DE765577A - - Google Patents

Description

BA 294434 -6.5.40

Dr.-Jng. H. Scheidegger

Patentanwalt

Fernsprecher: 19 05 33 BERLIN SW 11 Saarlandstraße 44

Postscheck-Konto: Berlin 178388

N/T. Berlin, den 6. Mai 1940

U 13 102 Vl/lb-.

United States Steel Corp. N.Y. V.St.A.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Stoffen, wie Erzen» Rückständen, Erzabfällen, strömendem Staub u. dgl., zur Erzielung einer Trennung der metallwertigen von den nicht metallwertigen Stoffen und insbesondere auf ein Verfahren zum elektromagnetischen Nass= scheiden.

Derartige Verfahren zum elektromagnetischen Nass= scheiden sind an sich bereits bekannt. Man hat bereits vor*= geschlagen, das zu scheidende Gut durch eine unter hydrosta= tischem Druck stehende, also ruhende Flüssigkeit hindurch und dabei an einem rotierenden Magneten entlang zu führen. Weiter=

kin hat man auch achon vorgeschlagen, das zu scheidende Gut im Gegenstrom durch die Suspensionsflüssigkeit zu führen, wobei diese Suspensionsflüsslgkeit einen an sich geschlosse= nen Kreislauf in der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung vollführt. Die Richtung des Suspensionsstroms verläuft dabei im Gegenstrom zu dem zu scheidenden Gut, und der unterhalb des Magnetfelds dabei vorgesehene Behälter dient lediglich als Absetzkammer. Die magnetisch angezogenen Teile bewegen sich dabei q.uer zur Strömungsrichtung sowohl der Suspensionsflüssigkeit als auch zu der des zu scheiden= den Guts.

Durch diese bekannten Verfahren lässt sich eine wirtschaftliche Scheidung der magnetischen und nicht mag= netischen Teile nicht erzielen, wenn Gut mit verhältnismässig niedriger magnetischer Suszeptibilität behandelt werden soll.

Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich nun dadurch, dass eine aus einer Flüssigkeit und dem zu scheidenden Gut gebildete Trübe oder Suspension unter im we= sentlichen gleichbleibendem, hydraulischen Druck in einem Behälter senkrecht nach unten und dabei durch ein elektromag= netisches, zwischen gegenüberliegenden Behälterwandungen und ausserhalb des Behälters angeordneten elektromagnetischen Polen verlaufendes Feld geeigneter Feldstärke geführt wird und die von in Richtung der Trübe und mit annähernd der Ge= schwindigkeit derselben umlaufenden Polwalzen magnetisch

angezogenen Teilchen längs den den Bolwalzen angeglichenen Innertwandungen des Behälters in vom Hauptstrom der Trübe g©= trennte Kanäle bewegt werden·

Der zur Durchführung dieses Verfahrens dienende elektromagnetische Nasscheider enthält einen zur Aufnahme der Trübe bestimmten, mit Zuführungen für das zu scheidende Gut und die Flüssigkeit und mit einem Überlauf ausgerüste= ten, im Querschnitt rechteckigen Behälter mit gegenüberlie= genden, nach innen gerichteten Einbuchtungen. Diese Einbuan= tungen dienen zur Aufnahme von entsprechend der Geschwindig= keit der Trübe und in Fliessriehtung derselben umlaufenden Polwalzea, die vor den bogenförmigen Enden der das Magnetfeld q.uer durch den Behälter erzeugenden Magnetpole angeordnet sind. An diese Polwalzen schliessen sich mit ihren Oberkan= ten etwa in Höhe des unteren Endes der Einbuchtungen be= findliche, den unterhalb des magnetischen Jelds befindlichen Raum in einen mittleren zur Abführung der Trübe mit den nichtmagnetischen Teilen und zwei äussere zur Abführung der magnetischen Teile dienende, ventilgesteuerte Auslässe auf= weisende Kanäle aufteilende Trennwände an, und oberhalb des Magnetfelds, und vorzugsweise teilweise in dieses hinein= ragend, ist schliesslich ein durch Wände in senkrechte Kanäle unterteilter Leitkörper angeordnet. Zur Erzielung einer er= höhten Kraftlinienanreicherung sind die Polwalzen mit auf ihrem Umfang angeordneten Eisenteilen ausgerüstet»

In den Zeichnungen ist das erfindungsgemässe 7er= fahren näher erläutert, und zwar zeigen

• 1 bis 5 die Entwicklung der elektromagnet tischen Abscheidevorrichtung zur Durchführung deaerfindungs= gemässen Verfahrens zu einer in Fig. 6 dargestellten voll= ständigen Vorrichtung, und zwar ist im einzelnen in schema= tischer Anordnung

Fig. 1 der Aufbau einer elektromagnetischen Nass= scheidevorrichtung mit einem unsymmetrischen magnetischen

F>g. 2 eine Abscheidevorrichtung mit einem sym= metrischen magnetischen Feld»

Fig· 3 eine Abscheidevorrichtung mit rotierenden symmetrischen Polenden,

4 eine Vorrichtung, bei der die abwärts ge=

richtete Suspension unmittelbar am Polende am Punkt der geringsten Kraftlinienstärke in das Magnetfeld eingeführt ^wird* Ui

Fig· 5 eine Ansicht längs Linie 3-3 der 7

6 ist ein Seitenriss im Schnitt der Aus= bildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs= gemässen Verfahrens.

Das elektromagnetische Nasscheiden bringt Schwierigkeiten und Probleme mit sich, die beim Trockenscheiden nicht auftreten. Die Viskosität und die Trägheit des Wassers oder der sonstigen, mit dem zu behandelnden Gut die Trübe bildenden Flüssigkeit sind Krüfte, die der freien Bewegung eines zum magnetischen Pol magnetisch angezogenen Teils wi=

derstreben» Ebenfalls wirken diese Kräfte der körperlichen. Absonderung eines magnetisch angezogenen Teils aus der Trüb© entgegen· Wegen der Beschaffenheit der ©rübe ist es weiterhin nicht möglich, das in dieser enthaltene Gut einem magneti= sehen Pol in irgendeinem gewünschten oder festen Abstand von diesem darzubieten, wie es gewöhnlich bei Trockenabscheidern erfolgt. Endlich enthält der grössere Teil des zu behandeln= den Gutes Metallwerte, deren Konzentration von verhältnis= massig geringem wirtschaftlichen Wert ist. Jede wirtschaft= lieh brauchbare Einrichtung muss daher für ein verhältnis= massig grosses Aufnahmevermögen unter Einhaltung geringer Kosten je Tonne zurückgewonnenen Konzentrats eingerichtet ^sein· Ui-

Fj^. 1 zeigt die Anwendung eines bei bekannten Basscheidern benutzten unsymmetrisenen Feldes auf die erfindungsgemäss senkrecht nach unten durch dieses Feld er= folgende Führung der Trübe. Das Feld erstreckt sich zwischen den Enden der in einem Abstand voneinander angeordneten Pole 1 und 2, die die Aussenwandung des Behälters 3> berühren, und der Pol 1 ist messersehneidenförmig, der Pol 2 plan= flächig ausgebildet» Zwischen diesen beiden Polen entsteht daher ein Unterschied in der Feldstärke. Um die Trübe nach dem Verlassen des Felds in zwei Ströme zu unterteilen, ist eine an sich bekannte Scheidewand 4 vorgesehen. Bei einer derartigen Anordnung haufen sich die magnetisch angezogenen Teilchen längs der Innenwandung des Behälters an den schar= fen Kanten der beiden Pole 1 und 2 an, und diese An=

Häufung geht so weit, bis der Behälter 3 durch das Gut 6 vollkommen geschlossen ist*

"Dia die magnetischen Teilchen überhaupt anziehen und an der Wandung festhalten au können, muss im übrigen das magnetische Feld ziemlich stark sein. Mit geringerer Feldstärke könnte lediglich eine Abweichung der magnetischen Teile gegen die Wandungsflächen hin erreicht werden, die je= doch gegen beide Pole hin erfolgen würde, wenn auch eine gewisse Konzentration der weniger magnetischen Teile gegen den Pol mit der grösseren Kraftlinienkonzentration vornan= den sein mag. Hiervon wird jedoch bei der Trennung und Konzen= tration von Erzen, Rückständen, strömendem Staub u» dgl. kaum Gebrauch gemacht, weil die magnetische Permeabilität der= selben in weiten Grenzen schwanken kann und weil es erwünscht ist, alle magnetischen Teile als zurückgewonnenes Konzentrat zu erhalten. Daher muss die Feldstärke genügend gross sein, um die am wenigsten magnetischen Teile magnetisch abzulenken, und daher werden die stärker magnetischen Teile zur Wandungs= fläche hin angezogen und hier in der beschriebenen Weise zu= rückgehalten, während die nur abgelenkten, also weniger mag= netischen Materialien in den beiden unteren Kammern des Be= hälters 3 angesammelt werden. Die Folge ist, dass der Be= halter in verhältnismässig kurzer Zeit an den Polenden voll= kommen zuwächst.

In Fig. 2 ist das magnetische Feld durch die be= sondere Ausbildung der Pole 1 und 2 symmetrisch, und die beiden Suspensionsströme enthalten nach dem Passieren des

Felds etwa gleiche Mengen magnetiaclier und nichtmagnetisener Teile· Aber auch in diesem Fall wird das stärker magnetische Material von den Polen angezogen und baut sich an der Innen= wandung des Behälters unmittelbar an den Polflächen auf und schliesst die Durchtrittsöffnung zwischen diesen.

Man hat dann bereits vorgeschlagen, die äusseren PoIflachen in Richtung des Strömens der Trübe rotieren zu lassen, um dadurch die magnetisch angezogenen Teile durch die Zone der grössten Feldstärke in die Zone der minderen Feldstärke zu bewegen, von wo sie dann durch den Strom der Trübe fortgeführt werden. Durch Einbau von geeigneten Yor= richtungen, wie im Abstand von der Wandung angeordnete Wände 4 und 5, bleiben die magnetisch angezogenen Teile mit der Behälterwanäung in Berührung, und der Trübstrom wird nach dem Durchtritt durch das Feld in drei Ströme aufgeteilt werden, und zwar in die beiden äusseren, die magnetisch angezogenen Teile tragenden und in den Mittels tr om, der die Blasse der nichtmagnetischen Teile trägt.

Die durch die Rotation der Polenden erzielte Tren= nung vjird durch die in F^Lg. 4 dargestellte Einrichtung ver= bessert und vereinfacht. Hier sind die lotrechten Seitenwände des Behälters 3 i& an sich bekannter Weise mit bogenförmig gen Ausbuchtungen 7 versehen, in die die rotierenden Polen= den hineinragen. Bei dieser Anordnung werden die magnetisch angezogenen Teile beim Passieren der Zone der grössten Feld= stärke, die in der horizontalen Ebene durch die Längsachsen

der Pole liegt, an der Innenwandung des Behälters zurückge= halten und durch die Rotation, des Pols an dieser entlang nach unten längs der Unterseite der bogenförmigen Ausbuch= tung 7 aus dem Weg der lotrecht nach unten strömenden Trübe hinausbewegt. Wenn die Teilchen dabei durch das Feld geringerer Stärke strömen, werden sie freigegeben und ge= langen wiederum in die Kanäle, die durch die Wände 4 und 5 gebildet sind.

Weiterhin hat man auch bereits und zwar bei Trockenscheidern vorgeschlagen» oberhalb des Magnetfeldes einen Leitkörper vorzusehen. Ein solcher Leitkörper 8 ist in F^g, 4- dargestellt, durch den das Innere des oberen Teils des Behälters 3 in zwei im wesentlichen gleiche Hälften unterteilt und der Strom der Trübe in jeder Hälfte an die Gehäusewandung gelenkt wird, und zwar an den Schnittpunkt dieser Gehäusewandung mit dem oberen Ende der bogenförmigen Ausbuchtung. Die Tiefe der bogenförmigen Ausbuchtung an diesem Punkt kann derart sein, dass die Trübe das magnetische Feld zwischen den Polen 1 und 2 an einer Zone geringerer Feldstärke betritt und dann nach innen zu gegen den Mittel= punkt des Raums zwischen den beiden Polen abgelenkt wird. Auf diese Weise werden die nicht magnetischen Teile zur Seite geworfen und die magnetischen Teile durch Anziehung unmittelbar an der bogenförmigen Innenwandung des Behälters 3 gehalten. Die magnetischen Teile werden dann wieder durch die Rotation des Pols längs der bogenförmigen Wandung be= wegt, und zwar von der Zone geringerer Feldstärke durch die

Zone der grössten Feldstärke in die untere Zone der gerin= geren Feldstärke und von dort in die beiden Aussenströme der fliessenden Trübe. Die nichtmagnetischen Teile sind da= bei bestrebt, sich, im ItL tt eist rom der Trübe zu sammeln.

Um das Anziehen der magnetischen Teile zur inneren, bogenförmigen Wandung des Behälters 3 sicherzustellen, hat es sich als vorteilhaft ermiesen, auf der rotierenden Aussen= fläche der Pole 1 und 2 eine Mehrzahl von Punkten 9

eines konzentrierten Kraftlinienflusses vorzusehen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der den Behälter passierende Fluss der Trübe eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung magnetischer und nichtmagnetischer Teile über den gesamten Querschnitt aufweist und die Anordnung von Punkten erhöhten Kraftlinienflusses auf den Polumfängen der Raum zwischen diesen Punkten es den nichtmagnetischen Teilen ermöglicht, ununterbrochen längs der bogenförmigen Innenwandung zu strö= men und sich mit den magnetischen Teilen in den beiden äusse= ren Strömen zu mischen. Daher wird der verhältnismässige Anteil in jedem Aussenstrom an magnetischen und nichtmagneti= sehen Teilen durch entsprechende und geeignete Einstellung der Abstände der Punkte magnetischer Kraftlinienkonzentration bestimmt. Eine weitere Regulierung des Verhältnisses magne= tischer und nichtmagnetischer Teile kann durch eine geeignete Anordnung der oberen Kanten 10 der Wände 4 und 5 erzielt werden, und zwar in Bezug auf den Abstand dieser Kanten von der inneren Wandungsfläche und von der Zone der grössten

feldstärke*. Die oberen Kanten dieser Trennwände sollen nicht Jenseits einer Tertikalea Ebene angeordnet sein, die die innere Wandung des bogenförmigen Teils des Behäl= ters 3 am Punkt der grössten Feldstärke berührt. Der Abstand dieser Kanten von der Behälterwandung kann in wei= ten Grenzen geändert werden und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu behandelnden Gutes. Diese Oberkan= ten 10 der ¥fände 4- und 5 können in bekannter Weise einstellbar eingerichtet sein.

Die Pole 1 und 2 sind im wesentlichen im Querschnitt rechteckig und im Längsschnitt pyramidenförmig. Das dünnere Ende des Pols ist bogenförmig ausgebuchtet um eine Achse, die parallel zum grössten Durchmesser des recht= eckigen Querschnitts liegt, sodass ein/ u= sea&e IJ in diese Ausbuchtung eingefügt werden kann»

Der Elektromagnet enthält einen verhältnismässig kurzen, dicken und konischen gleichachsigen Polschuh und eine mit diesem gleichachsige elektromagnetische Spule, die die gesamte Pollänge umgibt, wobei die Spulenwicklung normal zur Polachse verläuft und fest mit dem Pol verbunden ist.Die schmaleren Enden der Pole werden in dem gewünschten Abstand voneinander angeordnet, um einen bestimmten magnetischen Ab/ stand zu erhalten, und die entgegengesetzten grösseren Enden der Pole werden durch ein Joch elektrisch untereinant&gr ver= bunden, welches zwei geschlossene Wege für den elektromag=

neti&chen Strom in entgegengesetzten Leitungen bjyLdet.

Eine Regulierung der üEFühemenge kannjpireh Aus« trittsöffnungen im Boden des Behälters 3 W jeder der drei Kammern und durch Aufrechterhalten eifies im wesentli= chen konstanten hydraulischen Drucks in/dem Behälter durch Anbringung gesteuerter Überströmöffnu^gen und ferner durch Steuerung der Trübegeschwindigkeit ^Tm. Behälter 3 erzielt werden.

In F>g. 6 ist eine vollständige Torrichtung zur Durchführung des erfindungsg^mässen Verfahrens dargestellt, und zwar mit einem syinmetrjischen magnetischen Feld zwischen den räumlich voneinanderjgetrennten Polschuhen 1 und 2, die rechtwinkligen Querschnitt aufweisen und im Längsschnitt pyramidenförmig ausgebildet sind. Diese Polschuhe sind mit symmetrischen drehboren Enden 13 versehen, deren Rotations= achse a in eineji horizontalen Ebene normal zur Längsachse b,b der Pole Jf,2 liegt. Das magnetische Feld wird durch die Spulen I^ erzeugt, die um. die Pole 1,2 herum ange= ordnet sind,#und das Joch 15 ist vorgesehen, um den Gut= fluss längJi eines geschlossenen Wegs von verhältnismässig hoher Permeabilität z,u konzentrieren. Die gewünschte Fluss= dichte Jyird durch Regulierung der Amperewindungen der Spu=

/
len Z4- und durch den von diesen aufgenommenen Strom er=

(\MLt. ^Der Abscheidekasten 16, der dem Behälter 3 eier g. 1 - 5 entspricht und in dem sich das erfindungsgemässe

EA. 547140 51.7.41

netischen Strom in entgegengesetzten Leitungen bildet» Eine Regulierung der Trübemenge kann durch Austrittsöffnungen im Boden des Behälters 5 in Jeder der diei EaiüÄe^n und durch Aufrechterhalten eines im wesentlichen konstanten hydraulischen Drucks in dem Behälter durch Anbringung gesteuerter Überstromöffnungen und ferner durch Steuerung der Trübegeschvindigkeit im Behälter 3 erzielt werden. nß/

In yi-g~ 6 ist eine vollständige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,dargestellt, und zvar mit einem symmetrischen magnetischen leid zwischen den re.umlich voneinander getrennten Polschuhen 1 und 2, die rechtwinkligen querschnitt aufweisen und im Längssehnit™ pyramidenförmig ausgebildet sind. Diese Polschuhe sind mit symmetrischen drehbaren Enden 13 versehen, deren notations—>-achse a in einer horizontalen Ebene normal zur Längsachse b,b der Pole 1,2 liegt. Die Enden 13 sind vorzugsweise auf eine 'welle 29 aufgekeilt. Das magnetische Feld wird durch die/jj&ulen 14- erzeugt, die um die Pole 1,2 herum angeordnet sind, und das Joch 15 ist vorgesehen, um den Gut— fluss längs eines geschlossenen Jegs von verfcnltnismässig hoher Permeabilität zu konzentrieren. Die gewünschte Flussdichte Y'ird durch Regulierung der Amperev indungen der Spulen 14- und durch den von diesen aufgenommenen Strom erzielt» An den Polenden würden wie üblich, die Kraftlinien des magnetischen jjeldes konzentriert. Dies "nird dadurch erreicht, dass man am Umfang der FolFalze eine grosse Zahl von Einsätzen 28 anordnet, welche eine h&he magnetische Sättigung haben. In der Zeichnung sind diese Einsätze als rechteckige Blöcke dargestellt, die mit der Fläche der Polmalzen abschliessen· Anstelle der 31öcke kann man natürlich auch radial angeordnete Stäbe benutzen, die in 5ig\ 5 mit Ziffer 9 bezeichnet sind. **, Der Abscheidekasten 16 , der dem Behälter 3 der

1-5 entspricht und in dem sich das erfindungsgemässe*

Verfahren

Verfahren abspielt, ist normal zur horizontalen Längs= achse der Pole 1>2 angeordnet* Der obere Teil dieses Kastens hat eine Breite, die im. wesentlichen der Bechteck= breite der rotierenden EoIflachen IJ entspricht, und eine Tiefe, die wesentlich grosser ist als der Zwischen= raum zwischen den !lachen. Die mittleren Seitenflächen des Kastens sind nach innen gekrümmt, um bogenförmige Aus= buchtungen 7 zu bilden, in die die Polflächen 13 ver= hältnismässig dicht hineinragen. Der untere Teil des Ka= stens 16 ist von geringerer Breite als der obere Teil und ist am Boden mit durch Ventile gesteuerten Auslassöffnun= gen 17,18,19,20 versehen. Ferner sind Trennwände 4,5 vorgesehen, die in verstellbare Tore 21,22 enden, die in einer vertikalen Ebene normal zur horizontalen Polachse angeordnet sind. Diese Trennwände 4- und 5 sind von dem Mittelpunkt des erwähnten Zwischenraums gleich weit entfernt, und ihre Entfernung voneinander entspricht etwa der Breite des erwähnten Zwischenraums. Durch diese Wände 4 und 5 wird der untere Teil des Behälters 16 in drei voneinander getrennte Kammern unterteilt, von denen die beiden äusseren das magnetisch abgelenkte Gut aufnehmen, das durch die Tore 21,22 hindurchtritt, während die mittlere Kammer zur Aufnahme des nichtmagnetischen Gutes dient.

η Der obere Teil des Behälters 16 ist durch. mnriinTrrnngan. 8 in symmetEJL'sche Hälften unterteilt, die

weiterhin durcW Wände ^ in eine Anzahl lotrechter Kanäle unterteilt sind*

Die Höhe des Behälters oberhalb des bogenförmigen Teils 7 hängt von dem gewünschten hydraulischen Druck der Trübe ab. Die !"liessgescnwindigkeit der Trübe vom Behälter

16 durch den bogenförmigen Teil 7 und weiterhin in den
unteren Raum wird durch die ventilgesteuerten Öffnungen

17 - 2Q gesteuert. Um einen konstanten Flüssigkeitsspiegel im Behälter ^S zu erzielen, sind Überströmleitungen 25
und Wassereinströmleitungen 26 vorgesehen.

Claims (1)

1. 871214 -1.11.38

   Dr.-Jng. H. Scheidegger

   Patentanwalt

   Fernsprecher 19 05 33 BERLIN SW 11 Saarlandstraße 44 Postscheck-Konto Berlin 178388

   H/L I Berlin, I.HoTrerib^r I936

   0.13 102 YI/1b~7.B.5.37.

   United States Steel Corporation.

   Patent-Anspruch·

   Verfahren zum elektromagnetischen MaSschelden, dadurch gekennzeichnet» daß eine aus einer Flüssigkeit und des zu scheidenden Gut gebildete Trübe unter im wesentlichen gleichbleibendem hydraulischen Druck in einera Benälter senkrecht nach unten und dabei durch ein elektromagnetisches» zwischen gegenüberliegenden Behälterwandungen und außerhalb des Behälters angeordneten elektromagnetischen Polen verlaufendes Feld geeigneter Feldstärke geführt wird» und die von in Hichtung der Trübe und iait annähernd der Geschwindigkeit derselben umlaufenden Polwalaen magnetiech angezogenen Teilchen längs der den Polwalzen angeglichenen Innen-Tsandungen des Behälters in rom Hauptstrom der Trübe getrennt© Kanäle bewegt werden*

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands,vom Stand der Tedmik sind im Erteilungsverfahren

   folgende Druckschriften*)

   in Betracht gezogen worden. *'*)

   *) Nichtzutreffendes ist zu streichen