Titel: | Elektromagnetische Aufbereitung und Anreicherung magnetischer Eisenerze in den Vereinigten Staaten Nordamerikas. |
Fundstelle: | Band 291, Jahrgang 1894, S. 67 |
Download: | XML |
Elektromagnetische Aufbereitung und Anreicherung
magnetischer Eisenerze in den Vereinigten Staaten Nordamerikas.Transact. of Americ. Inst. Ming. Eng.,
1892. The Iron and Coal Trades Review, Oct. 1892,
Jernkons. annal., 1893. II.
III.
Mit Abbildungen.
Elektromagnetische Aufbereitung und Anreicherung magnetischer
Eisenerze.
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 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 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. 69Fig. 1.Krom's Trockenofen. 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. 69Fig. 2.Cummings-Mühle. 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 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. 70Krom's Brechwalzwerk. 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. 70Krom's Brechwalze. 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, 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.)