Titel: Elektromagnetische Aufbereitung und Anreicherung magnetischer Eisenerze.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 291 (S. 113–116)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj291/ar291031

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

(Schluss des Berichtes S. 67 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Auf der Tillygrube, N. Y., benutzt man Conkling-Separatoren, eine der ältesten Typen, mit Erfolg. Mr. Conkling hat kürzlich eine Aufbereitungsanstalt bei Chateaugay, N. Y., fertiggestellt, welche mit 16 seiner Separatoren ausgerüstet ist und Hunderttausende von Tonnen von Zwischenproducten aufbereiten soll, welche seit vielen Jahren beim Betriebe einer Nassaufbereitungsanstalt sich angesammelt haben. Diese Zwischenproducte enthalten etwa 16 Proc. Eisen und haben eine Korngrösse von 4 mm; seine Aufgabe erscheint also leicht und verspricht gute ökonomische Resultate.

Der Conkling-Separator besteht aus einem schrägen endlosen Kautschukriemen, etwa 700 mm breit, welcher über zwei Scheiben läuft und unter dessen oberem Theile Elektromagnete mit alternirender Polarität angeordnet sind. Das rohe Erz wird am unteren Ende der Riemen Vorrichtung aufgegeben und gleichmässig ausgebreitet; die magnetischen Körner führt der Riemen mit nach oben, die unmagnetischen dagegen spült ein Wasserstrom in entgegengesetzter Richtung fort. Die Anziehungskraft der Magnete ist stark genug, das Fortspülen der magnetischen Körner zu verhindern; dieselben folgen mit zum oberen Ende des Riemenlaufes und werden da abgeliefert. Diese ganze Separirungsvorrichtung ist höchst einfach und leicht zu betreiben, sie kann aber doch kaum mit Vortheil da in Anwendung gebracht werden, wo haltige mit unhaltigen Erzkörnern in grösserer Menge gemengt sind und das Haufwerk sozusagen nur halbmagnetisch ist.

Der Separator Buchanan's fand zuerst Anwendung zur Aufbereitung magnetischen Sandes, der in grossen Massen am Strande des Long-Islandsundes, an der Küste Süd-Californiens und längs dem St. Lawrence-Flusse an seinem unteren Laufe u.s.w. vorkommt. Der gleiche Apparat ist später mit mehr oder weniger Erfolg zur Separirung von Erzen bei Port Henry, N. Y., und bei Port Oram, N. J., in Benutzung gekommen.

Er besteht aus zwei Gusseisencylindern von etwa 400 mm Durchmesser und ebenso grosser Länge, deren Zapfen in Lagern ruhen, die zugleich Elektromagnete sind; somit sind die Cylinder Pole dieser Elektromagnete.

Das rohe Erz fällt in dünnem, breitem Strom zwischen die Walzen, welche gegen 60 minutliche Umdrehungen in 50 mm Entfernung von einander machen. Die magnetischen Körner werden von den Walzen angezogen; die unmagnetischen setzen ihren Fall unter Beeinflussung durch ihr Gewicht allein weiter fort. Da der Drehlauf die Walzen von einander entfernt, so verschwächt sich die magnetische Kraft in ihnen immer mehr, und sobald die Umdrehung etwa 180° erreicht, wird das Erz durch die Centrifugalkraft abgeworfen und fällt in zu seiner Aufnahme angeordnete Behälter.

Bei Port Oram sind zwei solcher Separatoren aufgestellt, einer über dem anderen. Sie theilen die Mängel des Conkling'schen.

Mr. Edison's Separatoren arbeiten bei Ogden, N. Y., vom technischen Standpunkte aus beurtheilt, vortrefflich. Die armen Erze, durch Brecher und Walzwerke bis auf etwa 1,5 mm Korngrösse herabgebracht, fallen in dünnem, breitem Strom vor einen sehr kräftigen Elektromagneten, der aus schwerer -förmigen Gusseisenstange gefertigt und mit starkem, isolirtem Kupferdraht umwunden ist. Dieser Magnet misst etwa 2200 × 400 × 225 mm. Das Erzpulver tritt so in das magnetische Feld ein, dass die magnetischen Körner aus ihrer Bahn abgelenkt werden, ohne doch mit dem Magnet selbst in Berührung zu kommen, während die unmagnetischen unter der Einwirkung ihres Schwergewichtes verbleiben. Unter dem Magnet ist eine Scheidewand aufgestellt, die haltiges und unhaltiges Korn aus einander hält und nach verschiedenen Behältern zwingt. Mit dieser einfachen Vorrichtung soll man ein auf 50 bis 54 Proc. Fe angereichertes Product gewinnen, während in den Abfällen nur noch 1 bis 1,5 Proc. verloren werden. Die so angereicherten Producte (heads und middlings) im Gemenge werden nunmehr auf 0,45 mm Korngrösse weiter zerkleinert und aufs Neue mit einem Separator (Fig. 7), nach anderem Princip construirt, behandelt. Ein endloser, 2200 mm breiter Riemen läuft über zwei senkrecht über einander disponirte Scheiben an in langer Zickzacklinie vertheilten Elektromagneten mit alternirender Polarität |114| vorbei; längs der einen Kante des Riemens ist eine Reihe von Metallbechern in passenden Zwischenräumen von einander festgenietet. Erz und separirtes Product werden auf Tragriemen zum Separator und von da weiter geführt.

Textabbildung Bd. 291, S. 114
Wird das rohe Erz auf den Riemen ausgeleert, so werden die magnetischen Körner sofort durch den Riemen hindurch von dem nächstliegenden Magnet angezogen; bewegt sich alsdann der Riemen weiter aufwärts, so nähert sich das häufchenweis festhängende Erz dem nächsten Magnet entgegengesetzter Polarität, der nun die Erzkörner zwingt, sich auf dem Riemen umzuwerfen. Befindet sich z.B. ein Häufchen Erzkörner mitten über einem Nordpolmagnet, so werden die Südpole der Körner angezogen und gleichzeitig ihre Nordpole abgestossen; sie weichen vom Magnet soweit als möglich ab und entfernen sich selbst von einander. Hierdurch entsteht die charakteristische Büschelform. Die angezogenen Körner gleiten nicht am Riemen herab, wenn derselbe sich aufwärts bewegt, und gelangen in Folge dessen schnell unter den Einfluss des naheliegenden Südpolmagneten. Die bis dahin abgestossenen Nordpole der Erzkörner werden von diesem angezogen und die Körner legen sich auf den Riemen nieder. Bald tritt beim Weiterlaufen des Riemens eine Wiederholung von Abstossung und Anziehung der Körnerpole ein; die dabei hervorgebrachte tanzende Bewegung scheidet die tauben Körner nahezu vollständig aus und bringt dieselben zum Abfallen. Die haltigen Körner fallen nach Ueberführung über den letzten Magnetpol in die festgenieteten Metallbecher, aus denen sie auf einem Tragriemen entleert werden, welcher sie direct auf die Eisenbahnwagen überführt.

Bei Ogden hat Mr. Edison 24 solcher secundären Separatoren Seite an Seite aufgestellt, die das Endproduct in bemerkenswerther Reinheit liefern; dasselbe enthält oft mehr als 70 Proc. Fe und es werden weniger als 2 Proc. Fe in den Abfällen verloren.

Der Edison-Separator liefert in Folge der weit getriebenen Zerkleinerung kein Zwischenproduct; er gewährt in mehreren Beziehungen somit gute Resultate, aber nicht ohne erhöhte Kosten. Der bei seinem Betriebe entwickelte Staub ist eine arge Belästigung und schädigt die Gesundheit der Arbeiter. Eine Anlage nach Edison's System erfordert grossen Raum und ist so theuer, dass nur bedeutende Gruben sich dazu entschliessen können.

Einen Wenström'schen Separator, Erzscheider genannt, stellen Fig. 8 und 9 dar; derselbe wird auch bei schwedischen Gruben benutzt. Seine solide Construction eignet ihn sehr zur Erzscheidung, er ist aber ebenso wohl auch verwendbar zum Ausziehen von magnetischen Mineralen und Eisen aus Sand, Schlacken und Erde.

Der stillstehende Elektromagnet A, mit den Zapfen B in den Hülsen C der Hängelager D verlagert, ist ein excentrischer Cylinder mit schiffartigen Flanschen, zwischen denen der Leitungsdraht F so aufgewunden ist, dass ein durch denselben geleiteter elektrischer Strom an den Aussenkanten der Flanschen die Pole N S bildet. Der elektrische Strom wird mittels isolirter Drähte von einer Dynamomaschine durch die Zapfen B in den Apparat übergeführt.

Um den Elektromagnet A herum rotirt um den Zapfen B eine Trommel G, geführt durch die Nabe H und die Böden I. Diese Trommel ist aus einer Menge paralleler Stangen K aus weichem Eisen mit Zwischenlagen von Holz L zusammengesetzt und wird durch die Metallringe M zusammengehalten.

Textabbildung Bd. 291, S. 114
Das zu separirende Erz fällt bei O auf die Trommel und folgt ihrer Drehung, wobei die nichtmagnetischen Theile bei P abfallen, während die haltigen an der Trommel festhaften, bis die Eisenstangen K jenseits der Scheidewand Q ihren Magnetismus verlieren. Letzteres erfolgt daraus, dass die Eisenstangen auf der inneren Seite gegen die Magnetpole N S hin mit Nasen versehen sind, die möglichst nahe innerhalb der Trommel an dem Punkte vorbeistreichen, wo ihre Magnetisirung beabsichtigt wird, sich dagegen von der Trommel entfernen, wo der Magnetismus der Eisenstangen erlöschen soll. Jede Stange hat eine solche Nase nur gegen den gleichgearteten Pol, so dass jede zweite Stangennase immer gegen den Nord- bezieh. den Südpol steht. Hierdurch werden die Pole thatsächlich auf die Aussenseite der Trommel, und zwar auf den Theil derselben übergesetzt, welchen das Erz einnehmen soll. Ausserdem sind sie so angeordnet, dass mit ihnen jedes Erzpartikelchen in Contact kommen muss und dass grössere Erzkörner zwei Stangen treffen können und in Folge dessen von zwei einander entgegengesetzten Polen gefasst und möglichst fest auf der Aussenfläche der Trommel festgehalten werden.

Ein von Ball-Norton construirter Separator hat zwei rotirende Trommeln, meist von 600 mm Durchmesser und Länge, hinter einander angeordnet in einem Kasten. Innerhalb jeder rotirenden Trommel ist eine gewisse Anzahl fester Elektromagnete von alternirender Polarität an einer festen Welle eingehängt, die an gemeinsamen Sectoren befestigt sind und sich längs der ganzen Länge der Trommel hinziehen. Diese Sectoren decken ungefähr ⅓ des Trommelumfanges. |115| Unter den Trommeln sind Leitschienen angebracht, auf welchen das Erz eingebracht wird. Der Boden des Kastens ist in drei trichterförmige Abtheilungen – für Schliech, Zwischenproduct und Abfall – getheilt. Zur Beseitigung des Erzstaubes dient ein durch einen Exhaustor hervorgebrachter starker Luftstrom, welcher dem Erze entgegengeführt wird.

Das rohe Erz wird am oberen Ende der ersten Leitschiene aufgegeben. Die nichtmagnetischen Theile desselben fallen am unteren Ende derselben ab, die magnetischen werden nach der Aussenseite der Trommel angezogen, solange sie sich im Bereiche des magnetischen Feldes befinden, und dann durch die Centrifugalkraft nach der anderen Trommel geworfen, von der das Zwischenproduct sofort in Folge ihrer schnelleren Rotation bezieh. des schwächeren Magnetismus abfällt, während der Schliech mit der Trommel weiter geht und endlich in die dafür bestimmte Abtheilung geworfen wird.

Das Zwischenproduct wird noch weiter zerkleinert und wiederholt zur ersten Trommel zurückgeführt u.s.w., bis seine völlige Auftheilung in genügend angereichertes Erz und Abfall bewerkstelligt ist.

Der Ball-Norton'sche Separator ist sehr wirkungsvoll bei durchaus trockenen Erzen; feuchte Erze liefern bei seiner Benutzung dagegen viel schlechtere Resultate.

Auf der Bensongrube, N. Y., und anderen ist dieser Separator in Gebrauch; die erstere hält ihrer fünf im Betriebe, welche innerhalb 24 Stunden 312 t angereicherte Erze liefern.

Textabbildung Bd. 291, S. 115
Eine Modifikation des Ball-Norton'schen Apparates ist dem Mr. Hoffmann patentirt und wird bei den Crotongruben angewendet; Hoffmann's Separator (Fig. 10) besteht aus einer Ball-Norton'schen Trommel und einem endlosen, über eine Riemenscheibe laufenden Segeltuchriemen. Zur Vorbereitung des rohen Erzes zur Separirung sind Elektromagnete mit alternirender Polarität dicht unter der oberen wagerechten Hälfte des Riemens angeordnet. Das der Maschine zuzuführende rohe Erz wird zuerst von diesem Riementheile aufgenommen, der über die Magnete hinläuft. Eine tanzende Bewegung derselben; wie beim Edison-Separator, findet hierbei statt, bei der die nichtmagnetischen Körner abgeschieden werden und auf der Oberfläche der Körnerschicht verbleiben, während die magnetischen gegen den Riemen angezogen werden. Sobald die Körner die Trommel erreichen, werden die tauben leicht abgeworfen; die haltigen gehen auf dem Riemen weiter, solange sie sich im Bereiche des magnetischen Feldes befinden. Verlässt der Riemen die Trommel an ihrer unteren Seite, so werden Schliech und Zwischenproduct ungleich schnell abgeworfen, wobei sie je nach ihrem specifischen Gewichte und der verschieden grossen magnetischen Attraction ungleich lange Bahnen beschreiben. Dass die Trennung hierbei eine vollständige ist, darf bezweifelt werden.

Textabbildung Bd. 291, S. 115
Die Weldongruben, N. J., haben Lovett-Finney-Separatoren (Fig. 11) im Betrieb. Dieser Apparat gleicht in manchen Stücken dem weiter oben beschriebenen Wenström'schen Erzscheider, obschon er mit Hilfe von Wasser arbeitet. Auch er hat eine rotirende Trommel, deren cylindrische Umfassungswand aus isolirten Eisenstangen mit wechselnder Polarität besteht. Böden und Welle der Trommel bilden den Körper eines Elektromagneten.

Der Raum zwischen den Böden ist mit isolirtem Kupferdraht gefüllt, aufgewunden in Form eines Solenoids, so dass der eine Boden den Nordpol, der andere den Südpol des Magneten bildet. Die Eisenstangen sind abwechselnd mit dem einen oder dem anderen Boden verschraubt und empfangen von da die entsprechende Polarität. Damit die Erzkörner sich von der permanent magnetischen Trommel abzutrennen vermögen, läuft über diese und von da über eine Spannrolle und eine Riemenscheibe, deren untere Hälfte in einem Wasserkasten untertaucht, ein endloser Segeltuchriemen.

Das rohe Erz wird von einem Wasserstrom vor einer geriffelten Speiserinne abgespült, welche einen Theil der Unterseite der magnetischen Trommel umfasst. Die magnetischen Körner werden von dem Segeltuchriemen weiter über die Magnete mitgenommen, während das Wasser die mitfolgenden nichtmagnetischen daraus fortspült. Sie werden |116| vom Riemen über die Oberseite der Separatortrommel und von da über eine Riemenscheibe nieder in einen Wasserkasten geführt, wo sie abgespült zu Boden fallen. Das angereicherte Erz wird dann durch ein Becherwerk aus dem Kasten genommen.

Neuerer Construction ist der von Chase verbesserte Lovett-Finney-Separator (Fig. 12), in Betrieb nahe Ferrona, N. Y., auf den Arnoldgruben.

Textabbildung Bd. 291, S. 116
Er besitzt in hohem Grade die Vorzüge der besten älteren Separatoren und verbindet damit äusserste Einfachheit und grosse Billigkeit. Er besteht aus einem Wasserkasten; in welchem drei walzenförmige Elektromagnete A, B und C rotiren; dieselben haben 10 cm oder weniger Durchmesser und gewöhnlich 90 cm Länge. Sie bestehen aus einem Cylinder aus weichem Eisen, in welchem der ganzen Länge nach zwei Vertiefungen von etwa 1 Quadratzoll Querschnitt nach einer Schraubenlinie ausgeschnitten sind; die Vertiefungen enthalten Windungen aus Kupferdraht oder Kupferband, durch welche der elektrische Strom geleitet wird, und zwar in den beiden Gängen in entgegengesetzter Richtung. Es entstehen hierdurch zwei nach einer Schraubenlinie fortlaufende, einander entgegengesetzte Pole. Ueber die Magnete ist eine Schutzkappe von Messing disponirt. Zwischen A und B ist eine Reihe (15) abwechselnd positiver und negativer Pole wagerecht angeordnet. Um A und B, sowie über eine Treib- und eine Spannrolle läuft ein 950 mm breiter Segeltuchriemen; über die magnetische Walze C und eine andere Treibrolle läuft ein zweiter endloser Segeltuchriemen, welcher den Schliech fortführt, nachdem derselbe von C aufgenommen wurde vom eigentlichen Separatorriemen. Das Erz wird in breitem, gleichmässigem Strom auf den ersten Segeltuchriemen aufgegeben, der gegen A in einer Tiefe von 5 cm unter der Wasserfläche in dem Wasserkasten hinläuft.

Wenn die Erzkörner auf den Riemen niederkommen, ordnen sie sich unter Einwirkung der aufwärts gerichteten Magnetpole so, dass die magnetischen unter ihnen direct auf dem Riemen zu liegen kommen. Auf dem Wege über die Walze A werden letztere fest gegen diese angezogen, die taube Gangart aber wird abgespült.

Tritt alsdann der Riemen unter die Magnete, so kollern die Erzkörner von Pol zu Pol, wie bei den Apparaten von Edison und Ball-Norton, und es trennt sich hiervon schon bei den ersten fünf oder sechs Wendungen das gesammte Zwischenproduct von den rein haltigen Körnern. Letztere werden darauf gründlich gewaschen und endlich dem anderen Riemen zugeführt, welcher den Schliech vom Separator aufzunehmen hat; Zwischenproduct und Abfälle gehen wie beim Lovett-Finney-Separator mittels Becherwerk weiter.

Das Zwischenproduct wird nochmals zerkleinert und geht zum Separator zurück, wo es nochmals in gleicher Weise bebandelt wird, bis es in völlig fertiges Reicherz und Abfall aus einander getheilt ist.

Es werden mit dieser Separatormodification prächtige Resultate erzielt, die ihr bei ihrer einfachen und starken Construction und ihren geringen Betriebskosten eine ausgedehnte Verbreitung in Aussicht stellen lassen. Die Segeltuchriemen allein unterliegen dem Verschleiss bei ihr und müssen erneuert werden, immerhin ist auch dies erst nach Monaten nöthig dank der schützenden Wirkung des Wassers.

Die Leistungsfähigkeit eines magnetischen Separators lässt sich nicht unmittelbar aus dem Eisengehalte der Abfälle beurtheilen, denn dieser wird bedingt durch den Gehalt an nichtmagnetischen eisenhaltigen Theilen des Erzes. Der Verlust in Form von magnetischem Oxyd in den Abfällen wird selten mehr als 3 bis 4 Proc. Fe betragen.

Der Eisengehalt gut aufbereiteter Erze wechselt von 64 bis 71 Proc. Wie weit die Anreicherung mit Vortheil zu treiben ist, ist eine rein ökonomische Frage, und es muss für den einzelnen Fall festgestellt werden, ob ein Paar Procente Fe mehr die erhöhten Selbstkosten einer weiter getriebenen Zerkleinerung, die dazu erforderlich ist, bezahlen. Hämatit ist in der Regel schwach magnetisch, und bei Separirung von Erzen, welche Magnetit und Hämatit zusammen enthalten, geht derselbe meist in das, weil nichtmagnetisch, abgeschiedene Material und in die Zwischenproducte über. Durch Röstung wird auch Hämatit magnetisch, bis jetzt hat man aber noch nicht in grösserem Umfange dazu gegriffen. Die grossen Röstkosten sind gewöhnlich zu schwer belastend, als dass der heutige geringe Preis der Eisenerze sie anzulegen erlaubte.

Die Kosten der Separirung allein der Erze betragen auf die Tonne ausgeschlagen allgemein sicher nicht mehr als 5 Cts. und übersteigen wahrscheinlich niemals 10 Cts.

Dr. Leo.

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