EP2676733A1 - Vorrichtung zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension und deren Verwendung - Google Patents

Vorrichtung zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension und deren Verwendung Download PDF

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EP2676733A1
EP2676733A1 EP12172517.0A EP12172517A EP2676733A1 EP 2676733 A1 EP2676733 A1 EP 2676733A1 EP 12172517 A EP12172517 A EP 12172517A EP 2676733 A1 EP2676733 A1 EP 2676733A1
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EP
European Patent Office
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magnetic
flotation cell
magnetic separator
flotation
suspension
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12172517.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Krieglstein
Ralph Oliver Schmidt
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Priority to PCT/EP2013/060562 priority patent/WO2013189685A1/de
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/20—Magnetic separation of bulk or dry particles in mixtures

Definitions

  • the invention further relates to a use of such a device.
  • Magnetic separators are already known and are used in particular in the mining industry and the metal industry, but also in other industries. That's how it describes RU 2365421 C1 a magnetic separator having a drum and a magnet assembly which is rotatable about the drum axis of the drum and includes permanent magnets for wet separation.
  • drum separators In particular low-field magnetic separators for the wet treatment of particularly strong magnetic iron ores, usually work on the principle of Aushebescheidung.
  • Flotation is a physical separation process for separating fine-grained mixtures of solids, such as ores and gangue, in an aqueous slurry by means of air bubbles due to a different surface wettability of the particles contained in the suspension. It is used for the treatment of mineral resources and in the processing of preferably mineral substances with a low to moderate content of a useful component or a valuable material, for example in the form of non-ferrous metals, iron, metals of rare earths and / or precious metals and non-metallic mineral resources. In general, an application of the flotation but also in other technical fields, such as wastewater treatment, already well known.
  • the WO 2006/069995 A1 describes a flotation device in the form of a pneumatic flotation cell with a housing comprising a flotation chamber, with at least one nozzle arrangement, here referred to as ejectors, further with at least one gassing, called air ventilation devices or aerators when using air, and a collecting container for a in the flotation formed foam product.
  • a suspension of water and fine-grained solid mixed with reagents is generally introduced into a flotation chamber via at least one nozzle arrangement.
  • the purpose of the reagents is to ensure that, in particular, the valuable particles or valuable material particles, which are preferably to be separated off, are rendered hydrophobic in the suspension.
  • xanthates are used as reagents, in particular to selectively hydrophobize sulfidic ore particles.
  • the At least one nozzle arrangement gas in particular air, supplied, which comes into contact with the hydrophobic particles in the suspension.
  • the hydrophobic particles adhere to forming gas bubbles, so that the gas bubble structures, also called aeroflocs, float and form the foam product on the surface of the suspension.
  • the foam product is discharged into a collecting container and usually thickened.
  • the quality of the foam product or the separation efficiency of the flotation process depends inter alia on the probability of collision between a hydrophobic particle and a gas bubble.
  • pneumatic flotation are, for example, the relaxation flotation or column flotation.
  • hybrid flotation cells which represent a combination of a pneumatic flotation cell with a columnar flotation cell, fines with particle diameters in the range of 20 microns and less are deposited particularly well.
  • agitator floatation is also based on the introduction of gas bubbles into the flotation process, it is not commonly referred to as a pneumatic flotation process.
  • the production of desired gas bubbles, in particular desired size distributions of the gas bubbles takes place by means of an agitator.
  • suitable flotation devices are therefore also u.a. referred to as agitator cells.
  • the above flotation processes are generally carried out by means of corresponding flotation devices, in particular flotation cells.
  • a flotation is carried out such that the recyclable material is discharged upwards with the foam.
  • a flotation cell can also be operated vice versa, wherein the recyclable material containing magnetic and / or magnetizable particles at the lower outlet is discharged from the flotation cell and non-magnetic and / or non-magnetizable particles, the so-called waste, on the foam up out of the Flotationshunt be discharged.
  • This type of flotation also called "reverse flotation" is used in particular in the treatment of iron ores.
  • the two mentioned separation processes ie the magnetic separation and the flotation, each require for their realization a minimum volume or mass related machine or process throughput and a certain plant footprint, the machine base and further mixing vessel for chemical conditioning of the suspension, eg for the addition of hydrophobizing Flotation chemicals to be provided.
  • a base for the laying of pipelines and the installation of pumps is needed, which connect the different parts of the system of magnetic separation with those of the flotation.
  • the required piping system for connecting the magnetic separator (s) and flotation cell (s) can be significantly simplified and shortened and pumps for the transport of the suspension can be saved. This significantly reduces the cost of operating the device and simplifies its monitoring by operators.
  • the at least one flotation cell is arranged vertically above the at least one magnetic separator.
  • a flotation cell is arranged vertically above a magnetic separator.
  • the flow conditions in flotation cells can be adjusted so that agglomerates forming in the suspension of magnetic and / or magnetizable particles, i. Recyclable particles, and further non-magnetic and / or non-magnetizable particles, i. Waste materials are destroyed. This is done in particular by a turbulent flow guidance and / or a sufficiently high flow velocity in the flotation cell.
  • the recyclable material flow coming from the flotation cell can be processed particularly efficiently in a downstream, below arranged magnetic separator, wherein the valuable material flow can flow away without the aid of pumps and thus without additional energy expenditure in the direction of the magnetic separator.
  • a guide between the at least one flotation cell and the at least one magnetic separator which exerts a high shear force on coming from the at least one flotation cell material flow and destroyed agglomerates and destroyed thus favors the separation of waste materials still contained in the agglomerates.
  • it is a guide that generates a turbulent flow of the recyclable material stream.
  • a device can serve as a guide, for example, which generates strong swirling in the material flow, displaces it into a swirling motion or greatly accelerates it.
  • At least one tampon valve is preferably arranged between the flotation cell and the magnetic separator, through which the material flow from the flotation cell into the magnetic separator is convertible.
  • the tampon valve allows a homogenization of the recyclable material flow and its distribution in the application area of the magnetic separator.
  • the at least one magnetic separator can also be arranged vertically above the at least one flotation cell.
  • a magnetic separator is arranged vertically above a flotation cell.
  • a guide between the at least one magnetic separator and the at least one flotation cell which has a high shear on the at least one Magnetseparator forthcoming material flow exerts and destroys contained agglomerates and thus promotes the separation of waste contained in the agglomerates.
  • a guide that generates a turbulent flow of the recyclable material flow.
  • a device can serve as a guide, for example, which generates strong swirling in the material flow, displaces it into a swirling motion or greatly accelerates it.
  • the at least one flotation cell comprises at least one ejector for injecting the at least one recyclable material stream into a flotation chamber of the flotation cell, wherein the magnetic separator is connected to the at least one ejector via the piping system.
  • the valuable streams of several flotation cells can be fed to a single magnetic separator or the valuable streams of several Magnetseparatoren a single flotation cell are supplied.
  • the at least one magnetic separator is preferably formed by a drum separator described above.
  • the at least one flotation cell is preferably formed by a hybrid flotation cell described above.
  • the at least one magnetic separator and the at least one flotation cell are arranged vertically stacked in a common support and / or housing device. This facilitates the arrangement of the separation units to each other and the installation of the piping system in a small space.
  • FIG. 1 1 schematically shows a first device 1 for separating magnetic and / or magnetizable particles from a suspension 9, which also contains non-magnetic and / or non-magnetizable particles, comprising a magnetic separator 3 and a flotation cell 2.
  • FIG. 2 shows a section FIG. 1 with a more concrete representation of the flotation cell 2 and the magnetic separator 3.
  • the magnetic separator 3 and the flotation cell 2 are in a common support and / or Housing device 4 space-saving vertically stacked arranged and connected to each other via a piping system, such that the magnetic separator 3 as well as the flotation cell 2 of a recyclable material flow 10, 10 'comprising at least a portion of the magnetic and / or magnetizable particles can flow.
  • the flotation cell 2 is installed above the magnetic separator 3.
  • the piping system not shown in detail comprises generally and in the figures all areas in which the recyclable material flow 10, 10 'between the magnetic separator (s) and Flotati-onzelle (s) is transported or passed.
  • the suspension 9 is via ejectors 2b (see FIG. 2 ) are injected into the flotation chamber 2 a of the flotation cell 2 and separated into a material stream 10 containing magnetic and / or magnetizable particles and a waste stream 11 containing non-magnetic and / or non-magnetizable particles.
  • the waste stream is discharged via a foam collecting channel 2c (which is known by the term "reverse flotation").
  • the material flow 10 from the flotation cell 10, which is configured in particular as a hybrid flotation cell now flows via a tampon valve 6 down into the magnetic separator 3, where a further separation of the material flow 10 in a still higher quality waste stream 10 'and a further waste stream 11' takes place.
  • the magnetic separator 3 is designed in particular as a drum separator with a drum 3a and magnets 3b arranged thereon.
  • FIG. 3 schematically shows a second device 1 'for separating magnetic and / or magnetizable particles from a suspension 9 containing further non-magnetic and / or non-magnetizable particles with two flotation cells 2, 2', which are arranged above a magnetic separator 3.
  • the magnetic separator 3 and the flotation cells 2, 2 ' are preferably stacked vertically stacked vertically in a common support and / or housing device 4 and connected to each other via a piping system such that the magnetic separator 3 as well as the flotation cells 2, 2' of a recyclable material flow 10, 10 'comprising at least a portion of the magnetic and / or magnetizable particles can be flowed through.
  • the flotation cells 2, 2 ' are installed above the magnetic separator 3.
  • a guide 7 is arranged, which flows through the material flow 10.
  • the guide device 7 is set up to impart a swirl to the material stream 10, by which agglomerates of magnetic and / or magnetizable particles as well as non-magnetic and / or non-magnetizable particles contained are dissolved.
  • the guide 7 is formed here for example by a piece of pipe with a helical baffle insert and integrated into the piping system.
  • the suspension 9 is injected into the flotation cells 2, 2 'and separated into a material stream 10 containing magnetic and / or magnetizable particles and a respective waste stream 11 containing non-magnetic and / or non-magnetizable particles.
  • the waste stream 11 flows in each case via a foam collecting trough, not shown in detail here.
  • the recyclable material flow 10 from the flotation cells 2, 2 ' which are designed in particular as hybrid flotation cells, now flows via a tampon valve 6 down into the magnetic separator 3, where a further separation of the recyclable material stream 10 into a still higher-quality recyclable material stream 10' and a further waste stream 11 ' he follows.
  • FIG. 4 schematically shows a third device 1 "for separating magnetic and / or magnetizable particles from a suspension 9 further comprising non-magnetic and / or non-magnetizable particles with a magnetic separator 3, which is arranged above a flotation cell 2.
  • the magnetic separator 3 and the flotation cell 2 are vertically stacked in a common support and / or housing device 4 space-saving and connected to each other via a piping system, such that the magnetic separator 3 as well as the flotation cell 2 of a recyclable material 10, 10 'comprising at least a portion of the magnetic and / or
  • the magnetic separator 3 is installed above the flotation cell 2.
  • the suspension 9 is introduced into the magnetic separator 3 and into a material stream 10 'comprising magnetic and / or magnetizable particles and a respective waste stream 11' containing non-magnetic and / or non-magnetizable particles separated.
  • the recyclable material flow 10 'from the magnetic separator 3 d now flows down into the flotation cell 2, in particular via the ejector thereof, where further separation of the valuable material flow 10' into a still higher-quality material flow 10 and a further waste flow 11 takes place.
  • FIG. 5 schematically shows a fourth device 1 "'for separating magnetic and / or magnetizable particles from a suspension 9 further comprising non-magnetic and / or non-magnetizable particles with two Magnetseparatoren 3, 3', which are arranged above a flotation cell 2.
  • Die Magnetseparatoren 3, 3 'and the flotation cell 2 are stacked vertically stacked in a common support and / or housing device 4 and interconnected via a piping system, such that the magnetic separators 3, 3' as well as the flotation cell 2 of a recyclable material flow 10, 10th
  • the magnetic separators 3, 3 ' are installed above the flotation cell 2.
  • the suspension 9 is introduced into the magnetic separators 3, 3' and incorporated into a material stream 10 'containing magnetic and / or magnetizable particles / or magnetizable particles and a respective waste stream 1 1 'containing non-magnetic and / or non-magnetizable particles separated.
  • the recyclable material flow 10 'from the magnetic separators 3, 3' now flows down into the flotation cell 2, where a further separation of the recyclable material stream 10 'into a still higher-quality recyclable material stream 10 and a further waste stream 11 takes place.
  • FIGS. 1 to 5 only show examples of the device according to the invention.
  • the number of magnetic separators, the flotation cells and their arrangement to each other within the scope of the invention vary.
  • the positioning of the magnetic separators and flotation cells to each other can vary within wide limits, as long as the concept that a space-saving arrangement with vertical stacking selected is, is respected.
  • the illustrated devices are particularly suitable for the separation of ore suspensions, in particular of iron ore suspensions, in which the valuable stream usually leaves the flotation cell through the lower outlet and not via the foam collecting channel 2c.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1,1¹,1¹¹,1¹¹¹) zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension (9) enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel, umfassend - mindestens einen Magnetseparator (3, 3') sowie - mindestens eine Flotationszelle (2, 2'), wobei der mindestens eine Magnetseparator (3, 3') und die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') vertikal übereinander gestapelt angeordnet sind und über ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden sind, derart dass der mindestens eine Magnetseparator (3, 3') wie auch die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') von mindestens einem Wertstoffstrom (10, 10') umfassend mindestens einen Teil der magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikel durchströmbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel, umfassend
    • mindestens einen Magnetseparator sowie
    • mindestens eine Flotationszelle.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung einer solchen Vorrichtung.
  • Im Bergbau werden bei der Abtrennung von Wertstoffen von Mineralien unterschiedlichste Trennverfahren eingesetzt. Zu den wichtigsten Trennverfahren gehört dabei die magnetische Separation, bei der die magnetischen Eigenschaften eines Bestandteils des Minerals als Trennkriterium genutzt werden. Aber auch eine Flotation wird häufig zur Abtrennung von Wertstoffen von Mineralien eingesetzt, wobei der abzutrennende Stoff hydrophob ist oder gezielt hydrophobisiert wird.
  • Insbesondere bei der Aufbereitung von Eisenerzen kommen beide Trennverfahren nacheinander zum Einsatz.
  • Magnetseparatoren sind bereits bekannt und werden insbesondere in der Bergbauindustrie und der Metallindustrie, aber auch in anderen Industriezweigen eingesetzt. So beschreibt die RU 2365421 C1 einen Magnetseparator mit einer Trommel und einer Magnetanordnung, welche um die Trommelachse der Trommel rotierend ausgebildet ist und Permanentmagnete umfasst, für eine Nassscheidung. Heutige Bauformen von Magnetscheidern mit Trommeln, auch Trommelscheider genannt, insbesondere Schwachfeld-Magnet-Separatoren zur Nassaufbereitung von insbesondere starkmagnetischen Eisenerzen, arbeiten meist nach dem Prinzip der Aushebescheidung.
  • Weitere Typen von Magnetseparatoren, die mit umlaufenden magnetbestückten Bändern oder magnetischen Wanderfeldern arbeiten, sind ebenfalls bekannt.
  • Die Flotation ist ein physikalisches Trennverfahren zur Trennung feinkörniger Feststoffgemenge, wie beispielsweise von Erzen und Gangart, in einer wässrigen Aufschlämmung bzw. Suspension mit Hilfe von Luftbläschen aufgrund einer unterschiedlichen Oberflächenbenetzbarkeit der in der Suspension enthaltenen Partikel. Sie wird zur Aufbereitung von Bodenschätzen und bei der Verarbeitung von vorzugsweise mineralischen Stoffen mit einem niedrigen bis mittleren Gehalt an einer Nutzkomponente bzw. eines Wertstoffs verwendet, beispielsweise in Form von Nichteisenmetallen, Eisen, Metallen der seltenen Erden und/oder Edelmetallen sowie nichtmetallischen Bodenschätzen. Generell ist eine Anwendung der Flotation aber auch auf anderen technischen Gebieten, wie beispielsweise der Abwasseraufbereitung, bereits hinreichend bekannt.
  • Die WO 2006/069995 A1 beschreibt eine Flotationsvorrichtung in Form einer pneumatischen Flotationszelle mit einem Gehäuse, das eine Flotationskammer umfasst, mit mindestens einer Düsenanordnung, hier als Ejektoren bezeichnet, weiterhin mit mindestens einer Begasungseinrichtung, bei Verwendung von Luft Belüftungseinrichtungen oder Aeratoren genannt, sowie einem Sammelbehälter für ein bei der Flotation gebildetes Schaumprodukt.
  • Bei der pneumatischen Flotation wird generell eine mit Reagenzien versetzte Suspension aus Wasser und feinkörnigem Feststoff über mindestens eine Düsenanordnung in eine Flotationskammer eingebracht. Die Reagenzien sollen bewirken, dass insbesondere die wertvollen, bevorzugt abzutrennenden Partikel bzw. Wertstoffpartikel in der Suspension hydrophob ausgebildet werden. Meist werden als Reagentien Xanthate eingesetzt, insbesondere um sulfidische Erzpartikel selektiv zu hydrophobisieren. Gleichzeitig mit der Suspension wird der mindestens einen Düsenanordnung Gas, insbesondere Luft, zugeführt, das mit den hydrophoben Partikeln in der Suspension in Berührung kommt. Die hydrophoben Partikel haften an sich bildenden Gasbläschen an, so dass die Gasbläschen-Gebilde, auch Aeroflocken genannt, aufschwimmen und an der Oberfläche der Suspension das Schaumprodukt bilden. Das Schaumprodukt wird in einen Sammelbehälter ausgetragen und üblicherweise noch eingedickt.
  • Die Qualität des Schaumprodukts bzw. der Trennerfolg des Verfahrens der Flotation ist unter anderem von der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen einem hydrophoben Partikel und einem Gasbläschen abhängig. Je höher die Kollisionswahrscheinlichkeit, desto größer ist die Anzahl an hydrophoben Partikeln, die an einem Gasbläschen anhaften, an die Oberfläche aufsteigen und zusammen mit den Partikeln das Schaumprodukt bilden.
  • Spezifische Ausbildungen der pneumatischen Flotation sind bspw. die Entspannungsflotation oder Säulenflotation.
  • Bei säulenartig ausgebildeten Flotationszellen, bei welchen ein Durchmesser der Flotationskammer um ein Vielfaches geringer ist als deren Höhe, ist der Weg, welchen ein Gasbläschen in der Suspension bzw. der Flotationskammer zurücklegen muss, um an die Oberfläche der Suspension zu gelangen, besonders groß. Aufgrund des besonders langen Weges entstehen in der Suspension besonders große Gasblasen. Dadurch sinken der spezifische Austrag an Wertstoffpartikeln aus der Suspension und somit auch der Wirkungsgrad der Flotationsvorrichtung.
  • Bei sogenannten Hybridflotationszellen, die eine Kombination einer pneumatische Flotationszelle mit einer säulenartig ausgebildeten Flotationszelle darstellen, werden Feinanteile mit Partikeldurchmessern im Bereich von 20 µm und weniger besonders gut abgeschieden.
  • Die Rührwerksflotation basiert zwar ebenfalls auf der Einbringung von Gasblasen in den Flotationsprozess, wird jedoch in der Regel nicht als pneumatisches Flotationsverfahren bezeichnet. Bei letzterer Ausführungsform der Flotation erfolgt die Erzeugung gewünschter Gasblasen, insbesondere gewünschter Größenverteilungen der Gasblasen, durch ein Rührwerk. Zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Flotationsvorrichtungen werden daher auch u.a. als Rührwerkszellen bezeichnet.
  • Die obigen Flotationsverfahren werden in der Regel mittels entsprechender Flotationsvorrichtungen, insbesondere Flotationszellen, ausgeführt.
  • Üblicherweise erfolgt eine Flotation derart, dass der Wertstoff nach oben mit dem Schaum ausgetragen wird. Allerdings kann eine Flotationszelle auch umgekehrt betrieben werden, wobei der Wertstoffstrom enthaltend magnetische und/oder magnetisierbare Partikel am unteren Auslauf aus der Flotationszelle ausgeschleust wird und nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel, die sogenannten Abfallstoffe, über den Schaum nach oben aus der Flotationskammer ausgetragen werden. Diese Art der Flotation, auch "Reverse Flotation genannt, wird insbesondere bei der Aufbereitung von Eisenerzen eingesetzt.
  • Die beiden genannten Trennverfahren, d.h. die Magnetseparation und die Flotation, benötigen jeweils zu ihrer Realisierung einen minimalen volumen- oder massebezogenen Maschinen- bzw. Prozessdurchsatz sowie eine bestimmte Anlagenaufstellfläche, wobei die Maschinengrundflächen und weiterhin Mischbehälter zur chemischen Konditionierung der Suspension, z.B. zur Zugabe von hydrophobisierenden Flotationschemikalien, vorzusehen sind. Zudem wird eine Grundfläche für das Verlegen von Rohrleitungen und das Aufstellen von Pumpen benötigt, die die unterschiedlichen Anlagenteile der Magnetseparation mit denen der Flotation verbinden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige und einfach zu betreibende Vorrichtung zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension bereitzustellen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine vorteilhafte Verwendung einer derartigen Vorrichtung vorzusehen.
  • Die Erfindung wird für die Vorrichtung zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel gelöst, indem sie umfasst:
    • mindestens einen Magnetseparator sowie
    • mindestens eine Flotationszelle,
    wobei der mindestens eine Magnetseparator und die mindestens eine Flotationszelle vertikal übereinander gestapelt angeordnet sind und über ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden sind, derart dass der mindestens eine Magnetseparator wie auch die mindestens eine Flotationszelle von mindestens einem Wertstoffstrom umfassend mindestens einen Teil der magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikel durchströmbar ist.
  • Aufgrund der vertikalen Stapelung von Magnetseparatoren und Flotationszellen zur Durchführung der unterschiedlichen Trennverfahren wird der hohe Platzbedarf, den heutige Anlagen umfassend derartige unterschiedliche Trennaggregate in der Regel benötigen, drastisch gesenkt. Das erforderliche Rohrleitungssystem zur Verbindung von Magnetseparator(en) und Flotationszelle(n) kann deutlich vereinfacht und verkürzt aufgebaut und Pumpen für den Transport der Suspension eingespart werden. Dies senkt die Kosten des Betriebs der Vorrichtung signifikant und vereinfacht deren Überwachung durch Bedienpersonal.
  • Insbesondere überlagern sich die vertikale Mittelachse eines Magnetseparators und einer Flotationszelle. Auch eine Überlappung der erforderlichen Grundfläche eines Magnetseparators und einer erforderlichen Grundfläche für eine Flotationszelle von mindestens 50 % hat sich bewährt.
  • Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn die mindestens eine Flotationszelle vertikal oberhalb des mindestens einen Magnetseparators angeordnet ist. Insbesondere ist eine Flotationszelle senkrecht oberhalb eines Magnetseparators angeordnet ist. Die Strömungsverhältnisse in Flotationszellen können derart eingestellt werden, dass sich in der Suspension ausbildende Agglomerate aus magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikeln, d.h. Wertstoffpartikeln, und weiterhin nicht-magnetischen und/oder nicht-magnetisierbaren Partikeln, d.h. Abfallstoffen, zerstört werden. Dies erfolgt insbesondere durch eine turbulente Strömungsführung und/oder eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Flotationszelle. Der aus der Flotationszelle kommende Wertstoffstrom lässt sich aufgrund der geringen Anzahl an enthaltenen Agglomeraten besonders effizient in einem nachgeschalteten, unterhalb angeordneten Magnetseparator verarbeiten, wobei der Wertstoffstrom ohne die Hilfe von Pumpen und damit ohne zusätzlichen Energieaufwand in Richtung des Magnetseparators abfließen kann.
  • Sofern einer Bildung von Agglomeraten durch die o.g. Maßnahmen in der mindestens einen Flotationszelle nicht ausreichend entgegengewirkt werden kann, hat es sich bewährt, zwischen der mindestens einen Flotationszelle und dem mindestens einen Magnetseparator eine Leiteinrichtung vorzusehen, die eine hohe Scherkraft auf den aus der mindestens einen Flotationszelle kommenden Wertstoffstrom ausübt und enthaltene Agglomerate zerstört und damit die Abtrennung von in den Agglomeraten noch enthaltenen Abfallstoffen begünstigt. Bevorzugt handelt es sich um eine Leiteinrichtung, die eine turbulente Strömung des Wertstoffstroms erzeugt. Als Leiteinrichtung kann demnach beispielsweise eine Einrichtung dienen, die starke Verwirbelungen im Wertstoffstrom erzeugt, diesen in eine Drallbewegung versetzt oder stark beschleunigt.
  • Bevorzugt ist mindestens ein Tamponventil zwischen der Flotationszelle und dem Magnetseparator angeordnet, durch welches der Wertstoffstrom von der Flotationszelle in den Magnetseparator überführbar ist. Das Tamponventil ermöglicht eine Vergleichmäßigung des Wertstoffstroms und seiner Verteilung im Aufgabebereich des Magnetseparators.
  • Alternativ kann der mindestens eine Magnetseparator aber auch vertikal oberhalb der mindestens einen Flotationszelle angeordnet sein. Insbesondere ist ein Magnetseparator senkrecht oberhalb einer Flotationszelle angeordnet. Auch in diesem Fall werden die Vorteile eines minimalen Platzbedarfs und deutlich reduzierter Kosten für Infrastruktur und Betrieb erreicht.
  • Sofern eine Bildung von Agglomeraten im Wertstoffstrom auftritt, der aus dem Magnetseparator in Richtung der Flotationszelle geleitet wird, hat es sich ebenfalls bewährt, zwischen dem mindestens einen Magnetseparator und der mindestens einen Flotationszelle eine Leiteinrichtung vorzusehen, die eine hohe Scherkraft auf den aus dem mindestens einen Magnetseparator kommenden Wertstoffstrom ausübt und enthaltene Agglomerate zerstört und damit die Abtrennung von in den Agglomeraten noch enthaltenen Abfallstoffen fördert. Bevorzugt handelt es sich um auch hier eine Leiteinrichtung, die eine turbulente Strömung des Wertstoffstroms erzeugt. Als Leiteinrichtung kann demnach beispielsweise eine Einrichtung dienen, die starke Verwirbelungen im Wertstoffstrom erzeugt, diesen in eine Drallbewegung versetzt oder stark beschleunigt.
  • Bevorzugt umfasst die mindestens eine Flotationszelle mindestens einen Ejektor zum Eindüsen des mindestens einen Wertstoffstroms in eine Flotationskammer der Flotationszelle, wobei der Magnetseparator über das Rohrleitungssystem mit dem mindestens einen Ejektor verbunden ist.
  • Sofern die Menge an Wertstoff nicht ausreicht, ein nachgeschaltetes Aggregat mit dem benötigten Wertstoffstrom pro Zeiteinheit zu versorgen, können bei Bedarf die Wertstoffströme mehrerer Flotationszellen einem einzelnen Magnetseparator zugeführt werden oder die Wertstoffströme mehrerer Magnetseparatoren einer einzelnen Flotationszelle zugeführt werden.
  • Der mindestens eine Magnetseparator ist bevorzugt durch einen eingangs beschriebenen Trommelseparator gebildet. Die mindestens eine Flotationszelle ist bevorzugt durch eine eingangs beschriebene Hybridflotationszelle gebildet.
  • Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der mindestens eine Magnetseparator und die mindestens eine Flotationszelle in einer gemeinsamen Trag- und/oder Gehäuseeinrichtung vertikal übereinander gestapelt angeordnet sind. Dies erleichtert die Anordnung der Trennaggregate zueinander und die Installation des Rohrleitungssystems auf engem Raum.
  • Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtrennung von magnetischen und/oder magnetisierbaren Erzpartikeln von einer Suspension, insbesondere Eisenerzsuspension, enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel, ist ideal.
  • Die Figuren 1 bis 5 sollen erfindungsgemäße Vorrichtungen beispielhaft und schematisch erläutern. So zeigt:
    • FIG 1
    eine erste Vorrichtung,
    FIG 2
    einen Ausschnitt aus der ersten Vorrichtung,
    FIG 3
    eine zweite Vorrichtung mit zwei Flotationszellen,
    FIG 4
    eine dritte Vorrichtung und
    FIG 5
    eine vierte Vorrichtung mit zwei Magnetseparatoren.
  • FIG 1 zeigt schematisch eine erste Vorrichtung 1 zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension 9 enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel, umfassend einen Magnetseparator 3 sowie eine Flotationszelle 2. FIG 2 zeigt einen Ausschnitt aus FIG 1 mit konkretisierter Darstellung der Flotationszelle 2 und des Magnetseparators 3. Der Magnetseparator 3 und die Flotationszelle 2 sind in einer gemeinsamen Trag-und/oder Gehäuseeinrichtung 4 platzsparend vertikal übereinander gestapelt angeordnet und über ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden, derart dass der Magnetseparator 3 wie auch die Flotationszelle 2 von einem Wertstoffstrom 10, 10' umfassend mindestens einen Teil der magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikel durchströmbar ist. Hier ist die Flotationszelle 2 oberhalb des Magnetseparators 3 installiert.
  • Das nicht im Detail dargestellte Rohrleitungssystem umfasst generell und in den Figuren alle Bereiche, in denen der Wertstoffstrom 10, 10' zwischen Magnetseparator(en) und Flotati-onzelle(n) transportiert bzw. geleitet wird.
  • Die Suspension 9 wird über Ejektoren 2b (vergleiche FIG 2) in die Flotationskammer 2a der Flotationszelle 2 eingedüst und in einen Wertstoffstrom 10 enthaltend magnetische und/oder magnetisierbare Partikel sowie einen Abfallstrom 11 enthaltend nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel getrennt. Der Abfallstrom fließt über eine Schaumsammelrinne 2c ab (was unter dem Begriff "reverse flotation" bekannt ist). Der Wertstoffstrom 10 aus der Flotationszelle 10, die insbesondere als Hybridflotationszelle ausgestaltet ist, strömt nun über ein Tamponventil 6 nach unten in den Magnetseparator 3, wo eine weitere Auftrennung des Wertstoffstroms 10 in einen noch hochwertigeren Wertstoffstrom 10' und einen weiteren Abfallstrom 11' erfolgt. Der Magnetseparator 3 ist insbesondere als Trommelseparator mit einer Trommel 3a und darauf angeordneten Magneten 3b ausgebildet.
  • Aufgrund der Anordnung der Flotationszelle 2 und des Magnetseparators 3 zueinander ist der Platzbedarf der Vorrichtung 1 auf dem Fundament 5 äußerst gering und die Fließrichtung der Suspension 9 von oben nach unten in Richtung Fundament kann ausgenutzt werden, ohne dass Pumpen eingesetzt werden müssten.
  • FIG 3 zeigt schematisch eine zweite Vorrichtung 1' zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension 9 enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel mit zwei Flotationszellen 2, 2', die oberhalb eines Magnetseparators 3 angeordnet sind. Der Magnetseparator 3 und die Flotationszellen 2, 2' sind bevorzugt in einer gemeinsamen Trag- und/oder Gehäuseeinrichtung 4 platzsparend vertikal übereinander gestapelt angeordnet und über ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden, derart dass der Magnetseparator 3 wie auch die Flotationszellen 2, 2' von einem Wertstoffstrom 10, 10' umfassend mindestens einen Teil der magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikel durchströmbar ist. Hier sind die Flotationszellen 2, 2' oberhalb des Magnetseparators 3 installiert. Zwischen den Flotationszellen 2, 2'und dem Magnetseparator 3 ist eine Leiteinrichtung 7 angeordnet, welche der Wertstoffstrom 10 durchströmt. Die Leiteinrichtung 7 ist eingerichtet, dem Wertstoffstrom 10 einen Drall aufzuprägen, durch den enthaltene Agglomerate aus magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikeln sowie nicht-magnetischen und/oder nicht-magnetisierbaren Partikeln aufgelöst werden. Die Leiteinrichtung 7 ist hier beispielsweise durch ein Rohrstück mit einem wendelförmigen Leitblecheinsatz ausgebildet und in das Rohrleitungssystem integriert.
  • Die Suspension 9 wird in die Flotationszellen 2, 2' eingedüst und in einen Wertstoffstrom 10 enthaltend magnetische und/oder magnetisierbare Partikel sowie je einen Abfallstrom 11 enthaltend nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel getrennt. Der Abfallstrom 11 fließt jeweils über eine hier nicht im Detail dargestellte Schaumsammelrinne ab. Der Wertstoffstrom 10 aus den Flotationszellen 2, 2', die insbesondere als Hybridflotationszellen ausgestaltet sind, strömt nun über ein Tamponventil 6 nach unten in den Magnetseparator 3, wo eine weitere Auftrennung des Wertstoffstroms 10 in einen noch hochwertigeren Wertstoffstrom 10' und einen weiteren Abfallstrom 11' erfolgt.
  • Aufgrund der Anordnung der Flotationszellen 2, 2' und des Magnetseparators 3 zueinander ist der Platzbedarf der Vorrichtung 1' auf dem Fundament 5 äußerst gering und die Fließrichtung der Suspension 9 von oben nach unten in Richtung Fundament kann ausgenutzt werden, ohne dass Pumpen eingesetzt werden müssten.
  • FIG 4 zeigt schematisch eine dritte Vorrichtung 1" zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension 9 enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel mit einem Magnetseparator 3, der oberhalb einer Flotationszelle 2 angeordnet ist. Der Magnetseparator 3 und die Flotationszelle 2 sind in einer gemeinsamen Trag- und/oder Gehäuseeinrichtung 4 platzsparend vertikal übereinander gestapelt angeordnet und über ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden, derart dass der Magnetseparator 3 wie auch die Flotationszelle 2 von einem Wertstoffstrom 10, 10' umfassend mindestens einen Teil der magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikel durchströmbar ist. Hier ist der Magnetseparator 3 oberhalb der Flotationszelle 2 installiert. Die Suspension 9 wird in den Magnetseparator 3 eingebracht und in einen Wertstoffstrom 10' enthaltend magnetische und/oder magnetisierbare Partikel sowie je einen Abfallstrom 11' enthaltend nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel getrennt. Der Wertstoffstrom 10' aus dem Magnetseparator 3 d strömt nun nach unten in die Flotationszelle 2, insbesondere über deren Ejektor, wo eine weitere Auftrennung des Wertstoffstroms 10' in einen noch hochwertigeren Wertstoffstrom 10 und einen weiteren Abfallstrom 11 erfolgt.
  • Aufgrund der Anordnung der Flotationszelle 2 und des Magnetseparators 3 zueinander ist der Platzbedarf der Vorrichtung 1" auf dem Fundament 5 äußerst gering und die Fließrichtung der Suspension 9 von oben nach unten in Richtung Fundament kann ausgenutzt werden, ohne dass Pumpen eingesetzt werden müssten.
  • FIG 5 zeigt schematisch eine vierte Vorrichtung 1"' zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension 9 enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel mit zwei Magnetseparatoren 3, 3', die oberhalb einer Flotationszelle 2 angeordnet sind. Die Magnetseparatoren 3, 3' und die Flotationszelle 2 sind in einer gemeinsamen Trag- und/oder Gehäuseeinrichtung 4 platzsparend vertikal übereinander gestapelt angeordnet und über ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden, derart dass die Magnetseparatoren 3, 3' wie auch die Flotationszelle 2 von einem Wertstoffstrom 10, 10' umfassend mindestens einen Teil der magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikel durchströmbar ist. Hier sind die Magnetseparatoren 3, 3' oberhalb der Flotationszelle 2 installiert. Die Suspension 9 wird in die Magnetseparatoren 3, 3' eingebracht und in einen Wertstoffstrom 10' enthaltend magnetische und/oder magnetisierbare Partikel sowie je einen Abfallstrom 11' enthaltend nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel getrennt. Der Wertstoffstrom 10 'aus den Magnetseparatoren 3, 3' strömt nun nach unten in die Flotationszelle 2, wo eine weitere Auftrennung des Wertstoffstroms 10' in einen noch hochwertigeren Wertstoffstrom 10 und einen weiteren Abfallstrom 11 erfolgt.
  • Aufgrund der Anordnung der Flotationszelle 2 und der Magnetseparatoren 3, 3' zueinander ist der Platzbedarf der Vorrichtung 1"' auf dem Fundament 5 äußerst gering und die Fließrichtung der Suspension 9 von oben nach unten in Richtung Fundament kann ausgenutzt werden, ohne dass Pumpen eingesetzt werden müssten.
  • Die Figuren 1 bis 5 zeigen lediglich Beispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung. So kann die Anzahl der Magnetseparatoren, der Flotationszellen und deren Anordnung zueinander im Rahmen der Erfindung variieren. Auch die Positionierung der Magnetseparatoren und Flotationszellen zueinander kann in weiten Grenzen variieren, solange das Konzept, dass eine platzsparende Anordnung mit vertikaler Stapelung gewählt wird, eingehalten ist. Die dargestellten Vorrichtungen eigenen sich insbesondere zur Trennung von Erzsuspensionen, insbesondere von Eisenerzsuspensionen, bei welchen der Wertstoffstrom die Flotationszelle üblicherweise durch den unteren Auslass verlässt und nicht über die Schaumsammelrinne 2c.

Claims (12)

  1. Vorrichtung (1,1',1",1"') zum Abtrennen magnetischer und/oder magnetisierbarer Partikel von einer Suspension (9) enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel, umfassend
    - mindestens einen Magnetseparator (3, 3') sowie
    - mindestens eine Flotationszelle (2, 2'),
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetseparator (3, 3') und die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') vertikal übereinander gestapelt angeordnet sind und über ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden sind, derart dass der mindestens eine Magnetseparator (3, 3') wie auch die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') von mindestens einem Wertstoffstrom (10, 10') umfassend mindestens einen Teil der magnetischen und/oder magnetisierbaren Partikel durchströmbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') vertikal oberhalb des mindestens einen Magnetseparators (3, 3') angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Flotationszelle (2) senkrecht oberhalb eines Magnetseparators (3) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Tamponventil (5) zwischen der Flotationszelle (2) und dem Magnetseparator (3) angeordnet ist, durch welches der Wertstoffstrom (10, 10') von der Flotationszelle (2) in den Magnetseparator (3) überführbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetseparator (3, 3') vertikal oberhalb der mindestens einen Flotationszelle (2, 2') angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetseparator (3) senkrecht oberhalb einer Flotationszelle (2) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') mindestens einen Ejektor (2b) zum Eindüsen des mindestens einen Wertstoffstroms (9) in eine Flotationskammer (2a) der Flotationszelle (2, 2') umfasst, wobei der Magnetseparator (3, 3') über das Rohrleitungssystem mit dem mindestens einen Ejektor (2b) verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetseparator (3, 3') durch einen Trommelseparator gebildet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') durch eine Hybridflotationszelle gebildet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen Magnetseparator (3, 3') und der mindestens einen Flotationszelle (2, 2') mindestens eine Leiteinrichtung (7) zum Hindurchleiten des Wertstoffstroms (10, 10') und zur Erzeugung einer turbulente Strömung im Wertstoffstrom (10, 10') angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetseparator (3, 3') und die mindestens eine Flotationszelle (2, 2') in einer gemeinsamen Trag- und/oder Gehäuseeinrichtung (4) vertikal übereinander gestapelt angeordnet sind.
  12. Verwendung einer Vorrichtung (1, 1', 1", 1"') nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Abtrennung von magnetischen und/oder magnetisierbaren Erzpartikeln von einer Suspension (9), insbesondere Eisenerzsuspension, enthaltend weiterhin nicht-magnetische und/oder nicht-magnetisierbare Partikel.
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