EP2934758B1 - Verfahren zur abtrennung einer definierten mineralischen wertstoffphase aus einem gemahlenen erz - Google Patents

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EP2934758B1
EP2934758B1 EP14821103.0A EP14821103A EP2934758B1 EP 2934758 B1 EP2934758 B1 EP 2934758B1 EP 14821103 A EP14821103 A EP 14821103A EP 2934758 B1 EP2934758 B1 EP 2934758B1
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EP
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particles
flotation
fraction
ore
particle diameter
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Werner Hartmann
Theresa Stark
Sonja Wolfrum
Hermann Wotruba
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Siemens AG
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Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D2203/00—Specified materials treated by the flotation agents; specified applications
    • B03D2203/02—Ores

Definitions

  • the rare earths are always found in nature in oxidized form, for example as carbonates or phosphates in different minerals. Although there are a variety of minerals, 95% of the world's rare earth resources consist of the three minerals bastnaesite, monazite and xenotime. Characteristic of rare earth minerals is that they contain the entire spectrum of rare earth elements. Due to this socialization and the high similarity of the rare earth elements in their chemical behavior, there are very high demands on the separation process of the individual substances. A characteristic and technically challenging feature of the rare earth minerals is that they are usually very finely grown in the ore, which also makes high demands on the treatment process. For example, the ore must be sufficiently comminuted in order to achieve a sufficient degree of decomposition of recyclables.
  • the fragments are crushed to a flotation fineness of less than 150 microns after the ore has been crushed.
  • This process generates considerable energy costs.
  • the target grain size of the refining depends on the pulping grain size of the rare earth mineral. This depends very much on the type of ore and the respective deposit.
  • digestion grain size is meant here the grain size in which the individual mineral phases are present as a single grain. Basically, a digestion level of 100% would be desirable, in reality, depending on the deposit, digestion levels of 50% - 70% may be realistic.
  • the pulping grain size ie the grain size at which the individual mineral phases are singularly present
  • the particles are overmilled and thus a high fines content is formed.
  • this can often not be conquered or even adversely affect the process.
  • the digestion grain size is exceeded, the mineral is not completely free, reducing or preventing the interaction between the mineral surface and the chemical agents. As a result, the valuable substance to be recovered in the flotation can not adhere sufficiently to the ascending gas bubbles and accumulate in the foam zone on the liquid control gel.
  • flotation significantly influences the efficiency of the overall rare earth extraction process.
  • application rates of rare earths of 65% - 70% are feasible.
  • 30% - 35% of the rare earth materials contained in the starting ore are not floated and are lost in tailing.
  • One reason for this is the poor flotability of fine material particles, in particular particles with a grain size below 20 micrometers are affected. This is mainly due to the low collision efficiency between small particles and gas bubbles.
  • the CN 202 199 415 U discloses a method for separating a mineral waste phase from a milled ore, classifying the ore according to a defined particle diameter into at least two fractions, a first fraction of particles having a larger particle diameter and a second fraction of particles having a smaller particle diameter, the defined mineral value particles in both fractions are included, in which case the second fraction is floated and separated magnetically.
  • the object of the invention is to improve the yield of valuable mineral phases, which are finely dispersed in a ground ore, compared to the prior art flotation.
  • the solution of the problem consists in a method for the separation of a defined mineral material phase from a milled ore according to claim 1.
  • the inventive method according to claim 1 is used for the separation of a defined mineral material phase, essentially a phase of a rare earth mineral but also for the separation of other metallic ores such as copper from a milled ore.
  • the milled ore has several chemical phases and it is in a heterogeneous Grain size distribution before.
  • the method comprises the following steps:
  • the ore is classified, defining a particle diameter, and creating at least two fractions, one fraction having particle diameters substantially larger than the defined particle diameter and the second fraction having particles substantially smaller than the defined particle diameter is.
  • the term essentially is added because it is not possible on an industrial scale to generate any separation into two fractions with an exactly discrete particle diameter. It is not excluded that in the fraction with the larger particle diameter also particles are nominally smaller than the defined particle diameter and vice versa.
  • the fraction with the larger particle diameter is fed to a conventional flotation process and the mineral valuable particles are selectively enriched in a flotation concentrate.
  • the mineral valuable particles in the second fraction with the smaller particle diameter selectively with magnetizable particles (hereinafter referred to by the umbrella term "magnetite", although other suitable sufficiently chemically inert magnetic materials can be used as magnetite Fe 3 O 4 )) and provided subsequently subjected to a magnetic separation process.
  • magnetite magnetizable particles
  • the essential point of the present invention is to selectively distinguish at least two particle fractions and concentrate the smaller particle fraction with a magnetic separation process.
  • magnetite particles with a small diameter can be used in the magnetic separation, whereby the specific surface area is increased and thus more surface is available for the connection of the valuable material.
  • the charged small magnetite particles with a higher separation efficiency in the magnetic field can be separated than the small gas bubbles in the flotation.
  • Tailing streams from the magnetic separation containing rather fine particles usually also contain the majority of environmentally harmful substances such as thorium or heavy metals, since these environmentally harmful substances are also mitsepariert in classifying. If this is the case, as a result of the two separately obtained tailing streams, a significantly lower volume requirement for the storage of the critical substances results.
  • both the fine and the coarse ore particles are fed to the flotation, whereby yields of only 65% - 70% can be achieved.
  • the combination of flotation and magnetic separation according to the invention makes it possible to significantly increase the total output of rare earths depending on the ore and deposit (depending on the ore by 5% -15%) and thus positively influence the efficiency of the treatment processes. As a result, the mining of various rare earth deposits can become economically viable, which was previously not considered.
  • a Tailingstrom obtained during flotation at least partially supplied to the magnetic separation process. It has been found that the magnetic separation process also copes with a larger spectrum of particle size distribution, so that valuable material particles or valuable material phases which could not be successfully separated during the flotation can be separated again in a further alternative process step.
  • the defined particle diameter which is set during classification, is smaller than 70 micrometers. In particular, it is smaller than 50 microns.
  • a hydrocyclone is used for the classification.
  • Other classification methods such as sieves, spiral conveyors etc. are also possible.
  • the method according to the invention is applied to valuable mineral particles from the Rare Earth series.
  • the term rare earths is understood to mean compounds of the rare earth elements, in particular their oxides, but also carbonates and phosphates.
  • the term rare earth elements in particular the so-called lanthanides, u.a. Lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium. Europium, gadolinium, terbium. Dysprosium, holmium, erbium, ytterbium, and lutetium, however, yttrium and scandium are also counted here because of their chemical similarities in this case.
  • Rare earths are in turn compounds of rare earth elements, in particular their oxides and phosphates.
  • FIG. 1 shows a process for the separation of a mineral valuable particle, ie a ground ore, using a combination of flotation and magnetic separation.
  • the ore 4 is ground by a conventional method, whereby inevitably a heterogeneous particle size distribution of the individual particles occurs.
  • the degree of grinding and thus size or degree of digestion depend on the deposit or the phase quantities of the material phase 2 to be separated there.
  • this phase size of the valuable phase 2 there is a distribution curve of the phase size, so that it is expedient that ground ore 4 to classify into two factions. This is done in a classifying device 6, in which on the one hand, a first fraction 8 is generated, the one Grain size distribution which is substantially greater than 50 microns.
  • a second fraction 10 is separated, which has particle sizes which are substantially less than 50 micrometers.
  • the first fraction 8 with the larger particle diameter is now placed in a flotation device 11, which corresponds to a conventional flotation device.
  • a flotation concentrate 12 is generated, which contains an enrichment of the valuable material phase 2.
  • the yield of recyclable phase 2 in the flotation concentrate varies. Therefore, it may be appropriate to run the flotation process 11 several times.
  • the second fraction 10 of the milled ore 4 is added in parallel to a magnetic separation process.
  • a chemical conditioning 20 of the particles of the fraction 10 wherein the conditioning 20 is known per se and therefore should not be discussed here on this.
  • the valuable particles are brought together with selectively acting organic substances, which lie on the surface of the valuable particles, and thus influence their surface properties.
  • surface-treated magnetite (Fe 3 O 4 ) or another magnetic phase which selectively deposits surface-treated valuable material particles 2 is also added during conditioning.
  • a downstream magnetic separation reactor 15 consisting of magnetite particles 14 and the recyclable particles 2 particle agglomerates are separated.
  • a tailing stream 19 arrives, which can be fed to the magnetic separation process one more time.
  • the magnetite particles 14 which are connected to the valuable material particles 2, are separated again from the valuable material particles 2 in a separating device, so that on one side a magnetic separation concentrate 16 with valuable particles 2 is obtained, on the other Page the magnetite particles 14 are recovered and added back to the conditioning 20.
  • Tailing-stream 18 which is obtained in the flotation 11 also add the magnetic separation process, if it still contains a sufficiently high proportion of recyclables 2. This, of course, in turn means that in this case the yield of flotation 11 was still not satisfactory. It has been found that the magnetic separation 15 is less susceptible to a broader particle size distribution than the flotation 11. In principle, however, the tailing stream 18 in the form of 18 'can be discarded and disposed of on a corresponding landfill or it can also here further alternative recyclable particles are separated.
  • this comparatively small tailing stream can be separated be stored on a landfill designated for this purpose, so that the environmentally harmful products resulting from the decomposition of rare earth elements can be stored separately in a smaller fraction, which significantly reduces the environmental impact.

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Description

  • Die Abtrennung von definierten mineralischen Wertstoffphasen aus einem gemahlenen Erz die insbesondere sehr fein verteilt in dem Erz vorliegen, stellt stets ein technisches Problem dar. Dieses fein verteilte Vorliegen von Wertstoffphasen in einem Erz tritt insbesondere bei Seltenerdphasen aber auch bei anderen herkömmlichen metallischen Phasen wie Kupfermineralien auf. Aufgrund des gehäuften Auftretens dieser Separationsproblematik bei Seltenerdelementen bzw. Seltenerdverbindungen in mineralischem Gestein, wird im Weiteren insbesondere auf die Gewinnung von Seltenen Erden eingegangen. Das folgende beschriebene Verfahren lässt sich grundsätzlich jedoch auf eine Vielzahl von Gewinnungsprozessen anderer Metalle anwenden.
  • Die Seltenen Erden liegen in der Natur stets in oxidierter Form zum Beispiel als Carbonate oder Phosphate in unterschiedlichen Mineralien vor. Obwohl es eine Vielzahl von Mineralien gibt, bestehen 95% der weltweiten Seltenerdressourcen aus den drei Mineralien Bastnäsit, Monazit und Xenotim. Charakteristisch für Seltenerdminerale ist, dass sie das gesamte Spektrum der Seltenerdelemente beinhalten. Durch diese Vergesellschaftung und die hohe Ähnlichkeit der Seltenerdelemente in ihrem chemischen Verhalten bestehen sehr hohe Anforderungen an den Trennprozess der Einzelsubstanzen. Ein charakteristisches und technisch stets herausforderndes Merkmal bei den Seltenerdmineralen besteht darin, dass sie im Erz meist sehr fein verwachsen sind, wodurch zudem hohe Anforderungen an den Aufbereitungsprozess bestehen. So muss das Erz zum einen ausreichend zerkleinert werden um einen ausreichenden Aufschlussgrad an Wertstoffen zu erzielen. Zum anderen erschweren sehr feine Korngrößen häufig das Wertstoffausbringen bei der Konzentratherstellung (Flotation). Hinzu kommt, dass ein hoher Flächenbedarf für die anfallenden Mengen an wertlosem Material (Bergestrom, bzw. Gangart, im Weiteren Tailing genannt) benötigt wird. Eine weitere Eigenschaft der Seltenen Erden ist, dass sie häufig mit radioaktiven Begleitstoffen wie Thorium und Uran verwachsen sind. Diese werden bei der Aufbereitung mit freigelegt, wodurch ebenfalls Risiken für die Umwelt bestehen. Aufgrund der genannten ökologischen und ökonomischen Probleme werden viele Lagerstätten von Seltenerdmineralien heutzutage nicht abgebaut.
  • Bei der Aufbereitung von Bastnäsit, also einem typischen Seltenerdmineralien enthaltendes Erz, werden nach dem Brechen des Erzes die Bruchstücke auf eine Flotationsfeinheit von weniger als 150 Mikrometer gemahlen. Bei diesem Prozess entstehen erhebliche Energiekosten. Im Allgemeinen richtet sich die Zielkorngröße der Mahlung nach der Aufschlusskorngröße des Seltenerdminerals. Diese ist sehr stark vom Erztyp und der jeweiligen Lagerstätte abhängig. Unter Aufschlusskorngröße wird hierbei die Korngröße verstanden, in der die einzelnen mineralischen Phasen als einzelnes Korn vorliegen. Grundsätzlich wäre ein Aufschlussgrad von 100% anzustreben, in der Realität kann es je nach Lagerstätte sein, dass Aufschlussgrade von 50% - 70% realistisch sind. Wird die Aufschlusskorngröße, also die Korngröße bei der die einzelnen mineralischen Phasen singulär vorliegen, durch die Zerkleinerung unterschritten, kommt es zu einer Übermahlung der Partikel und damit zur Bildung eines hohen Feinanteils. Dieser kann bei der anschließenden Flotation, die der Trennung von Wertstoff und wertlosem Material (Gangart, Tailing) dient, häufig nicht mitgewonnen werden, bzw. den Prozess sogar negativ beeinträchtigen. Wird die Aufschlusskorngröße hingegen überschritten, liegt das Mineral nicht vollständig frei vor, wodurch die Interaktion zwischen Mineraloberfläche und den chemischen Agenzien reduziert bzw. verhindert wird. Dadurch kann der zu gewinnende Wertstoff bei der Flotation nicht hinreichend an den aufsteigenden Gasblasen anhaften und sich in der Schaumzone am Flüssigkeitsspielgel anreichern.
  • Neben der Effizienz der Extraktion beeinflusst die Ausbringung bei der Flotation (Recovery) maßgeblich die Effizienz des Gesamtprozesses zur Gewinnung von Seltenen Erden. Je höher die Ausbringung an Seltenen Erden und damit die Anreicherung von Seltenen Erden im Konzentrat ist, desto geringer ist der Verlust an Wertstoff im Prozess. Derzeit sind Ausbringungsraten an Seltenen Erden von 65% - 70% realisierbar. Somit werden allerdings auch 30% - 35 % der im Ausgangserz enthaltenen Seltenerdmaterialien nicht flotiert und gehen im Tailing verloren. Eine Ursache dafür ist die schlechte Flotierbarkeit feiner Werkstoffpartikel, insbesondere Partikel mit einer Korngröße unter 20 Mikrometer sind davon betroffen. Dies liegt vor allem an der geringen Kollisionseffizenz zwischen kleinen Partikeln und Gasblasen. Zudem erfordern kleine Partikelgrößen große Blasenoberflächen, um die Wertstoffpartikel zu binden, was bei der herkömmlichen Flotation nur mit einem hohen Anteil sehr kleinen Gasblasenerreicht werden kann. Diese wiederum sind jedoch nicht geeignet, die größeren Wertstoffpartikel in die Schaumschicht zu transportieren, und sind zudem in der konventionellen Flotation (Rührwerks- oder mechanische Zellen; Säulenzelle) nur mit erheblichem Energieaufwand herstellbar.
  • Um hierfür Abhilfe zu schaffen werden prinzipiell zwei Ansätze verfolgt. Der eine besteht in der Erhöhung der Werstoffpartikelgröße oder in der Reduzierung der Gasblasengröße. Zur Erhöhung der Partikelgröße dienen die selektive Flockung, die Koagulation und die hydrophobe Aggregation der Partikel. Diese Verfahren benötigen Zusätze wie Polymere oder Elektrolyte und sind bereits in der industriellen Anwendung. Der Vorteil von zugegebenen Polymeren im Vergleich zu Elektrolyten besteht in der hohen Selektivität, sie binden lediglich die Werkstoffpartikel und nicht das wertlose Material. Allerdings kommt es häufig zu Einschlüssen von Gangmaterial (Tailing) in den Zwischenräumen der gebildeten Aggregate. Die Reduzierung der Gasblasengröße wird beispielsweise bei der Dissolved Gas Flotation, der Electroflotation und der Turbulent Microflotation verfolgt. Aufgrund der kleinen Gasblasen werden geringe Auftriebsgeschwindigkeiten erreicht, wodurch die kleinen Partikel während der Aufwärtsbewegung haften bleiben können. Dies resultiert allerdings in großen Verweilzeiten des Wertstoffs in der Flotationszelle. Außerdem können sich die geringen Auftriebsgeschwindigkeiten negativ auf die Selektivität auswirken.
  • Die CN 202 199 415 U offenbart ein Verfahren zur Abtrennung einer mineralischen Wertstoffphase aus einem gemahlenen Erz, mit Klassieren des Erzes nach einem definierten Partikeldurchmesser in mindestens zwei Fraktionen, einer ersten Fraktion Partikel mit größerem Partikeldurchmesser und einer zweite Fraktion Partikel mit kleinerem Partikeldurchmesser, wobei die definierten mineralischen Wertstoffpartikel in beiden Fraktionen enthalten sind, wobei hier die zweite Fraktion flotiert und magnetisch separiert wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ausbeute an mineralischen Wertstoffphasen, die fein verteilt in einem gemahlenen Erz vorliegen, gegenüber dem zum Stand der Technik gehörenden Flotationsverfahren zu verbessern.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren zur Abtrennung einer definierten mineralischen Wertstoffphase aus einem gemahlenen Erz nach Anspruch 1.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 dient zur Abtrennung einer definierten mineralischen Wertstoffphase, im Wesentlichen einer Phase eines Seltenerdminerals aber auch zur Abtrennung von anderen metallischen Erzen wie Kupfer aus einem gemahlenen Erz. Dabei weist das gemahlene Erz mehrere chemische Phasen auf und es liegt in einer heterogenen Korngrößenverteilung vor. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:
  • Zunächst wird das Erz klassiert, wobei ein Partikeldurchmesser definiert wird, und mindestens zwei Fraktionen erstellt werden, wobei die eine Fraktion Partikeldurchmesser aufweist, die im Wesentlichen größer als der definierte Partikeldurchmesser sind und die zweite Fraktion Partikel aufweist, die im Wesentlichen kleiner als der definierte Partikeldurchmesser ist. Der Begriff im Wesentlichen wird deshalb dazugefügt, da es großtechnisch nicht möglich ist, eine beliebige Trennung in zwei Fraktionen bei einem exakt diskreten Partikeldurchmesser zu erzeugen. Es ist nicht auszuschließen, dass in der Fraktion mit dem größeren Partikeldurchmesser auch Partikel enthalten sind, die nominell kleiner als der definierte Partikeldurchmesser sind und umgekehrt.
  • Die Fraktion mit dem größeren Partikeldurchmesser wird einem herkömmlichen Flotationsprozess zugeführt und die mineralischen Wertstoffpartikel werden selektiv in einem Flotationskonzentrat angereichert. Ferner werden die mineralischen Wertstoffpartikel in der zweiten Fraktion mit dem kleineren Partikeldurchmesser selektiv mit magnetisierbaren Partikeln (im Folgenden mit dem Überbegriff "Magnetit" bezeichnet, wobei auch andere geeignete ausreichend chemisch inerte magnetische Werkstoffe als Magnetit Fe3O4 verwendet werden können)) versehen und anschließend einem Magnetseparationsprozess unterzogen. Auch hier entsteht ein Konzentrat mit einer Anreicherung der definierten mineralischen Wertstoffphase, die jedoch in einem geringeren Partikeldurchmesser vorliegt.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem alle Partikel des gemahlenen Erzes über einen herkömmlichen Flotationsprozess konzentriert werden, liegt der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung darin, selektiv nach mindestens zwei Partikelfraktionen zu unterscheiden und die kleinere Partikelfraktion mit einem Magnetseparationsverfahren zu konzentrieren. Im Vergleich zum herkömmlichen Flotationsprozess, bei dem die Gasblasengröße die selektierbaren Erzpartikel limitiert, können zum einen bei der Magnetseparation Magnetit-Partikel mit einem kleinen Durchmesser verwendet werden, wodurch die spezifische Oberfläche erhöht wird und damit mehr Oberfläche zur Anbindung des Wertstoffs zur Verfügung steht. Zum anderen können die beladenen kleinen Magnetit-Partikel mit einer höheren Trennleistung im Magnetfeld abgetrennt werden, als die kleinen Gasblasen bei der Flotation. Ein weiterer Vorteil der Magnetseparation besteht in der gezielten Steuerbarkeit der Magnetitkorngrößenverteilung. So ist es im Vergleich zur Herstellung von Gasblasen einfacher die Größenverteilung des Magnetits hinsichtlich des abzutrennenden Wertstoffs maßzuschneidern, wodurch die Ausbeute erheblich erhöht werden kann.
    Weiterhin vorteilhaft an der Kombination aus Flotation und Magnetseparation in der Aufbereitung von Seltenen Erden ist die Gewinnung von zwei verschiedenen Tailing-Strömen. Die Tailing-Ströme aus der Magnetseparation die eher feine Partikel enthalten, enthalten in der Regel auch den Großteil an umweltschädlichen Substanzen wie beispielsweise Thorium oder Schwermetalle, da diese umweltschädlichen Substanzen ebenfalls beim klassieren mitsepariert werden. Ist dies der Fall, so resultiert aufgrund der beiden getrennt gewonnenen Tailingströme ein deutlich geringerer Volumenbedarf für die Lagerung der kritischen Substanzen.
  • In herkömmlichen Verfahren werden sowohl die feinen als auch die groben Erzpartikel der Flotation zugeführt, wodurch sich Ausbeuten von lediglich 65% - 70% erzielen lassen. Durch die erfindungsgemäße Kombination aus Flotation und Magnetseparation lässt sich die Gesamtausbringung an Seltenen Erden je nach Erz und Lagerstätte signifikant (je nach Erz um 5% - 15%) erhöhen und damit die Effizienz der Aufbereitungsprozesse positiv beeinflussen. Als Konsequenz kann damit der Abbau verschiedener Seltenerdlagerstätten wirtschaftlich rentabel werden, die bisher nicht in Betracht gezogen wurde.
  • In einer Ausgestaltungsform der Erfindung wird ein Tailingstrom, der beim Flotieren anfällt, zumindest teilweise dem Magnetseparationsprozess zugeführt. Es hat sich herausgestellt, dass der Magnetseparationsprozess durchaus auch mit einem größerem Spektrum einer Korngrößenverteilung zurechtkommt, so dass Wertstoffpartikel bzw. Wertstoffphasen, die bei der Flotation nicht erfolgreich separiert werden konnten, in einem weiteren alternativen Verfahrensschritt noch einmal der Separation unterzogen werden können.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der definierte Partikeldurchmesser, der beim Klassieren eingestellt wird, kleiner als 70 Mikrometer ist. Insbesondere ist er kleiner als 50 Mikrometer. Hierbei wird insbesondere ein Hydrozyklon zur Klassierung eingesetzt. Andere Klassierverfahren wie Sieben, Spiralförderer etc. sind ebenfalls möglich.
  • Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren auf mineralische Wertstoffpartikel aus den Reihen der Seltenen Erden angewandt. Unter dem Begriff Seltene Erden werden Verbindungen der Seltenerdelemente insbesondere deren Oxide aber auch Carbonate und Phosphate verstanden. Unter dem Begriff Seltenerdelemente werden insbesondere die sogenannten Lanthanoiden, u.a. Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium. Europium, Gadolinium, Terbium. Dysprosium, Holmium, Erbium, Ytterbium und Lutetium verstanden, es werden jedoch wegen ihrer chemischen Ähnlichkeiten in diesem Fall hier auch das Yttrium und das Scandium dazu gezählt. Seltene Erden sind wiederum Verbindungen von Seltenerdelementen, insbesondere deren Oxide und Phosphate.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen und weiterte Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Figur und Auflistung der folgenden Beispiele näher erläutert. Hierbei handelt es sich lediglich um Ausführungsbeispiele, die keine Einschränkung des Schutzbereichs darstellen.
  • Dabei zeigt Figur 1 einen Prozess zur Separation eines mineralischen Wertstoffpartikels, also einem gemahlenen Erz unter Verwendung einer Kombination von Flotation und Magnetseparation.
  • Anhand der einzigen Figur wird im Weiteren beispielhaft eine Ausgestaltung des Verfahrens zur Abtrennung einer Wertstoffphase 2 aus einem gemahlenen Erz 4 beschrieben. Das Erz 4 wird nach einem herkömmlichen Verfahren gemahlen, wodurch zwangsläufig eine heterogene Korngrößenverteilung der einzelnen Partikel auftritt. Der Mahlgrad und damit Aufschlussgröße bzw. -grad sind abhängig von der Lagerstätte bzw. den dort vorliegenden Phasengrößen der zu separierenden Werkstoffphase 2. Jedoch gibt es auch bei dieser Phasengröße der Wertstoffphase 2 eine Verteilungskurve der Phasengröße, so dass es zweckmäßig ist, dass gemahlene Erz 4 in zwei Fraktion zu klassieren. Dies geschieht in einer Klassiervorrichtung 6, in der zum einen eine erste Fraktion 8 erzeugt wird, die eine Korngrößenverteilung aufweist, die im Wesentlichen größer als 50 Mikrometer ist. Ferner wird in der Klassiervorrichtung 6, die bevorzugt in Form eines Hydrozyklons ausgestaltet ist, eine zweite Fraktion 10 abgetrennt, die Partikelgrößen aufweist, die im Wesentlichen unter 50 Mikrometer liegen. Grundsätzlich ist es möglich noch weitere Fraktionen herzustellen, die unterschiedlicher Korngrößenverteilungen aufweisen, wenn hierdurch der Selektionsprozess technisch optimiert werden kann.
  • Die erste Fraktion 8 mit dem größeren Partikeldurchmesser wird nun in eine Flotationsvorrichtung 11 gegeben, die einer herkömmlichen Flotationsvorrichtung entspricht. Bei der Flotation wird ein Flotationskonzentrat 12 erzeugt, das eine Anreicherung der Wertstoffphase 2 enthält. Je nach Flotationsverfahren und je nach Art und Beschaffenheit des gemahlenen Erzes ist die Ausbeute an Wertstoffphase 2 in dem Flotationskonzentrat unterschiedlich hoch. Deshalb kann es zweckmäßig sein, den Flotationsprozess 11 mehrfach ablaufen zu lassen.
  • Die zweite Fraktion 10 des gemahlenen Erzes 4 wird parallel dazueinem Magnetseparationsprozess zugefügt. Hierzu erfolgt zunächst einer chemischen Konditionierung 20 der Partikel der Fraktion 10, wobei die Konditionierung 20 an sich bekannt ist und daher auf diese hier nicht weiter eingegangen werden soll. Es sei nur gesagt, dass die Wertstoffpartikel mit selektiv wirkenden organischen Substanzen zusammengebracht werden, die sich auf die Oberfläche der Wertstoffpartikel legen, und somit ihre Oberflächeneigenschaften beeinflussen. Ferner wird beim Konditionieren ebenfalls oberflächenbehandelter Magnetit (Fe3O4) oder eine andere magnetische Phase zugefügt, die selektiv oberflächenbehandelte Wertstoffpartikel 2 anlagern. In einem nachgeschalteten Magnetseparationsreaktor 15 werden die aus Magnetit-Partikel 14 und den Wertstoff-Partikeln 2 bestehenden Partikelagglomerate abgetrennt. Hierbei fällt ein Tailing-Strom 19 an, der ein weiteres Mal dem Magnetseparationsprozess zugeführt werden kann. Dies ist davon abhängig, wie hoch die Ausbeute an Wertstoffpartikeln nach dem ersten Separationsprozess im Separationsreaktor 15 ist. Nach dem Separieren der Magnetitpartikel von der zweiten Fraktion 10 werden die Magnetitpartikel 14, die mit den Wertstoffpartikeln 2 verbunden sind, in einer Trennvorrichtung wieder von den Wertstoffpartikeln 2 getrennt, so dass auf der einen Seite ein Magnetseparationskonzentrat 16 mit Wertstoffpartikeln 2 anfällt, auf der anderen Seite werden die Magnetitpartikel 14 zurückgewonnen und wieder dem Konditioniervorgang 20 zugefügt.
  • Es hat sich bei verschiedenen Erzen als zweckmäßig herausgestellt, einen Tailing-Strom 18, der bei der Flotation 11 anfällt ebenfalls dem Magnetseparationsprozess zuzufügen, wenn dieser noch einen ausreichend hohen Anteil an Wertstoffpartikeln 2 enthält. Dies bedeutet natürlich im Gegenzug, dass in diesem Fall die Ausbeute der Flotation 11 noch nicht befriedigend war. Es hat sich herausgestellt, dass die Magnetseparation 15 gegenüber einer breiteren Korngrößenverteilung weniger anfällig ist als die Flotation 11. Grundsätzlich kann jedoch auch der Tailing-Strom 18 in Form von 18' verworfen werden und auf einer entsprechenden Deponie endgelagert werden bzw. es können auch hier weitere alternative Wertstoffpartikel separiert werden.
  • Es hat sich ferner herausgestellt, dass umweltkritische Substanzen in dem gemahlenen Erz 4, insbesondere radioaktive Partikel wie Uranoxid oder Thoriumdioxid, ebenfalls sehr fein verteilt in dem gemahlenene Erz 4 vorliegen, weshalb ein Großteil dieser umweltschädlichen Substanzen in der zweiten Fraktion 10 angesammelt sind. Diese bleiben dann im Tailing-Strom 19 übrig und können separat vom Tailing-Strom 18 endgelagert werden. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da der Tailing-Strom 19, der aus der Magnetseparation resultiert verglichen mit dem Tailing-Strom 18 bzw. Tailing-Strom 18', der aus dem Flotationsprozess entsteht, das verhältnismäßig geringere Volumen aufweist. Wenn in diesem Tailing-Strom 19 die Anreicherungen an umweltschädlichen Substanzen größer ist, kann dieser vergleichsweise kleine Tailing-Strom separat auf einer hierfür ausgewiesenen Deponie gelagert werden, so dass die umweltschädlichen Produkte die beim Abbau von Seltenerdelementen anfallen, in einer kleineren Fraktion getrennt aufbewahrt werden können, was die Umweltbelastung deutlich reduziert.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Abtrennung einer definierten mineralischen Wertstoffphase (2) aus einem gemahlenen Erz (4), das mehrere chemische Phasen aufweist und in einer heterogenen Korngrößenverteilung vorliegt, umfassend folgende Schritte:
    - Klassieren (6) des Erzes nach einem definierten Partikeldurchmesser in mindestens zwei Fraktionen, wobei eine erste Fraktion (8) Partikel aufweist, die im Wesentlichen größer als der definierte Partikeldurchmesser sind und eine zweite Fraktion (10) Partikel umfasst die im Wesentlichen kleiner sind als der definierte Partikeldurchmesser und wobei die definierten mineralischen Wertstoffpartikel (2) in beiden Fraktionen (8, 10) enthalten sind,
    - Flotieren (11) der ersten Fraktion mit den größeren Partikeldurchmessern und selektieren der definierten mineralischen Wertstoffpartikel (2) in einem Flotationskonzentrat (12),
    - Selektives Versetzen der definierten mineralischen Wertstoffpartikel (2) in der Fraktion (10) mit den kleineren Partikeldurchmessern mit magnetisierbaren Partikeln (14),
    - Anwenden eines Magnetseparationsprozesses auf die zweite Fraktion (10) mit geringeren Partikeldurchmessern und Separieren eines Konzentrats (16) mit einer Anreicherung der definierten mineralischen Wertstoffphase (2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tailingstrom (18) der beim Flotieren (11) anfällt, zumindest teilweise dem Magnetseparationsprozess (15) zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Partikeldurchmesser beim Klassieren (6) kleiner als 70 µm, insbesondere kleiner als 50 µm ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klassieren (6) mit Hilfe eines Hydrozyklons erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Wertstoffpartikel (2) aus den Reihen der Seltenen Erden, insbesondere Salze der Lanthanoiden stammen.
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