DE2461760B2 - Freifall-magnetscheider - Google Patents

Description

blenden (9) angeordnet sind. räumlichen Trennung des gezogenen (magnetischen)

2. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch und nichtgezogenen (unmagnetischen) Gutes z. B. gekennzeichnet, daß die ferromagnetischen Stäbe durch ihre konstruktive Ausbildung als Band-, Ring-, (5) Kreisquerschnitt haben und die Kreismittel- Trommel-, Herd-, Walzen- oder Ionenscheider. Der punkte auf einem quadratischen Raster und in so Nachteil dieser Einrichtungen besteht vor allem darden Zentren der Rasterfelder angeordnet sind, in, daß deren Anwendung auf Materialien mit einer und daß die Diagonalrichtung des quadratischen Massensuszeptibilität χ/ρ10~³... 10~⁴cm³/g begrenzt Rasters zur Feldrichtung parallel ist. ist (ρ = spezifisches Gewicht). Ferner kann das Trenn-

3. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gut den Scheider nur in Einkornschichtdicke bei im gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Kreis- »5 Interesse eines guten Trennfaktors begrenzter Durchquerschnitte der ferromagnetischen Stäbe (5) laufgeschwindigkeit passieren, so daß der Massenauf einem quadratischen Raster angeordnet sind, durchsatz auf i. a. einige Tonnen pro Stunde begrenzt und daß die Richtung einer der Seiten des quadra- ist.

tischen Rasters zur Feldrichtung parallel verläuft. Es ist auch eine Anordnung bekannt (US-PS

4. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 1 30 35 03 504), die mit in einem sektorförmigen Gehäuse bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen eingeschlossenen und auf der einen Seite einer kreisdes Arbeitsvolumens mit kleinem Feldgradienten förmigen Scheibe angeordneten supraleitenden Spulen langgestreckte Verdrängungskörper (15) aus einem arbeitet. Die Scheibe ist in einer mit Trenngut benichtmagnetischen Werkstoff parallel zu den Ach- schickten Einrichtung drehbar angeordnet. Im Besen der ferromagnetischen Stäbe (5) angeordnet 35 reich der Magnetanordnung werden die magnetisiersind. baren Bestandteile des Trenngutes auf der Scheibe

festgehalten und mit dieser in Drehrichtung abgeführt Es ist ferner bekannt (DT-OS 21 38 360), zum Er-

zeugen großer magnetischer Feldgradienten Drähte

40 guter magnetischer Leitfähigkeit im Magnetfeld so anzuordnen, daß die Achsen einer Vielzahl paralleler Drähie senkrecht zur Achse des Magnetfeldes liegen. Nachteilig ist jedoch, daß die magnetisierbaren Teil-

Die Erfindung betrifft einen Freifall-Magnetschei- chen beim Durchlauf quer zur Achsenrichtung der

der mit einem supraleitenden Magneten, der entlang 45 Drähte eine Kraft mit alternierendem Vorzeichen er-

des größeren Teils seiner axialen Länge ein Magnet- fahren, so daß die mittlere Kraft emsprechend gerin-

feld quer zur Fallrichtung des Gutes und in seinem ger ist. Nachteilig ist weiterhin, daß die magnetisier-

unteren Teil eine Trenneinrichtung für die aus ihrer baren Teilchen an den magnetisch leitfähigen Dräh-

Fallbahn abgelenkte Sorte aufweist. ten abgelagert werden und deshalb besondere Ein-

Derartige Einrichtungen werden zum Abtrennen 50 richtungen zum Herausbewegen der Drähte aus dem

magnetisierbarer Bestandteile aus Teilchengemischen, Feld erforderlich sind.

insbesondere zum Anreichern von magnetisierbaren Es ist auch ein Rückhaltescheider zum Abscheiden Mineralien, wie Eisen-, Mangan-, Nickel- und ande- magnetisierbarer Stoffe aus pulverförmigem Gut beren Erze in der Hüttenindustrie und zum Reinigen kannt, dessen Wirkung auf dem Festhalten des mavon Rohstoffen durch Abtrennen von eisen-, mangan- 55 gnetischen Gutes durch Magnetkörper beruht (DT-PS oder titanhaltigen Beimengungen z.B. in der Glas- 8 70 532). Die Magnetkörper sind senkrecht überein- und Keramikindustrie benötigt. ander angeordnete horizontale Stäbe mit rechteckigem Die dabei angewandten Trennverfahren beruhen Querschnitt. Die magnetischen Anteile des Trenngutes auf den magnetischen Kräften, die auf ein Teilchen haften wegen des dort stärkeren Kraftflusses im der Magnetisierung M in einem inhomogenen Magnet- 60 wesentlichen an den Spitzen der Magnetkörper,
feld 77 ausgeübt werden. Die Kraft F_m pro Volum- Der Rückhaltescheider ist mit senkrecht zur Beweeinheit ist der Gradient der magnetischen Energie- gungsrichtung des Trenngutes angeordneten Magnetdichte 1X? · 77, wobei M das Produkt aus der Feld- körpern am effektivsten, er rchließt jedoch einen konstärke 77 und der magnetische Suszeptibilität χ des tinuierlichen Durchsatz des Trenngutes grundsätzlich Materials ist. 65 aus.

Es ist bekannt (Aufbereitungs-Technik Nr. 9/1962, Die Anwendung supraleitender Spulen ist bei ma-

S. 400—418), bei Trennvorrichtungen der erfindungs- gnetischen Trenneinrichtungen ebenfalls bekannt

gemäßen Art das Magnetfeld durch Elektromagnete (US-PS 35 03 504).

Bei einem anderen bekannten Rückhaltescheider (GB-PS 1046 832) wird eine ringförmige Anordnung mit vertikalen magnetischen Stäben mit scharfen Kanten zum Erhöhen der Kraftliniendichte während des Aufenthaltes im Feld eines Elektromagneten mit Trenngut beschickt, dessen magnetische Bestandteile zunächst an den Kanten der StLbe festgehalten und nach dem Entfernen aus dem Magnetfeld durch Schwerkraft herabfallen oder mit Wasser abgespült werden.

Ein ebenfalls bekannter Freifall-Magnetscheider (DT-OS 21 59 525) besteht im wesentlichen aus einem Rohr mit an dessen Außenseite angeordneten supraleitenden Solenoidspulen.

Das Trenngut passiert den von dem Rohr umschlossenen felderfüllten Raum. Dabei werden die magnetischen Partikeln des Trenngutes zur Rohrwand abgelenkt. Eine Felderzeugung auf diese Weise ist jedoch insoweit nachteilig, als eine Erläuterung der magnetischen Kraft stets mit eicer Verstärkung des Magnetfeldes und/oder einer Verkleinerung des Volumens, in dem die Kraft wirkt, erkauft werden muß. Da die Höhe des wirtschaftlich zu erzeugenden Magnetfeldes nach oben begrenzt ist, kann insbesondere schwachmagnetisches, feinstkörniges Trenngut in Magnetscheidern der vorgeschlagenen Bauart nur mit kleinem Durchsatz getrennt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum kontinuierlichen magnetischen Trennen zu schaffen, die es ermöglicht, die Magnetscheidung auch auf Substanzen mit kleinerer Suszeptibilität und kleinerer Korngröße auszuweiten. Dabei soll insbesondere ein Magnetfeld mit großem Feldgradienten ' in einem möglichst großen Volumen erzeugt werden, um einen hohen Durchsatz an Trenngut zu ermögliehen, ohne daß mechanisch bewegte Teile erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen parallel zur Fallrichtung des Gutes vertikal angeordneten ferromagnetischen Stäben Fallkanäle gebildet sind, in welche letztere die Ausläufe einer Aufgabevorrichtung mit Eintrittsblenden münden, und daß unterhalb der Fallkanäle Trennblenden angeordnet sind.

Durch die Anordnung der ferromagnetischen Einsätze in Fließrichtung des Trenngutes wird sichergestellt, daß die magnetischen Teilchen des Trenngutes nicht ständig im Vorzeichen wechselnde Kräfte erfahren. Die Teilchen werden nicht festgehalten, sondern lediglich in Richtung auf die ferromagnetischen Einsätze abgelenkt, so daß sie über geeignete Austrittsblenden abgeführt werden können. Die hierzu erforderlichen Kräfte sind kleiner als im Falle des Festhaltens.

Die ferromagnetischen Einsätze sind als Stäbe mit vorbestimmtem Querschnitt ausgebildet und in vorbestimmter Anordnung über den Querschnitt des Arbeitsvolumens verteilt.

Die ferromagnetischen Einsätze erzeugen eine Verzerrung des magnetischen Feldes mit hohem Gradienten der magnetischen Feldstärke. Zum Erhöhen der Effektivität des Trennvorganges werden bei einer Weiterbildung der Erfindung in Bereichen des Arbeitsvolumens mit kleinem Feldgradienten langgestreckte Verdrängungskörper aus einem nichtmagnetischen Werkstoff mit zu den Achsen der ferromagnetischen Einsätze parallelen Achsen zum vorbestimmten Führen des Trenngutes in Bereichen des Magnetfeldes mit hohem Feldgradienten angeordnet.

Bei bestimmten Ausbildungen der Einrichtung nach der Erfindung können weitere Vorteile dadurch erzielt werden, daß anstelle der Verdrängungskörper Trennwände in das Arbeitsvolumen eingebaut sind, deren Form den mit dem Trenngut in Kontakt tretenden Oberflächenabschnitten eines oder mehrerer Verdrängungskörper entspricht, und daß die Trennwände mit den ferromagnetischen Einsätzen so verbunden sind, daß sie einen oder mehrere langgestreckte Führungskanäle für das Trenngut in Bereichen des Magnetfeldes mit hohem Feldgradienten bilden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch das Abgehen von dem konventionellen Verfahrensprinzip, bei dem das magnetische Gut von den gradientenerzeugenden Eisenprofilen angezogen, festgehalten und mit diesen aus dem Trennbereich herausgeführt wird und das Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrensprinzip, bei dem die magnetische und unmagnetische Fraktion beim Durchfallen bei Trockenscheidung bzw. beim Durchströmen bei Naßscheidung des Trennvolumens unterschiedlich abgelenkt und am Ausgang durch ein Blendensystem getrennt abgeführt werden, auch Stoffe geringerer Magnetisierbarkeit getrennt werden können, höhere Durchsatzraten erzielt werden und in der Trenneinrichtung keine mechanisch bewegten Teile erforderlich sind. Der Energiebedarf ist gering, da supraleitende Spulen nach dem Aufladen mit einem supraleitenden Schalter leistungslos im Kurzschluß betrieben werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der wirksame Querschnitt und damit der Durchsatz durch Vergrößerung der Apertur und Erhöhung der Zahl der ferromagnetischen Einsätze gesteigert werden kann, ohne daß die Trennkraft abnehmen oder das Magnetfeld am Supraleiter erhöht werden muß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen vereinfachten Schnitt eines Magnetscheiders mit gradientenerzeugenden Einsätzen,

Fig. 2 den Schnitt eines Elementes des Arbeitsvolumens eines Magnetscheider mit Kraftfeld, Verdrängungskörper und Austrittsblenden.

In Fig. 1 ist ein vereinfachter Längsschnitt der wesentlichen Bauelemente eines Magnetscheiders dargestellt. Zwei supraleitende Magnetspulen 1, 2 sind so angeordnet, daß ein im wesentlichen horizontal orientiertes Magnetfeld 3 hoher Feldstärke erzeugt wird. In dem Bereich zwischen den Magneispulen 1, 2, durch den der Strom des Trenngutes 4 geleitet wird, dem Arbeitsvolumen, sind zum Erzeugen eines den Trennvorgang bewirkenden Feldverlaufes mit hohem Gradienten der magnetischen Feldstärke mehrere räumlich voneinander getrennte ferromagnetische Stäbe 5 vertikal angeordnet. Zwischen den ferromagnetischen Stäben 5 und den Verdrängungskörpern 15 sind Kanäle 6 zum Durchleiten des Trenngutes 4 gebildet. Im Eintrittsbereich des Trenngutes 4 in das Arbeitsvolumen oberhalb der ferromagnetischen Stäbe 5 sind Eintrittsblenden 7 angeordnet, die den Strom des Trenngutes 4 in Bereiche des Arbeitsvolumens mit relativ zu Nachbarbereichen höherer Gradienten der magnetischen Feldstärke leiten. Durch diese einfache Maßnahme wird der Trenneffekt begünstigt, der darauf beruht, daß die magnetisierbaren Teilchen des

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durch die Schwerkraft nach unten bewegten Trenngutes 4 in Abhängigkeit von ihrer magnetischen Suszeptibilität auf ihrem Weg durch das Arbeitsvolumen mit unterschiedlicher Kraft in Richtung auf die ferromagnetischen Stäbe 5 abgelenkt werden, ohne jedoch von diesen festgehalten zu werden. Das in Fraktionen 8, 9 unterschiedlicher Suszeptibilität zerlegte Trenngut 4 wird nach seinem Austritt aus den Kanälen 6 mit unterhalb derselben angeordneten Austrittsblenden 10 getrennt abgeführt.

Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch ein Element des Arbeitsvolumens eines Magnetscheiders mit fünf ferromagnetischen Stäben 5 aus Weicheisen mit einem Radius des Querschnittes von r₀ = 1 cm. Die magnetische Kraft F_m pro Volumen, dividiert durch die Suszeptibilität χ, ist durch Pfeile für eine Feldstärke H₀ = 50 k Oerstedt und eine Sättigungsmagnetisierung des Eisens B₀ = 20 KG maßstäblich nach Größe und Richtung für Raumpunkte, die auf einem Raster von 5 mm liegen, eingezeichnet. Die gradientenerzeugenden Stäbe 5 sind senkrecht zum Magnetfeld 3 und parallel zur Durchlaufrichtung des Trenngutes 4 angeordnet.

Das magnetische Kraftfeld in der Umgebung eines Weicheisenstabes 5 tendiert dazu, magnetische Partikeln des Trenngutes an in Richtung des Feldes diametral gegenüberliegenden Seiten 11, 12 eines Stabes anzureichern bzw, an den um 90° versetzten Seiten 13, 14 abzureichern. Ein vollständiges Bild dieser Feldkonfiguration ergibt sich bei dem zentralen Stab 5.

ίο Der auf diesem Verlauf des Gradientenfeldes basierende Trenneffekt wird begünstigt durch Verdrängungskörper IS aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, deren Achsen parallel zu den Achsen der ferromagnetischen Stäbe 5 in Bereichen des Magnetfeldes mit kleinen Feldgradienten angeordnet sind. Unterhalb der ferromagnetischen Stäbe 5 sind in den Bereichen 11, 12 eine Anreicherung der magnetischen Partikeln Austrittsblenden 10 zum Abführen der magnetischen Fraktion 8 des Trenngutes 4 angeordnet.

ao Die ferromagnetischen Stäbe S und die Verdrängungskörper 15 bilden Kanäle 6 für das Trenngut 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

"■■■;.:- l I mit Eisenjochen, den Feldgradienten im Luftspalt Patentansprüche: durch gezahnte Polflächen zu erzeugen. Nachteilig ist bei Einrichtungen dieser Art, daß der maximale FeId-

1. Freifall-Magnetscheider mit einem supra- Stärkegradient durch die beginnende Eisensättigung leitenden Magneten, der entlang des größeren -5 in den Polen und die Breite des Luftspaltes, die das Teils seiner axialen Länge ein Magnetfeld quer Arbeitsvolumen bzw. den Durchsatz an Trenngut bezur Fallrichtung des Gutes und in seinem unteren stimmt, durch die verfügbare Spulenerregung begrenzt Teil eine Trenneinrichtung für die aus ihrer Fall- ist

^bahn abgelenkte Sorte aufweist, dadurch ge- Bekannte Magnetscheider ( V. G. Derkatsch,

kennzeichnet, daß zwischen parallel zur io Di« magnetische Aufbereitung schwachmagnetischer

Fallrichtung des Gutes vertikal angeordneten Erze, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie,

ferromagnetischen Stäben (5) Fallkanäle (6) ge- Leipzig, 1960) arbeiten nach dem Prinzip, aus dem

bildet sind, in welche letztere die Ausläufe einer durchlaufenden Trenngut die magnetisierbare Kom-

Äufgabevorrichtung mit Eintrittsblenden (7) mün- ponente mit Magnetzähnen herauszuziehen und fest-

den, und daß unterhalb der Fallkanäle Trenn- 15 zuhalten und unterscheiden sich hinsichtlich der