Titel: Elektromagnetische Aufbereitung und Anreicherung magnetischer Eisenerze.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 291 (S. 67–71)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj291/ar291021

Elektromagnetische Aufbereitung und Anreicherung magnetischer Eisenerze in den Vereinigten Staaten Nordamerikas.1)

Mit Abbildungen.

Erzverbrauch und Roheisenerzeugung sind nur in vier Districten der Vereinigten Staaten Nordamerikas von Bedeutung: in den Oststaaten, im Ohiothal, in der Umgegend der grossen Landseen und im Süden, In diesen vier Districten wurden im J. 1892 nicht weniger als rund 90 Proc. der gesammten Roheisenerzeugung in den Vereinigten Staaten mit 8255335 Grosstonnen erblasen und dort befanden |68| sich ebenfalls in runder Zahl nicht weniger als 75 Proc. aller vorhandenen Hochöfen. Pennsylvanien allein – im Besitze von 69 Koks-, 125 Anthracit- und 13 Hochöfen für Holzkohlenbetrieb – erzeugte im gedachten Jahre 4193805 Grosstonnen Roheisen; neun Südstaaten erbliesen 1890167, Ohio 1221913 und Illinois 949450 Grosstonnen. Unter den Südstaaten stehen dabei an der Spitze Alabama mit 55 Oefen und 915296 Grosstonnen Erzeugung und Virginia mit 33 und 497640.

Bei einem so grossen Umfange der Erzeugung spielt selbstverständlich die Beschaffung günstig gearteter Erze eine sehr gewichtige Rolle und es liegt nahe, dass man alles aufbietet, die Erz Verhältnisse aufzubessern.

Die Oststaaten erfreuen sich für ihre Hochofenproducte eines ausgedehnten und dabei nahe gelegenen Absatzes; sie besitzen ausgiebig und verhältnissmässig billige, vorzügliche Arbeitskräfte und mehr als ausreichende Communicationsmittel. Die meisten ihrer Hochofenwerke sind wenigstens an zwei Eisenbahnen angeschlossen und dadurch vor Frachtübertheuerung geschützt. Koks und Anthracit sind nur um Weniges theurer als in Pittsburgh und am Ohio, obschon sie aus Pennsylvanien herbeigezogen werden müssen.

Anders liegen die Verhältnisse in Bezug auf Erze. Nahe und qualitativ befriedigende Eisenerzablagerungen fehlen; eine erhebliche Menge von Erzen muss von dem Oberen See, aus einer Entfernung von etwa 2400 km herbeigeholt werden. Mehrere der grössten Eisenwerke erwarben und betreiben aus diesem Grunde Eisenerzgruben auf Cuba, und der Bezug transatlantischer Eisenerze aus Spanien und Afrika ist trotz des zu zahlenden hohen Einfuhrzolles noch heute unumgänglich.

Dabei finden sich in jedem der Oststaaten grosse Ablagerungen von Magneteisensteinen, die, wären sie reiner und reicher, die dortige Hochofenindustrie von soweit entfernten Erzrevieren durchaus unabhängig stellen und concurrenzfähig mit den Werken der Süd- und Weststaaten machen würden.

Ohio kommt die Nähenlage vortrefflicher Kohlenfelder am westlichen Abhänge der Alleghanyberge zu gute; seine Raffinirwerke arbeiten heute noch mit Naturgas und sind in der Lage, nach Erschöpfung dieses in der billigen Rohnaphta über einen Ersatz dafür zu verfügen. Aber auch hier liegen die Erzverhältnisse ähnlich wie im Osten, und gute, reichhaltige Erze werden erst in mehr als 1400 km messender Entfernung gefunden.

Gleichwohl werden Pittsburgh und das Ohiothal dank ihrer centralen Lage, ihrem billigen Brennmaterial und ihrem enormen localen Roheisenverbrauch noch über absehbare Zeit hinaus als erstes eisenproducirendes Land Nordamerikas führend bleiben.

Aus der Nachbarschaft der grossen Landseen stammt mehr als die Hälfte aller Eisenerze, welche in den Vereinigten Staaten gefördert und mehr als 9/10 aller Bessemererze, welche hier verschmolzen werden, etwa 8 Millionen Grosstonnen im Jahre. Hier erübrigt, Erze aufzubereiten und anzureichern; nur in seltenen Ausnahmefällen würde damit den leicht zu fördernden Hämatiten erfolgreiche Concurrenz gemacht werden können.

Die Südstaaten erzeugen zur Zeit kein Bessemereisen und eine künftige Stahlindustrie daselbst bleibt auf den basischen Betrieb angewiesen.

In mehreren der Südstaaten finden sich grosse Ablagerungen armer Magneteisensteine; in Nord-Carolina z.B. setzt im Cranberry-Districte ein mächtiges Vorkommen mit etwa 42 Proc. Fe und nur geringem Gehalt an S und P auf, durchwachsen mit kieselsäurereichen Mineralien, besonders mit Epidot, 300 bis 3000 Fuss breit und bei 40 km lang, welches aufbereitet zur Basis einer grossartigen Bessemerstahlindustrie werden könnte.

Dem in neuerer Zeit mehrfach aufgenommenen elektromagnetischen Anreicherungsverfahren ist es möglicher Weise vorbehalten, diesen Districten die fehlenden reichen Erze an Ort und Stelle zu verschaffen und damit ihrer Eisenindustrie einen neuen grossen Aufschwung zu verleihen.

Auf nassem Wege und mit Setzmaschinen sind in Nordamerika bereits früher ärmere Eisenerze mit Erfolg in reichere umgesetzt worden. Das Vorurtheil der Hochöfner gegen Mitverarbeitung so feingekörnter Schliecherze, einigermaassen begründet zur Zeit der früheren schwachen Gebläsemaschinen, ist meist überwunden, und die Annahme, dass sie im Hochofen vorlaufen, ist als irrig nachgewiesen. Schon in geringer Tiefe unterhalb der Gicht nehmen die Erzkörner, deren hohes specifisches Gewicht ein Hinausgeblasen werden aus der Gicht verhindert, einen leicht teigigen Zustand an, in welchem sie an dem Stückmaterial des Ofeninhaltes ankleben und ohne vorzurollen im gewöhnten Gange niedergehen. Die Erfahrung hat gelehrt, dass ihre Mitvergichtung, selbst bei hohen Zusätzen, keinerlei Erschwerung des Betriebes, keine Verringerung der Roheisenqualität veranlasst, wohl aber die Vergrösserung der Erzeugung ermöglicht und erheblich an Schmelzbrennmaterial ersparen lässt. Das procentuale Verhältniss, in welchem der Zusatz von feingekörnten Erzen erfolgt, beträgt gewöhnlich 20 bis 50 Proc. vom Gewichte der Gattirung, erreicht jedoch oft 75 Proc. desselben und würde bei vielen Oefen in solcher Höhe dauernd geführt werden, sofern genügende Mengen erhältlich wären. Im J. 1891 wurden in Nordamerika nur erst rund 100000 Grosstonnen auf elektromagnetischem Wege aufbereitete und angereicherte Feinkornerze auf den Markt gebracht. Kein Land der Welt – Schweden, Finland und das Uralgebiet vielleicht ausgenommen – besitzt dem Magnete folgende Eisenerze in gleicher Menge mit Amerika; manchenorts sind dieselben rein und reich genug, um direct verschmolzen werden zu können, im Allgemeinen aber erfordern sie zu nutzbarer Verwendung eine vorherige Aufbereitung und Anreicherung.

Nach Mittheilung von fachmännischer Seite stellten sich die Förderkosten in den östlichen Staaten im Durchschnitte des Jahres 1889 auf 1,52 Doll. für die Tonne; so hohe Unkosten werden eine gewinnverheissende Anreicherung von Erzen mit weniger als 36 Proc. Fe ausschliessen.

Mr. Edison hat sich während mehrerer Jahre mit elektromagnetischer Separirung von Eisenerzen beschäftigt; durch Pacht und Kauf ist er Besitzer ausgedehnter Erzablagerungen in New Jersey und Pennsylvanien, und bei Ogden, N. J., hat er eine grosse elektromagnetische Aufbereitungsanstalt angelegt.

Ursprünglich beschränkte sich der Betrieb der Ogdengruben auf den Abbau einer schmalen Erzbank mit 40 bis 45 Proc. Fe; parallel mit dieser setzen jedoch mächtige Bänke mit durchschnittlich nur 18 Proc. auf. Auf letzteren |69| etablirte Mr. Edison ausgedehnte Strossenbaue, mit welchen arme und reichere Erze ungetrennt abgebaut und auf denen grossartige Sprengeffecte erreicht werden. Vom Fusse der Strossen im Tagebaue fördern Hängebahnen die Erze nach in Kilometerentfernung von da aufgestellten Backenbrechern in täglichen Mengen von bis zu 1000 Grosstonnen.

Gewinnungs- und Transportkosten sind hier zweifellos bis auf einen Mindestbetrag herabgebracht; beiderlei Kosten zusammen sollen einen Tonnenpreis von 20 Cts. frei Brecherstation ergeben. Die Anlage ist neuerdings noch verbessert und erweitert worden, Beweis der guten Meinung von ihrer künftigen Ertragsfähigkeit, welche Mr. Edison hegt.

Nahe Brewster, N. Y., geht auf den Crotongruben ebenfalls Strossenbau um, doch unter günstigeren Gehaltsverhältnissen als bei Ogden: Die Crotonerze enthalten 37 bis 42 Fe neben 0,50 bis 0,80 S. Die Kosten der Förderung und des Vorbrechens der Erze bis auf 70 mm Korngrösse stellen sich daselbst für die Tonne auf 52 Cts. Der Schwefelgehalt macht vor weiterer Zerkleinerung eine Röstung der Erze nöthig.

Die Förderkosten aus den Tief bauen der Port Henry-Gruben, N. Y., belaufen sich auf 75 Cts. für die Tonne. Der Tagesversandt dieser Gruben umfasst durchschnittlich 1200 t im Förderzustande und 100 bis 200 t aufbereitetes Gut.

Textabbildung Bd. 291, S. 69
Fast stets werden die aufzubereitenden Erze in den Vereinigten Staaten im Trockenzustande zerkleinert; kommen sie nass zur Aufbereitungsanlage, so trocknet man sie vorher.

Zur Zeit bedient man sich zweier Arten von Trockenapparaten: des Krom'schen Ofens (Fig. 1) und des schrägen Cylinders. Der erstere umfasst eine Reihe über einander angeordneter, schräg gestellter Platten, auf denen das Erz ruht und von denen es von einer zur anderen, sich wieder ergänzend von oben her, gleitet, wenn von der unteren getrocknetes Erz über die bewegliche Rutsche in die vorgestellten Wagen entnommen wird. Bei einer Plattenlänge von 1350 mm können in diesem Ofen stündlich bei 8 t Erze geglüht werden, wenn ihre Stückgrösse die gewöhnlichen Macadamschotters nicht übersteigt.

Der schräg gestellte Cylinder eignet sich mehr zum Trocknen von Erzen feinerer Körnung, als der Krom'sche Ofen. Bei den Bensongruben, N. Y., steht ein solcher Cylinder von 48 Fuss Länge bei 6 Fuss Durchmesser in Benutzung; er liefert täglich 500 bis 600 t trockene Erze. Aus 10-mm-Blechen gefertigt, ist er mit Eisengussringen gebunden; auf denen er sich minutlich etwa viermal um sich selbst dreht; die Neigung, unter welcher er aufgestellt ist, beträgt 4 auf 1000. In seinem Innern sind sechs Winkeleisen der ganzen Länge nach festgenietet, durch welche bei seiner drehenden Bewegung ein Durcheinanderwerfen des Inhalts bewirkt wird. Am Fusse des Cylinders ist eine 6 × 10 Fuss messende Feuerung angeordnet, welche täglich gegen 5 t Kohlen erfordert und deren Verbrennungsproducte beim Durchstreichen des Apparates seinen Inhalt trocknen. Dieser Apparat arbeitet ökonomisch.

Die dem Erze behufs Separirung zu gebende Korngrösse hat der darin enthaltenen Magnetitkörner zu entsprechen. Die Magneteisenerze sind ausnahmslos mehr oder weniger feinkörnig krystallinisch, und es ist erforderlich, die kleinen Krystalle ohne weitere Zerstörung ihrer selbst von einander zu lösen. Bis zu welchem Feinheitsgrade das Korn hierbei herabgebracht werden muss, ist durch praktische Versuche an den einzelnen Erzsorten festzustellen; die richtige Korngrösse allein verbürgt den Erfolg der Separirung.

Man befolgt bei der Zerkleinerung in den Vereinigten Staaten zweierlei Methoden: die directe, in einer ununterbrochen durchgeführten Arbeit, und die stufenweise, in drei- bis fünfmaliger Wiederholung mit verschiedenen Maschinen; letztere Methode ist die gewöhnlichere; man bedient sich dabei der Backenbrecher und der Brechwalzwerke. Die ersteren sind unter verschiedenen Modifikationen nach Blak's System construirt. Brecher mit rotirender Spindel folgen mehr oder weniger streng der Construction der Gate'schen Mühle und zeichnen sich durch grosse Leistungsfähigkeit bei verhältnissmässig geringem Kraftbedarf aus.

Die Gate'sche Mühle besteht aus einem innen mit Hartgussegmenten besetzten Trichter, in welchem eine geschmiedete Stahlspindel rotirt, die einen Hartgusskonus trägt, der den Segmenten im Trichter entspricht. Der Apparat arbeitet continuirlich. Erfahrungsgemäss sind die ab und zu nöthig werdenden Reparaturen zeitraubender und beanspruchen eine grössere Geschicklichkeit, als die an einem Backenbrecher vorkommenden. Eine Gate-Mühle mit drei Ausläufen, 250 × 500 mm gross, kann stündlich 30 t Erz auf 60 mm Korngrösse zerkleinern und erfordert dazu 30 bis 40 .

Betreffs der Einrichtung der Starte van t- Mühle verweisen wir auf 1890 275 * 457 und bemerken nur, dass im vorliegenden Fall die rotirenden Cylinder während des Betriebes 38 mm in das Gehäuse A hineinreichen und das Gitter auf 18 mm überdecken.

Textabbildung Bd. 291, S. 69
Das zu mahlende Gut wird in 70 mm Korngrösse eingetragen; die Mühle muss fortwährend gefüllt erhalten werden.

Eine 20zöllige Sturtevant-Mühle erzeugt bei 870 Touren |70| in der Minute ein Product, von welchem 80 Proc. durch ein 12maschiges, bei 950 Touren durch ein 14maschiges Sieb gehen. Bei der Crotongrube werden mit der Sturtevant-Mühle stündlich 24 t geröstete Erze von 70 auf 2 mm zerkleinert, wobei der Kraftbedarf 96 beträgt.

Textabbildung Bd. 291, S. 70
Die Cummings-Mühle (Fig. 2) zerkleinert bei 1000 minutlichen Touren Erzstücke von 38 bis 50 mm auf 3 bis 9 mm Korngrösse. Der bewegliche Theil der Mühle besteht aus zwei kurzen, parallel über einander gelagerten Wellen a und b, welche in den Lagern c d und e f laufen. Die untere Welle trägt am äusseren Ende eine 300 mm breite Antriebscheibe g und zwischen ihren beiden Lagern die Frictionsscheibe h. Dieselbe ist an der Peripherie mit einem Holzbelage versehen und kann durch Heben und Senken des Lagers d beliebig in und ausser Berührung mit der auf der oberen Welle befestigten Frictionsscheibe i gebracht werden. Das innere Ende der oberen Welle trägt eine tellerförmige Scheibe k von 915 mm Durchmesser, welche mit auswechselbaren Platten l m und am Umfange mit einem starken Ring versehen ist.

Der unbewegliche Theil des Apparates besteht aus dem Fülltrichter o und dem an die Tellerscheibe anschliessenden Gehäuse p, welches das zu mahlende Erz aufnimmt und an dem der letzteren gegenüber befindlichen Rande eine auswechselbare Platte q trägt. Sowohl diese, als auch die damit correspondirende Platte l der rotirenden Scheibe sind gerieft und je nach Beschaffenheit des zu verarbeitenden Materials und der zu erzeugenden Korngrösse näher oder weiter von einander entfernt.

Kraftbedarf etwa 50 , Leistung gegen 20 t in der Stunde.

Die gebräuchlichen Brechwalzwerke haben keine aussergewöhnliche Construction. Die stellbaren Walzen werden durch Spiralfedern, welche erst einem Drucke von 15 t weichen, an ihrem Platze erhalten.

Die Walzen im Krom'schen Brechwalzwerke messen 360 mm im Durchmesser und in der Länge und machen 100 Umdrehungen in der Minute, zerkleinern 20 bis 25 t Erze von 25 auf 6 oder von 10 auf 1,5 mm in der Stunde. Die Walzen werden am zweckmässigsten mit Brechringen aus Hadfield'schem Manganstahl armirt; dieselben besitzen die Härte von in Coquillen gehärtetem Gusseisen neben der Elasticität des Martinstahles.

Krom's Brechwalzwerk (Fig. 3 bis 6) besteht nur aus einem Paar Walzen, die, wie Fig. 5 und 6 zeigen, mit einem Stahlringe armirt sind. Um diesen Ring zu befestigen, wird der Walzenkörper selbst aus zwei konischen Gusseisenhälften B und B1 construirt, welche mit den oberen Flächen gegen einander liegen und von denen der eine warm auf die Welle aufgezogen, der andere aber, um sich ausdehnen zu können, mit einem Längsschnitte versehen und nur aufgeschoben ist.

Der Stahlring ist innerlich ausgedreht, damit er leicht über den warm aufgezogenen Walzenkonus und der andere Konus in ihn geschoben werden kann; beide Konus werden durch Schraubenbolzen C sicher mit einander zusammengezogen. Die Martinstahlringe werden etwa 62 mm stark gegossen und können bis auf eine Wandstärke von 6 mm abgenutzt werden. Die beiden Lager D der einen Walze sind fest mit der Fussplatte E durch Schraubenbolzen F verbunden, die der anderen sind mit dem verschiebbaren Lagerstuhle G verschraubt, der sich um seine Zapfen H mit Lagern in der Fussplatte E bewegt. Durch diese Anordnung halten sich beide Walzen stets parallel zu einander und die Stahlringe nutzen sich in Folge dessen gleichmässig ab. Die Entfernung beider Walzen von einander wird durch die Sehrauben J, die mit Contremuttern versehen sind, um einen Rückgang zu verhindern, geregelt. Beide Walzen werden in ihrer Lage zu einander durch die starken Schrauben K festgehalten, deren Spiralfederanordnung aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die übrigen Details des Apparates bedürfen keiner Beschreibung.

Die Wegführung der zerkleinerten Erze von diesen Apparaten erfolgt in wagerechter Richtung, wie von einem tieferen auf ein höheres Niveau am besten und bequemsten durch Becherwerke, aber auch durch Tragriemen; auf diesen ohne Friction; solche Riemen werden in Edison's Anreicherungswerke ausschliesslich benützt. Der grösste Neigungswinkel für ihre Anordnung misst indessen nur 27 bis 30°, und sie erfordern deshalb zur Ueberwindung grösserer Höhenunterschiede lange Wege.

Textabbildung Bd. 291, S. 70
Zur Klassirung der von den Brechwalzen kommenden Korngrössen werden rotirende Doppelsiebe benutzt, durch welche man drei Korngrössen – 5, 5 bis 1,25 und 1,25 mm und darunter – von einander trennt. Bei diesen Sieben müssen die einzelnen Siebplatten leicht auszuwechseln sein, ohne dass man die Rahmen oder die Wellen wegzunehmen hat; sechs oder achtkantig werden dieselben als praktischste angesehen.

Der Siebwelle ist ein stellbarer Neigungswinkel zu geben und als Platten empfehlen sich stahlblecherne, perforirt mit oblongen, diagonal gestellten Löchern; Drahtsiebe sind ihrer kürzeren Dauer halber wenig empfehlenswerth.

Man zerkleinert in den Vereinigten Staaten die Erze in trockenem, wie in nassem Zustande. Meist ist das Erz im Förderzustande trocken genug zum Zerkleinern; ist es aber feuchter, so kann es zuweilen vortheilhafter sein, |71| noch mehr Wasser zuzusetzen und nass zu brechen, als einen Trockenprocess durchzuführen. Jedenfalls vermindert sich beim Nasszerkleinern der Verschleiss der maschinellen Theile; andererseits aber werden dazu die Anlagekosten grösser.

In erster Reihe bestimmt die Höhe der Zerkleinerungskosten die Beschaffenheit der Erze und die Korngrösse, auf welche sie gebracht werden sollen; locale Verhältnisse, Brennmaterialpreis und Arbeitslöhne sind sodann die übrigen Factoren, die in Rechnung gezogen werden müssen. Mit ziemlich grosser Sicherheit kann man aber doch sagen, dass gewöhnliche arme Eisenerze in den Oststaaten in der Regel für 50 Cts. die Tonne auf 1 mm Korngrösse gebracht werden können. Steht Wasserkraft zur Verfügung, so lassen sich die Kosten der Zerkleinerung wohl bis auf 25 Cts. herabdrücken.

Bis zum Jahre 1892 sollen 164 Patente auf magnetische Separatoren in den Vereinigten Staaten genommen worden sein, ein Beweis, dass ein praktischer Apparat dieser Art Bedürfniss ist und allgemeines Interesse hat.

Die elektromagnetische Anreicherung von Eisenerzen bildet einen verwickelten Process, weil die Erze stets mehrere schwach magnetische Minerale mit enthalten, welche bei der Zerkleinerung immer eine Anzahl Körner geben, die aus magnetischen und unmagnetischen Substanzen bestehen; die richtige Behandlung und Verwendung dieser Zwischenprodukte zu treffen, ist schwierig.

(Schluss folgt.)

Transact. of Americ. Inst. Ming. Eng., 1892. The Iron and Coal Trades Review, Oct. 1892, Jernkons. annal., 1893. II. III.

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