DE2321281A1 - Verfahren zur abtrennung magnetisierbarer teilchen aus einem feinkoernigen feststoff und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 73/1h

Klöckner-Humboldt-Deutz Lg/ -

Aktiengesellschaft

vom 18. April 1973

Verfahren zur Abtrennung magnetisierbarer Teilchen aus einem feinkörnigen Feststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung magnetisierbarer Teilchen aus einem Stoffstrom, insbesondere aus einem feinkörnigen Feststoff, der von einem Trägermittel in einem Kanal durch ein teilweise in Richtung des Stoffstromes verlaufendes Magnetfeld hoher Feldstärke von mindestens 15-000 G geführt wird.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2.159.525 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von magnetisierbaren Teilchen aus einem feinkörnigen Feststoff mit Hilfe eines durch Supraleitende Spulen erzeugten Magnetfeldes beschrieben. Bei dem bekannten Verfahren wird jedoch der aufzubereitende feinkörnige Feststoff zunächst in einem Trägermittel suspendiert und dann über den gesamten Querschnitt des Trägermittel-Kanals verteilt durch das Magnetfeld geführt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß beispielsweise bei der Abtrennung magnetisierbarer Erze von ihrer Gangart sich in Wandnähe befindliche Gangart-

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teilchen nicht von den dort anhaftenden magnetisierbaren Teilchen trennen lassen und daß andererseits sich etwa in der Mitte des Strömungskanals befindliche magnetisierbare Teilchen über die volle Kanalbreite durch den ganzen Suspensionsstrom bewegen müssen. Hierdurch wird bei dem bekannten Verfahren die Trennschärfe und das Ausbringen in erheblichem Maße beeinträchtigt. Da zudem der Austrag der abgetrennten magnetisierbaren Teilchen allein durch einen Teilstrom des Trägermittels erfolgen soll, kann nicht verhindert werden, daß sich magnetisierbare Teilchen im Bereich der Trennzone des Magnetfeldes an der Kanalwandung anlagern und dort anhaften, so daß im.Laufe der Zeit der freie Strömungsquerschnitt des Kanals zuwächst.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile des bekannten Verfahrens ein Verfahren zur Abtrennung magnetisierbarer Teilchen aus einem Stoffstrom, insbesondere aus einem feinkörnigen Feststoff zu schaffen, das unter Ausnutzung hoher Feldstärken von beispielsweise 15.000 G, insbesondere wie sie durch die Verwendung von Supraleitenden Spulen erzeugt werden können, eine einwandfreie Trennung der magnetisierbaren Teilchen von dem übrigen Stoffstrom, insbesondere von den übrigen Feststoffen und dem Trägermittel bewirkt. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß das Aufgabegut in Form eines Strahles und mit Abstand von der im Bereich der höchsten Feldstärke liegen--

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den Kanalwand in den Kanal eingeführt -wird und daß die an dieser Kanalvrand im Bereich, der - in Strömungsrichtung gesehen - hinter der Aufgabestelle liegenden Trennzone anhaftenden magnetisierbaren Teilchen mechanisch aus dem Kanal abgezogen werden. Durch diese Verfahrensweise wird erreicht, daß die im Aufgabegut befindlichen magnetisierbaren Teilchen unter dem Einfluß des Magnetfeldes aus dem Aufgabestrahl seitlich herausgezogen werden und ohne Behinderung durch die übrigen begleitenden Feststoffe nur von dem Trägermittel angefüllte Bereiche des Kanals durchqueren müssen, während der nicht magnetisierbare Stoffstrom zusammen mit dem Trägermittel abfließt, ohne sich jedoch nennenswert mit diesem zu vermischen und vor allem ohne den gesamten Kanalquerschnitt auszufüllen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Aufgabegut mit einer von der Feldstärke und/oder der Magnetisierbarkeit der abzuscheidenden Teilchen abhängigen Einlaufgeschwindigkeit in das Magnetfeld eingebracht werden.

Hierdurch läßt sich insbesondere bei der Verwendung von

die
supraleitenden Spulen,^vein im wesentlichen in Richtung des Trägermittelstromes verlaufendes Magnetfeld erzeugen, das praktisch nur jeweils im Bereich der Spulenenden einen Gradienten aufweist, eine einwandfreie Abscheidung dadurch zn erreichen,daß über die Geschwindigkeit, mit der die abzuscheidenden Teilchen durch den inhomogenen Bereich des

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Magnetfeldes geführt werden, selbst bei schwach magnetisierbarer! Teilchen eine genügend große magnetische Kraft auf die Teilchen wirkt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Aufgabegut in das Trägermittel in Form eines dünnen, vorzugsweise bandförmigen Strahles oberhalb der.Trennzone in einem Bereich mit geringerer Feldstärke eingeführt wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Form des Strahles so ausgestaltet ist, daß seine äußere, der Niederschlagswand zugekehrte Seite parallel zur Niederschlagswand verläuft, so daß die aus dem Aufgabestrahl abzutrennenden magnetisierbaren Teilchen über die ganze Strahlbreite die gleiche Weglänge zur Niederschlagswand zurückzulegen haben. Aus diesem Grunde ist es auch vorteilhaft, wenn der, Aufgabestrahl in bezug auf die Bewegungsrichtung der magnetisierbaren Teilchen sehr dünn ist, so daß durch die übrigen begleitenden Feststoffe die Bewegung der magnetisierbaren Teilchen zur Niederschlagswand hin nicht behindert wirci.

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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Aufgabestrahl schräg zur Strömungsrichtung des Trägermittels in Richtung ansteigender Stärke des Magnetfeldes eingebracht wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß auf die abzuscheidenden magnetisierbaren Teilchen bereitstem an

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sich homogenen Feld im Bereich der Aufgabezone infolge der Ablenkung des AufgabeStrahles von der ursprünglichen Richtung durch den Trägermittelstrom eine magnetische Kraft wirksam wird, so daß das Trennergebnis noch verbessert wird.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, daß der mit magnetisierbaren Teilchen versetzte Stoffstrom nacheinander wenigstens zwei Magnetfelder durchläuft, wobei die Stärke des jeweils nachfolgenden Feldes größer ist als die des vorhergehenden Feldes. Durch diese Maßnahme ist es möglich, entweder nacheinander aus dem Aufgabegut Teilchen unterschiedlicher Magnetisierbarkeit auszuscheiden oder aber bei einem Aufgabegut mit Teilchen definierter Magnetisierbarkeit das Ausbringen zu erhöhen, da auf diese Weise auch allerfeinste Teilchen aus dem Aufgabegut abgetrennt werden können.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die einen vorzugsweise vertikal verlaufenden, wenigstens teilweise von mindestens einer Magnetspule umfaßten Kanal aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine mit Abstand von der von der Magnetspule umfaßten Kanalwand, vorzugsweise im homogenen Bereich des durch die Magnetspule erzeugten Magnetfeldes in den Kanal mündende Aufgabevorrichtung, eine in der Trennzone - in Strömungs-

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richtung gesehen - unterhalb der Aufgabevorrichtung angeordnete Niederschlagswand sowie eine mit der Niederschlagswand in Verbindung stehende Austragsvorrichtung für die magnetisierbaren Teilchen. Durch diese Anordnung ist mit Vorteil gewährleistet, daß die abzuscheidenden magnetisierbaren Teilchen sich ungestört in Richtung auf die Niederschlagswand bewegen können.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Niederschlagswand als Transportband ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist es in einfacher Weise möglich, die an der Niederschlagswand anhaftenden magnetisierbaren Teilchen aus dem Kanal abzuziehen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Niederschlagswand mit einem intermittierend betätigten Abstreifer versehen ist. Eine derartige Ausbildung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn· beispielsweise bei der Reinigung von Flüssigkeiten oder von Feststoffen, die nur mit geringen Anteilen an magnetisierbaren Teilchen versetzt sind, eine kontinuierlich austragende Vorrichtung wegen des geringen Mengenanteiles an magnetisierbaren Teilchen zu kostspielig wäre.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß

die Aufgabevorrichtung als Ejektordüse ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung wird mit Vorteil erreicht, daß

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das Aufgabegut von dem durch den Kanal strömenden Trägermittel angesaugt wird, so daß eine Expansion des Aufgabegutstrahles innerhalb des Kanales vermieden wird. Hierbei ist es im Falle der Abtrennung von magnetisierbaren Teilchen aus Feststoffen vorteilhaft, wenn das Aufgabegut bereits in Trägermittel suspendiert in den Trägermittelstrom eingeführt wird.

Zur Vereinfachung der Zufuhr des Aufgabegutes in den Strömungskanal ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Gutaufgabebereich eine Zusatzmagnetspule angeordnet ist, durch deren Feld das Hauptmagnetfeld so beeinflußt wird, daß es im Bereich der Mündung der Aufgabevorrichtung praktisch keinen Gradienten aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Vorrichtungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung im Vertikalschnitt,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Transportband als Niederschlagswand,

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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer mehrstufigen Vorrichtung.

Wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen, besteht die Vorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem vorzugsweise vertikal angeordneten rechteckigen Trägermittelkanal 1, an dessen einer Kanalwandung eine Magnetspule 2 eines supraleitenden Magneten angeordnet ist, mit dem ein Magnetfeld von beispielsweise 100.000 G erzeugt wird. Durch den Kanal wird von oben nach unten ein Trägermittel, beispielsweise Luft oder Wasser, geführt.

Auf der der Magnetspule gegenüberliegenden Wandseite des Kanals im Bereich des oberen Endes des Magnetfeldes mündet beispielsweise in Form einer Düse 3 eine Gutaufgabevorrichtung in den Kanal ein, wobei zwischen der der Magnetspule benachbarten Wandung und der Düsenmündung ein ausreichender Abstand bleibt. Die Düse ist hierbei, wie aus Fig. 2 ersichtlich, vorteilhaft als Schlitzdüse ausgebildet, die sich parallel zur Magnetspule über die gesamte Kanalbreite erstreckt, so daß das Aufgabegut in Form eines dünnen Filmes oder dünnen Schleiers in den Trägermittelstrom im Kanal eintritt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn beispielsweise bei der Aufbereitung eines feinkörnigen Mineralgemisches dieses in einem dem Trägermittel entsprechenden Medium vor der Einführung in den Kanal suspendiert

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wird und dann vorzugsweise so in den Kanal eingeführt wird, daß der statische Druck innerhalb des Gutstrahles gleich oder kleiner ist wie der statische Druck des Trägermittels im Kanal. Auf diese Art und Weise wird verhindert, daß der Strahl beim Eintritt in den Trägermittelkanal expandiert und Gangartteilchen in die Nähe der Niederschlagswand gelangen. Anstelle einer Schlitzdüse können auch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Düsen von rundem oder eckigem Querschnitt eingesetzt werden.

Das feinkörnige Aufgabegut tritt etwa im homogenen Bereich des gleichsinnig mit dem Trägermittelstrom laufenden Magnetfeldes ein und gelangt hierbei mit einer der Strömungsgeschwindigkeit des Trägermittelstromes in etwa entsprechenden Geschwindigkeit in den inhomogenen Bereich des Magnetfeldes am unteren Ende, d.h. in den Teil, in dem das Magnetfeld einen Gradienten aufweist, so daß auf die magnetisierbaren Teilchen innerhalb des feinkörnigen Feststoffes magnetische Kräfte wirksam werden, unter deren Einfluß sie zur Niederschlagswand 4 gezogen werden.

an.

Die sich an der Niederschlagswand Magernden magnetisierbaren Teilchen werden mit Hilfe eines intermittierend oder kreisend bewegten Abstreifers 5 entfernt und ggf. zusammen mit einem kleinen Teilstrom des Trägermittels aus der Vorrichtung abgezogen. Die Hauptmasse, d.h. der nicht magneti-

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sierbare Teil des feinkörnigen Feststoffes, folgt hierbei in etwa der Bahn des stark ausgezogenen Pfeiles 7» während die magnetisierbaren Teilchen in etwa dem Verlauf der dünn ausgezogenen Pfeile 8 folgend zur Niederschlagswand gelangen. Wie aus der Anordnung ohne weiteres ersichtlich ist, wird bei dieser Verfahrensweise vermieden, daß magnetisierbare Teilchen auf ihrem Weg zur Niederschlagswand durch die übrigen Feststoffteilchen behindert werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Aufgabedüse zumindest leicht geneigt und in Richtung des Trägermittelstromes in den Kanal eingeführt wird, so daß in Verbindung mit der Einlauf geschwindigkeit die Feststoffteilchen in Richtung auf ein Anwachsen des Magnetfeldes die Feldlinien schneiden, gleichzeitig aber infolge der Ablenkung durch den Trägermittelstrom eine gekrümmte Bahn beschreiben, so daß bereits in diesem in Bezug auf die Strömungsrichtung des Trägermittels an sich homogenen ί&εχϊχΑκ Teilmagnetfeldes magnetische Kräfte auf die magnetisierbaren Teilchen wirksam werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist der untere Bereich der in der Trennzone 9 liegenden Kanalwand, die als Niederschlagswand dient, in Form eines Transportbandes 10 ausgebildet, das sich über die gesamte Wandbreite erstreckt. Das auf der Kanalinnenseite von oben nach unten,"d.h. in

Strömungsrichtung verlaufende Transportband, auf dem die magnetisierbaren Teilchen sich niederschlagen, fördert

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diese durch eine Austragsöffnung 11 ab, wobei durch eine Abstreifeinrichtung 12 auf der Rückseite des Transportbandes alle Teilchen entfernt werden. Der Abzug erfolgt auch hier zweckmäßig mit einem geringen Teilstrom des Trägermittels .

Unabhängig von der Art der Austragsvorrichtung ist es je nach der Art des aufzubereitenden Stoffes zweckmäßig, wenn im unteren Bereich des Trägermittelkanals, d.h. unterhalb der Trennzone, der Kanal durch eine Trennwand 13 geteilt wird, so daß magnetisierbare Teilchen, insbesondere feinste Teilchen, die nicht an die Niederschlagswand gelangt sind, sich aber in der der Niederschlagswand benachbarten Strömungszone angereichert haben, getrennt von der übrigen mit der Gangart versehenen Hauptmenge des Trägermittelstromes abgezogen werden. Die Abtrennung der im Teilstrom 14 enthaltenen magnetisierbaren Teilchen kann dann entweder über eine erneute Magnetscheidung oder eine mechanische, chemische oder thermische Trennung vom Trägermittel erfolgen.

Um eine Beeinflussung des Aufgabestrahles durch die Inhomogenität des oberen Endes des Magnetfeldes zu verhindern, ist es ferner zweckmäßig, wenn durch eine entsprechend geschaltete Zusatzspule 16 die Inhomogenität des oberen Endes des Feldes unterdrückt wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß es bereits zu einer Abtrennung magnetisierbarer

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Teilchen innerhalb der Aufgabevorrichtung kommt, die beispielsweise zu "Anbackungen" an der Wand der Aufgabedüse und damit zu Betriebsstörungen führt.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind um einen durchgehenden rohrförmigen Kanal mehrere Magnetspulen 17, 18 und 19 hintereinander angeordnet, wobei zweckmäßigerweise jede nachfolgende Spule ein stärkeres Magnetfeld als die vorhergehende Spule erzeugt. Unterhalb jeder Spule wird durch eine

schematisch angedeutete Austragsvorrichtung 10 das in der jeweiligen Trennzone abgeschiedene magnetisierbare Gut aus dem Trägermittelstrom entfernt, während der Hauptstrom in das nächste Magnetfeld eingeleitet wird. Die Aufgabevorrichtung mündet zweckmäßigerweise koaxial in den Kanal ein, wobei vorteilhaft unterhalb der Mündung ein Ablenker 20 angeordnet ist. Je nach der Größe des Kanalquerschnittes kann es zweckmäßig sein, anstelle eines Ablenkers einen sich längs der Kanalachse erstreckenden Verdrängerkörper

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vorzusehen, so daß der Kanal einen etwa kreisförmigen Querschnitt erhält.

Das vorbeschriebene Verfahren und die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind insbesondere für folgende Einsatzfälle anwendbar:

1. Bei der Aufbereitung von magnetisierbaren Erzen, insbe-

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sondere von schwach magnetisierbaren Erzen zur Trennung des Erzes vom Gangmineral;

2. Zur Entfernung von eisenhaltigen magnetisierbaren Begleitmineralien aus einem Erzkonzentrat eines Nichteisenerzes;

3· Zur Entfernung eisenhaltiger magnetisierbarer Mineralien beispielsweise aus Kaolin.

In den Fällen 2 und 3 stellen die magnetisierbaren Anteile jeweils die Verunreinigung dar, während die Hauptmenge des Feststoffes das zu gewinnende Wertprodukt darstellt.

4. Entfernung von magnetisierbaren Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, wobei aufgrund der hohen zur Anwendung kommenden Feldstärken auch Teilchen im kolloidalen Bereich aus der Flüssigkeit entfernt werden können.

Patentansprüche

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Abtrennung magnetisierbarer Teilchen aus einem Stoffstrom, insbesondere aus einem feinkörnigen Feststoff, der von einem Trägermittel in einem Kanal durch ein teilweise in Richtung des Stoffstromes verlaufendes Magnetfeld hoher Feldstärke von mindestens 15.000 Gauß geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgabegut in Form eines Strahles und mit Abstand von der im Bereich der höchsten Feldstärke liegenden Kanalwand in den Kanal eingeführt wird, und daß die an der Kanalwand im Bereich der - in Strömungsrichtung gesehen - hinter der Aufgabestelle liegenden Trennzone anhaftenden magnetisierbaren Teilchen mechanisch aus dem Kanal abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgabegut mit einer von der Feldstärke und/oder der Magnetisierbarkeit der Teilchen abhängigen Einlaufgeschwindigkeit in das Magnetfeld eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgabegut in das Trägermittel in Form eines dünnen, vorzugsweise bandförmigen Strahles oberhalb der Trennzone in einen Bereich mit geringerer Feldstärke eingeführt wird.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabestrahl schräg zur Strömungsrichtung des Trägermittels in Richtung ansteigender Stärke des Magnetfeldes eingebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit magnetisierbaren Teilchen versetzte Stoffstrom nacheinander wenigstens zwei Magnetfelder durchläuft, wobei die Stärke des jeweils nachfolgenden Magnetfeldes größer ist als die des vorhergehenden Magnetfeldes.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die einen vorzugsweise vertikal verlaufenden, wenigstens teilweise von mindestens einer Magnetspule umfaßten Kanal aufweist, gekennzeichnet durch eine mit Abstand von der von der Magnetspule umfaßten Kanalwand vorzugsweise im homogenen Bereich des durch die Magnetspule {2) erzeugten Magnetfeldes in den Kanal (1) mündende Aufgabevorrichtung (3)» eine in der Trennzone - in Strömungsrichtung gesehen - unterhalb der Aufgabevorrichtung(3) befindliche Niederschlagswandί4)und eine mit der Niederschlagswand in Verbindung stehende Austragsvorrichtung{5}, ,10) für die magnetisierbaren Teilchen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagswand als Transportband(lo) ausgebildet ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagswand mit einem intermittierend betätigten Abstreifer(5)versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabevorrichtung(3)als Ejektordüse ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise als Düse ausgebildete Aufgabevorrichtung(3/ schräg in Richtung auf die Niederschlagswand (4i des Kanals(1)gerichtet ist, wobei die Aufgabevorrichtung mit Abstand von der Niederschlagswand in den Kanal (1) mündet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Gutaufgabebereich eine Zusatzmagnetspule (16)angeordnet ist, durch deren Feld das Hauptmagnetfeld so beeinflußt wird, daß es im Bereich der Mündung der Aufgabevorrichtung^3>praktisch keinen Gradienten aufweist.

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