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Diese Erfindung betrifft magnetische Trennung.
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Derzeit existieren mehrere Methoden für die magnetische Trennung verschiedener
unterschiedlicher Gegenstände. Diese Methoden leiden jedoch alle an gemeinsamen Nachteilen,
die ihre industrielle Brauchbarkeit beschränken.
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Magnetische Trennung mit starkem Gradienten ist eines dieser Verfahren, bei welchem
magnetisierbare Teilchen auf der Oberfläche einer feinen ferromagnetischen Siebmatrix
extrahiert werden, welche durch ein von außen angelegtes Magnetfeld magnetisiert wird. Das
Verfahren, welches benutzt wird, um Kaolinton zu verbessern, wurde für und in Verbindung mit der
Kaolinindustrie in den Vereinigten Staaten von Amerika entwickelt. Dieses Verfahren gestattet,
daß schwach magnetische Teilchen von kolloidaler Größe in einem großen Maßstab mit hohen
Verarbeitungsgeschwindigkeiten gehandhabt werden.
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Außer der Tonindustrie gibt es eine große Anzahl potentieller Anwendungen auf
Gebieten, die so unterschiedlich sind wie die Reinigung von menschlichem Knochenmark,
Kernbrennstoffaufarbeitung, die Schlamm- und Abwasserbehandlung, Behandlung von
Industrieausläufen, industrielle und Mineralienverarbeitung und extraktive Metallurgie.
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Allgemein gehen diese Verfahren einen von einer Anzahl von Wegen, auf welchen eine
magnetische Trennung erzielt werden kann, nämlich
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1. wo der Unterschied der magnetischen Eigenschaften zwischen den zu trennenden
Teilchen ausreichend groß ist, um die Trennung stark magnetischer Teilchen von schwach
oder nicht magnetischen Teilchen zu ermöglichen,
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2. wo das Material, obwohl es nicht ausreichend magnetisch ist, an etwas befestigt werden
kann, was ausreichend magnetisch ist, um eine Trennung zu erreichen, oder
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3. wo zu trennende magnetische Ionen in Lösung sind, kann eine chemische oder
biochemische Behandlung benutzt werden, um einen magnetischen Niederschlag zu erzeugen,
der entweder selbst extrahiert oder an ein magnetisches Teilchen angefügt werden
kann.
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Allgemein wurden bei Verfahren magnetischer Trennung Elektromagnete in Verbindung
mit einem Eisenkreislauf benutzt, um in dem Spalt zwischen den Polen ein Magnetfeld zu
erzeugen. Gradienten des Feldes in dem Spalt können durch Formgebung der Pole oder durch
Verwendung von Sekundärpolen erzeugt werden.
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Sekundärpole bestehen aus Teilen von geformtem ferromagnetischem Material, welche
in den Spalt eingeführt wurden. Die in dem Spalt in einem Eisenkreislauf erzeugte magnetische
Induktion ist auf etwa 2 Tesla beschränkt, wenn die Trennzone im Vergleich zu dem Volumen
des Eisens in dem Magnetkreislauf ausreichend groß ist.
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Die mit diesen bekannten Maschinen verarbeiteten, magnetisierbaren Teilchen werden
getrennt, indem sie durch die Magnetfeldgestalt abgelenkt werden, oder sie werden an den
Sekundärpolen eingefangen und gehalten. Die Teilchen werden von den Sekundärpolen
freigegeben, indem entweder das Magnetfeld abgestellt wird oder die Sekundärpole mechanisch aus
dem Feld entfernt werden. Mit Teilchen, die groß oder stark magnetisch sind, kann eine
Trennung mit Elektromagneten erfolgen, welche mäßige Mengen an elektrischer Energie
verbrauchen.
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Magnetische Trennung erreicht man durch eine Kombination eines Magnetfeldes und
eines Feldgradienten, welcher eine Kraft auf magnetisierbare Teilchen erzeugt, so daß sich
stark magnetische und ferromagnetische Teilchen zu den Bereichen mit höherem Magnetfeld
bewegen und diamagnetische Feldteilchen zu den unteren Feldbereichen bewegen. Die Kraft
Fm auf ein Teilchen ist in der nachfolgenden Gleichung (1) wiedergegeben:
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worin χ die magnetische Suszeptibilität eines Teilchens mit einem Volumen Vp ist,
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B&sub0; das angelegte Magnetfeld ist,
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B&sub0; der Magnetfeldgradient ist und
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uo die Konstante 4π 1 10&supmin;&sup7; h/m ist.
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Magnetische Trennung mit starkem Gradienten (HGMS) leidet unter einer Anzahl von
Nachteilen und Problemen bei Verwendung für industrielle Zwecke. Wenn beispielsweise eine
hohe Teilchengewinnungsgeschwindigkeit erforderlich ist, kann ein Verlust an gewonnener
Teilchenqualität und mechanische Mitführung unerwünschter Teilchen auf der Matrix
beobachtet werden. Wenn die Geschwindigkeit des Schlammflusses erhöht wird, um das Verfahren zu
optimieren, nimmt außerdem die Menge an eingefangenem Material ab. Außerdem wird, wenn
die Fließmittelgeschwindigkeit erhöht wird, der Leistungsfaktor, d. h. die Zeitmenge, in welcher
die Matrix arbeiten kann, bevor sie gereinigt werden muß, drastisch reduziert.
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Schließlich ist der Parameter, unter welchem eine Auswahl in HGMS stattfindet, ein Xb²,
worin X die magnetische Suszeptibilität und b der Teilchenradius sind. HGMS ist nicht selektiv
für X, und dieses Problem wird noch schlimmer, wenn die Teilchengröße abnimmt und das
Einfangen durch die Größe statt X dominiert wird.
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Eine relativ neue Technik mit der Bezeichnung Vortex-Magnettrennung (VMS) löst einige
dieser Probleme. Watson und Li zeigten in einem Artikel mit der Überschrift "Eine Studie über
mechanisches Einfangen in HGMS und Vibrations-HGMS" - Minerals Engineering 4, Nr. 7-11
(1991), Seiten 815 bis 823, daß mechanische Mitnahme für alle praktischen Zwecke durch VMS
ausgeschaltet werden kann, wo ein Einfangen des magnetischen Materials auf der
Abstromseite des Siebes auftritt. Für· Einzeldrähte von kreisförmigem Querschnitt erfolgt dies für Reynolds-
Zahlen (Re) größer als etwa 6, doch geringer als etwa 40, wo die Vortizes instabil werden. Eine
ähnliche Abstromeinfangtechnik ist in IEEE Transactions on Magnetics, Band 25, Nr. 5, 1.
September 1989 beschrieben.
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In VMS werden Teilchen zunächst zu der Aufstromseite eines Siebes angezogen,
welches in dem Spalt angeordnet ist, doch unter den verwendeten Bedingungen (Fluß,
Geschwindigkeit, Feld usw.) werden sie in einer Grenzschicht abgelenkt. Wenn sich das Massenzentrum
des Teilchens mehr als etwa 0,3 Radien der Grenzschichtdicke von dem Sieb aus bewegt,
treten sie wieder in den Hauptfließmittelfluß ein und werden nicht eingefangen. Wenn sie innerhalb
0,3 der Grenzschichtdicke bleiben, treten sie in den Strudelbereich ein, wo sie, wenn sie
magnetisch genug sind, eingefangen werden. Teilchen, die nicht genügend magnetisch sind,
diffundieren von dem Strudelsystem aus und treten wieder in den Hauptstrom ein. Diese
Fähigkeit, Teichen von Übergröße abzuweisen, ist ein wichtiger Vorteil von VMS.
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Eine kurze Diskussion der Relevanz der Reynolds-Zahl ist ausreichend. Wenn ein
Fließmittel um einen stumpfen Körper, wie einen runden Draht fließt, hängt das Fließbild von
der Reynolds-Zahl ab. Die Reynolds-Zahl ist das Verhältnis der Trägheitskraft zur
Viskositätsstärke und wird durch die Gleichung
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wiedergegeben,
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worin ρ die Dichte des Fließmittels ist,
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η die Viskosität des Fließmittels ist,
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21a der Durchmesser des Drahtes ist und
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V&sub0; die Geschwindigkeit des Fließmittels ist.
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Bei einer kleinen Reynolds-Zahl wird die Grenzschicht tatsächlich infolge einer
Reibungskraft auf die unmittelbare Nachbarschaft der Drahtwand gebildet, während der Strom an
ihr vorbeigeht, und es findet keine Grenzschichtentrennung statt. Bei erhöhter Reynolds-Zahl
bewirkt das nachteilige Druckgefälle hinter dem Draht, daß sich die Grenzschicht an einem
bestimmten Punkt von dem Draht trennt. Zwei symmetrische Wirbel, von denen jeder in
entgegengesetzter Richtung rotiert, werden gebildet. Diese Wirbel bleiben fest an der Rückseite des
Drahtes, und der Hauptstrom schließt hinter ihnen. Teilchen unter einer bestimmten Größe, die
in die Grenzschicht eintreten, können in diesen Wirbeln eingefangen werden und somit
magnetisch zu dem Draht oder der Matrix angezogen werden. Die Länge dieses Bereiches mit
aufgebautem Strudelmaterial hinter einem Draht oder einer Matrix ist ein Ergebnis der Konkurrenz
zwischen der Magnetkraft und der Scherkraft des in der Nachbarschaft der Hinterseite des
Drahtes zurückkehrenden Stromes.
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Allgemein wird der entscheidende Faktor bezüglich der Tatsache, ob ein
Teicheneinfangen erfolgt oder nicht, durch das Verhältnis Vm/V&sub0; ausgedrückt, worin V&sub0; die
Schlammgeschwindigkeit ist und Vm die magnetische Geschwindigkeit ist, wie sie oben von Watson definiert
wurde. Experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, daß, wenn Vm/V&sub0; > 1 ist, dann Teilchen
auf der Vorderseite des Siebes oder der Matrix eingefangen werden. Die bekannten Methoden
zeigen allgemein eine solche Methode. Offensichtlich ist eine solche unerwünscht, da Teilchen
leicht von dem Sieb oder der Matrix durch andere Teilchen gelöst werden können und ein
mechanisches Mitreißen nichtmagnetischer Teilchen auftritt. Wenn VJVQ < 1 ist, werden
magnetische Teilchen zunächst auf der Vorderseite des Siebes oder der Matrix konzentriert, können
dort aber nicht gehalten werden und folgen dann dem Grenzschichtfluß, um in den
Wirbelstrombereich einzutreten und auf der Hinterseite des Siebes eingefangen zu werden.
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Wie oben erwähnt, haben Watson und Li gezeigt, daß, wenn Teilchen im Vergleich mit
der Grenzschichtdicke zu groß sind, sie nicht in den Strudelflußbereich eintreten und somit nicht
von der Matrix zurückgehalten werden. Das Verfahren (VMS) ist weiterhin gegenüber dem
Stand der Technik begünstigt, da es mit hoher Fließgeschwindigkeit arbeitet und deshalb VMS
ein Verfahren mit hoher Produktionsrate ist. Diese hohe Produktionsrate wird durch die
Tatsache unterstützt, daß das auf der Abstromseite eingefangene Materialvolumen mit Re im Bereich
von 5 bis 33 zunimmt. Schließlich werden Teilchen mit Vm/V&sub0; > 1 abgewiesen.
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Watson und Li fanden, daß VMS über unterschiedliche Bereiche von Re je nach der
Form der Sekundärpole abläuft, daß aber bei Re > etwa 40 die stehenden Strudel instabil
werden und die Effektivität von VMS vermindert wird.
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VMS wurde von Notebaart und Van der Meer unter Verwendung von Gittern
durchgeführt, wie beispielsweise in der britischen Patentanmeldung Nr. 9 111 228.4. Wenn jedoch ein
weiter Bereich der Teilchengröße verwendet wird, kann Vm/V&sub0; > 1 und Aufstromeinfangen nicht
vermieden werden, was zu einem mechanischen Mitreißen und einem Folgeverlust von Qualität
führt. Außerdem tritt VMS nur an der Abstromseite des Siebes auf, was die Speicherkapazität
des Siebes begrenzt. Das Verfahren wird für Re > 33 instabil.
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Diese Erfindung liefert ein magnetisches Trennsystem mit einem Trägerfluid, das so
angeordnet ist, daß es entlang einem Fluidströmungsweg strömt, wobei das Trägerfluid
magnetisierbare Teilchen enthält, um von dem Trägerfluid abgetrennt zu werden, einem oder
mehreren magnetisierbaren Elementen, die in dem Strömungsweg des Trägerfluids angeordnet sind,
wobei jedes Element ein Paar magnetisierbarer Pole hat, die im wesentlichen mit der Richtung
des Trägerfluidstromes ausgerichtet und entlang der Richtung des Trägerfluidstromes
voneinander beabstandet sind, so daß ein hinterer Fluidstrudel, der dem Aufstrompol zuzuschreiben
ist, sich so erstreckt, daß er im wesentlichen auf einen dem Abstrompol zuzuschreibenden
vorderen Fluidstrudel auftrifft.
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Diese Erfindung liefert auch ein Verfahren zur magnetischen Abtrennung in einem Fluid
enthaltener magnetisierbarer Teilchen mit den Stufen, in denen man ein oder mehrere in einem
Strömungsweg des Fluids angeordnete magnetisierbare Elemente magnetisiert, wobei jedes
Element ein Paar magnetisierbarer Pole aufweist, die im wesentlichen mit der Richtung des
Fluidstromes ausgerichtet und entlang der Richtung des Fluidstromes voneinander beabstandet
sind, so daß sich ein hinterer, dem Aufstrompol zuzuschreibender Fluidstrudel so erstreckt, daß
er im wesentlichen auf einen vorderen, dem Abstrompol zuzuschreibenden Fluidstrudel auftrifft.
Vorzugsweise besitzen die Pole eines jeden Elementes einen Abstand entlang der
Richtung des Fluidstromes, so daß sich der dem Aufstrompol zuzuschreibende hintere Fluidstrudel
mit dem dem Abstrompol zuzuschreibenden vorderen Fluidstrudel unter Bildung eines einzigen
Strudelbereiches vereinigt.
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Weitere Aspekte der Erfindung sind in den beigefügten unabhängigen Ansprüchen
zusammen mit weiteren bevorzugten Merkmalen in den abhängigen Ansprüchen definiert. Alle in
den Ansprüchen definierten bevorzugten Merkmale sind auch auf alle verschiedenen Aspekte
der Erfindung anwendbar.
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Diese Erfindung liefert somit eine Matrixgestaltung, die diese Probleme mildern und
andere Vorteile ergeben kann. Die Methode wurde allgemein als magnetische Trennung mit
eingefangenem Strudel (TVMS) bezeichnet. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfaßt die
Matrix ein Paar von Polen, die im wesentlichen parallel zu der Richtung des Schlammflusses
angeordnet sind. Die Pole haben vorzugsweise einen Abstand voneinander, so daß sich
Vorder- und Hinterstrudel, die Paaren der Pole zuzuschreiben sind, vereinigen, um einen einzelnen
Strudel erhöhter Stabilität zu liefern.
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Bei einer anderen Ausführungsform umfaßt die Matrix mehrere Polreihen, wobei jede
Reihe mehrere Pole umfaßt, die parallel zu der Richtung des Schlammflusses ausgerichtet sind.
Die Pole haben vorzugsweise einen runden Querschnitt. Für den Fachmann liegen
jedoch zahlreiche andere Gestaltungen auf der Hand. Beispielsweise kann der Pol einen
dreieckigen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben. Die Pole können Reihen von
Zylindern, Bandscheiben, Kugelanordnungen, Gittern, Sieben, Abtropfsieben, perforierten Bögen
oder irgendeinen anderen Gegenstand mit einem Körper umfassen, welcher mehrere
Öffnungen mit Abständen dazwischen hat.
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Die Pole besitzen vorzugsweise einen Abstand voneinander durch eine Beabstandung
von etwa einem Poldurchmesser in der Richtung des Fluidflusses, und aufeinanderfolgende
Reihen sind durch einen Abstand von etwa 1,5 Poldurchmessern in einer Richtung senkrecht zu
der Richtung des Fluidflusses beabstandet.
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Bei einer Ausführungsform haben die Pole jeweils einen Durchmesser von etwa 3 mm,
so daß bei Messung von einem Polmittelpunkt zum anderen die Pole einen Abstand von 6 mm
in einer Richtung parallel zur Richtung des Fluidflusses und einen Abstand von 7,5 mm in
Richtung senkrecht zu der Richtung des Fluidflusses haben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere einzelne Matrizes in Verbindung
mit dem Schlammfluid derart angeordnet, daß jede Reihe einer jeden Matrix parallel zu der
Richtung des Schlammflusses liegt.
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Vorzugsweise sind aufeinanderfolgende Matrizes gegenüber unmittelbar
vorausgehenden und/oder unmittelbar folgenden Matrizes versetzt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Versatzabstand etwa 1,25
Durchmesser oder etwa 3,75 mm, gemessen von Polmitte zu Polmitte, betragen.
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Bei jeder der obendiskutierten Ausführungsformen kann die magnetische Einrichtung ein
supraleitender Magnet sein.
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Die vorliegende Erfindung kann sich in einer Vielzahl unterschiedlicher Matrizes
niederschlagen. Beispielsweise können Reihen von Zylindern oder Bandscheiben abstromwärts
voneinander angeordnet sein. Anordnungen von Kugeln können auf die gleiche Weise angeordnet
sein, um Strudel zwischen sich einzufangen. Alternativ können Gitter oder Maschensiebe in im
wesentlichen perfekter Anordnung abstromwärts voneinander mit geeigneter Trennung, um
Strudel einzufangen, vorgesehen sein.
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Wenn der Strom vertikal verläuft, ist es bevorzugt, eine Sedimentation unter der
Schwerkraft auf den Sekundärpolen zu verhindern, indem man Matrixelemente mit rundem
oder kugeligem Querschnitt vorsieht. Allerdings könnte eine Anzahl von Formen dieses
Erfordernis erfüllen. Ein Alternativweg zur Vermeidung des Problems einer
Schwerkraftsedimentation ist der, das Feld und den Fluß in horizontaler Richtung zu haben.
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Bei einer Ausführungsform sind die Sekundärpole in vielen getrennten Reihen im
wesentlichen genau abstromwärts voneinander angeordnet. Diese können über verschiedenen
Formen vorliegen. Die Trennungen zwischen Sekundärpolen verursachen, daß stehende
Strudel zwischen jenen Polen für Re-Werte < 1 auftreten und für Re > 100 stabil sind.
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Es gibt viele Vorteile wenigstens bevorzugter Ausführungsformen dieser Erfindung, wie
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1. Einfangen auf der Aufstromseite und Abstromseite der Matrix unter Milderung
mechanischen Mitreißens,
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2. verminderte Matrixblockierung,
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3. Abweisung übergroßer Teilchen und
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4, die Fähigkeit, Teilchen mit Vm/V&sub0;> 1 einzufangen, ohne verstärktes mechanisches
Mitreißen zu verursachen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird, um eine Kanalbildung, d. h. einen Verlust
von Teilchen abwärts von der Mitte eines Kanals, nach einer bestimmten Anzahl von
Sekundärpolen zu vermeiden, die Abstromlagegenauigkeit einer folgenden Matrix so geändert, daß
aufeinanderfolgende Abstom-Sekundärpole im wesentlichen in den Zentren der
vorausgehenden Kanäle angeordnet sind
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Die Erfindung wird nun nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung beschrieben, in welcher gleiche Bezugszeichen gleiche Teile betreffen und worin
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf mehrere Matrixelemente ist und
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Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform mehrerer
Matrixelemente ist.
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In Fig. 1 ist eine Matrix 10 mit mehreren einzelnen Matrixelementen 20 in einem
Luftspalt einer Magnetquelle 15 und in dem Weg eines Schlammflusses vorgesehen. Die Matrix
kann beispielsweise in einem Rohr (nicht gezeigt) abgestützt sein, welches den Schlamm
enthält, oder in einem Behälter (nicht gezeigt) für einen Verbund mit einem solchen Rohr befestigt
sein.
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Jedes Element 20 der Matrix 10 umfaßt ein Paar von Sekundärpolen 30 (einen
Aufstrompol und einen Abstrompol), die im wesentlichen parallel zu der Richtung 50 des
Schlammflusses und induzierten Magnetfeldes ausgerichtet sind. Ein Strudelbereich 40 ist zwischen den
Polbestandteilen 30 eines jeden Elementes und zwischen aufeinanderfolgenden Elementen 20
ausgebildet.
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Ein hinterer Strudel bildet sich hinter dem Vorderpol 20. Infolge der Geometrie der
Matrixanordnung 10 bildet sich ein ähnlicher Strudel vor dem zweiten Pol 30. Diese Vorder- und
Hinterstrudel vereinigen sich miteinander unter Bildung eines einzigen großen Strudels 40, in
welchen Teilchen gezogen und gehalten werden können. Wie gezeigt, vereinigen sich in der
Tat der Hinterstrudel von dem Abstrompol des Elementes 20 mit dem Vorderstrudel des
Aufstrompoles des nächsten Elementes. So kann eine Reihe verbundener Strudel ausgebildet
werden.
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Für den Fachmann wird die Verwendung der herkömmlichen Definition der Grenze
zwischen dem Strudelbereich und einem Nichtstrudelbereich auf der Hand liegen.
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Figur. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei aufeinanderfolgende Matrizes 10
(1, 2, 3) in einem Schlammrohr 60 vorgesehen sind. Der Klarheit halber ist die Magnetquelle
nicht gezeigt, doch wäre sie allgemein wenigstens teilweise koaxial mit dem Rohr entweder im
Inneren oder (stärker bevorzugt zur Vermeidung von Verunreinigung) außerhalb des Rohres.
Die Matrizes wurden jeweils gegenüber den unmittelbar vorausgehenden und folgenden
Matrizes versetzt. Der Versatzabstand ist etwa gleich der Hälfte des Abstandes zwischen
aufeinanderfolgenden Reihen von Sekundärpolen 30. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß Teilchen,
die nicht durch eine Vordermatrix 10 (1) eingefangen werden, wahrscheinlich in Berührung mit
der folgenden Matrix 10 (2) kommen. Auf diese Weise wird der Betrieb stark verbessert.
Der Abstand der Elemente 20 sollte vorzugsweise etwa konstant in der gesamten Matrix
sein. Der Abstand aufeinanderfolgender Reihen von Polen 20 variiert jedoch gemäß der
Schlammgeschwindigkeit, der Feldstärke usw. Ähnlich wird auch der Abstand der einzelnen
Pole gemäß den Umgebungsbedingungen, unter welchen die Matrix verwendet wird, variieren.
Hiermit findet sich nachfolgend ein Beispiel geeigneter Beabstandungen.
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Aufeinanderfolgende Reihe der Matrix brauchen nicht so ausgerichtet zu sein, daß ihre
jeweiligen Vorderpole in einer Ebene senkrecht zu der Richtung des Fluidflusses ausgerichtet
sind. Aufeinanderfolgende Reihen können so ausgerichtet werden, daß ihre Vorderpole
gegenüber benachbarten oder anderen Vorderpolen versetzt sind.
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Die Sekundärpole 20 werden aus nichtrostendem Stahl 430 mit einer
Sättigungsmagnetisierung von 1,7 Tesla hergestellt. Das angelegte Magnetfeld liegt zwischen 0,5 und 5 Tesla.
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Mit diesem Beispiel geht die Matrix an Teilchen von 425 um vorbei, ohne eine Blockierung der
Kanäle zwischen aufeinanderfolgenden Matrixreihen zu zeigen. In der Richtung des
Fluidflusses haben die Pole vorzugsweise einen Abstand von einem Poldurchmesser, und
aufeinanderfolgende Reihen sind voneinander in einem Abstand von 1,5 Poldurchmessern in einer
Richtung senkrecht zu der Richtung des Fluidflusses beabstandet. In diesem Beispiel haben die
Pole jeweils einen Durchmesser von etwa 3 mm. So sind die Pole von der Mitte eines Pols zur
Mitte des anderen Pols gemessen 6 mm in Richtung parallel zur Richtung des Fluidflusses
beabstandet und 7,5 mm in Richtung senkrecht zur Richtung des Fluidfiusses beabstandet. Im
allgemeinen kann ein Abstandsbereich bis zu (für die Umstände dieser Ausführungsform) etwa
2 Poldurchmessern angewendet werden. Andere Abstände können jedoch theoretisch oder
empirisch ermittelt werden.
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Um die Reynolds-Zahl innerhalb der oben diskutierten Grenzen zu halten, wird das
System so aufgebaut, daß Re etwa 15 ist, was seinerseits gemäß der Gleichung 2 eine Fluid-
(Schlamm)-Geschwindigkeit von etwa 5 ·10&supmin;³ m/s wiedergibt.
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Verschiedene Abwandlungen können innerhalb des Gedankens der beigefügten
Ansprüche vorgenommen werden.
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Beispielsweise ist die Querschnittsform einzelner Pole 30 nicht kritisch, und es liegen
viele unterschiedliche Gestaltungen auf der Hand. Ähnlich kann die Anzahl der Matrizes oder
Pole in einer Matrix variiert werden.
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Viele unterschiedliche Gestaltungen können für die Matrizes ausgeführt werden. Sie
können wie Abtropfsiebe, Gitter, perforierte Bögen oder andere Gegenstände mit einem Körper
geformt sein, der eine Vielzahl von Öffnungen in Abstand voneinander hat.
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Ausführungsformen der Erfindung liefern daher eine Anzahl von Vorteilen:
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1. ein Verfahren, welches mechanisches Mitreißen bis zu einem vernachlässigbaren Wert
reduzieren kann,
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2. ein Verfahren arbeitet mit relativ hoher Geschwindigkeit im Vergleich mit herkömmlichem
HGMS und hat somit einen höheren potentiellen Durchsatz,
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3. ein Verfahren, welches übergroße Teilchen aufweisen kann,
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4. ein Verfahren, welches Teilchen auf der Aufstromseite wie auf der Abstromseite des
Siebes einfangen kann,
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5. ein Verfahren, welches über einen weiten Bereich von Reynolds-Zahlen auf
Magnetfeldstärken arbeiten kann, und
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6. eine Vorrichtung, die weniger leicht blockiert als andere bisherige Matrizes.
Veröffentlichungen
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1. J. Svoboda, De Beers Diamond Research Laboratory, "VMS: Eine Illusion oder
Realität?", Minerals Engineering, Band 18, Nr. 4/5, Seiten 571 bis 575 (1995)
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2. J. H. P. Watson und Z. Li, "Magnetische Strudeltrennung", IEEE Transactions on
Magnetics, Band 30, Nr. 6, November 1994, Seiten 4662 bis 4664
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3. United Kingdom Patentanmeldung Nr. 9 111 228.4, veröffentlicht als GB 2 257 060
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4. J. H. P. Watson, "Supraleitende magnetische Trennung bei mäßiger Reynolds-Zahl",
XV. International Congress of Refrigeration, Venedig, 23. bis 29. September 1979
-
4. J. H. P. Watson und Z. Li, "Die Wirkung der Matrixform auf die magnetische
Strudeltrennung", Minerais Engineering, Band 8, Nr. 4/5, Seiten 401 bis 407 (1995)
-
5. J. H. P. Watson und Z. Li, "Theoretische und Einzelsiebstudien magnetischer
Strudeltrennung", Minerals Engineering, Band 5, Nr. 10-12, Seiten 1147 bis 1165 (1992)
-
6. J. H. P. Watson und Z. Li, "Die experimentelle Studie mit einer magnetischen
Strudeltrennungsanlage (VMS)", Minerals Engineering 1995, Tregenna Castle, St. Ives, United
Kingdom, 14. bis 16. Juni 1995. Dieses Papier war unveröffentlicht in
Dokumentationsform am Prioritätstag dieser Patentanmeldung, und somit wird eine Kopie des Papieres
den Anmeldungspapieren dieser internationalen Anmeldung beigefügt, um in der Akte
der internationalen Behörde zu verbleiben.