DE3527898C1 - Einrichtung zum Herausloesen von Mineralen aus dem sie umgebenden Material - Google Patents
Einrichtung zum Herausloesen von Mineralen aus dem sie umgebenden MaterialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herauslösen von
Mineralen aus dem sie umgebenden Material, insbesondere
zum Herauslösen von Edelsteinen, Halbedelsteinen bzw. Edel
metallen, ausgehend von vorbereitenden Behandlungen des ge
schürften Materials, wie mechanische Zerkleinerung auf vor
bestimmte Bruchstückgrößen.
Bei der Gewinnung von Edelsteinen oder Halbedelsteinen bzw.
Edelmetallen, wie z. B. Diamanten, Gold oder dergleichen,
durch Herauslösen aus dem sie umgebenden bzw. sie ein
schließenden Material, werden je nach Beschaffenheit des zu
gewinnenden als auch des sie umgebenden Materials unter
schiedliche Verfahren angewandt. Die Gewinnung erfolgt so
wohl im Übertage- als auch im Untertagebergbau, wie z. B.
bei der Gewinnung von Diamanten.
Während in manchen Abbaugebieten infolge der Beschaffenheit
des abzulösenden Materials und des zu gewinnenden Minerals
der Abbau ohne besondere Maschinen, nur von Hand mittels
einfacher Werkzeuge betrieben werden kann, z. B. durch Aus
waschen und Aussortieren bzw. Auslesen aus einem nach dem
Auswaschen verbleibenden Konzentrat, muß bei anderen Ge
winnungsorten infolge des tiefer gelegenen Vorkommens, z. B.
von Diamanten, und des dadurch unverwitterten, die Diamanten
umgebenden Materials bzw. Gesteins (BLUE GROUND) die Gewin
nung im Untertagebergbau betrieben werden, beispielsweise
nach dem Bruchkammersystem.
Das dabei nach oben geförderte Material wird in Gesteins
brechern zerkleinert und nachfolgend gewaschen. Das zurück
bleibende Konzentrat aus schweren Mineralen wird mittels
Wasser über sogenannte Fettschütteltische zum Auslesen, z. B.
von Diamanten geleitet.
Es ist ferner bekannt, die Auslese aufgrund der fluoreszie
renden Eigenschaften von Diamanten mit Hilfe elektronisch
arbeitender Einrichtungen vorzunehmen.
Bei bisher bekannten Verfahren zur Gewinnung von Mineralen,
bei denen nach dem Abbau mittels mechanischer Einwirkungen
zuerst eine Zerkleinerung in grobe und nachfolgend in
kleinere Bruchstücke, beispielsweise in Gesteinsbrechern
erfolgt, wird ein erheblicher Prozentsatz der zu gewinnenden
Minerale bzw. gewaschenen Mineralstücke, z. B. Edelsteine
oder Halbedelsteine durch Beschädigung beim mechanischen
Zerkleinern für die Herstellung von Schmuck oder als Sam
melobjekt unbrauchbar oder zumindest im Wert stark herab
gesetzt.
Beispielsweise eignet sich von den insgesamt geförderten
Diamanten in bezug auf Größe und Reinheit nur ein sehr ge
ringer Prozentsatz für die Herstellung von Schmuck. Die
Verluste, die durch Beschädigung der für die Herstellung
von Schmuck geeigneten Diamanten beim Fördern und insbe
sondere beim Herauslösen aus dem sie umgebenden Material
durch mechanische Einwirkung hervorgerufen werden, liegen
schätzungsweise bei einem Anteil von über 30% der Gesamt
fördermenge.
Aus der US-PS 32 07 447 ist eine Vorrichtung zum Zerkleinern
von Erz bekannt, bei der eine wäßrige Aufschwemmung des zu
zerkleinernden Guts in einem Behälter Stoßwellen ausgesetzt
wird. Den Stoßwellenerzeugern sind Reflektoren zugeordnet,
die die nach außen abgestrahlte Energie in den Behälter lei
ten. Da die Aufschwemmung den gesamten Behälterinnenraum
füllt, ist eine gezielte Bearbeitung einzelner Steine nicht
möglich. Auch eine Bearbeitung mit fokussierten Stoßwellen
ist wegen der vollständigen Füllung des Behälters nicht
möglich. Die Vorrichtung eignet sich daher zur Zerkleinerung
großer Mengen von Erz und nicht zum gezielten, schonenden
Herauslösen von Edelsteinen aus kleinen Mengen bereits vor
sortierter oder vorzerkleinerter Materialien.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe eine Einrichtung
anzugeben, bei der eine Beschädigung bzw. Zerteilung in zu
mindest für die Schmuckherstellung unbrauchbare Bruchstücke
beim Herauslösen bzw. Heraustrennen der zu gewinnenden, von
Natur aus in andere Materialien wie Gesteine eingebetteten
Minerale, insbesonders Edelsteine wie Diamanten, Saphire,
Smaragde oder auch Halbedelsteine vermieden wird.
Das Herauslösen bzw. Heraustrennen soll dabei eine weitere
zeitraubende Nachbehandlung zur Entfernung von noch an den
Mineralen anhaftenden Gesteinsresten überflüssig machen.
Ferner soll der für den Trennvorgang benötigte Zeitaufwand
verkürzt werden.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in den
Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.
Die durch die unkontrollierbare, mechanische Zertrümmerung
des geschürften Gesteins zum Freilegen bzw. Herauslösen
des zu gewinnenden Materials auftretenden hohen Verluste
durch Zerstörung in kleinere, für die Schmuckherstellung
nicht mehr brauchbare Splitter oder Teile wird gemäß der
Erfindung durch die berührungslose Beaufschlagung des ge
förderten Materials mit den eingebetteten, zu gewinnenden
Mineralen mittels Stoßwellen weitgehend vermieden. Beispiels
weise bei der Gewinnung von Diamanten läßt sich gemäß der
Erfindung ein sehr hoher Prozentsatz von Diamanten in ge
wachsener Größe unzerstört und unbeschädigt gegenüber dem
hohen Verlust bei der mechanischen Behandlung für die
Schmuckherstellung erhalten.
Durch die in bekannter Weise erzeugten Stoßwellen, die im
allgemeinen aus einem einzigen, kurzzeitigen Druckimpuls
bestehen, werden in den beaufschlagten Materialien kurz
zeitig mechanische Belastungen hervorgerufen, die über deren
Festigkeitsgrenze liegen.
Dabei kann die Druckamplitude der Stoßwelle über der Kurz
zeit-Druckfestigkeit des beaufschlagten Materials liegen,
so daß es bereits beim Durchlauf der Vorderseite der Stoß
druckwelle zu einer Zerstörung des Verbandes des Materials
(Steinverbandes) kommt. Entsprechend der Struktur, der
Härte und Spaltbarkeit der zu trennenden Minerale, wird
die Stärke des Stoßimpulses eingestellt. Ferner kommt im
Hinblick auf die (Kristall-)Struktur des zu beaufschlagen
den Materials der Richtung der Beaufschlagung durch die
Stoßwelle Bedeutung zu. Eine Anpassung der Stoßwellenbeauf
schlagung an die Art und Zusammensetzung sowohl des zu ge
winnenden als auch an die Art und Zusammensetzung des
abzulösenden Materials erfolgt gemäß der Erfindung mittels
einer bestimmten Fokussierung der Stoßwelle auf einen Punkt
des abzulösenden Materials bzw. des herauszulösenden Mine
rals oder auch durch eine Fokussierung, bei der das Mate
rial von der Stoßwellenfront zonenförmig durchlaufen wird.
Eine kombinierte Stoßwellenbeaufschlagung des Materials
kann in Abhängigkeit von der Beschaffenheit und Art von
Vorteil sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für Einrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Die Ausführungs
beispiele sind in der nachfolgenden Beschreibung näher er
läutert.
Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine beispielsweise
Ausbildung einer Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens in einer Ansicht von oben mit Einzel
heiten der Stoßwellenerzeugung, wobei die Fig. 1
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 mit
Blickrichtung nach Pfeil A bildet und
Fig. 2 ebenfalls schematisiert in Seitenansicht längs
geschnitten dargestellt, eine beispielsweise
Ausführung der Einrichtung mit Mitteln für einen
automatischen Durchlauf des zu trennenden Mate
rials durch eine Stoßwellen-Beaufschlagungszone.
In Fig. 1 ist mit 1 der Aufnahmebehälter für das zu beauf
schlagende Material 2 mit den zu gewinnenden Einlagerungen
3 bezeichnet. Der Innenraum 5 des Aufnahmebehälters 1 ist
mit einer Koppelflüssigkeit, hier z. B. mit Wasser gefüllt,
die das zu beaufschlagende Material 2 vollständig um
schließt. Das Material 2 liegt dabei auf einer Unterlage
auf, die zur Fokussierung der Stoßwellen sowohl senkrecht
zur Zeichenblattebene als auch seitlich in Richtung der
Zeichenblattebene gemäß der Pfeile B verstellbar vorgesehen
ist. Zur Fokussierung dienen bekannte Verstellmittel, deren
Einzelheiten der Vereinfachung halber hier nicht dargestellt
sind.
Mit 7 ist ferner der Stoßwellenerzeuger bezeichnet, der ein
Gehäuse 8 enthält, dessen Innenwandung 9 ein rotations
symmetrisches Halb-Ellipsoid bildet. Das Gehäuse 8 ist so
in den Aufnahmebehälter 1 eingesetzt, daß der Innenraum 12
des Halb-Ellipsoids und damit die Fokussierungsfläche 9
offen in der Koppelflüssigkeit des Behälters 1 liegt.
Der Innenraum 12 des Halb-Ellipsoids nimmt einen Stoß
wellenerreger 13 auf, der über entsprechende Zuleitungen
an eine Stromquelle 14 (Batterie/Kondensator) angeschlos
sen ist. Den Stoßwellenerreger 13 stellt eine Funkenent
ladungsstrecke 16 dar, die in einem Rohr 18 untergebracht
ist. Ferner ist eine Steuereinheit 17 für die Entladungs
strecke 16 vorgesehen. Durch das Halb-Ellipsoid wird eine
punktförmige Fokussierung der erzeugten Stoßwellen 10 be
wirkt. Im ersten Brennpunkt 11 des Halb-Ellipsoids wird
eine Stoßwelle erzeugt, die an der Ellipsoidwandung 9
reflektiert und im zweiten Brennpunkt 11′ gesammelt wird.
Der Ablauf der Fokussierung ist derart, daß sich die Stoß
welle nach ihrer Erzeugung kugelförmig ausbreitet, und
zwar bis zur Reflexion an der ein Halb-Ellipsoid bildenden
Innenwandung 9 des Stoßwellenerzeugers 7. Damit wird jeder
Punkt der Ellipsoidwandung 9 zum Ausgangspunkt einer neuen
Kugelwelle. Die reflektierte Stoßwelle stellt sich dabei
als einhüllende Elementarwelle dar.
Sämtliche Stoßwellenfronten laufen durch die Reflexion an
der Wandung 9 im objektseitigen Brennpunkt 11′ zusammen.
Die Stoßwelle kann im Unterschied zum dargestellten Aus
führungsbeispiel jedoch auch auf andere Weise, z. B. durch
eine Unterwasserexplosion oder auch mittels anders geform
ter Reflektoren, z. B. solche mit einem anderen Krümmungs
verlauf der Reflektorfläche, oder einer krümmungsveränder
lichen Reflektorfläche, erzeugt werden.
Das Material 2 wird zur Beaufschlagung durch die Stoßwellen
10 in den Behälter 1 eingebracht, und zwar so, daß das Mate
rial völlig in die Koppelflüssigkeit eintaucht. Die Beauf
schlagung kann je nach Art und Zusammensetzung des zu be
aufschlagenden Materials 2 bzw. des zu gewinnenden Minerals
3 ein oder mehrere Male hintereinander notwendig sein. Es
kann dabei auch so verfahren werden, daß z. B. das zu ge
winnende und bereits durch Stoßwellenbeaufschlagung vom um
gebenden Material bis auf Reste befreite Mineral für eine
Säuberung und Trennung von den noch anhaftenden Gesteins
resten weiteren Beaufschlagungen unterworfen wird.
Vor der Beschickung der Einrichtung ist eine Aussortierung
des Materials auf eine bestimmte Größe zweckdienlich, um
bei punktförmiger Beaufschlagung eine Einjustierung des
zweiten Brennpunktes 11′ zu vereinfachen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
eine Einrichtung zur Beaufschlagung von Material mittels
Stoßwellen, z. B. für das Trennen von unterschiedlichen
Mineralen, mit automatischem Durchlauf durch die Beauf
schlagungszone, beispielsweise mehrerer Stoßwellenerzeuger
7 bzw. 7′ gezeigt.
Dabei ist in den mit der Koppelflüssigkeit gefüllten Innen
raum 5 des Aufnahmebehälters 1 ein Transportband 20 einge
setzt, das über einen Einfülltrichter 21 und einen Einfüll
schacht 22 mit dem zu beaufschlagenden Material 2 beschickt
wird.
Über das Transportband 20 wird bei dem gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel das zu beaufschlagende Material an seitlich
in die Behälterwand 23 des Aufnahmebehälters 1 eingesetzten
Stoßwellenerzeugern 7 bzw. 7′ gemäß der Ausbildung nach
Fig. 1 vorbeigeführt.
Die Stoßwellenerzeuger 7 bzw. 7′ stehen dabei in einem seit
lichen Abstand in Richtung des Bandvorschubes und sind so
angeordnet, daß der zweite Brennpunkt 11′ das auf dem Band
20 gelagerte Material etwa im Zentrum trifft. Von beiden
Stoßwellenerzeugern 7 bzw. 7′ steht der in Laufrichtung des
Bandes 20 zweite (7′) oder gegebenenfalls weitere Stoßwel
lenerzeuger in einer geringeren Höhenlage gegenüber dem
Band 20 als der vorangehende Stoßwellenerzeuger, so daß
das durch den ersten Stoßwellenerzeuger 7 zerkleinerte Mate
rial wiederum etwa im Zentrum durch die Stoßwellen 10 beauf
schlagt wird und eine noch weitgehendere Trennung bzw. Zer
kleinerung des Materials erfolgt. Dabei können die Stoß
wellenerzeuger 7 bzw. 7′ in Richtung ihrer Höhenlage gegen
über dem Band 20 und bzw. oder in Richtung der Bandbreite
zur Fokussierung der Stoßwellen 10 auf das Material 2 ein
stellbar angeordnet sein. Ebenso sind Ausführungen mit einer
noch größeren Anzahl von Stoßwellenerzeugern denkbar.
Das zerkleinerte Material wird mittels des Transportbandes
20 einer Mulde 24 im Behälter 1 zugeführt und über ein
Becherwerk 25 nach außen transportiert. Das durch das
Becherwerk 25 aus dem wassergefüllten Behälter 1 nach außen
transportierte Material 2 kann anschließend in bekannter
Weise Spülanlagen zur Trennung der unterschiedlichen Mate
rialien, z. B. unter Ausnutzung der Gewichtsunterschiede zu
geführt werden.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung kann die Stoß
welle zum Unterschied gegenüber einer punktförmigen
Fokussierung auf eine vorbestimmte Stelle des zu beauf
schlagenden Teiles 2 auch so fokussiert werden, daß die
Stoßwelle das zu beaufschlagende Material als Stoßwellen
front 10′ durchläuft. Die Anwendung hängt ab von der Art
und Beschaffenheit des zu beaufschlagenden Materials.
Claims (7)
1. Einrichtung zum Herauslösen von Mineralen aus dem sie
umgebenden Material, insbesondere zum Herauslösen von
Edelsteinen, Halbedelsteinen oder Edelmetallen, mit
einem flüssigkeitsgefüllten Behälter (1), mindestens
einem Stoßwellenerzeuger (7) und mindestens einem zuge
ordneten Stoßwellenreflektor (8), dadurch
gekennzeichnet, daß
- - der Reflektor (8) so ausgebildet ist, daß er die Stoßwellen auf einen Punkt (11′) oder einen Bereich fokussiert und
- - eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, die das ge samte zu zerkleinernde Material (2, 3) in oder durch den Fokusbereich bringt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stoßwellenerzeuger (7) eine Funkenentladungsstrecke
(16) ist und daß der Reflektor (8) ein Halb-Ellipsoid
ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Fördereinrichtung ein in die Koppelflüssig
keit eintauchendes, das zu beaufschlagende Material (2,
3) aufnehmendes Förderband (20) ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stoßwellenerzeuger (7, 7′),
bezogen auf die Laufrichtung des Förderbandes (20),
im Höhenabstand der Fokussierungspunkte (11, 11′) der
Reflektoren (8) einstellbar vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stoßwellenerzeuger (7, 7′),
in dem die Koppelflüssigkeit enthaltenden Behälter (1),
seitlich des Förderbandes (20) angeordnet sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rotationsachse (x) des Reflek
tor-Halb-Ellipsoids (9) die Aufnahmefläche des Förder
bandes (20) kreuzt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stoßwellenerzeuger (7, 7′) in
unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Reflektor-Rotations
achse (x) zum zu beaufschlagenden Material (2, 3) im
Behälter (1) angeordnet sind.
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