DE92212C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

. KLASSE 1: Aufbereitung.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom 3. März 1896 ab.

Die bisherige Aufbereitungstechnik unterscheidet zwischen magnetischen und unmagnetischen Erzen, indem sie das Verhalten derselben zu einem gewöhnlichen Handmagneten ausschlaggebend machte. Nach dieser Klassificirung gehören zu den unmagnetischen Materialien viele Erze und Salze, welche in physikalischem Sinne einen gewissen Magnetismus besitzen. Der Umstand, dafs von den sogenannten magnetischen zu den unmagnetischen Körpern im Sinne der Technik kein allmäliger Uebergang ' stattfindet, sondern ein sprungweiser über eine sehr grofse Lücke, rechtfertigt diese Eintheilung. In diesem Sinne gelten von Eisenerzen allein Magneteisenstein und Magnetkies als magnetisch, während Rotheisenstein, Spatheisenstein, Raseneisenstein, Granat, Rutil, Titaneisenstein u. a., sowie Manganerze als unmagnetisch gelten. Der Unterschied in dem Magnetismus geht aus folgender Aufstellung der magnetischen Kräfte hervor:

Metallisches Eisen.. 100 000,
Magneteisenstein ... 40 227,

Rotheisenstein 714,

Spatheisenstein .... 761,
Raseneisenstein .... 296,
und zwar handelt es sich hier überall um Paramagnetismus (Anziehung) und nicht um Diamagnetismus (Abstofsung). Die directe magnetische Äufbereitnng solcher Körper ist bisher noch, nicht angeregt oder versucht worden und sie gelingt in der That auch mit keinem der bisher verwendeten Apparate.

Man hat bisher solche Erze nur der indirecten magnetischen Aufbereitung unterworfen, d. h. man röstete sie zunächst mit oder ohne Kohle und verwandelte sie hierdurch in Magneteisenstein, den man dann in bekannter Weise magnetisch aufbereiten konnte. Dieser indirecte Weg ist aber für die meisten Fälle viel zu theuer und daher technisch nicht durchführbar, so dafs viele Erze bislang unverwerthbar blieben, deren Verwerthung bei directer magnetischer Auf bereitung sehr rentabel sich gestalten würde. Aufserdem ist festgestellt worden, dafs der Röstprocefs für die spätere Reduction im Hochofen ein minderwerthiges Ausgangsproduct bildet als nicht geröstete Erze.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine directe Aufbereitung solcher Materialien, welche weiterhin als schwachmagnetisch bezeichnet werden sollen, in gewerblichem Sinne zu erreichen-. Er hat durch eine Reihe von Experimenten feststellen können, dafs dieser schwache Magnetismus allerdings zur Aufbereitung benutzt werden könne, d. h. dafs dieser schwache Magnetismus eine genügend grofse Verschiedenheit zwischen den schwachmagnetischen und ganz unmagnetischen Theilen eines Gemenge bilde, um von den auf praktisch mögliche Korngröfse gebrachten Materialien (Korngröfsen bis 1 cm sind nach vorliegendem Verfahren noch zulässig) den schwachmagnetischen einen genügenden Impuls zu geben. Dieser mufs genügen, um den durch die Eigenart maschineller Ausführungen, die innere

(2. Auflage, alisgegeben am 28. Juni i8g8.)

Reibung des Gemenges, die Bewegung zum Zwecke der ständigen Zuführung, hervorgerufenen Widerstand zu überwinden und dem schwachmagnetischen Theile eine genügend grofse Bewegung zu ertheilen, um ihn aus dem Strom der ganz unmagnetischen herauszubringen.

Es hat sich bei den Experimenten heraus-, gestellt, dafs, um diesen Zweck zu erreichen, man ein magnetisches Feld von bisher in der Technik unbekannter Concentration anwenden bezw. für den vorliegenden Zweck erzeugen mufste.

Man hat bei den bekannten Aufbereitungsverfahren früher auch schon die Concentration des magnetischen Feldes angestrebt (amerikanische Patente Nr. 264620, 5 31 301 und 44961 o), aber doch nur bis zu einem Maximum, welches eben der Natur der früher behandelten Erze entsprach und welches darin seine Grenze fand, dafs eine zu starke magnetische Kraft leicht das Mitreifsen von ganz unmagnetischen Bestandtheilen durch die magnetischen verursacht und, noch weiter getrieben, eine die Maschine zum Stocken bringende Zusammenballung des ganzen Materials vor den Polen bewirkt.

Um einen Begriff über die Stärke der nach vorliegender Erfindung benutzten Felder im Vergleich zu den bisher in der Aufbereitungstechnik verwendeten Felder zu geben, wenn ein solcher Vergleich überhaupt noch statthaft ist, mag der Umstand dienen, dafs eine Maschine der neuen Art, die bei einer Stromstärke von 5 bis 8 Amp. ihre neue Aufgabe zum Aufbereiten schwachmagnetischer Erze löst, sofort zum Stillstand gebracht wird, wenn man ihr Magneteisenstein als aufzubereitendes Material zuführt, selbst wenn man vorher die Stromstärke bedeutend vermindert hat. Dasselbe beweist der Umstand, dafs es durch Erhöhung der Stromstärke innerhalb der gewerblich angängigen Grenzen bei Maschinen der bisherigen Art nicht möglich war, deren Feld zur geringsten Beeinflussung von Spatheisenstein und dergleichen bisher in der Aufbereitungstechnik als unmagnetisch bezeichnete Erze zu veranlassen. Dieser Magneteisenstein häuft sich schon vor Erreichung der Pole büschelweise an und bildet eine starre Brücke zwischen denselben, was ein Weiterfunctioniren der Maschine unmöglich macht.

Ein solches Feld lä'fst sich am besten dadurch herstellen, dafs man die Spitzen der Polschuhe als möglichst schlanke Keile mit möglichst schmaler Vorderkante bildet, und die Wirkung ist die beste, wenn man das Material nicht durch die Mitte des Feldes, sondern möglichst nahe an den Polspitzen vorbeiführt. Im Besonderen hat es sich als zweckmäfsig herausgestellt, auf einem Bande das Material derart heranzuführen, dafs die Möglichkeit des Fallens und damit der Trennung der Gangart erst in dem Augenblick gegeben wird, in welchem das Material in das wirksame Feld eintritt.

Es ist wichtig, dafs die Scheidung gerade bei dem Durchgang durch die dichteste Stelle des Feldes bewirkt wird. Das Verfahren ist sowohl für nasse wie trockene Aufbereitung geeignet, da die Spalte zwischen den Magnetschuhen sowohl mit Luft wie Wasser angefüllt werden kann.

Es hat sich bei der grofsen Menge der der Klasse schwachmagnetischer Körper angehörenden Materialien gezeigt, dafs auch diese durch das Verfahren in mehrere Klassen getrennt werden können, wie dieses z. B. bei dem Titaneisen und Granat des Monazitsandes gelingt.

Das Material kann entweder durch die Spalte oder unmittelbar unter derselben hergeführt werden; der Erfolg bei letzterem Verfahren lä'fst darauf schliefsen, dafs das Feld wahrscheinlich eine ausgebauchte Gestalt hat. Im ersteren Falle läuft das Material auf zwei Bändern den beiden Polschuhen oben zu und die Scheidung findet im Abfallen vor den Polspitzen durch Abreifsen der schwachmagnetischen Bestandtheile aus der Mitte weg statt. Im letzteren Falle wird ein zuführendes und abführendes Band verwendet und der Magnetismus läfst die schwachmagnetischen Theilchen von dem einen ab-, auf das andere hinüberspringen.

In den beiliegenden Zeichnungen ist je eine Maschine für je eine Ausführungsform des Verfahrens dargestellt:

Fig. ι stellt den Verticalschnitt durch eine Ausführugsform dar, während

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Apparat und

Fig. 3 eine Seitenansicht desselben wiedergiebt.

Fig. 4 und 5 dagegen zeigen in etwas gröfserem Mafsstabe eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer abgeänderten Form des Transportbandes, welches für gewisse Zwecke an Stelle des in den vorhergehenden Ansichten gezeigten Transportbandes gesetzt werden kann.

Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform zum Theil in Seitenansicht, zum Theil im Schnitt,

Fig. 7 in Draufsicht, zum Theil im Schnitt, und

Fig. 8 in Rückansicht.

Fig. 9 stellt einen Verticalschnitt durch einen der Elektromagnete, den Querriemen und den Zuführungsriemen nach einer in Fig. 7 durch Linie 4-4 angedeuteten Ebene dar.

Fig. 10 ist ein Querschnitt nach Linie 5-5 in

Fig- 9· .

In diesen Figuren ist mit A ein geeignetes Gestell bezw. ein Rahmen zur Aufnahme der die Gesammtheit des Apparates bildenden

Theile bezeichnet. Im oberen Theile desselben sind die Zuführungsrümpfe B B zur Aufnahme des zu behandelnden Materials angeordnet. Im Boden eines jeden Rumpfes B ist eine Vorrichtung zur Zuführung des Materials in einer gleichmäfsigen Lage vorgesehen.

Eine jede Speisewalze c erhält eine constante Rotationsbewegung durch einen von einer Scheibe h auf einer Antriebswelle C aus angetriebenen Riemen g.

Quer .zum Rahmen ist das elektromagnetische Element angeordnet. In der durch die Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsform wird das elektromagnetische Element von Trägern / getragen, welche am Maschinenrahmen verbolzt sind, und ist aus zwei durch ein Joch η mit einander verbundenen Kernen m zusammengesetzt, von welchen jeder Kern mit einer Spule versehen ist. Die Windungsrichtung der beiden ' Kerne ist dabei derartig, dafs. sie in ihren Polenden die entgegengesetzte Polarisation erzeugen. Die Polstücke r. sind vorzugsweise zu einander verstellbar angeordnet. Die Verstellbarkeit der Polstücke erfolgt gegen einander hin und von einander weg in einer quer zur Längsaxe der Kerne liegenden Richtung, und zwar sind die Polstücke von genügender Länge, so dafs sie bei weitgehendster Annäherung an einander die benachbarten Enden der Kerne noch vollständig decken. Die äufsersten Enden der Polstücke sind abnehmbar angeordnet und können durch neue ersetzt werden, wenn sie abgenutzt sind. Ueber und um diese Enden herum erstrecken sich Transportvörrichtungen, welche das Material dem magnetischen Feld zuführen. Diese Zuführungsvorrichtungen können aus endlosen Riemen s bestehen, welche über die Antriebsscheiben i gelegt sind, und auf ihrer Aufsenfläche, wie in den Fig. ι und 3 gezeigt, mit Querleisten versehen sein, wenn solche erforderlich sein sollten.

Ist das zu scheidende Material von solchem Charakter, dafs es erforderlich erscheint, das endlose Band s, auf welchem es geführt wird, fortzulassen, so kann das Material direct der Oberfläche des Polstückes zugeführt, an derselben entlang und vermittelst der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Vorrichtung über das Ende des Polstückes geführt werden. Die aus Gliederketten gebildete Zuführungsvorrichtung besitzt Querrippen und bewegt sich in Berührung mit der Oberfläche des Polstückes, so dafs sie das auf derselben abgelegte Material vorwärts führt, indem sie über Daumenrä'der v'² geht.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist die folgende:

Das zu scheidende Material wird von den Zuführungsrümpfen B B und Kanälen b der Zuführungsvorrichtung in einer,Lage von geeigneter Dicke zugeführt und von der Zuführungsvorrichtung seitlich in das verdichtete magnetische Feld nach vorwärts geführt. Beim Eintritt in das magnetische Feld geht dasselbe durch die Zone der gröfsten Anziehungskraft desselben unmittelbar neben den Polenden, worauf die anziehbaren Theilchen angehalten und augenblicklich in Berührung mit der Oberfläche der Zuführungsvorrichtung zurückgehalten werden, während die Abfälle durch den mittleren Zwischenraum zwischen den Polenden hindurch in einen zur Aufnahme derselben bestimmten Behälter D fallen. Durch die fortgesetzte Bewegung der Zuführungsvorrichtung werden die durch die Anziehungskraft der Polenden zurückgehaltenen Theilchen aus der Wirkungssphäre dieser Anziehung herausgeführt, fallen von der Oberfläche der Zuführungsvorrichtung ab und werden durch gelenkig angeordnete Flügel X in Gefäfse EE abgeleitet.

Besitzen die angezogenen Theilchen nur eine sehr geringe Anziehungsfähigkeit, so fallen dieselben fast unmittelbar, nachdem sie an den Polenden angekommen sind, von den letzeren herab, und aus diesem Grunde sind die gelenkigen geneigten Flügel bis nahe dem Zwischenraum zwischen den Polen geführt, so dafs die Möglichkeit einer nachfolgenden Vermischung der getrennten Producte vermieden werden kann.

Obgleich die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf irgend einen besonderen Industriezweig beschränkt werden soll, mag doch als Beispiel für die Bedingungen, unter welchen dieselbe mit Vortheil verwendet werden kann, die Scheidung von Hämatiterz aus Sand oder anderem nicht eisenhaltigem Material, mit welchem es vermengt ist, angegeben werden. Eine solche Mischung von Hämatiterz und Sand bis zu einem solchen Grade gepulvert, dafs dieselbe durch ein Sieb mit Maschenweite von 3 mm geht und in einer 3 mm dünnen Schicht ausgebreitet, wird durch einen Apparat der vorbeschriebenen Art erfolgreich geschieden, bei welchem die Kerne mit 105.0 Windungen von 2¹Z₂ mm Kupferdraht versehen sind und durch einen elektrischen Strom von 8Y₂ Amp. und 18 Volt Spannung erregt werden, während die Querschnittsfläche der Kerne und Joche ungefähr 670 qmm beträgt und die Polstücke (von dem in den Zeichnungen angegebenen Relativquerschnitt) um etwa 22 mm von einander getrennt sind. Unter den vorgenannten Bedingungen betrug für Hämatiterz die Vorwärtsbewegung der Zuführungsvorrichtung ungefähr ι 5 m pro Minute. ■

Die Verstellbarkeit der Polstücke gegen einanander ist ein grofses Bedürfnifs für die erfolgreiche Verwendung des Apparates, und zwar aus dem Grunde, weil die Stärke des wirksamen Feldes, den jeweiligen Erfordernissen der

zu behandelnden Substanz entsprechend, genau variirt werden kann, und es doch nicht nöthig ist, 'die Amperstärke des elektrischen Stromes für kleine Abwechselungen zu verändern. Ebenso ist es. wichtig, dafs das zu trennende Material den magnetischen Polen zugeführt wird, ohne eine von der Schwerkraft herrührende Anfangsgeschwindigkeit und mit einer gemäfsigten Geschwindigkeit, so dafs die magnetische Anziehung nicht durch eine überwiegende Kraft ausgeglichen wird.

In besonderen Fällen wird es wünschenswerth sein, die von einer vorgängigen Scheidung herrührenden Abfälle ein zweites und drittes Mal durch den Apparat oder, was gleichbedeutend damit ist, durch eine Anzahl von Apparaten gehen zu lassen, und zwar dann, wenn die magnetische Empfänglichkeit gering ist, aber doch eine besonders vollständige Scheidung gewünscht wird. Enthält das Material mehrere magnetisch-trennbare Bestandtheile von verschiedenen Stärken, so z. B. wenn Menaccanit und Granat gleichzeitig in Monacitsand vorhanden sind, so ist es vortheilhaft, zunächst durch geeignete Condensation des Feldes Menaccanit und Granat zu entfernen und dann diese beiden nochmals durch den Apparat oder einen benachbarten zweiten Apparat gehen zu lassen, in welchem das Feld genügend geschwächt ist, dafs der Granat hindurchgeht, •während der Menaccahit entfernt wird.

Bei der Ausführungsform, wie sie in Fig. 6 bis ι ο gezeigt ist, werden gekreuzte Transportbänder verwendet, ähnlich denen, welche im amerikanischen Patent Nr. 517734 beschrieben sind.

Im Gegensatz zu dem bekannten Apparat wird bei vorliegendem Apparat ein starkes, nur in der Spalte zwischen den Polspitzen gebildetes Feld angewendet.

A bezeichnet einen Zuführungsrumpf zur Aufnahme der zu scheidenden Erzmischungen, welche vorher bis auf einen zur Abscheidung der einzelnen Mineralien geeigneten Grad zerkleinert worden sind. Am Boden des Zuführungsrumpfes ist ein Speiserad B drehbar angeordnet, durch welches das Erz dem Zuführungskanal C in solchen Mengen zugeführt wird, dafs es von diesem aus auf dem Zuführungsriemen D in einer Lage von ungefähr 3 mm Dicke und einer Breite, welche etwas geringer ist als die Breite der Polstücke der Elektromagnete, ausgebreitet wird; so ergaben z. B. bei der praktischen Ausführung Elektromagnete, deren Kern 170 mm hoch, 62 mm dick und 200 mm breit waren, und gleich breite Polstücke die besten Resultate, wenn die Breite der Erzschicht um ein wenig geringer als diejenige des Kernes und der Polstücke ist. Bei einer Erzschicht von etwa 175 mm Breite, welche sich direct unterhalb der Polstücke hin- -bewegt, wird ein Zuführungsriemen von solcher Breite angewendet, dafs ein Band von ungefähr 63 mm auf der Abgabeseite des geschiedenen eisenhaltigen Materials vorhanden ist.

Der endlose Riemen D kann in geeigneter Weise auf die Walze E E₁ aufgelegt werden, von denen jede als eine Antriebsscheibe dienen kann; an verschiedenen Punkten sind Tragrollen F angeordnet. Unterhalb der Walze E ist ein durch eine Scheidewand G₂ in Abtheilungen G G₁ getheilter Behälter angeordnet, dessen kleinere Abtheilung zur Aufnahme irgend eines vom ursprünglichen Pfade gegen den Rand des Zuführungsriemerts hin abgelenkten Satzes dient und welcher nochmals durch den Apparat gehen gelassen wird. Die gröfsere Abtheilung dagegen dient zur Aufnahme des Haupttheiles der sich weiter bewegenden Schicht, nachdem dieselbe die Elektromagnete passirt hat und durch dieselben von den Mineralien mit geringer magnetischer Empfänglichkeit befreit worden ist.

Die bei der praktischen Ausführung in Anwendung gebrachten Elektromagnete sind in den Fig. 9 und 10 in Einzelansicht dargestellt und bestehen aus Kernen α von vorgenannten Dimensionen, welche mit entsprechenden Polstücken b versehen sind.

Als Hülfsanordnung wird vorzugsweise zwischen den Polstücken eine Sperrstange h von Vulcanfiber oder dergleichen eingeschaltet.

Vom Querstück e aus erstrecken sich Hängestangen k, welche durch Oeffnungen in einer der Rahmenstangen H des Apparates hindurchzugehen vermögen. Diese Hängestangen sind an ihrem oberen Ende mit Schraubengewinde zur Aufnahme von Muttern U_x versehen, vermittelst deren· die Höhe der Elektromagnete über dem Zuführungsriemen D genau eingestellt werden kann.

In unmittelbarer Nähe der Polstückunterseite wird eine sich quer zur Transportvorrichtnng D bewegende Transportvorrichtung angeordnet und zwischen die Polstücke und die Oberfläche der Erzschicht eingeschaltet. Die Elektromagnete ziehen die Mineralien von geringer magnetischer Eigenschaft an, und zwar in solcher Weise, dafs eine sich zusammendrängende Linie von Substanztheilchen gebildet wird, welche von dem unmittelbar neben und zwischen den gegenüberliegenden Kanten der verjüngten Polstücke befindlichen Erzstrom aus-, geht und sich an der Unterseite des Querriemens L ansammelt. Der Zweck des Querriemens besteht darin, die quer zum Erzstrom und längs der Anziehungslinie angezogenen Theilchen nach dem einen Ende der Polst.ücke hinzuführen, wo sie sich sammeln, bis ein genügendes Gewicht zur Masse hinzugefügt worden ist, dafs der Ueberschufs herabfallen mufs! Da dieser Ueberschufs aber, beständig zugeführt

wird, so ergiebt sich daraus, dafs ein beständiger Strom der angezogenen Theilchen gezwungen ist, sich quer zum Erz auf dem Hauptriemen zu bewegen, und zwar wird dieser Strom durch einen Kanal R in ein geeignetes Sammelgefä'fs N abgeleitet.

Bei dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Apparat sind mit dem Haupttransportriemen D vier Elektromagnete in Verbindung gebracht, deren Windungen in Reihen mit einander verbunden sind, und aufserdem eine entsprechende Anzahl von Querriemen angeordnet, ohne dafs jedoch der Erfindungsgegenstand auf die Anwendung irgend einer bestimmten Zahl von Elektromagneten beschränkt werden soll. Rathsam ist es indessen, mehrere Magnete anzuwenden, und zwar aus dem Grunde, weil, wenn die Leistungsfähigkeit des ersten der Reihe überschätzt worden wäre, die folgenden seine Wirksamkeit ergänzen und die Polstücke der- verschiedenen Magnete, vom ersten beginnend, in nach und nach zunehmende Nähe zum Erzstrom gebracht werden können. Dabei wird der erste Elektromagnet eine geringere Zahl von Theilchen anziehen, als wenn derselbe dem Erzstrom näher angeordnet wäre. Der Rest derselben wird dann um so sicherer durch die nächstfolgenden Elektromagnete aus dem Erzgemenge entfernt, als dieselben letzterem mehr genähert werden können.

Claims (5)

1. Patent-Ansprüche:
   Ein Verfahren der magnetischen Aufbereitung, gekennzeichnet durch die Durchführung schwachmagnetischer, mit noch schwächer magnetischen oder unmagnetischen Beimengungen vermischter Körper durch ein Magnetfeld von solcher Stärke, dafs es ungeeignet zur Scheidung stark magnetischer Körper von ihren unmagnetischen Beimengungen ist und genügt, um eine Ablenkung der schwachmagnetischen Körper aus der Bahn der unmagnetischen herbeizuführen.
2. 2. Eine Maschine zur Erzeugung eines Magnetfeldes der in Anspruch 1 angegebenen Art, dadurch gekennzeichnet, dafs für denUebertritt der Kraftlinien von einem Pol zum anderen zwei Polschuhflächen einander gegenüberliegend angeordnet sind, welche um ein Vielfaches kleiner wie irgend ein Querschnitt des Magnetkernes sind, so dafs die im Elektromagneten erzeugten Kraftlinien an der Uebertrittsstelle zusammengedrängt werden.
3. 3. Eine besondere Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 2, bei welcher die genannte Eigenschaft der Magnete durch Verjüngung der Kerne zu einem schlanken Keile nach dem Feld zu bewirkt wird.
4. 4. Eine besondere Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 1, 2 und 3, bei welcher eine Vorbeiführung des zu scheidenden Gemenges in unmittelbarer Nähe der Polschuhkanten in geeigneter Schnelligkeit und dünner Schicht quer durch das Feld durch endlose Bänder erfolgt, welche sich um die Polschuhkanten herumziehen und nach Verlafs derselben von dem Feld sich sofort zurückziehen.
5. 5. Eine Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 1,2 und 3, bei welcher das zu scheidende Gemenge unmittelbar unter den beiden Polschuhkanten vorbeigeführt wird und die Scheidung, durch magnetische Abziehung der schwachmagnetischen Theile von dem zuführenden Band auf ein sie wegführendes bewirkt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.