Investigations of industrial mineral residues with the aim of maximizing the utilization of the contained mineral phases

Abstract

This study investigates the beneficiation potential of Schlicker, a fine-grained by-product from leucophyllite processing at Aspanger Bergbau and Mineralwerke GmbH in Lower Austria. With approximately 2 million tonnes stored in intermediate storage ponds and 10,000 tonnes generated annually, effective utilization of this muscovite-quartz mixture represents a significant economic opportunity.

Comprehensive characterization revealed that 40 wt% of particles are finer than 40 µm, with an inverse relationship between particle size classes and density. The finest fraction (<32 µm) contained the highest muscovite concentration (58.4 wt%) and density (2.88 g/cm3), while coarser fractions are dominated by quartz. Microscopic observations confirmed the presence of pyrite and iron hydroxides as major heavy minerals.

Separation experiments using a Frantz isodynamic separator, Carpco induced roll magnetic separator, and shaking table demonstrated varying degrees of success. Magnetic separation effectively removed iron-bearing minerals and clinochlore, while the shaking table successfully concentrated heavy minerals, including pyrite, but showed limitations in separating clinochlore. The combination of lower shaking rates (350-400 rpm) and higher transverse angles (4.1°-4.5°) was identified as providing better separation of heavy minerals.

The results indicated that a shaking table is essential as a pre-processing step to prepare an enhanced feed for further beneficiation. This research provides essential groundwork for developing viable strategies to process Aspanger Schlicker into marketable industrial mineral products.

Diese Studie untersucht das Aufbereitungspotenzial von Schlicker, einem feinkörnigen Nebenprodukt aus der Leukophyllitverarbeitung bei der Aspanger Bergbau und Mineralwerke GmbH in Niederösterreich. Mit etwa 2 Millionen Tonnen in Zwischenlagern und einer jährlichen Produktion von 10.000 Tonnen stellt die effektive Verwertung dieses Muskovit-Quarz-Gemisches eine bedeutende wirtschaftliche Chance dar.

Eine umfassende Charakterisierung ergab, dass 40 Gew.-% der Partikel feiner als 40 µm sind, wobei eine umgekehrte Beziehung zwischen Partikelgrößenklassen und Dichte besteht. Die Dichte der feinsten Fraktion (<32 µm) lag bei 2,88 g/cm3 und enthielt den höchsten Muskovitgehalt (58,4 Gew.-%)), während gröbere Fraktionen von Quarz dominiert werden. Mikroskopische Untersuchungen bestätigten das Vorhandensein von Pyrit und Eisenhydroxiden als wichtige Schwerminerale.

Trennungsversuche mit einem isodynamischen Frantz-Separator, einem Carpco-Induktionsrollmagnetabscheider und einem Rütteltisch zeigten unterschiedliche Erfolge. Durch die magnetische Trennung konnten eisenhaltige Mineralphasen und Clinochlor effektiv entfernt werden, während der Rütteltisch zwar schwere Minerale wie Pyrit erfolgreich aufkonzentrierte, jedoch nur begrenzt in der Lage war, Clinochlor abzutrennen. Die Kombination aus niedrigeren Rüttelgeschwindigkeiten (350–400 U/min) und höheren Querwinkeln (4,1°–4,5°) erwies sich als besser geeignet für die Trennung schwerer Mineralphasen.

Die Ergebnisse zeigten, dass ein Rütteltisch als Vorbehandlungsschritt zur Aufbereitung eines verbesserten Aufgabeguts für die weitere Aufbereitung unerlässlich ist. Diese Forschung liefert wichtige Grundlagen für die Entwicklung praktikabler Strategien zur Verarbeitung von Aspanger-Schlicker zu marktfähigen industriellen Mineralprodukten.

Tässä tutkimuksessa selvitetään Schlickerin, Aspanger Bergbau ja Mineralwerke GmbH:n leukofylliitin jalostuksessa syntyvän hienojakoisen sivutuotteen, hyötykäyttöpotentiaalia. Noin 2 miljoonaa tonnia välivarastointialtaissa varastoituna ja 10 000 tonnia vuosittain syntyvänä, tämän muskoviitti-kvartsiseoksen tehokas hyödyntäminen on merkittävä taloudellinen mahdollisuus. Kattava karakterisointi paljasti, että 40 painoprosenttia hiukkasista on hienojakoisempia kuin 40 µm, ja hiukkaskokoluokkien ja tiheyden välillä on käänteinen suhde. Hienoin fraktio (<32 µm) sisälsi suurimman muskoviittipitoisuuden (58,4 painoprosenttia) ja tiheyden (2,88 g/cm3), kun taas karkeammissa fraktioissa kvartsia oli eniten. Mikroskooppiset havainnot vahvistivat, että tärkeimpiä raskasmineraaleja olivat rikkikivi ja rautahydroksidit. Erotuskokeet, joissa käytettiin Frantz-isodynaamista erottelijaa, Carpco-indusoitua rullamagneettierottelijaa ja ravistelupöytää, osoittivat vaihtelevaa onnistumista. Magneettierotus poisti tehokkaasti rautapitoiset mineraalit ja klinochloorin, kun taas ravistelupöytä keskitti onnistuneesti raskasmineraalit, mukaan lukien pyriitin, mutta osoitti rajoituksia klinochloorin erottelussa. Alhaisemman ravistelunopeuden (350–400 rpm) ja suuremman poikittaiskulman (4,1°–4,5°) yhdistelmän havaittiin parantavan raskasmineraalien erottumista. Tulokset osoittivat, että ravistelupöytä on välttämätön esikäsittelyvaihe, jolla valmistellaan parempi syöttöaine jatkokäsittelyä varten. Tämä tutkimus tarjoaa tärkeän pohjan kehitettäessä toteuttamiskelpoisia strategioita Aspanger Schlickerin jalostamiseksi markkinoitaviksi teollisuusmineraalituotteiksi.