Verfahren zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom, Vorrichtung zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom und Steuer- und/oder Regeleinrichtung

Abstract

 Verfahren zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom, Vorrichtung zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom und Steuer-und/oder Regeleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, machinenlesbaren Programmcode, ein Speichermedium sowie ein Verfahren zum Trennen eines ersten Stoffes (S1) aus einem fließfähigen Primärstoffstrom (P) mittels einer Trennvorrichtung (1), wobei das Verfahren einen Mischschritt und einen Abscheideschritt umfasst, wobei mittels des Mischschritts der erste Stoff (S1) und wenigstens ein magnetischer Trägerpartikel (M) aneinander gebunden werden, wobei mittels des Abscheideschritts die in dem Primärstoffstrom (P) enthaltenen Trägerpartikel (M) samt angebundenem erstem Stoff (S1) mittels magnetischer Kräfte in einen mit dem ersten Stoff (S1) abgereicherten Restprimärstoffstrom (R) und in einen mit dem ersten Stoff (S1) angereicherten Sekundärstoffstrom (S) getrennt werden. Indem während der Abscheidung ein die magnetische Kräfte beeinflussender Parameter in vorgegebener Weise derart variiert wird, dass der Gehalt (G) des ersten Stoffs (S1) im Sekundärstoffstrom (S) und/oder im Restprimärstoffstrom (R) durch diese Variation beeinflusst wird, wobei die durch die Variation verursachte Änderung des Gehalts (G) des ersten Stoffes (S1) im Sekundärstoffstrom (S) oder im Restprimärstoffstrom (R) ermittelt wird und anhand einer aus der Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens eingestellt wird, kann die Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit deutlich erhöht werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom mittels einer Trennvorrichtung, wobei das Verfahren einen Mischschritt und einen Abscheideschritt umfasst, wobei mittels des Mischschritts der erste Stoff und wenigstens ein magnetischer Trägerpartikel aneinander gebunden werden, wobei mittels des Abscheideschritts die in dem Primärstoffstrom enthaltenen Trägerpartikel samt angebundenem erstem Stoff mittels magnetischer Kräfte in einen mit dem ersten Stoff abgereicherten Restprimärstoffstrom und in einen mit dem ersten Stoff angereicherten Sekundärstoffstrom getrennt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom mittels einer Trennvorrichtung, wobei das Verfahren einen Entmischschritt und einen Abscheideschritt umfasst, wobei mittels des Entmischschritts der an einen magnetischen Trägerpartikel gebundene erste Stoff vom magnetischen Trägerpartikel gelöst wird, wobei mittels des Abscheideschritts die in dem Primärstoffstrom enthaltenen Trägerpartikel mittels magnetischer Kräfte in einen mit magnetischen Trägerpartikeln angereicherten Sekundärstoffstrom und in einen mit dem ersten Stoff angereicherten Restprimärstoffstrom getrennt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine zugehörige Vorrichtung zum Durchführen derartiger Trennprozesse, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, maschinenlesbaren Programmcode sowie einen Datenträger mit maschinenlesbarem Programmcode.

[0002] Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Trenntechnik, wie sie bspw. im Bergbaubetrieb zur Gewinnung nicht-magnetischer Erze, aber auch in der medizinischen geräteunterstützten Diagnostik, bspw. zum gezielten Abtrennung von spezifischen DNA-Abschnitten, zur Anwendung kommt.

[0003] Ziel im Bergbau ist es in der Regel, werthaltige Stoffe von nicht werthaltigen Stoffen zu trennen. Diese Trennung erfolgt in der Regel mit Hilfe eines fließfähigen Stoffgemisches, in welchem sowohl die werthaltigen Stoffe als auch die nicht werthaltigen Stoffe enthalten sind. Durch entsprechende Behandlung bzw. Konditionierung der Wertstoffe, z.B. selektive Hydrophobierung der Wertstoffe in der Pulpe, werden diese aus der Pulpe mit entsprechenden Mitteln, z.B. Luftblasen oder Trägerpartikeln, herausselektierbar.

[0004] Für nichtmagnetische Erze werden u.a. magnetische Trägerpartikel verwendet, welche ebenfalls entsprechend vorkonditioniert sind. Diese binden selektiv an die nichtmagnetischen Wertstoffe. Da nun die nichtmagnetischen Wertstoffe an magnetischen Trägerpartikeln haften, können diese durch magnetische Kräfte aus der Pulpe herausselektiert werden.

[0005] Ein derartiges Verfahren ist bspw. aus der US-Patentschrift US 4,225,425 bekannt. Darin wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem magnetische Trägerpartikel an mineralische Erze angelagert werden. Das Erz samt magnetischer Trägerpartikel wird anschließend in einer porösen ferromagnetischen Matrix mit Hilfe magnetischer Kräfte abgeschieden.

[0006] Ferner offenbart WO 2010/031681 A1 ein Trennverfahren, bei welchem magnetische Trägerpartikel mittels magnetischer Kräfte aus einem Stoffstrom abgetrennt werden und die nicht-magnetischen Erze im Stoffstrom verbleiben.

[0007] Analog werden derartige Verfahren in anderen technischen Gebieten eingesetzt, bspw. der Biotechnologie, siehe etwa die Deutsche Patentschrift DE 697 36 239 T2. Hier werden bspw. bestimmte Viren an ein magnetisches Trägerpartikel angebunden, um dieses aus einer wässrigen Lösung zu isolieren. Darüberhinaus ist der Einsatz derartiger Trennverfahren unter Verwendung magnetischer Trägerpartikel auch in anderen technischen Gebieten eingesetzt werden, wie etwa der Wasser- und Abwassertechnik, der Papierindustrie und weitere technischen Gebieten. Dadurch, dass sowohl die zu selektierenden Stoffe als auch die Trägerpartikel derart konditionierbar sind, dass diese selektiv aneinander haften, kann diese Technologie für nahezu beliebige technologische Trennschritte und Stoffe verwendet werden.

[0008] Kritisch bei derartigen Trennverfahren ist es regelmäßig, insbesondere im Hinblick auf Ihre Effizienz, dass nicht bekannt ist, welcher Anteil der zu selektierenden Stoffe tatsächlich an die Trägerpartikel angebunden ist und welcher Anteil noch "frei", d.h. nicht an einen Trägerpartikel angebunden, in der Lösung vorliegt. Je nach Applikation kann der Verwender gerade die Bindung der Trägerpartikel an den ersten Stoff wünschen oder gerade ein separates Vorliegen von Trägerpartikeln und erstem Stoff.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, gattungsgemäße Verfahren, eine Vorrichtung zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, einen Datenträger mit maschinenlesbarem Programmcode und maschinenlesbaren Programmcode bereitzustellen, mit welchen ein effizienterer Betrieb ermöglicht wird, welcher die Wirtschaftlichkeit erhöht und die eingesetzten Ressourcen schont.

[0010] Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Dieses Verfahren gibt Aufschluss über den "Prozesszustand" durch Verwendung der Änderung des Gehalts des ersten Stoffes in Abhängigkeit von der Variation des die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameters gemäß Anspruch 1. Insbesondere kann die Änderung des Gehalts des ersten Stoffes in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation als Grundlage für eine weitere Einstellung der Verfahrensparameter genutzt werden, so dass die Wirtschaftlichkeit erhöht wird. Die Änderung des Gehalts des ersten Stoffes im Restprimärstoffstrom oder im Sekundärstoffstrom in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Variation des magnetischen Feldes kann als Maß dafür verwendet werden, wie effektiv der im Primärstoffstrom enthaltene erste Stoff an die magnetischen Trägerpartikel angebunden ist. Führt die Variation der magnetischen Abscheidekräfte zu keiner oder nur zu einer geringen Variation des Gehalts des ersten Stoffes im Restprimärstoffstrom oder im Sekundärstoffstrom, so zeigt dies, dass der erste Stoff unzureichend an die magnetischen Trägerpartikel angebunden ist. Hierüber lässt sich eine Aussage über den "Prozesszustand" machen, d.h. darüber, wie "gut der Prozess funktioniert".

[0011] Bevorzugt werden die magnetischen Kräfte mit elektromagnetischen Mitteln erzeugt. In diesem Fall kann die Vorgabe der Variation etwa durch Beeinflussung eines Stromflusses durch entsprechende Mittel, in der Regel Spulen, erzeugt werden. Damit kann eine gezielt, einfach und wiederholbar eine Variation der magnetischen Kräfte erfolgen. Denkbar ist auch die Variation der geometrischen Anordnung im Abscheideschritt, um die magnetischen Kräfte, welche die Abscheidung bedingen, zu ändern, und dadurch eine entsprechende und gewünschte Variation der magnetischen Kräfte zu erreichen.

[0012] Durch Ermittlung der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation kann dann wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens, insbesondere wenigstens ein Parameter des Mischschritts und/oder wenigstens ein Parameter des Abscheideschritts, eingestellt werden. Vorzugsweise wird als Kriterium, anhand der eine Einstellung des wenigstens einen Parameters des Trennverfahrens erfolgt, der Betrag der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation verwendet. Vorzugsweise ist die Variation der magnetischen Kräfte durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert bzw. geregelt. Hierdurch werden die Wiederholbarkeit und damit die Genauigkeit bei der Bestimmung des "Prozesszustands" erhöht.

[0013] Das Verfahren kann stets dann zum Einsatz kommen, wenn ein erster Stoff aus einem fließfähigen Stoffgemisch abgetrennt werden soll, unabhängig davon ob der erste Stoff ein Abfallstoff, Schadstoff, Nutzstoff oder Wertstoff ist. Durch ein derartiges Vorgehen, wird der Einsatz von Ressourcen reduziert; denn durch Einsatz des Verfahrens kann erreicht werden, dass weniger des ersten Stoffes im Restprimärstoffstrom enthalten ist bei gleichzeitig möglichst geringem Aufwand für die Aufbereitung (Anbindung) des ersten Stoffes an die Trägerpartikel.

[0014] In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich zur Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation auch ein Gehalt des ersten Stoffes für den Sekundärstoffstrom oder für den Primärstoffstrom ermittelt, und wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens auch anhand des Gehalts eingestellt. Während aus der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation tendenziell eher auf die Qualität des Mischschritts geschlossen werden kann, erlaubt die Ermittlung des Gehalts des ersten Stoffs, entweder in absoluter oder relativer Form, einen Rückschluss darauf, wie gut die Trennung des ersten Stoffes aus dem Primärstoffstrom insgesamt bzw. bei einem bestimmten Mischergebnis im Hinblick auf die Anbindung des ersten Stoffes an die Trägerpartikel funktioniert. Beim oben dargestellten Verfahren ist in der Regel ein möglichst geringer Gehalt des ersten Stoffes im Restprimärstoffstrom gewünscht, im Sekundärstoffstrom ist hingegen ein möglichst hoher Gehalt erwünscht. Da für den ersten Stoff die Masse während der Prozessierung erhalten bleibt, d.h. die Masse des ersten Stoffs im Sekundärstoffstrom plus die Masse des ersten Stoffes im Restprimärstoffstrom gleich der Masse des ersten Stoffes im Primärstoffstrom ist, kann der Gehalt des ersten Stoffes entweder im Sekundärstoffstrom und/oder im Restprimärstoffstrom ermittelt werden.

[0015] Insbesondere ermöglicht es die Ermittlung des Gehalts des ersten Stoffes und der Änderung des Gehalts des ersten Stoffes in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation festzustellen, welcher der Teilverfahrensschritte zu optimieren ist. Wird bspw. ein geringer Gehalt bspw. im Sekundärstoffstrom ermittelt, hingegen aber eine hohe Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation, so lässt sich daraus schließen, dass der Mischschritt gut funktioniert, d.h. der erste Stoff gut an die Trägerpartikel angebunden wurde, jedoch der Abscheideschritt zu optimieren ist, in der Regel durch Änderung der (geometrischen und/oder magnetischen) Abscheidebedingungen.

[0016] Die Ermittlung der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation sowie des Gehalts erlauben es auch, eine Reihenfolge zu bestimmen, in welcher die Teilprozesse sinnvoll zu optimieren sind. Ist bspw. der ermittelte Gehalt gering und auch der Betrag der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation gering, so ist es zweckmäßig zunächst den Mischschritt zu optimieren und nicht den Abscheideschritt.

[0017] Diese beispielhafte Kombination von Gehalt und Gehaltsänderung bei vorgegebener Variation zeigt, dass der Mischschritt nicht effektiv arbeitet. Dies ist daran ersichtlich dass die Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der Variation gering ist. Dies bedeutet, da bei vorgegebener Variation die Änderung des Gehalts gering ist, dass wenig erster Stoff an den Trägerpartikeln angebunden ist. Voraussetzung für einen hohen Gehalt an erstem Stoff im Sekundärstoffstrom ist jedoch, dass der erste Stoff auch an die Trägerpartikel angebunden ist, da sonst keine Abscheidung des ersten Stoffes mit magnetischen Kräften erfolgen kann. Folglich muss zunächst die Anbindung des ersten Stoffes an die Trägerpartikel verbessert werden, bevor dann eine Optimierung des Gehalts durch Einstellung von Parametern des Abscheideschritts erfolgt. Ist hingegen die Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der Variation groß (z.B. oberhalb eines bestimmten Referenzwerts, insbesondere Schwellwerts), der Gehalt des ersten Stoffes im Sekundärstoffstrom jedoch gering, so bedeutet dies, dass die Anbindung des ersten Stoffes an die Trägerpartikel gut ist, hingegen die Abscheideparameter im Abscheideschritt angepasst werden müssen, um den Gehalt zu erhöhen.

[0018] Vorzugsweise erfolgt in einer ersten Phase des Trennverfahrens eine Kalibrierung bzw. Einstellung der Parameter des Mischschritts und des Abscheideschritts auf möglichst optimale Parameterwerte und erst in einer sich der Kalibrierphase anschließende Produktivphase eine produktive Abtrennung des ersten Stoffes aus dem Primärstoffstrom. Die erste Phase dient einer Findung wirtschaftlich sinnvoller Betriebsparameter bzw. Parameterwerte. Diese Einstellung der Parameter in der Kalibrierphase kann bspw. anhand von Referenzwerten, insbesondere Schwellwerten, für die Änderung des Gehalts an erstem Stoff in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation eines die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameters im Sekundärstoffstrom und/oder ggf. für den Gehalt des ersten Stoffes im Sekundärstoffstrom erfolgen. Insbesondere ist es vorteilhaft, während der Kalibrierphase den erzeugten Sekundärstoffstrom und Restprimärstoffstrom wieder in den Primärstoffstrom zurückzuführen. Hierdurch entsteht kein Materialverlust des ersten Stoffes, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens weiter gesteigert wird.

[0019] Ist die Optimierung bzw. Kalibrierung abgeschlossen, wird das Trennverfahren in die Produktivphase überführt, in welchen dann eine wirtschaftliche Abtrennung des ersten Stoffes aus dem Primärstoffstrom bei möglichst optimalen Parametereinstellungen für die Teilprozesse erfolgt.

[0020] Vorzugsweise erfolgt eine Einstellung der Parameter, insbesondere der Parameter des Mischschritts, insbesondere in der ersten Phase bzw. Kalibrierphase, indem wiederholt, vorzugsweise kontinuierlich, die Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens ermittelt wird, und die Parameter derart verändert werden, dass sich der Betrag der Änderung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation erhöht. Dies geschieht vorzugsweise bei näherungsweise konstanten Abscheidebedingungen des ersten Stoffes. Insbesondere wird hier vorzugsweise stets die gleiche Variation der die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameter durchgeführt.

[0021] Vorzugsweise werden die Parameter des Mischschritts eingestellt. Diese nehmen maßgeblich Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Trennverfahrens. Als Parameter des Mischschritts sind sämtliche vorgebbaren bzw. einstellbaren Randbedingungen des Mischprozesses anzusehen. Bspw. sind dies die Mischenergie, insbesondere Scherenergie oder Scherrate des Mischers, die Mischdauer, die verwendeten Mischmittel (d.h. Mittel welche die Mischung bewirken), die verwendete Konzentration an magnetischen Trägerpartikeln, insbesondere in Abhängigkeit von der vorliegenden Konzentration des ersten Stoffes, die Zugaberate an magnetischen Trägerpartikel in den Primärstoffstrom, die Zugaberate und Konzentration an verwendetem Mitteln, welche eine Anbindung des ersten Stoffes an die magnetischen Trägerpartikel bewirken, z.B. Hydrophobierungsmittel, der Flüssigkeitsanteil oder Feststoffanteil im Primärstoffstrom, usw.

[0022] Vorzugsweise werden die Parameter des Mischschritts derart eingestellt, dass der Betrag der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation, insbesondere bei einem vorgegebenen Gehalt, erhöht wird. Dies bedeutet, dass die Anbindung des ersten Stoffes an magnetisches Trägerpartikel verbessert wird, wodurch bei gleicher vorgegebener Variation die Abtrennung wirtschaftlicher wird, da nun bei Optimierung des Abscheideschritts ein erhöhter Anteil des ersten Stoffes abgeschieden werden kann.

[0023] Vorzugsweise wird eine in der Vergangenheit ermittelte Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation als Referenzwert verwendet. Hierdurch ist es möglich, bei der Abscheidung eines bestimmten Stoffes, vergleichbare Parametereinstellungen zu schaffen bzw. den Referenzwert stetig zu optimieren, so dass das Verfahren seine Wirtschaftlichkeit weiter verbessert. Der Referenzwert wird vorzugsweise auf das Maximum des bisher, d.h. in der Vergangenheit, bei der Abscheidung eines bestimmten Stoffes erreichten Betrags der Änderung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation eingestellt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Prozess sich stetig verbessert bzw. ein nahezu konstanter optimaler Betrieb der Trenneinrichtung erreicht wird.

[0024] Vorzugsweise wird regelmäßig, vorzugsweise kontinuierlich, eine Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation bestimmt, wobei geprüft wird, ob die Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation betragsmäßig größer ist als der vorliegende Referenzwert, und falls der Referenzwert betragsmäßig kleiner als die bestimmte Gehaltsänderung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation ist, der Referenzwert durch die bestimmte Gehaltsänderung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation ersetzt wird.

[0025] Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7. Dieses betrifft ein Verfahren zur wirtschaftlichen und Ressourcen schonenden Abtrennung von magnetischen Trägerpartikeln von einem ersten Stoff, welcher vormals an die magnetischen Trägerpartikel angebunden war. Das Verfahren kann stets dann zum Einsatz kommen, wenn ein erster nicht-magnetischer Stoff aus einem fließfähigen Stoffgemisch von einem magnetischen Stoff abgetrennt werden soll, unabhängig davon ob der erste Stoff ein Abfallstoff, Schadstoff, Nutzstoff oder Wertstoff ist.

[0026] Vorteilhaft ist es, dass zusätzlich zur Änderung des Gehalts auch ein Gehalt des ersten Stoffes im Sekundärstoffstrom oder der Trägerpartikel im Restprimärstoffstrom ermittelt wird und wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens auch anhand des ermittelten Gehalts eingestellt wird. Die oben gemachten Ausführungen zur Ermittlung und Verwendung des Gehalts gelten analog. Der Gehalt an Trägerpartikeln im Restprimärstoffstrom erlaubt die Steuerung bzw. Regelung des Verfahrens derart, dass nur ein bestimmter Gehalt an Trägerpartikeln im Restprimärstoffstrom enthalten ist. Dies wirkt sich direkt auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens aus, da im Restprimärstoffstrom noch enthaltene Trägerpartikel in der Regel nur mit hohem Aufwand aus diesem entfernt werden können, wenn diese die Abscheideeinrichtung erst einmal passiert haben und nicht wieder in diese rückführbar sind. Da jedoch für einen dauernden Verfahrensablauf magnetische Trägerpartikel, insbesondere für ein "Load-Verfahren", d.h. das Anbinden eines nichtmagnetischen ersten Stoffes an magnetische Trägerpartikel zur Entfernung von Agglomeraten aus Trägerpartikeln und Partikeln des ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom, erforderlich sind, sind diese zu ersetzen und müssen nachgekauft und dem Verfahren zugeführt werden. Auch ist es vorteilhaft, den Gehalt des ersten Stoffes im Sekundärstoffstrom zu ermitteln und anhand dieses Gehalts Parameter des Verfahrens, insbesondere des Abscheideschritts, einzustellen. Denn bei nebeneinander, aber ungebunden vorliegendem ersten Stoff und Trägerpartikeln, kann der Gehalt an erstem Stoff im Sekundärstoffstrom durch die Abscheidebedingungen beeinflusst werden. Dies resultiert daraus, dass die magnetischen Kräfte die Bewegung der Trägerpartikel beeinflussen, und diese wiederum, je nach Beeinflussung, ersten Stoff mitreißen oder physikalisch einschließen können. Daher kann der Gehalt des ersten Stoffes im Sekundärstoffstrom zur Einstellung der Abscheideparameter herangezogen werden. Insbesondere können auf Grundlage des ermittelten Gehalts - und eine entsprechende Entmischung der Agglomerate vorausgesetzt - die Parameter der Abscheideeinrichtung derart eingestellt werden, dass - insbesondere bei einem vorgegebenen Minimaldurchsatz für den Sekundärstoffstrom - der Gehalt an erstem Stoff im Sekundärstoffstrom minimiert wird.

[0027] Vorzugsweise wird zusätzlich der Gehalt des ersten Stoffes und/oder der Trägerpartikel im Primärstoffstrom ermittelt. Hierdurch kann ermittelt werden, welche wie effektiv der Abscheideschritt arbeitet. Es kann bspw. mittels einer Messeinrichtung der Anteil an magnetischen Trägerpartikeln im Primärstoffstrom, d.h. in Massenflussrichtung vor dem Abscheideschritt, und anschließend im Restprimärstoffstrom ermittelt werden. Das Vorgehen ist es hierbei, die Differenz des Gehalts an magnetischen Trägerpartikeln im Primärstoffstrom und im Restprimärstoffstrom zu maximieren bzw. die Differenz des Gehalts an erstem Stoff im Primärstoffstrom und im Restprimärstoffstrom zu minimieren. Der Soll-Wert für den Gehalt der Trägerpartikel im Restprimärstoffstrom ist vorzugsweise Null. Der Soll-Wert für den Gehalt des ersten Stoffes im Restprimärstoffstrom ist vorzugsweise gleich dem Gehalt des ersten Stoffes im Primärstoffstrom.

[0028] Vorzugsweise werden die Parameter des Entmischschritts derart eingestellt, dass der die Änderung des Gehalts, insbesondere deren Betrag, in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation verringert wird. Eine Verringerung bei gleicher vorgegebener Variation bedeutet, dass die Entmischung der Agglomerate, d.h. das Lösen der magnetischen Trägerpartikel vom ersten Stoff, verringert wird. Vorzugsweise werden die Parameter des Entmischschritts derart eingestellt, dass die Änderung des Gehalts an erstem Stoff im Sekundärstoffstrom in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation Null zustrebt.

[0029] Der Entmischschritt ist dann optimal eingestellt, wenn der Gehaltsanteil im Sekundärstoffstrom in einem Bereich liegt, welcher durch das physikalische, strömungsbedingte Mitreißen des ersten Stoffes bei der Abscheidung der magnetischen Trägerpartikel bedingt ist. D.h. der Anteil des ersten Stoffes im Sekundärstoffstrom ist nicht mehr durch eine oberflächliche Anbindung des Trägerpartikels an den ersten Stoff bedingt, sondern durch die Strömungsverhältnisse im Abscheideschritt. Der physikalische Eintrag kann jedoch noch in Abhängigkeit von den gewählten Abscheidebedingungen variieren und kann auch durch deren Einstellung beeinflusst werden.

[0030] Vorzugsweise ist der erste Stoff ein nicht-magnetisches Erz oder eine DNA-Sequenz. Das Verfahren ist somit sowohl im Bereich der Rohstoffgewinnung einsetzbar als auch im Bereich der Biotechnologie.

[0031] In diesem Fall ist der Primärstoffstrom eine erzhaltige Pulpe oder eine DNA-Sequenzen enthaltene Lösung.

[0032] Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuer-und/oder Regeleinrichtung für eine Vorrichtung zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom, mit maschinenlesbarem Programmcode, welcher Steuerbefehle umfasst, welche bei deren Ausführung die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der obigen Ansprüche veranlassen.

[0033] Ferner wird der vorrichtungsmäßige Teil der Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Trennen eines ersten Stoffes aus einem fließfähigen Primärstoffstrom, umfassend eine Entmischeinrichtung und/oder eine Mischeinrichtung, sowie eine Abscheideeinrichtung und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Entmischeinrichtung und/oder die Mischeinrichtung sowie die Abscheideeinrichtung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung wirkverbunden ist.

[0034] Auch wird die Aufgabe gelöst durch maschinenlesbaren Programmcode für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 14, wobei der Programmcode Steuerbefehle aufweist, die die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 veranlassen.

[0035] Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst durch ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren Programmcode gemäß Anspruch 16.

[0036] Weitere Vorteile ergeben sich aus einem Ausführungsbeispiel, welches anhand der nachfolgenden schematischen Zeichnungen genauer erläutert wird. Es zeigen:

FIG 1

eine schematische Darstellung einer Trennvorrichtung mit Mischeinrichtung und Abscheideeinrichtung,

FIG 2

ein Diagramm für einen beispielhaften Verlauf des Gehalts eines ersten Stoffes, z.B. Erz, in einem Sekundärstoffstrom in Abhängigkeit von einem die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameter im Rahmen eines "Load-Verfahrens",

FIG 3

ein Flussdiagramm zur Darstellung eines schematischen Ablaufs des Verfahrens im Rahmen eines "Load-Verfahrens",

FIG 4

eine schematische Darstellung einer Trennvorrichtung mit Entmischeinrichtung und Abscheideeinrichtung,

FIG 5

ein Diagramm für einen beispielhaften Verlauf des Gehalts eines ersten Stoffes, z.B. Erz, in einem Sekundärstoffstrom in Abhängigkeit von einem die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameter im Rahmen eines "Unload-Verfahrens",

FIG 6

ein Flussdiagramm zur Darstellung eines schematischen Ablaufs einer Ausführungsform des Trennverfahrens im Rahmen eines "Unload-Verfahrens".

[0037] FIG 1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung einer Trennvorrichtung 1 zum Trennen eines ersten Stoffes S1 aus einem den ersten Stoff S1 enthaltenden fließfähigen Stoffgemisch.

[0038] Die Trennvorrichtung 1 kann als integrierte Vorrichtung ausgestaltet sein, wie dies aufgrund der geringen Volumina häufig im Bereich der Biotechnologie anzutreffen ist. Jedoch kann die Trennvorrichtung 1 bspw. auch großanlagentechnisch in räumlich voneinander abgeteilte Einheiten untergliedert sein, wie dies bspw. für die Applikation im Bergbau üblich wäre.

[0039] Am Beispiel der Verwendung der Trennvorrichtung 1 und des Trennverfahrens im Bergbau sollen die Figuren näher erläutert werden. Das Verfahren ist jedoch nicht auf die Applikation im Bergbau beschränkt.

[0040] Die in FIG 1 gezeigte Trennvorrichtung 1 dient der Trennung eines ersten Stoffes S1, im vorliegenden beispielhaften Fall Partikel eines nicht-magnetischen Erzes, z.B. CuS oder andere kupferhaltige Erze, nachfolgend ebenfalls als S1 bezeichnet, aus einem fließfähigen Stoffgemisch mittels magnetischer Trägerpartikel M. Das Stoffgemisch weist je nach Prozessstufe einen erhöhten Anteil an taubem Gestein auf, welches von dem Erz abgetrennt werden soll.

[0041] Um dies zu ermöglichen, werden in einer Mischeinrichtung 2 das gemahlene und in der Regel vorbehandelte Erzin Form von Erzpartikeln S1 und magnetische Trägerpartikel M derart miteinander vermischt, dass die Erzpartikel S1 und die Trägerpartikel M aneinander anbinden. Dies geschieht z.B. durch eine selektive Oberflächenaktivierung der Erzpartikel S1 und der magnetischen Trägerpartikel M. Damit binden die Trägerpartikel M selektiv an die Erzpartikel S1 an und es entstehen Erz-Trägerpartikel-Agglomerate MS1. Das taube Gestein hingegen bindet aufgrund der Selektivität nicht an die magnetischen Trägerpartikel M an.

[0042] Die Anbindung der Trägerpartikel M an die Erzpartikel S1 beeinflusst maßgeblich die erreichbare Wirtschaftlichkeit der Trennung des Erzes vom tauben Gestein.

[0043] Nachdem eine entsprechende Mischung der Erzpartikel S1 und der magnetischen Trägerpartikel M stattgefunden hat, wird das als Primärstoffstrom P bezeichnete Stoffgemisch, welches im vorliegenden Beispiel in der Regel eine wässrige Suspension aus taubem Gestein, Erz-Trägerpartikel-Agglomeraten MS1, ggf. noch ungebundenen Erzpartikeln S1 und noch ungebundenen Trägerpartikeln M ist, einer Abscheideeinrichtung 3 zugeführt. In der Abscheideeinrichtung 3 wird mit Hilfe mittelbar oder unmittelbar einstellbarer magnetischer Kräfte und ggf. weiterer Abscheidebedingungen eine Trennung der Erz-Trägerpartikel-Agglomerate MS1 aus der Suspension, auch als Pulpe bezeichnet, vorgenommen.

[0044] Durch den Abscheideschritt wird der Primärstoffstrom P in einen mit Erz-Trägerpartikel-Agglomerate MS1 angereicherten Sekundärstoffstrom S(MS1) und in einen vorwiegend taubes Gestein enthaltenden Restprimärstoffstrom R aufgeteilt. Das taube Gestein und ggf. nicht an Trägerpartikel angebundenes Erz wird nicht in den Sekundärstoffstrom S(MS1) ausgetragen und verbleiben im Restprimärstoffstrom R.

[0045] Im Idealfall werden vorzugsweise im Mischschritt alle Erzpartikel S1 an magnetische Trägerpartikel M gebunden, damit diese im Abscheideschritt überhaupt mittels magnetischer Kräfte aus dem Stoffgemisch abtrennbar sind.

[0046] Das obige Verfahren wird auch als "Load-Verfahren" bezeichnet, da zur Trennung der Erzpartikel S1 aus dem Stoffgemisch, zunächst die magnetischen Trägerpartikel M mit den Erzpartikeln S1 "beladen" werden müssen.

[0047] Zur Beeinflussung der Mischung als auch der Abscheidung sind die Mischeinrichtung 2 und die Abscheideeinrichtung 3 mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 wirkverbunden. Mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 lassen sich die Betriebsparameter der Mischeinrichtung 2 und der Abscheideeinrichtung 3 einstellen.

[0048] Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 weist maschinenlesbaren Programmcode 6 auf, welcher eine oder mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form von Steuerbefehlen umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 zur Durchführung einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens veranlassen.

[0049] Der maschinenlesbare Programmcode 6 kann mittels eines Datenträgers 5, z.B. einer CD, DVD, Flash-Speichermedium, wie USB-Stick, oder ähnliches auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 in speicherprogrammierter Weise hinterlegt werden. Alternativ kann der Programmcode 6 auch mittels einer Netzwerkverbindung auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 hinterlegt werden.

[0050] FIG 2 zeigt eine qualitative Darstellung des Verlaufs des Erzgehalts im mit Erz-Trägerpartikel-Agglomeraten MS1 angereicherten Sekundärstoffstrom S(MS1), wie dieser im Rahmen einer Durchführung eines "Load-Verfahrens" möglich ist. D.h. der erste Stoff wurde auf einen magnetischen Trägerpartikel M geladen, so dass die Trennung des nichtmagnetischen ersten Stoffes aus dem Stoffgemisch überhaupt erst mittels magnetischer Kräfte erfolgen kann.

[0051] Die Variation des die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameters wird in diesem beispielhaften Fall durch eine Änderung der magnetischen Flussdichte B, bspw. durch Beeinflussung eines Stromflusses in einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule, welche wiederum direkt ein Einfluss auf die in der Abscheideeinrichtung 3 wirkenden magnetischen Kräfte nimmt. Bspw. könnte auch der das Magnetfeld erzeugende Strom auf der Abszisse aufgetragen werden oder die Kraft selbst. Bspw. kann auch ein Abstand der Magnete von der Wand der Abscheideeinrichtung 3 variiert werden, um die auf die magnetischen Trägerpartikel M bzw. Erz-Trägerpartikel-Agglomerate MS1 wirkenden magnetischen Kräfte zu beeinflussen.

[0052] Maßgeblich für den die Variation bedingenden Parameter ist, dass dieser gezielt einstellbar ist und die entsprechende Variation des die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameters auch wiederholbar ist. Die Variation muss dabei derart erfolgen, dass eine messbare Beeinflussung des Gehalts an Erz im Sekundärstoffstrom S(MS1) erfolgt.

[0053] Die dargestellten Kurven des Erzgehalts G im Sekundärstoffstrom S(MS1) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B sind parametrisiert nach unterschiedlichen Betriebszuständen, welche die Anbindungsgrade von Erz an Trägerpartikel bestimmen, und welche maßgeblich in der Mischeinrichtung 2 beeinflusst werden.

[0054] Als Anbindungsgrad wird dabei das Verhältnis des Anteils von an magnetischen Trägerpartikel M gebundenen Erzpartikeln S1 zum Gesamterzgehalt des Stoffgemisches verstanden. Sind alle Erzpartikel S1 an magnetische Trägerpartikel M gebunden, wäre der Anbindungsgrad maximal, nämlich 1.

[0055] M1 stellt dabei einen ersten Betriebszustand, d.h. einen Betriebsparametersatz, der Mischeinrichtung 2 dar, mit welcher ein erster, vergleichsweise geringer, Anbindungsgrad der Erzpartikel S1 an die Trägerpartikel M erreicht wird. In diesem Fall kann unabhängig von der Konfiguration der Abscheideeinrichtung nur ein geringer Gehalt an Erz-Trägerpartikel-Agglomeraten im Sekundärstoffstrom erreicht werden. Denn es sind nur vergleichsweise wenige Erzpartikel der gesamten in der Pulpe vorliegenden Erzpartikel S1 an magnetische Trägerpartikel M gebunden und damit auch nur diese angebundenen Erzpartikel S1 mittels magnetischer Kräfte aus dem Primärstoffstrom P austragbar.

[0056] M2, M3 und M4 sind analog hierzu ein zweiter, dritter und vierter Betriebszustand der Mischeinrichtung 2, mit welcher ein zweiter, dritter bzw. vierter Anbindungsgrad des Erzes an die Trägerpartikel M erreicht wird. Die Anbindungsgrade nehmen für die jeweiligen Betriebszustände M1 bis M4 jeweils zu. D.h. bei der Mischung im vierten Betriebszustand M4 wird eine sehr gute Anbindung der Erzpartikel S1 an die Trägerpartikel M erreicht, während die Anbindung bei der Mischung im dritten Betriebszustand M3 bzw. im zweiten und ersten Betriebszustand M2, M1 mehr und mehr abnimmt. Dabei liegt für das dargestellte Diagramm für alle Mischzustände die gleiche Ausgangssuspension vor, d.h. der Erzanteil der Suspension, welcher an magnetische Trägerpartikel anbindbar ist, ist für alle Mischzustände der gleiche.

[0057] Um eine möglichst hohe Wirtschaftlichkeit des Trennverfahrens zu erreichen, ist es erforderlich einen möglichst hohen Anbindungsgrad des Erzes an die magnetischen Trägerpartikel M sicherzustellen, d.h. möglichst viele Erzpartikel S1 sollten nach Durchlaufen der Mischeinrichtung 2 an Trägerpartikel angebunden sein. Idealerweise - aufgrund der nicht unendlichen Aufmahlung des Erzes in der Regel nicht möglich, d.h. es liegen Erzeinschlüsse im tauben Gestein vor - sollte kein abtrennbares Erz mehr isoliert von magnetischen Trägerpartikeln M vorliegen.

[0058] FIG 3 beschreibt einen schematischen Verfahrensablauf für eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0059] Im Verfahrensschritt 100 findet eine Mischung der Erzpartikel S1 und der magnetischen Trägerpartikel M unter bekannten Betriebsparametern statt. Insbesondere ist bekannt:

• Gehalt und Art der magnetischen Trägerpartikel M in der Pulpe bzw. Menge und Art an zugegebenen Trägerpartikeln M
• Erzgehalt der Pulpe
• Konzentration an zugegebenem Anbindungsmittel, z.B. Mittel zur selektiven Hydrophobierung der Erzpartikel S1,
• Mischdauer, Mischenergie, ggf. Scherrate bzw. Schergeschwindigkeit)
• Wassergehalt der zu mischenden Suspension, usw.

Läuft das Verfahren noch nicht, so findet eine Initialisierung des Mischschritts mit bestimmten Parametern statt.

[0060] Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt 101 eine Abscheidung der Erz-Trägerpartikel-Agglomerate, soweit unter den herrschenden Randbedingungen möglich. In der Regel erfolgt zu diesem Zeitpunkt eine Abscheidung von Agglomeraten, welche jedoch noch weiter verbesserbar ist.

[0061] Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt 102 eine gezielte und vorgegebene Variation eines die magnetische Abscheidung beeinflussenden Parameters, z.B. dessen Betrag. Der Parameter kann ja nach verwendeter Abscheideeinrichtung 3 unterschiedlich sein. Vorzugsweise umfasst die Abscheideeinrichtung 3 Elektromagnete, deren Eigenschaften durch den sie durchfließenden Strom deterministisch beeinflussbar sind. Bspw. sind das die

• Einstellung magnetischer Abscheideparameter (abhängig von verwendetem Magnetsystemen), etwa Flussdichte, Abstand zur Pulpe, sowie
  bei vorzugsweise verwendeten elektromagnetischen Abscheidern, im Speziellen bei magnetischen Wanderfeldseparatoren,
• Signalerregerform/frequenz/phasenlage des Stroms von Spulen zueinander usw.
• Signalhöhe,
• relativer Signalverlauf eines ggf. vorhandenen Wanderfelds zum Fluss der Pulpe (Gegenlauf/ Gleichlaufbetrieb/ Geschwindigkeit), usw.

[0062] Die durch die Variation des Parameters bedingte Änderung der magnetischen Kräfte verursacht eine Änderung des Gehalts an Erzpartikeln S1 im Sekundärstoffstrom S(MS1). Diese Änderung wird mittels einer Messeinrichtung in einem Verfahrensschritt 103 erfasst.

[0063] Aus der erfassten Änderung des Gehalts des Erzes im Sekundärstoffstrom S(MS1) in Anbetracht der die Gehaltsänderung verursachenden Parametervariation wird die Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation ermittelt. Dies geschieht in einem Verfahrensschritt 104.

[0064] In einem Verfahrenschritt 105 wird nun der erhaltene Wert mit einem Referenzwert in Form eines ersten Schwellwerts SW1 verglichen, welcher für eine entsprechende Parametervariation existiert.

[0065] Der erste Schwellwert SW1 kann bspw. dynamisch generiert werden. So kann der erste Schwellwert SW1 etwa der im laufenden Betrieb erreichte maximale Betrag der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der Parametervariation sein.

[0066] In diesem Fall bleiben die Abscheidebedingungen zunächst im Wesentlichen konstant. Es erfolgt vor Optimierung des Abscheideschritts eine "Selbstoptimierung" im Hinblick auf den ersten Schwellwert SW1, da stets versucht wird, den bisher erreichten maximalen Wert bei der Verarbeitung des vorliegenden Erzes zu übertreffen, indem die Mischparameter geändert werden.

[0067] Vorzugsweise kann zu Beginn, in einer sogenannten Kalibrierungsphase, der erste Schwellwert SW1 durch Änderung der Betriebsparameter der Mischeinrichtung 2 möglichst maximiert werden, bspw. geschieht dies unter Vorgabe einer bestimmten einzuhaltenden Kalibrierungszeit oder eines zu erreichenden statischen oder ggf. erzabhängigen Mindestschwellwerts. Im sich anschließenden laufenden Betrieb kann dann eine "Feinjustierung" des Schwellwerts auf stets maximale Werte der Änderung des Gehalts in Abhängigkeit von der Parametervariation bei dem jeweils vorliegen Arbeitspunkt der Trennvorrichtung 1 erfolgen.

[0068] Ein solches Kalibrierungsverfahren kann vorzugsweise in einem geschlossenen Kreislauf für die Ströme ausgeführt werden, d.h. der erzeugte Sekundärstoffstrom S(MS1) und der Restprimärstoffstrom R werden wieder der Mischeinrichtung zugeführt. Hierdurch entsteht während der Kalibrierungsphase kein Materialverlust; es werden jedoch stets die jeweiligen Mischbedingungen in den Erz-Trägerpartikel-Agglomeraten abgebildet.

[0069] Alternativ kann aus einer Datenbank ein erster Schwellwert SW1 herangenommen werden. Der erste Schwellwert SW1 sollte in diesem Fall auf das zu verarbeitenden Erz und den entsprechenden Arbeitspunkt abgestimmt sein, d.h. es sollten vergleichbare oder zumindest ähnliche Ausgangsbedingungen vor Einleitung des Trennverfahrens, wie etwa gleiches abzutrennendes Erz, ähnliche Korngrößenverteilung des Erzes, ähnlicher Erzgehalt in der Gangart usw., sowie ähnliche Abscheidebedingungen vorliegen.

[0070] Wird der erste Schwellwert SW1 nicht überschritten, so erfolgt eine Einstellung der Mischparameter. Es ist angestrebt, dass die Mischparameter derart eingestellt werden, dass sich die Änderung des Gehalts an Erzpartikeln S1 in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation gegenüber einem vorher erreichten Wert erhöht, insbesondere der erste Schwellwert SW1 überschritten wird. Denn dies bedeutet, dass der Anbindungsgrad des Erzes an die magnetischen Trägerpartikel M erhöht wird. Durch dieses Verfahren ist es möglich, von einer in FIG 2 dargestellten Kurve mit einem bestimmten Parametersatz, welcher dem Betriebszustand M2 mit entsprechendem Anbindungsgrad entspricht, auf eine Kurve zu wechseln mit verbessertem Anbindungsgrad, etwa mit einem Parametersatz, welcher einen Betriebszustand M3 entspricht.

[0071] Die Optimierung des Mischschritts und des Abscheideschritts erfolgen vorzugsweise zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Die Optimierung kann jedoch abhängig vom jeweils erreichten Schwellwert alternierend bzw. abwechselnd zwischen dem Mischschritt und dem Abscheideschritt erfolgen, wobei Optimierungsschwerpunkte auf den Abscheideschritt oder den Mischschritt gelegt werden können, abhängig vom jeweils erreichten Schwellwert.

[0072] Ist ein Mindestschwellwert für die Änderung des Gehalts des Erzes im Sekundärstoffstrom S(MS1) in Abhängigkeit von der Parametervariation erreicht, so wird bei einer seriellen Vorgehensweise anschließend der Betrieb der Abscheideeinrichtung optimiert. Dies wird im vorliegenden Beispiel in einem Verfahrensschritt 106 abgefragt.

[0073] Die für die Optimierung des Abscheideschritts erfolgende Erfassung bzw. Ermittlung der Erzgehalts im Sekundärstoffstrom S(MS1) erfolgt in einem Verfahrensschritt 107. Ist die Anbindung des Erzes an die magnetischen Trägerpartikel M maximiert, so ist die Wirtschaftlichkeit des Trennverfahrens im Wesentlichen nur noch von den Betriebsparametern des Abscheideschritts abhängig.

[0074] Der ermittelte Erzgehalt wird in einem Verfahrensschritt 108 mit einem Referenzwert in Form eines zweiten Schwellwerts SW2 für den Erzgehalt verglichen. Die Betriebsparameter der Abscheideeinrichtung 3 werden solange eingestellt, bis der gewünschte zweite Schwellwert SW2 erreicht bzw. überschritten wird.

[0075] Ist sowohl erste Schwellwert SW1 als auch zweite Schwellwert SW2 überschritten, kann die Trennvorrichtung 1 stationär mit hoher Wirtschaftlichkeit betrieben werden.

[0076] Die Erfassung des Gehalts und der Änderung des Gehalts an Erz in Abhängigkeit von der vorgegebenen Parametervariation sollte jedoch kontinuierlich erfolgen, um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens dauerhaft kontrollieren und ggf. entsprechende Steuereingriffe durchführen zu können.

[0077] FIG 4 zeigt eine Trennvorrichtung 1', mittels welcher ein erster Stoff S1, welcher im Rahmen dieses Beispiels ebenfalls ein nichtmagnetisches Erz sein soll, von einem den ersten Stoff S1 tragenden magnetischen Trägerpartikel M abgetrennt wird.

[0078] Hierzu wird bspw. der Sekundärstoffstrom S(MS1) mit den enthaltenen Erz-Trägerpartikel-Agglomeraten MS1 einer Entmischeinrichtung 2' zugeführt. In der Entmischeinrichtung 2' wird durch entsprechende Betriebsparameter, bspw. Temperatur, pH-Wert, Zugabe von Lösungsmitteln, welche die Lösung der Erzpartikel vom Trägerpartikel M bewirken, usw., eine Lösung des Erzes vom Trägerpartikel M bewirkt. Diese liegen somit nebeneinander in einem fließfähigen Stoffstrom, dem "neuen" Primärstoffstrom P(M|S1), vor.

[0079] Für die Entmischeinrichtung 2' sind ähnliche Betriebsparameter einstellbar, wie für die Mischeinrichtung 2 aus FIG 1, etwa

• Parameter zur Einstellung der Lösung der Erzpartikel von den Trägerpartikeln, je nach verwendetem Wirkungsmechanismus, z.B. Konzentration an zugegebenem Lösungsmittel, z.B. Tenside, polare Lösungsmittel, oder andere Lösungsmittel (je nach verwendeter Bindungschemie,...), vorliegende Temperatur, pH-Wert, Energieeintrag, usw..
• Mischdauer, Mischenergie, ggf. Scherrate bzw. Schergeschwindigkeit)
• Wassergehalt der Suspension

[0080] Der fließfähige Primärstoffstrom P(M|S1) enthält nun somit nebeneinander vorliegende, aber nicht mehr aneinander gebundene Erzpartikel S1 und Trägerpartikel M. Der Primärstoffstrom P(M|S1) tritt in die Abscheideeinrichtung 3 ein. Die Abscheideeinrichtung 3 umfasst eine Einrichtung zur Erzeugung von Magnetfeldern, mit welchen eine magnetische Kraft auf die Trägerpartikel M ausgeübt wird, so dass der Primärstoffstrom P(M|S1) in einen mit Trägerpartikeln M angereicherten Sekundärstoffstrom S(M) und in einen mit Erzpartikeln S1 angereicherten Restprimärstoffstrom R(S1) aufgeteilt wird. Idealerweise sind im Sekundärstoffstrom S(M) keine Erzpartikel S1 mehr enthalten und im Restprimärstoffstrom R(S1) keine Trägerpartikel M mehr enthalten. Dies ist jedoch in der Praxis nicht möglich. Ziel ist es in der Praxis, den Gehalt an Trägerpartikeln M im Restprimärstoffstrom R(S1) und den Erzgehalt im Sekundärstoffstrom S(M) zu minimieren.

[0081] Im vorliegenden vorteilhaften Beispiel ist eine Steuer-und/oder Regeleinrichtung 4 mit der Entmischeinrichtung 2' und der Abscheideeinrichtung 3 wirkverbunden, um einerseits bspw. aus erfassten Daten eine Information über den Betriebszustand zu erhalten und andererseits aktiv Steuer- bzw. Regeleingriffe für die Entmischeinrichtung 2' und/oder Abscheideeinrichtung 3 durchführen zu können. Auf der Steuer-und/oder Regeleinrichtung 4 ist in analoger Weise zu den Ausführungen zu FIG 1, ein maschinenlesbarer Programmcode 6 vorhanden, welcher etwa mittels Datenträger 5 oder mittels einer Netzwerkverbindung auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 speicherprogrammiert hinterlegt wird.

[0082] FIG 5 zeigt ein Diagramm in welchem Kurven zum Gehalt des Erzanteils im Sekundärstoffstrom in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B gezeigt ist. Die unterschiedlichen Kurven zeigen den Erzgehalt bei unterschiedlichen Betriebszuständen E1 bis E4 der Entmischeinrichtung 2', d.h. parametrisiert nach einem Lösungsgrad.

[0083] Unter einem Lösungsgrad wird das Verhältnis von vormals angebundenen Erzpartikeln S1, die nun vom Trägerpartikel M gelöst sind, zum Gesamterzgehalt des Stoffstroms bezeichnet. Der Lösungsgrad sollte idealerweise 1 betragen, d.h. nach Durchlaufen des Entmischschritts sollten keine Erzpartikel S1 mehr an die Trägerpartikel M angebunden sein.

[0084] Werden die Erzpartikel S1 aus den Erz-Trägerpartikel-Agglomerate derart gelöst, dass Erzpartikel und Trägerpartikel zwar noch nebeneinander vorliegen, aber nicht mehr aneinander gebunden sind, so ist zu erwarten, dass bei einer vorgegebenen Variation eines die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameters kaum eine Änderung des Erzgehalts im Sekundärstoffstrom S(M) auftritt. In diesem werden hauptsächlich Trägerpartikel M ausgetragen. Lediglich die von den Trägerpartikeln M physikalisch eingeschlossenen oder von den Trägerpartikeln M mitgerissenen Erzpartikel S1 gelangen in den Sekundärstoffstrom S(M). Folglich ist der Lösungsgrad bei Betriebszustand E1 größer, als bei der zu den Betriebszuständen E2, E3 oder E4 gehörigen Kurve. E1, E2, E3 bzw. E4 charakterisieren einen ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Betriebszustand für die Entmischeinrichtung 2', mit welchen unterschiedliche Lösungsgrade für die Erz-Trägerpartikel-Agglomerate MS1 erreicht werden.

[0085] Bei der zu Betriebszustand E4 gehörigen Kurve liegt noch ein erheblicher Anteil an Erz-Trägerpartikel-Agglomeraten MS1 vor. Tritt ein solcher Fall auf, so ist es sinnvoll, den Sekundärstoffstrom S(M) in die Entmischeinrichtung 2' zurückzuführen, um erneut eine Lösung der Erzpartikel S1 von den Trägerpartikeln M zu bewirken. Eine Weiterverarbeitung der Trägerpartikel M im Sekundärstoffstrom S(M) bei erhöhtem Erzpartikel-Anteil ist einerseits für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von Nachteil, da das im Sekundärstoffstrom S(M) enthaltene Erz nicht ohne weiteres den weiteren Verfahrensschritten zur Erzaufbereitung zugeführt werden kann. Darüber hinaus verursacht das Erz Probleme bei der Aufbereitung der Trägerpartikel für eine erneute Verwendung für ein nachfolgend durchgeführtes Trennverfahren. Für die Betriebszustände E1 bis E3, nimmt der Lösungsgrad ab, d.h. bei E1 werden Erzpartikel S1 bspw. nur noch physikalisch in den Sekundärstoffstrom S(M) eingetragen.

[0086] Im Übrigen ist es vorteilhaft, ebenfalls den Trägerpartikelanteil im Restprimärstoffstrom R(S1) zu ermitteln. Dies kann bspw. über die Magnetisierung der Trägerpartikel M und eine entsprechend Spulenanordnung geschehen. Hierdurch kann ermittelt werden, ob die Abscheideeinrichtung 3 optimal eingestellt ist. Wäre dies der Fall, würden sowohl nicht voneinander gelöste Erz-Trägerpartikel-Agglomerate MS1, als auch die vom Erz gelösten Trägerpartikel M im Sekundärstoffstrom S(M) angereichert. Finden sich hingegen noch signifikante Mengen an Trägerpartikeln M im Restprimärstoffstrom (RS1), ist dies ein Hinweis darauf, dass der Betrieb der Abscheideeinrichtung 3 zu verbessern ist. Zu dieser Messung ist keine Figur dargestellt.

[0087] In FIG 6 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, welches eine schematische Darstellung für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt.

[0088] In einem ersten Verfahrensschritt 100' findet eine Entmischung in der Entmischeinrichtung 2' der Trennvorrichtung 1' statt. Hier werden die Bindungen zwischen Erzpartikel S1 und Trägerpartikel M gelöst. Dies geschieht etwa durch Zugabe entsprechender Chemikalien abgestimmt auf die Bindungschemie, mit welcher die Bindung zwischen Erzpartikel S1 und Trägerpartikel M erzeugt wurde. Auch sind andere Mechanismen möglich, die eine Lösung bewirken. Der Primärstoffstrom P(M/S1) enthält somit getrennt nicht mehr aneinander gebundene Erzpartikel S1 und Trägerpartikel, siehe Figur 4.

[0089] In einem nächsten Verfahrenschritt 101 erfolgt die Abscheidung der in gelöster Form vorliegenden Trägerpartikel M und Erzpartikel S1 mittels magnetischer Kräfte in der Abscheideeinrichtung 3. Im Sekundärstoffstrom S(M) werden Trägerpartikel M angereichert. Im Restprimärstoffstrom R(S1) werden Erzpartikel S1 angereichert.

[0090] In einem Verfahrensschritt 102 erfolgt eine vorgegebene Variation der die magnetischen Kräfte zur Abscheidung beeinflussenden Parameter. Es gelten hierzu die obigen Ausführungen analog.

[0091] Anschließend wird in einem Verfahrensschritt 103 die durch die Variation des/der Parameter verursachte Änderung des Gehalts an Erzpartikeln S1 im Sekundärstoffstrom S(M) erfasst und hieraus in einem Verfahrensschritt 104 die Änderung des Gehalts an Erzpartikeln S1 in Abhängigkeit von der Variation ermittelt.

[0092] Dann erfolgt ein Vergleich zwischen der ermittelten Änderung des Gehalts an Erzpartikeln S1 in Abhängigkeit von der vorgenommenen Variation. Je geringer die ermittelte Änderung des Gehalts an Erzpartikeln S1 in Abhängigkeit von der vorgenommenen Variation, desto besser sind die Erzpartikel S1 von den Trägerpartikeln M gelöst. Im Idealfall führt eine Parametervariation der magnetischen Kräfte zu keiner oder einer nur geringen Beeinflussung des Erzgehalts im Sekundärstoffstrom S(M). Ziel ist es somit, einen Wert der Änderung des Erzgehalts in Abhängigkeit von der vorgegebenen Parametervariation von im Wesentlichen 0 über den gesamten Parameterbereich zu erreichen. Aufgrund einer möglichen Änderung des physikalischen Eintrags aufgrund der die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parametervariation, sollte jedoch ein Referenzwert in Form eines ersten Schwellwerts SW1' größer Null gewählt werden, jedoch betragsmäßig so gering, dass dieser lediglich eine ggf. vorhanden Änderung des physikalischen Eintrags durch die Variation berücksichtigt. D.h. sobald Erz-Trägerpartikel-Agglomerate MS1 in einer bestimmten, nicht mehr unerheblichen Konzentration im Primärstoffstrom P(M/S1) vorliegen, wird der erste Schwellwert SW1' überschritten.

[0093] Insbesondere kann auch ein Faktor größer oder gleich 1 mit dem der natürlichen Grenze (durch physikalischen Eintrag) entsprechenden Erzgehalt multipliziert werden, um einen Schwellwert zu generieren, der unterschritten werden soll. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, den Gehalt des Erzes im Sekundärstoffstrom S(M) zu ermitteln. Dieser sollte über den gesamten Parameterbereich, z.B. Flussdichte B - Bereich, im Wesentlichen konstant sein, und lediglich durch den physikalischen Eintrag von Erz bedingt sein.

[0094] Als erster Schwellwerte SW1' können auch in der Vergangenheit ermittelte, erreichbare Werte für den Erzgehalt im Sekundärstoffstrom S(M) herangenommen werden, die nachweislich eine gute Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erbracht haben.

[0095] Analog gilt dies für den Trägerpartikelanteil im Restprimärstoffstrom R(S1). Im Idealfall sollten keinerlei Trägerpartikel M mehr im Restprimärstoffstrom R(S1) enthalten sein. Bewirkt eine Änderung eines die magnetischen Kräfte beeinflussenden Parameters auch eine Änderung des Gehalts an Trägerpartikeln M im Restprimärstoffstrom R(S1), so deutet dies darauf hin, dass die Abscheideeinrichtung 3 nicht optimal betrieben wird und Trägerpartikel M verloren gehen. Vorzugsweise wird bei den Trägerpartikeln M im Restprimärstoffstrom R(S1) jedoch der Gehalt, d.h. der relative oder absolute Gehalt an Trägerpartikeln M im Restprimärstoffstrom R(S1), ermittelt. Dieser kann bspw. mittels einer entsprechenden Spulenanordnung erfolgen, welche als Messgrundlage die Magnetisierung der Trägerpartikel M verwendet.

[0096] Wird der Schwellwert des Erzgehalts im Sekundärstoffstrom S(M) im Verfahrensschritt 105 nicht unterschritten, so erfolgt in einem Verfahrensschritt 106 eine Einstellung der Betriebsparameter der Entmischeinrichtung 2', um eine bessere Lösung von Erzpartikeln S1 und Trägerpartikeln M zu erreichen. Vorzugsweise werden der Sekundärstoffstrom S(M) und der Restprimärstoffstrom R(S1) solange in die Entmischeinrichtung 2' zurückgeleitet, bis der erste Schwellwert SW1' unterschritten wird.

[0097] In einem Verfahrensschritt 107 erfolgt nun eine Erfassung des Gehalts der Trägerpartikel M im Restprimärstoffstrom R(S1). Dieser wird dann in einem Verfahrensschritt 108 mit einem Referenzwert in Form eines zweiten Schwellwerts SW2' verglichen. Der zweite Schwellwert SW2' gibt an, welcher Verlust an Trägerpartikeln M in Restprimärstoffstrom R(S1), welcher in diesem Beispiel im Wesentlichen aus einer wässrigen Suspension mit Erzpartikeln S1 besteht, für den Betreiber noch akzeptabel ist.

[0098] Der Verlust an Trägerpartikeln M hat ebenfalls einen hohen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, da die im Restprimärstoffstrom R(S1) enthaltenen Trägerpartikel M früher oder später ersetzt werden müssen. In der Regel wird man daher einen zweiten Schwellwert SW2' wählen, welcher bei 1% oder weniger der eingesetzten Menge an Trägerpartikeln M liegt. Die Wahl des zweiten Schwellwerts SW2' kann jedoch je nach erstem Stoff S1 und der verwendeten Trägerpartikel M angepasst werden.

[0099] Wird der zweite Schwellwert SW2' für die Trägerpartikel M nicht unterschritten, so erfolgt eine Anpassung der Abscheidebedingungen in einem Verfahrensschritt 109, um den Austrag der Trägerpartikel M aus dem Primärstoffstrom P(M/S1) zu verbessern und den Gehalt der magnetischen Trägerpartikel M im Restprimärstoffstrom R(S1) bis unter den zweiten Schwellwert SW2', vorzugsweise auf Null, zu reduzieren.

[0100] Vorzugsweise wird das gesamte Verfahren als von einer Steuer-und/oder Regeleinrichtung 4 gesteuertes bzw. geregeltes Verfahren ausgeführt und kontinuierlich optimiert, bspw. wird die Reinheit des Sekundärstoffstroms S(M) und des Restprimärstoffstroms R(M) maximiert, wobei die Kopplung der Ströme derart berücksichtigt wird, dass die Trennvorrichtung 1' wirtschaftlich optimal betrieben wird.

[0101] In der Regel kann nicht gleichzeitig - wenn auch wünschenswert - die Reinheit beider Ströme, d.h. Sekundärstoffstrom S(M) und Restprimärstoffstrom R(S1), maximiert werden. Die Optimierung läuft dann auf die Kombination an Reinheit in beiden Strömen hinaus, die wirtschaftlich am vorteilhaftesten ist. Diese kann insbesondere abhängigen vom Erzpreis als auch vom Preis für die magnetischen Trägerpartikel M.

Ansprüche

1. Verfahren zum Trennen eines ersten Stoffes (S1) aus einem fließfähigen Primärstoffstrom (P) mittels einer Trennvorrichtung (1), wobei das Verfahren einen Mischschritt und einen Abscheideschritt umfasst, wobei mittels des Mischschritts der erste Stoff (S1) und wenigstens ein magnetischer Trägerpartikel (M) aneinander gebunden werden, wobei mittels des Abscheideschritts die in dem Primärstoffstrom (P) enthaltenen Trägerpartikel (M) samt angebundenem erstem Stoff (S1) mittels magnetischer Kräfte in einen mit dem ersten Stoff (S1) abgereicherten Restprimärstoffstrom (R) und in einen mit dem ersten Stoff (S1) angereicherten Sekundärstoffstrom (S) getrennt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass während der Abscheidung ein die magnetische Kräfte beeinflussender Parameter in vorgegebener Weise derart variiert wird, dass ein Gehalt (G) des ersten Stoffs (S1) im Sekundärstoffstrom (S) und/oder im Restprimärstoffstrom (R) durch diese Variation beeinflusst wird, wobei die durch die Variation verursachte Änderung des Gehalts (G) des ersten Stoffes (S1) im Sekundärstoffstrom (S) oder im Restprimärstoffstrom (R) ermittelt wird und anhand der Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation auch ein Gehalt (G) des ersten Stoffes (S1) für den Sekundärstoffstrom (S) und/oder für den Restprimärstoffstrom (R) ermittelt wird, und wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens auch anhand des Gehalts (G) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter des Mischschritts eingestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter des Mischschritts derart eingestellt werden, dass der Betrag der Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation erhöht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Vergangenheit ermittelte Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation als Referenzwert verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass regelmäßig, vorzugsweise kontinuierlich, eine Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation bestimmt wird, wobei geprüft wird, ob die Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation betragsmäßig größer ist als der vorliegende Referenzwert, und falls der Referenzwert betragsmäßig kleiner als die bestimmte Gehaltsänderung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation ist, der Referenzwert durch die bestimmte Gehaltsänderung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation ersetzt wird.

7. Verfahren zum Trennen eines ersten Stoffes (S1) aus einem fließfähigen Primärstoffstrom (P(M/S1)) mittels einer Trennvorrichtung (1'), wobei das Verfahren einen Entmischschritt und einen Abscheideschritt umfasst, wobei mittels des Entmischschritts der an einen magnetischen Trägerpartikel (M) gebundene erste Stoff (S1) vom magnetischen Trägerpartikel (M) gelöst wird, wobei mittels des Abscheideschritts die in dem Primärstoffstrom (P(M/S1)) enthaltenen Trägerpartikel (M) mittels magnetischer Kräfte in einen mit magnetischen Trägerpartikeln (M) angereicherten Sekundärstoffstrom (S(M)) und in einen mit dem ersten Stoff (S1) angereicherten Restprimärstoffstrom (R(S1)) getrennt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass während der Abscheidung ein die magnetischen Kräfte beeinflussender Parameter in vorgegebener Weise derart variiert wird, dass ein Gehalt (G) des ersten Stoffs (S1) im Sekundärstoffstrom (S(M)) und/oder der Trägerpartikel (M) im Restprimärstoffstrom (R(S1)) durch diese Variation beeinflusst wird, wobei die durch die Variation verursachte Änderung des Gehalts (G) des ersten Stoffes (S1) und/oder der Trägerpartikel (M) im Sekundärstoffstrom (S(M)) oder im Restprimärstoffstrom (R(S1)) ermittelt wird und anhand der Änderung des Gehalts (G) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Änderung des Gehalts (G) auch ein Gehalt (G) des ersten Stoffes (S1) im Sekundärstoffstrom (S(M)) oder ein Gehalt (G) der Trägerpartikel (M) im Restprimärstoffstrom (R(S1)) ermittelt wird und wenigstens ein Parameter des Trennverfahrens auch anhand des ermittelten Gehalts (G) eingestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt (G) des ersten Stoffes (S1) im Sekundärstoffstrom (S(M)) ermittelt wird und/oder der Gehalt (G) der Trägerpartikel (M) im Restprimärstoffstrom (R(S1)) ermittelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Gehalt (G) des ersten Stoffes (S1) und/oder der Trägerpartikel (M) im Primärstoffstrom (P(M/S1)) ermittelt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter des Entmischschritts derart eingestellt werden, dass der Betrag der Änderung des Gehalts (G) des ersten Stoffes im Sekundärstoffstrom (S(M)) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variation verringert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stoff (S1) ein nicht-magnetisches Erz oder eine DNA-Sequenz ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Primärstoffstrom (P(M/S1)) eine erzhaltige Pulpe oder eine DNA-Sequenzen enthaltene Lösung ist.

14. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (4) für eine Vorrichtung (1, 1') zum Trennen eines ersten Stoffes (S1) aus einem fließfähigen Primärstoffstrom (P;P(M/S1)), mit maschinenlesbarem Programmcode (6), welcher Steuerbefehle umfasst, welche bei deren Ausführung die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (4) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der obigen Ansprüche veranlassen.

15. Vorrichtung (1, 1') zum Trennen eines ersten Stoffes (S1) aus einem fließfähigen Primärstoffstrom (P;P(M/S1)), umfassend eine Entmischeinrichtung (2') und/oder eine Mischeinrichtung (2), sowie eine Abscheideeinrichtung (3) und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (4) gemäß Anspruch 14, wobei die Entmischeinrichtung (2') und/oder die Mischeinrichtung (2) sowie die Abscheideeinrichtung (3) mit der Steuer-und/oder Regeleinrichtung (4) wirkverbunden sind.

16. Maschinenlesbarer Programmcode (6) für eine Steuer-und/oder Regeleinrichtung (4) nach Anspruch 14, wobei der Programmcode (6) Steuerbefehle aufweist, die die Steuer-und/oder Regeleinrichtung (4) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 veranlassen.

17. Speichermedium (5) mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren Programmcode (6) gemäß Anspruch 16.

Zeichnung