Titel: WUESTER: Ueber die Aufbereitung von nassen Erzen auf elektromagnetischem Wege.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1915, Band 330 (S. 1–5)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj330/ar330001

Ueber die Aufbereitung von nassen Erzen auf elektromagnetischem Wege.

(Elektromagnetische Naßscheider, System „Humboldt“.)

Von Bergreferendar Reinhard Wüster in Berlin.

Inhaltsübersicht.

Es ist zunächst ein kurzer Ueberblick über die Entwicklung der elektromagnetischen Erzscheidung auf trockenem und auf nassem Wege gegeben worden; sodann folgt eine genaue Beschreibung der der Maschinenbauanstalt Humboldt patentierten Ring- und Herdscheider.

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Bis vor verhältnismäßig kurzer Zeit war es nicht möglich oder wenigstens mit außerordentlichen Schwierigkeiten verbunden, Mineralien, die annähernd gleiches spezifisches Gewicht hatten, auf naßmechanischem Wege zu trennen, z.B. Zinkblende (3,9 bis 4,1) von Spateisenstein (3,7 bis 4,0) oder Wolframit (7,2 bis 7,5), von Zinnstein (6,7 bis 7,0). Heute finden zur Aufbereitung und Trennung solcher Mineralien einige Verfahren Anwendung, die sich auf die Verschiedenheiten der physikalischen oder chemischen Eigenschaften der betreffenden Stoffe gründen.

Eins der wichtigsten ist das in den letzten Jahren zu großer Bedeutung gelangte elektromagnetische Aufbereitungsverfahren. Es beruht auf dem verschiedenen Verhalten der verschiedenen Stoffe im magnetischen Felde, vorausgesetzt, daß ihre magnetische Leitfähigkeit oder die Magnetisierbarkeit verschieden ist.

Zunächst konnte man nur trockenes Scheidegut separieren; in den letzten Jahren ist es gelungen, auch nasse Erze in sogenannten Naßscheidern in die verschiedenen Mineralien zu trennen. Auf solchen elektromagnetischen Naßscheidern lassen sich heute nicht nur magnetisierbare Stoffe von unmagnetisierbaren, sondern auch verschieden stark magnetisierbare Stoffe voneinander trennen.

Der Grundgedanke der elektromagnetischen Naßerzscheider ist der, daß das aufzubereitende Gemisch von magnetisierbarem und nicht magnetisierbarem Erz im Wasserstrom durch ein starkes magnetisches Feld geführt wird, wobei dann der magnetisierbare Stoff von einemPole herausgezogen und in geeigneter Weise abgeführt wird.

Zum Verständnis der Konstruktionseigenheiten der Naßscheider ist es nötig, einige Worte über die Entwicklung der Trockenscheider vorauszuschicken.

Der Grad der Magnetisierbarkeit der verschiedenen Stoffe ist sehr verschieden. In der Aufbereitung unterscheidet man zwischen leichtmagnetisierbaren Mineralien (stark magnetischen Erzen), das sind die Stoffe mit hoher Permeabilität, und schwermagnetisierbaren Mineralien (schwach magnetischen Erzen), das sind Stoffe mit geringerer Permeabilität.

Leicht magnetisierbare Stoffe sind: Magnesit, Magnetkies, gerösteter Spateisenstein, gerösteter Kupferkies, gerösteter Schwefelkies, gebrannter Magnesit.

Schwer magnetisierbare Stoffe sind: Titaneisen, Wolframit, roher Spateisenstein, Franklinit, Chromeisenerz, Raseneisenerz, Hämatit – Eisenglanz –, Brauneisenstein, Buntkupfererz, Malachit, Kupferlasur, Monazit, Manganerze, Pechblende, Hornblende, Granat, dunkle eisenhaltige Zinkblende, Rhodonit, Dolomit.

Im technischen Sinne für unmagnetisierbar gelten: Blei- und Silbererze, eisenfreie Zinkblende, Zinnstein, roher Schwefelkies, roher Kupferkies, roher Arsenkies, Quarz, Schwerspat, Kalkspat, Flußspat, eisenfreier Dolomit und Feldspat.

Zur Trennung von magnetisierbaren und unmagnetisierbaren Erzen hat man im Anfang Dauermagnete aus bestem Wolframstahl angewandt. Diesen ist eine große Remanenz des Magnetismus eigen, und bei ihnen ist die Koerzitivkraft, d.h. die Widerstandskraft gegen Magnetisierung und Entmagnetisierung am größten. Jedoch ist klar, daß derartige Dauermagnete, wenn man auch durch zweckentsprechende Hufeisen- oder Ringform ebenso stark wirkende Felder erhalten kann wie mit Elektromagneten, |2| nur in wenigen Fällen und nur für ganz besondere Zwecke Anwendung finden können.

Mit geraden Magnetstäben kann man eine ähnlich starke Wirkung nicht erzielen, da diese kein Magnetfeld im technischen Sinne bilden. Man kann mit ihnen nur in unmittelbare Nähe gebrachte metallische Eisenteilchen anziehen, da sich die Kraftlinien durch Streuung von Pol zu Pol durch die Luft schließen. Es geht daraus hervor, daß die zur Scheidung verschiedener Mineralien gebauten Elektromagnete als Grundform die Hufeisenoder die nicht völlig geschlossene Ringform erhalten müssen, um das für die hinreichende Magnetisierung der anzuziehenden Stoffe erforderliche magnetische Feld zu bilden.

Das in der Praxis am meisten angewandte Magnetmaterial ist Stahlguß, den man der einfacheren Formgebung dem ebenfalls sehr geeigneten schwedischen Holzkohleneisen vorzieht. Auch mit Elektromagneten konnte man zunächst nur stark magnetische Substanzen von unmagnetischen trennen. Erst die Entwicklung der Scheiderkonstruktionen hat Mittel und Wege gezeitigt, auch verschieden stark magnetisierbare Körper voneinander zu trennen.

Um die von einem Magneten erzeugten Kraftlinien für die Separation von Erzen in rationeller Weise nutzbar zu machen, müssen die Magnetpole in eine derartige Form und Stellung zueinander gebracht werden, daß sie ein wirksames magnetisches Feld bilden. Hierbei muß auch die Möglichkeit gegeben sein, die zu separierenden Körner zwischen den Polen durchzuführen oder in ihrer unmittelbaren Nähe vorbeizuführen.

Das Feld ist also der Luftraum, durch welchen die Kraftlinien vom Nordpol zum Südpol sich schließen. Es ist kein Unterschied zwischen den Wirkungen des Nord- und Südpols vorhanden. Beide üben auf in ihrer Nähe befindliche Körper gleich starke magnetische Kräfte aus, ziehen sie also gleich stark an. Diamagnetische Körper lassen die magnetischen Kraftlinien natürlich unbeeinflußt aus dem Felde herausfallen.

Die in das zwischen den Polen befindliche magnetische Feld gebrachten paramagnetischen Körper werden dort magnetisch induziert unter Bildung eigener Nord- und Südpole, welche von den entgegengesetzten Polen des Elektromagneten angezogen werden. Die paramagnetischen Körper bilden mithin die Medien, welche je nach ihrer Permeabilität von den Kraftlinien mehr oder weniger beeinflußt und infolgedessen mit größerer oder geringerer Intensität von den entgegengesetzten Polen angezogen werden. Da nun, wie oben erwähnt, beide Pole bei gleicher Beschaffenheit eine gleich starke magnetische Anziehung ausüben, so werden die paramagnetischen Substanzen, die mitten durch das Feld geführt werden, durch die beiderseitige Anziehung der Pole theoretisch in der Schwebe gehalten. Werden die Körper dem einen oder anderen Pol genähert, so ist dieser im Stande, die Wirkung des Gegenpoles zu überwinden.

Es ergeben sich also folgende Grundsätze für die magnetische Trennung: Erstens kann man magnetischseparieren, wenn man das Scheidegut an einen Pol näher heranbringt als an den andern. Zweitens kann eine Separation dadurch stattfinden, daß man die Pole ganz außerordentlich verschieden stark macht.

Es war das Verdienst Wetherills, daß es ihm gelang, durch Anwendung hochkonzentrierter Magnetfelder auch schwer magnetisierbare Erze wirtschaftlich zu trennen. Er führte zugeschärfte Magnetpole ein, d.h. er stellte einen scharfen einem stumpfen Pol gegenüber (sogenannte Schneidepole). Durch das Zuschärfen des einen Magnetpols wurde bewirkt, daß in diesem eine bedeutende Kraftlinienkonzentration hervorgerufen wurde. Der obere Schneidepol zieht also wesentlich stärker an als der untere stumpfe Gegenpol. Infolgedessen werden selbst sehr schwach magnetische Körper, die in die Nähe dieser Schneidepole gebracht werden, mit Sicherheit angezogen und von den übrigen Stoffen separiert.

Diese Schneidepole zur Erzeugung der hochkonzentrierten magnetischen Felder bilden die Eigenart der Wetherill-Separatoren (Kreuzbandscheider) und zum Teil auch der neuen naßmagnetischen Ringscheider.

Auch mit den Wetherill – Apparaten konnte man zunächst, wirtschaftlich, nur trockenes Material verarbeiten; man mußte also, wenn eine naßmechanische Aufbereitung der Erze voraufging, das zu scheidende Material erst trocknen. Dadurch wurden aber die Gesamtkosten der Aufbereitung erhöht. Um diese zu ersparen, versuchte man bald Apparate zu bauen, in denen man naßmechanisch aufbereitetes Erz naßmagnetisch wirtschaftlich weiter verarbeiten konnte. Die Hauptschwierigkeit hierbei bildete die Ueberwindung der Oberflächenspannung des Wassers. Die trockenmagnetische Aufbereitung ist meist einfacher. Sie erfordert kein Waschwasser und keine Niederschlagsbehälter; die Scheider sind verhältnismäßig einfach gebaut. Sie ist überall da vorzuziehen, wo ganz trockenes Erz vorhanden ist, oder wo das Erz vor der magnetischen Aufbereitung geröstet werden muß, oder endlich, wo es sich um sehr wertvolle Erze handelt, die ihres Verwachsungscharakters wegen auch noch sehr fein zerkleinert werden müssen. Andererseits wendet man heute die naßmagnetische Aufbereitung mit Vorteil überall da an, wo man das Trocknen nach voraufgegangener naßmechanischer Aufbereitung ersparen will.

Mannigfache Versuche haben ergeben, daß es zweckmäßiger und vorteilhafter ist, fein- und grobkörnige Erze naßmagnetisch nicht nach demselben Separationsprinzip zu behandeln. Sondern ähnlich wie in der naßmechanischen Aufbereitung für die Behandlung verschiedener Kornklassen verschiedene Aufbereitungsapparate angewandt werden (Setzmaschinen, Schüttelherde, Schnellstoßherde und Rundherde), so benutzt man auch zur Aufbereitung schwermagnetisierbarer Erze auf elektromagnetischem Wege für die verschiedenen Kornsorten verschiedene Apparate. In der von der Maschinenbau-Anstalt Humboldt entworfenen und ausgeführten Aufbereitungsanstalt der Grube Rosenberg bei Braubach a. Rh. (A.-G. für Bergbau, Blei- und Zinkfabrikation zu Stolberg und in Westfalen) ist die erste größere elektromagnetische Aufbereitungsanlage |3| für 45 t täglich aufgestellt. Es handelt sich um die Trennung des als Gangart auftretenden Spateisensteins von der Zinkblende, dem Bleiglanz und der unmagnetisierbaren Gangart der Emser-Erzgänge. Die gröberen Kornsorten bis 6 mm und darüber werden auf sogenannten Ringscheidern, die feineren Kornsorten und der Schlamm auf sogenannten Herdscheidern verarbeitet.

Textabbildung Bd. 330, S. 3

Bei den heute im magnetischen Aufbereitungswesen angewandten Ringscheidern kam es, wie oben schon erwähnt, darauf an, nicht nur schwermagnetisierbare Mineralien von unmagnetisierbaren zu trennen, sondern auch Mineralien verschiedener Magnetisierfähigkeit voneinander. Zu diesem Zwecke führt man das Scheidegut durch Magnetfelder von zunehmender Stärke. Man erreicht dies in einfachster Weise dadurch, daß man dem stumpfen Gegenpol nicht nur einen, sondern mehrere Schneidepole hintereinander gegenüberstellt. Die verstellbaren Abstände (vgl. w. u.) der einzelnen Schneidepole verringern sich. Von der letzten, dem Gegenpol am nächsten stehenden Schneide wird also das am schwersten magnetisierbare Gut noch angezogen, nachdem die leichter magnetisierbaren Mineralien von den übrigen Schneiden schon herausgezogen und ausgetragen sind.

An Hand der Skizze (Abb. 1 und 1a) sei die Bauart der Humboldtschen Ringscheider beschrieben. Ein zylindrischer Magnetkern A (Stahlguß), der auf einem gußeisernen Fuß B ruht, läuft unten in einzelne Arme C aus, an die verschiebbare Polstücke D angeschraubt sind. Meist sind es 6 oder 10 Arme, daher „sechs- oder zehnpolige Scheider“. Die Polstücke sind in ihrem oberen Teil hohl ausgearbeitet, und in den Höhlungen liegen verstellbar die Magnetpole E (Stahlguß). Alle diese Teile sind während des Betriebes in Ruhe. Ueber den Polen rotiert ein Stahlgußring mit mehreren Schneiden F.

Um den Magnetkern ist eine Magnetspule G angeordnet. Durch diese wird ein Kraftlinienfluß in dem magnetischen Stromkreis, der sich aus den oben genannten Teilen zusammensetzt, hervorgerufen. Die Kraftlinien nehmen also folgenden Verlauf: Magnetkern, rotierender Ring, Schneidepole, stumpfe Magnetpole, Gleitstücke und Arme des Magnetkerns. In den Schnittflächen des magnetischen Stromkreises stehen sich also immer entgegengesetzte Magnetpole gegenüber, zwischen denen Zugkräfte auftreten. Die Zugkräfte, welche zwischen Magnetschneiden und stumpfen Polen wirken, werden jedoch aufgehoben durch solche, die zwischen dem rotierenden Ring und dem oberen eigenartig ausgebildeten Teil des Magnetkerns stattfinden. Es findet also eine magnetische Ausbalancierung des Ringes statt, die patentamtlich geschützt ist.

Magnetisierbare Stoffe, die mittels einer Schüttelaufgabe zwischen Magnetpole und Schneiden gebracht werden, werden von letzteren angezogen, da durch die größere Kraftliniendichte der zugeschärften Pole auch die von ihnen bewirkte Anziehung eine größere ist als die der stumpfen Pole.

Textabbildung Bd. 330, S. 3

Der rotierende Ring hängt an einer gußeisernen Glocke H, die durch die senkrechte Welle J in Drehung versetzt wird. Die Welle wird ihrerseits durch Kegelradantrieb im Fuß des Scheiders mittels einer wagerechten Antriebwelle K angetrieben. Die Glocke H läuft auf einem Kugellager.

Die Schneiden werden natürlich nicht auf ihrem ganzen Umfange gleichmäßig stark magnetisiert. Die |4| rotierenden Magnetschneiden sind an den Stellen, an denen sie sich jeweils über den stumpfen Polen befinden, intensiv magnetisch, während sie im übrigen, d.h. zwischen den Polen, nur einen verhältnismäßig schwachen durch Streuung verursachten Magnetismus besitzen. Durch die Schneiden werden, immer unter der Voraussetzung, daß eine Wasserverbindung zwischen Polschneiden und dahinrieselndem Gut vorhanden ist, die magnetisierbaren Stoffe angezogen und rechtwinklig zur Scheidegutbewegung ausgetragen (vgl. Abb. 2). Zu beiden Seiten der Schüttelaufgabe befinden sich schmale Kammern, in welche die umgebogenen Kanten der Schüttelaufgabe hineinragen, so daß das Material, das etwa von der Schüttelaufgabe abläuft, in den Kammern aufgefangen wird. Neben diesen schmalen Kammern befinden sich die Abfangkästen, in die das magnetische, von den Schneiden ausgetragene Gut durch kleine Wasserstrahlen abgebraust wird. Die erste Schneide des Ringes (in Richtung der Scheidegutbewegung gerechnet) wird so eingestellt, daß sie weniger magnetisch ist als die folgenden; ebenso die zweite usw. In Richtung der Scheidegutbewegung findet also eine Magnetisierungszunahme der Schneiden statt. Die Abfangkästen L für das ausgetragene Material sind in mehrere Abteilungen eingeteilt, nämlich für rein magnetisches Gut, Zwischenprodukt und unmagnetisches Gut. Aus den Abfangkästen werden die betreffenden Produkte durch Rotgußrohre einer mehrteiligen Rinne M zugeführt; in den einzelnen Rillen dieser Rinne fließen die Produkte selbsttätig in die Unterfässer ab.

Textabbildung Bd. 330, S. 4

Die Einstellung der Abstände zwischen stumpfem Pol und Schneidepolen geschieht folgendermaßen: Da zwischen Magnetschneide und Scheidegut unter allen Umständen eine Wasserverbindung bestehen muß, so ist es wesentlich, daß der für eine bestimmte Kornsorte eingestellte Spalt zwischen Magnetschneide und Aufgabeblech nicht geändert wird. Humboldt verstellt aus diesem Grunde nicht die Schneiden selbst, sondern durch einfaches Neigen der kippbar angeordneten stumpfen Pole wird eine Veränderung der Feldstärke hervorgerufen. Der Pol ist so angebracht, daß die Entfernung zwischen letzter Schneide und Gegenpol immer die gleiche bleibt, so daß ein Verstellen der Schüttelaufgabe nicht erforderlich ist. Diese Anordnung bietet weiter den Vorteil, daßdie Magnetisierung der einzelnen Schneiden an jeder Arbeitsstelle, d.h. an jedem der sechs oder zehn Pole, für sich geregelt werden kann, und zwar auch während des Betriebes. Aus Abb. 3 ist ersichtlich, daß durch Verstellen der senkrechten Schraube a, die oben mit einem Auge angreift, das äußere Ende des stumpfen Poles E den Schneiden genähert oder von ihnen entfernt werden kann. Eine zweite Schraube b greift im Innern des Poles an, und ihre Verstellung bewirkt eine feste Verbindung der Stahlgußstücke D und E. Ferner ist auch noch durch einfache Verstellung des Zapfens c mittels der Schraubenmutter d die Möglichkeit gegeben, nur die Entfernung zwischen Pol und äußerster Schneide zu ändern.

Textabbildung Bd. 330, S. 4

Die Zuführung des Materials wird folgendermaßen bewerkstelligt: Ueber jedem Apparat steht ein zweiteiliger Speisetrichter N (s. Abb. 1). Durch geeignete Zahnradübersetzungen werden von der Hauptwelle aus unter den beiden Trichteröffnungen zwei Kegelteller O in schnelle Rotation versetzt, Das zu scheidende Erz wird in einer besonderen Wasserkammer des Trichters mit Wasser versetzt und läuft auf die Kegelteller. Der Spalt zwischen diesen und dem Trichter ist für die einzelnen Korngrößen verstellbar. Durch die rasche Drehung des Tellers wird bewirkt, daß das Scheidegut sehr gleichmäßig in eine der Polzahl entsprechende Anzahl von Ausläufen P aus Rotguß geschleudert wird. In diesen fließt es dann auf die Schüttelaufgaben Q herab, deren Antrieb von besonderem Interesse sein dürfte. An dem rotierenden Ring ist ein Zahnkranz R aus Stahl befestigt, dessen Zähne natürlich die gleiche Polarität des Ringes haben. Am unteren Ende der Schüttelaufgabe ist ein Stahlstab S befestigt mit zwei Zähnen, entsprechend der Teilung des erwähnten Zahnkranzes. Die Schüttelaufgabe selbst ruht auf Eschenholzfedern, so daß eine leicht hin- und herschwingende Bewegung der aus Rotguß bestehenden Schüttelaufgabe möglich ist. Das untere Ende des Stahlstabes befindet sich in der Nähe des stumpfen Poles, und es findet demnach ein magnetischer Nebenschluß zwischen Zahnkranz, Stab und Pol statt. Der Stab wird bei der Rotation des Zahnkranzes in dem Augenblick, wo sich die Zähne des Zahnkranzes denen des Schüttelaufgabestabes gegenüber befinden, angezogen, jedoch nicht soweit, daß eine Berührung stattfinden könnte. Der Hub der Schüttelaufgabe wird nämlich nach innen durch eine an ihr befindliche Pufferschraube begrenzt. Wenn die Zähne des Zahnkranzes an der Schüttelaufgabe vorbeiwandern, so wird die Anziehung jedesmal erheblich schwächer, sobald die Zähne des Schüttelaufgabestabes |5| den Zahnlücken des Zahnkranzes gegenüberstehen. In diesem Augenblick wird dann die Schüttelaufgabe durch die Eschenholzfedern zurückgezogen. Sobald nun wieder die Zähne des Zahnkranzes denen des Stabes gegenüberstehen, beginnt das Spiel von neuem. Es verdient hervorgehoben zu werden, daß die Schüttelaufgabe angetrieben wird, ohne daß irgendwelche verbindenden Teile erforderlich wären. Die lediglich durch magnetisch-periodische Wirkung bewegte Schüttelaufgabe arbeitet sehr gut.

Textabbildung Bd. 330, S. 5

Der Kraftverbrauch der Humboldtschen Ringscheider ist äußerst gering. So beträgt er z. B, für den mechanischen Antrieb eines zehnpoligen Ringscheiders ½ PS. Der elektrische Energieverbrauch beträgt ebenfalls etwa ½ PS. Der Grund für den sehr geringen mechanischen Kraftverbrauch dürfte wohl in der guten magnetischen Ausbalancierung des Ringes zu suchen sein.

Wie schon oben erwähnt, werden die Schlämme auf sogenannten Herdscheidern verarbeitet, da sie sich denmagnetischen Einwirkungen gegenüber ganz anders verhalten als körniges Gut. Man hat das in der naßmechanischen Aufbereitung für die Schlammverarbeitung angewandte Rundherdprinzip mit dem eines Magnetscheiders verbunden und erhielt so die Herdscheider, deren Bauart in folgendem beschrieben werden soll (Abb. 2a).

Auf einem zylindrischen Magnetkern liegt ein Teller, an dem sechs bis zehn Magnetpole befestigt sind (sechs- oder zehnpolige Herdscheider). Um das untere Ende des Magnetkernes liegt eine nach oben offene Glocke G, auf deren oberen Rand der feingeriffelte Scheidering 5 liegt (vgl. 5 in Abb. 4). Der Teller mit den Magnetpolen, sowie die Materialaufgabe stehen fest, die Scheideglocke rotiert. Der Magnetkern ist von einer Magnetspule umgeben, der Kraftlinienfluß nimmt folgenden Verlauf: Magnetkern – Teller – Magnetpol – Scheidering – Glocke.

Textabbildung Bd. 330, S. 5

Die Aufgabe des Materials geschieht wie bei den Ringscheidern. Unter den Magnetpolen befindet sich eine Rinne. Diese ist beim zehnpoligen Herdscheider z.B. in dreimal zehn Abteilungen eingeteilt. In die erste Abteilung fließt das unbeeinflußt unter den Polen hinweggleitende unmagnetisierbare Produkt, während alle magnetisierbaren Stoffe auf dem rotierenden Scheidering haften bleiben. Durch die Anziehung der Pole klettern sie an den scharfen „Schneiden“ zwischen den Rillen empor und setzen sich dort fest. Läßt nun hinter den Magnetpolen die Feldstärke nach, so können zunächst die weniger magnetischen verwachsenen Teilchen in die zweite Abteilung der Rinne abgebraust werden. Zum Schluß wird durch weitere stärkere Brausen das am festesten anhaftende reine magnetische Gut abgespült. Durch geeignet angebrachte Rohre wird das Material aus den Abteilungen der inneren Rinne, die naturgemäß mitrotiert, einer äußeren feststehenden Rinne und von da aus den Unterfässern zugeführt.

Der Kraftverbrauch eines solchen zehnpoligen Herdscheiders ist sehr gering. Er beträgt etwa ½ PS. Ebenso beträgt der elektrische Energieverbrauch ungefähr ½ PS.

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