstoff über zogen sind, welcher ein Kontakt-Ventil-Leitvermögen aufweist.
In der Einrichtung zur Zuführung von Stoffteilchen zur Niederschlagselektrode und deren Versetzen :n eine unstetige Bewegung kann die Vorrichtung zwei vibrierende, übereinander angebrachte und mit dem das Kontakt-Ventil-Leitvermögen aufweisenden Stoff überzogene Mulden verschiedener Länge aufweisen, wobei ein Ende der unteren Mulde von der Grenze des Ionenstromes in einem Abstand angebracht ist,
der die Dämpfung der Schwingungen von Stoffteilchen und einen stabilen Kontakt derselben mit der Oberfläche der Niederschlagselektrode gewährleistet.
Das Ende der unteren Mulde kann mit dem Bari- umtitanat überzogen sein., das elektrete Eigenschaften aufweist, die die Schaffung eines Ionenstromes (mit negativem oder positivem Vorzeichen) zwischen der Muldenkante und der Niederschlagselektrode zum Laden der Stoffteilchen während. deren Niederfallens auf die Niederschlagselektrode ermöglichen.
In der Vorrichtung zwischen den Mulden kann: ein stromgespeistes Halbleiterelement untergebracht sein, welches die eine der Mulden erhitzt, während es die andere abkühlt, und welches der Schicht des Stoffes, die auf den Mulden aufgetragen ist, und den Stoffteil chen Diffusionseigenschaften gibt, womit die Änderung des Vorzeichens und, der Grösse der Ladung ermög licht wird.
Das Kontakt-Ventil-Leitvermögen kann der Ober fläche der Niederschlagselektrode durch Verwendung eines Halbleitermaterialüberzuges erteilt werden.
Die zweckmässig zylindrische Oberfläche der Nie- derschlagselektrode in der erfindungsgemässen Einrich tung kann in Form von Segmenten ausgeführt werden, die einen Halbleitermaterialüberzug aufweisen, und mit dem Gehäuse der Einrichtung mittels Kristalldioden, beispielsweise Germaniumdioden, elektrisch verbunden sind.
In einer Kammer der Einrichtung können Trenn wände vorgesehen sein, welche derart ausgeführt sind, dass es möglich ist, deren Höhe zu verändern, wobei der Abstand zwischen ihnen dem Durchmesser der Niederschlagselektrode gleich ist und eine der Trenn wände in der senkrechten Ebene angebracht ist, die durch die Achse der Niederschlagselektrode läuft.
Im folgenden ist das erfindungsgemässe Verfahren anhand von Zeichnungen, die ein, Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens darstellen, näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 den schematischen Aufbau der Einrichtung, Fig. 2 einen Längsschnitt der Einrichtung, Fig. 3 eine Gesamtansicht der Einrichtung, und Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Nie derschlagselektrode.
Die Einrichtung zur Ausscheidung von monomine ralischen Fraktionen enthält einen Bunker 1 (Fig. 1), Mulden 2, 3, welche mit Oxydschichten überzogen sind, einen Vibrator 4, ein halbleitendes Element 5, eine Niederschlagselektrode 6, Elektroden 7, 8, die den Zonenstrom und das elektrostatische Feld erzeugen, eine Trennkammer 9 mit Trennwänden 10, 11 und Aufnahmekasten 12.
Der Bunker 1 (Fig. 2) ist zur Zuführung von Stoff teilchen bestimmt und mit einem Schieber 13 versehen, welcher ein gleichmässiges Auslassen von Stoffteilchen verschiedener Körngrösse auf die Mulden 2, 3 unter schiedlicher Länge gewährleistet, deren Arbeitsflächen die Eigenschaft des Ventil-Leitvermögens durch die Verwendung eines Halbleitermaterialüberzuges erteilt ist.
Durch den Vibrator 4 werden die Mulden 2, 3 hin- und herbewegt, wodurch die Stoffteilchen auf der Oberfläche dieser Mulden in eine unstetige Bewegung versetzt werden, welche Mulden das Kontakt-Ventil- Leitvermögen aufweisen, wobei in den Teilchen elek trische Ladungen mit einem bestimmten Vorzeichen erzeugt werden.
Zwischen den Vibrationsmulden 2, 3 ist, wie in Fig.2 angedeutet, ein stromgespeistes Halbleiterele ment 5 angeordnet, welches eine der Mulden erwärmt, die andere abkühlt und zusammen mit dem Halbleiter- überzug dar Mulden die Änderung des Leitvermögens (Ionen oder Elektronenleitwert) der Stoffteilchen be wirkt,
wodurch es zur Änderung des; Vorzeichens und der Grösse der Teilchenladungen, kommt.
über der Niederschlagselektrode 6 sind die Elek troden 7 angeordnet, welche einen gerichteten Ionen strom erzeugen.
Ein Ende der unteren Mulde 3 liegt von der Grenze des Ionens:tromes in einem Abstand entfernt, welcher die Dämpfung der Schwingungen der Teilchen und deren stabilen Kontakt mit der Oberfläche der Niederschlagselektrode gewährleistet.
Die Niederschlagselektrode 6 stellt gemäss der Fig. 1 einen Zylinder dar, dessen Arbeitsoberfläche einen Halbleiterüberzug 14 aufweist. Zur Reinigung der Oberfläche der Niederschlagselektrode 6 von den anhaftenden, Teilchen ist eine Bürste 15 vorgesehen. Der Halbleiterüberzug der Oberfläche der Nieder schlagselektrode 6 verstärkt die Ladung der Stoffteil chen oder wechselt ihr Vorzeichen,
was die Anziehung der einen Teilchen und das Abstossen der anderen Stoffteilchen von der Oberfläche der Niederschlags elektrode 6 bewirkt. Die Niederschlagselektrode 6 ist in der Trennkammer 9 auf Lagern 16 (Fig. 3) gelagert und wird durch den Gleichstrommotor 17 (Fig.2) angetrieben.
Die Elektroden 7, welche den gerichteten Ionen strom erzeugen, können in einer Anzahl von 3 oder mehr vorgesehen sein, wobei eine von ihnen einen in tensiven Ionenstrom erzeugt und die anderen dessen Ausrichtung auf die erforderliche Fläche der Nieder schlagselektrode 6 gewährleisten.
Die Elektroden 7 sind im Gehäuse der Einrichtung mit einer Regelungseinrichtung 18 (Fig.3) gekoppelt, welche beim Betrieb die Verschiebung der Elektroden sowohl in der senkrechten als auch waagrechten Rich tung sowie deren Fixierung in vorgegebener Lage in der Einrichtung gewährleistet.
Für die Erzeugung eines gerichteten elektrostati schen Feldes werden die Elektroden 8 benutzt, die einen Halbleiterüberzug aufweisen, der eine wirksame Trennung von Stoffteilchen ermöglicht. Sie sind auf einer Regelungseinrichtung 19 befestigt, welche es er möglicht, die Elektroden in einem Breiten räumlichen Bereich der Trennkammer 9 (Fig.2)
zu verschieben unter einer genauen Fixierung deren Lage gegenüber der Niederschlagselektrode 6.
Bei der Zuführung von Stoffteilchen der Nieder schlagselektrode 6, deren Arbeitsoberfläche mit einer Schicht von Material überzogen ist, welches Kontakt- Ventil-Leitvermögen einer bestimmten Richtung auf weist, werden diese einer getrennten oder gemeinsamen Einwirkung des gerichteten elektrostatischen Feldes und des Ionenstromes verschiedener oder gleicher Polarität oder in. Vereinigung mit dem Wechselstrom feld ausgesetzt.
Infolge der Wechselwirkung des elek trischen Feldes mit den geladenen Stoffteilchen, die mit der Oberfläche der Niederschlagselektrode 6 in Berüh rung sind, die das Kontakt-Ventil-Leitvermögen auf weist, gelingt es, in den einen Stoffteilchen die Ladung zu verstärken, in den anderen zu schwächen oder das Vorzeichen der Teilchenladung zu wechseln.
Die Trennkammer 9 ist derart ausgeführt, dass de ren Abmessungen nicht nur die Unterbringung aller Teile der Einrichtung ermöglichen, sondern auch die minimalste Verzerrung desRTI ID="0002.0202" WI="18" HE="4" LX="1571" LY="2677"> elektrischen; Feldes gewähr- leistet.
Darüber hinaus ist sie hermetisch mit durch sichtigen Wänden abgedichtet, wodurch die Möglich keit ausgeschaltet ist, das zu untersuchende Gemisch von feinkörnigem Material zu verlieren, wobei ermög licht ist, das Verhalten des zu trennenden Stoffteilchen beim Betrieb visuell zu verfolgen.
In der Trennkammer 9 sind Trennwände 10, 11 angeordnet, die in Form von abnehmbaren Aufsätzen mit scharfen Kanten ausgeführt sind. Die Höhe der Trennwände lässt sich durch die Vergrösserung oder Verringerung der Anzahl der abnehmbaren Aufsätze verändern, die die Aufteilung des Fächers von Stoff teilchen in einem erforderlichen Punkt der Trennkam mer gewährleisten. Der Abstand L zwischen den Trennwänden ist dem Durchmesser der Niederschlags elektrode 6 gleich.
Eine der Trennwände 10 ist in der senkrechten Ebene angeordnet, die durch die Achse der Niederschlagselektrode 6 läuft, wodurch die Wirk samkeit der Trennung von Stoffteilchen erhöht wird.
Die Aufnahmekasten 12 sind in den Verschlussnu ten 20 befestigt. Durch solche hermetisierten Abteile werden die Verluste an zu trennenden Stoffteilchen ausgeschaltet.
Die Speisung der Elektroden, die das gerichtete elektrostatische Feld und den Ionenstrom erzeugen, erfolgt durch eine Hochspannungsanlage 21 (Fig.3). Die genannte Anlage speist die Elektroden sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom (positiven oder negativen Vorzeichens) von hoher Spannung oder in Vereinigung von Gleich- oder Wechselstrom in einem Bereich von 0 bis 40 000 V.
Es sind auch andere Beispiele der Ausführung ein zelner Baugruppen der Einrichtung möglich.
Der Halbleiterüberzug der zylindrischen Oberfläche der Niederschlagselektrode, die in Fig. 4 dargestellt ist, ist in Form von einzelnen voneinander isolierten Seg menten 22 ausgeführt, die mit dem Gehäuse der Ein richtung mittels Kristalldioden 23 elektrisch verbunden sind.
Die Mulde 3 der Einrichtung für die Zuführung des Gemisches der Niederschlagselektrode, die in Fig. 1, 2 dargestellt ist, kann aus einem Werkstoff aus geführt sein, welcher elektrete Eigenschaften aufweist, oder mit einem solchen Werkstoff, z. B. Bariumtitanat, kann auch lediglich das Ende der Mulde überzogen sein. Ein solcher Überzug gewährleistet die Erzeugung des Ionenstromes zwischen dem Muldenrand und der Niederschlagselektrode.
Die monomineralischen Fraktionen von Stoffteil chen werden folgendermassen aus dem Gemisch ausge schieden. Die Stoffteilchen aus dem Bunker 1 fallen auf die Vibrationsmulden 2, 3, wo sie in unterbrochene Bewegung versetzt werden.
Infolge der Kontaktwechselwirkung der in unter brochener Bewegung befindlichen Stoffteilchen mit der Oberfläche der Mulde 2, die das Ventil-Leitvermögen aufweist, werden in diesen elektrische Ladungen erfor derlichen. Vorzeichens erregt, die im weiteren auf der 'Mulde 3 verstärkt werden. Wenn es erforderlich ist, die elektrischen Ladungen in den Teilchen zu stimulie ren, können diese durch Erwärmung und anschlies sende Abkühlung der Teilchen während deren Bewe gung auf den vibrierenden Oberflächen der Mulden verstärkt oder abgeschwächt werden.
Danach gelangen die Stoffteilchen bei ihrer Bewe gung an die Niederschlagselektrode 6, d. h. an den Abschnitt zwischen der Kante der Mulde 3 und der Grenze es Ionenstromes, wo diesen die Dämpfung der Schwingung und der stabilen Kontakt mit der Oberflä che der Niederschlagselektrode gewährleistet wird.
Bei der Benutzung der Mulde 3, die elektrete Eigenschaften aufweist, geraten die Stoffteilchen in das Ionenfeld zwischen der Muldenkante und der Nieder schlagselektrode, wo sie die elektrische Ladung eines erforderlichen Vorzeichens einnehmen.
Die Stoffteilchen, die der Niederschlagselektrode zugeführt werden, welche einen Halbleiterüberzug auf weist, werden einer getrennten oder gemeinsamen Ein wirkung des gerichteten Ionenstroms und elektrostati schen Feldes verschiedener oder gleicher Polarität oder in Vereinigung mit dem Wechselstrom ausgesetzt.
In folgedessen wird in den einen Teilchen die Ladung verstärkt und in den andern abgeschwächt oder die Teilchen werden zum anderen Vorzeichen umgeladen, wodurch die einen Teilchen angezogen, die anderen von der Niederschlagselektrode abgestossen werden und abhängig von der Lage der Trennwände 10, 11 in die Aufnahmekasten (Abteile) 12 gelangen.
Dieses Verfahren und die zu dessen Durchführung entwickelte Einrichtung machen es möglich, monomi neralische Fraktionen von Stoffteilchen aus einem Zu sammengesetzten körnigen Gemisch und aus verschie denen Erzen zu gewinnen, wodurch der Prozess der geologischen Erkundungs- und Aufbereitungsarbeiten wesentlich beschleunigt, verbilligt und erleichtert wird.
Die Herstellung von einer monomineralischen Fraktion mit einem Gewicht von 5 g mittels Einrich tung dauert lediglich 5 bis 10 Minuten, während für die Herstellung der gleichen Menge monomineralischer Fraktionen mittels einer Nadel unter dem binokularen Mikroskop 3 bis 4 Wochen benötigt werden.
Darüber hinaus können mittels der Anlage auch Stoffteilchen ausgeschieden werden; welche durch die Ausnutzung des Unterschiedes bezüglich aus spezifi schen Gewichts, der Suszeptibilität und anderen Eigen schaften nicht ausgeschieden werden können.
Das Verfahren und die für dessen Durchführung entwickelte Einrichtung ermöglichen, Mineralien der seltenen Metalle bei deren geringfügigem Gehalt im Gestein auszuscheiden, wodurch die Wirksamkeit der Suche und der Erkundung von Lagerstätten der Bodenschätze erhöht werden.
Die Einrichtung ist bestimmt für deren Verwen dung sowohl unter laboratoriumsmässigen Bedingungen der wissenschaftlichen Forschungsstätten, die sich mit der Erforschung der mineralischen Zusammensetzung @ an Erzen und anderer Stoffteilchen befassen, als auch unmittelbar unter Betriebsbedingungen der Aufberei tungsfabriken,
geologischen Erkundungsexpeditionen und -gruppen. Darüber hinaus sind das Verfahren und die Einrichung pur Verwendung in der Landwirtschaft für die Trennung verschiedenen Samengutes nach Qua lität, Keimfähigkeit usw. bestimmt.