DE202011104707U1 - Separating device for separating magnetizable recyclable material particles from a suspension - Google Patents
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Abstract
Trenneinrichtung (1', 1'', 1''') zum Abtrennen magnetisierbarer Wertstoffpartikel aus einer Suspension (100) enthaltend weiterhin unmagnetisierbare Partikel, wobei die Trenneinrichtung (1', 1'', 1''') einen rohr- oder hohlzylinderförmigen, von der Suspension (100) durchströmbaren Reaktor (1a) mit einer Eintrittsöffnung (1b) für die Suspension (100) und einer Austrittsöffnung (1c) umfasst, wobei am äußeren Umfang des Reaktors (1a) wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (3) zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Ablenkmagnetfelds, insbesondere eines Wandermagnetfelds, angeordnet ist, und mit mindestens einer, der Austrittsöffnung (1c) zugeordneten und vom Reaktor (1a) abzweigenden Rohrleitung (1d) zur Aufnahme eines Wertstoffstroms (12) umfassend überwiegend die Wertstoffpartikel, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (1', 1'', 1''') weiterhin eine der Eintrittsöffnung (1b) in Strömungsrichtung vorgeschaltete Einspeiseanordnung (50, 50', 50'') umfasst, welche eingerichtet ist, der Suspension (100) vor Eintritt in den Reaktor (1a) eine Drallbewegung aufzuprägen.Separating device (1 ', 1' ', 1' '') for separating magnetizable recyclable material particles from a suspension (100) further comprising non-magnetizable particles, wherein the separating device (1 ', 1' ', 1' '') a tubular or hollow cylindrical , by the suspension (100) permeable reactor (1a) having an inlet (1b) for the suspension (100) and an outlet opening (1c), wherein at the outer periphery of the reactor (1a) at least one magnetic field generating means (3) for generating a with at least one, the outlet opening (1c) associated and branched off from the reactor (1a) pipe (1d) for receiving a recyclable material stream (12) comprising predominantly the valuable material particles, characterized in that the Separating device (1 ', 1' ', 1' '') further comprises a feed arrangement (50, 50 ', 50' ') upstream of the inlet opening (1b) in the flow direction t, which is adapted to impart a swirling motion to the suspension (100) before entering the reactor (1a).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trenneinrichtung zum Abtrennen magnetisierbarer Wertstoffpartikel aus einer Suspension enthaltend weiterhin unmagnetisierbare Partikel, wobei die Trenneinrichtung einen rohr- oder hohlzylinderförmigen, von der Suspension durchströmbaren Reaktor mit einer Eintrittsöffnung für die Suspension und einer Austrittsöffnung umfasst, wobei am äußeren Umfang des Reaktors wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Ablenkmagnetfelds, insbesondere eines Wandermagnetfelds, angeordnet ist, und mit mindestens einer, der Austrittsöffnung zugeordneten und vom Reaktor abzweigenden Rohrleitung zur Aufnahme eines Wertstoffstroms umfassend überwiegend die Wertstoffpartikel.The present invention relates to a separating device for separating magnetizable recyclable material particles from a suspension which also comprises non-magnetizable particles, wherein the separating device comprises a tubular or hollow cylindrical suspension-permeable reactor having an inlet for the suspension and an outlet opening, at least on the outer circumference of the reactor a magnetic field generating device for generating a time-varying Ablenkmagnetfelds, in particular a traveling magnetic field, is arranged, and having at least one, the outlet opening and branched off from the reactor pipe for receiving a recyclable material comprising predominantly the valuable material particles.
Trenneinrichtungen der eingangs genannten Art, die auch als Wanderfeldreaktoren bezeichnet werden, sowie ihre Betriebsweise, sind beispielsweise aus der
Es wird angestrebt, den Abscheidegrad von Wertstoffpartikeln aus Suspensionen durch stetige Verbesserung derartiger Trenneinrichtungen kontinuierlich zu verbessern.The aim is to improve the degree of separation of valuable particles from suspensions by continuously improving such separators continuously.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trenneinrichtung anzugeben, mit der/dem ein noch effektiverer Trennvorgang von magnetisierbaren und unmagnetisierbaren Partikeln ermöglicht wird.The invention has for its object to provide a separator, with the / a more effective separation of magnetizable and non-magnetizable particles is made possible.
Die Aufgabe wird für die Trenneinrichtung zum Abtrennen magnetisierbarer Partikel aus einer Suspension enthaltend weiterhin unmagnetisierbare Partikel gelöst, wobei die Trenneinrichtung einen rohr- oder hohlzylinderförmigen, von der Suspension durchströmbaren Reaktor mit einer Eintrittsöffnung für die Suspension und einer Austrittsöffnung umfasst, wobei am äußeren Umfang des Reaktors wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Ablenkmagnetfelds, insbesondere eines Wandermagnetfelds, angeordnet ist, und mit mindestens einer, der Austrittsöffnung zugeordneten und vom Reaktor abzweigenden Rohrleitung zur Aufnahme eines Wertstoffstroms umfassend überwiegend die Wertstoffpartikel, indem die Trenneinrichtung weiterhin eine der Eintrittsöffnung in Strömungsrichtung vorgeschaltete Einspeiseanordnung umfasst, welche eingerichtet ist, der Suspension vor Eintritt in den Reaktor eine Drallbewegung aufzuprägen.The object is achieved for the separator for separating magnetisable particles from a suspension containing further non-magnetizable particles, wherein the separator comprises a tubular or hollow cylindrical, permeable by the suspension reactor having an inlet for the suspension and an outlet opening, wherein on the outer periphery of the reactor at least one magnetic field generating device for generating a time-varying Ablenkmagnetfelds, in particular a traveling magnetic field is arranged, and with at least one, the outlet opening and branched off from the reactor pipe for receiving a recyclable material comprising predominantly the recyclable particles by the separator further comprises one of the inlet opening in the flow direction upstream feed arrangement which is arranged to impart a swirling motion to the suspension prior to entering the reactor.
Ein verfahren zur Abtrennung magnetisierbarer Wertstoffpartikel aus einer Suspension enthaltend weiterhin unmagnetisierbare Partikel, mittels einer erfindungsgemäßen Trenneinrichtung hat sich bewährt, indem
- – die Suspension in die Einspeiseeinrichtung eingeleitet wird, der Suspension eine Drallbewegung aufgeprägt wird, wobei sich die magnetisierbaren Wertstoffpartikel, welche eine größere Dichte aufweisen als die unmagnetisierbaren Partikel, in Richtung der Zentrifugalkraft bewegen,
- – die in Drallbewegung versetzte Suspension über die Eintrittsöffnung in den Reaktor eingeleitet wird, wobei die Suspension in Richtung der Austrittsöffnung wendelförmig um die Längsachse des Reaktors strömt, und wobei mittels der wenigstens einen Magnetfelderzeugungseinrichtung ein zeitlich veränderliches Ablenkmagnetfeld, insbesondere ein Wandermagnetfeld, parallel zur Längsachse des Reaktors erzeugt wird und ein Wertstoffstrom umfassend überwiegend die Wertstoffpartikel über die mindestens eine vom Reaktor abzweigende Rohrleitung abgetrennt wird.
- - The suspension is introduced into the feed device, the suspension is imparted a swirling motion, wherein the magnetizable recyclable material particles, which have a greater density than the non-magnetizable particles, move in the direction of centrifugal force,
- - The suspension is added in twisting motion via the inlet opening into the reactor, wherein the suspension in the direction of the outlet opening helically flows around the longitudinal axis of the reactor, and wherein by means of the at least one magnetic field generating means a time-varying deflection magnetic field, in particular a traveling magnetic field parallel to Longitudinal axis of the reactor is generated and a recyclable material comprising predominantly the recyclable material particles is separated via the at least one branching off from the reactor pipeline.
Die Trenneinrichtung und das Verfahren weisen den Vorteil auf, dass der Abscheidegrad von Wertstoffpartikeln aus der Suspension im Vergleich zu einem Einsatz einer herkömmlichen, ein zeitlich veränderliches Ablenkmagnetfeld, insbesondere ein Wandermagnetfeld, erzeugenden Magnetfelderzeugungseinrichtung erhöht wird. Die Einspeiseanordnung, die in Strömungsrichtung vor der Eintrittsöffnung des Reaktors angeordnet ist, versetzt die Suspension als Ganzes in eine Drallbewegung, so dass die gegenüber den unmagnetisierbaren Partikeln eine größere Dichte aufweisenden Wertstoffpartikel aufgrund der wirkenden Zentrifugalkraft sich vermehrt im Bereich der Wandung des Reaktors anreichern. Aufgrund der Anordnung der Magnetfelderzeugungseinrichtung am äußeren Umfang des Reaktors wirken die Magnetanziehungskraft und die Fliehkraft, die auf die magnetisierbaren Wertstoffpartikel wirken, hier in gleicher Richtung und verbessern daher das Trennergebnis deutlich. Die Wertstoffpartikel werden aktiv in Richtung der Magnetanziehungskraft transportiert und die Abtrennwirkung der Magnetfelderzeugungseinrichtung für die Wertstoffpartikel aus der Suspension deutlich verbessert.The separating device and the method have the advantage that the degree of separation of valuable particles from the suspension is increased in comparison with the use of a conventional magnetic field generating device generating a time-varying deflection magnetic field, in particular a traveling magnetic field. The feed arrangement, which is arranged upstream of the inlet opening of the reactor in the flow direction, causes the suspension as a whole to swirl, so that the particles of material having a greater density than the non-magnetizable particles increasingly accumulate in the region of the wall of the reactor due to the centrifugal force acting. Due to the arrangement of the magnetic field generating device on the outer circumference of the reactor, the magnetic attraction and the centrifugal force acting on the magnetizable recyclable material particles act in the same direction and therefore improve the separation result significantly. The valuable particles are actively transported in the direction of the magnetic attraction and the separation effect of the magnetic field generating device for the valuable particles from the suspension is significantly improved.
Die Einspeiseanordnung ist dabei insbesondere derart dimensioniert, dass die Verweildauer der Suspension darin kürzer oder maximal gleich der Verweildauer im Reaktor ist. Bevorzugt liegt die Länge der Einspeiseanordnung im Bereich von 5 bis 20% der Länge des Reaktors in Richtung der Reaktorlängsachse gesehen. Insbesondere liegt weiterhin die Verweilzeit der Suspension in der Einspeiseanordnung im Bereich von 5 bis 20% der Verweilzeit im Reaktor.The feed arrangement is dimensioned in particular such that the residence time of the suspension therein is shorter or at most equal to the residence time in the reactor. Preferably, the length of the feed arrangement is in the range of 5 to 20% of the length of the reactor seen in the direction of the reactor longitudinal axis. In particular, the residence time of the suspension in the feed arrangement continues to be in the range of 5 to 20% of the residence time in the reactor.
Es hat sich bewährt, wenn die Einspeiseanordnung ein koaxial zu einer Längsachse des Reaktors angeordnetes Einspeiserohr umfasst, in welchem mindestens eine wendelförmige Strömungsleiteinrichtung angeordnet ist. Je nach Ausgestaltung der Wendel hinsichtlich Steigung, Gangzahl und Gangtiefe kann die Durchflussmenge an Suspension durch die Einspeiseeinrichtung, der Eintrittswinkel und die Eintrittsgeschwindigkeit der Suspension in den Reaktor verändert werden.It has proven useful if the feed arrangement comprises a feed pipe arranged coaxially to a longitudinal axis of the reactor, in which at least one helical flow guide device is arranged. Depending on the configuration of the helix in terms of pitch, number of flights and flight depth, the flow rate of suspension through the feed device, the inlet angle and the inlet velocity of the suspension can be changed in the reactor.
Weiterhin hat es sich bewährt, wenn die Einspeiseanordnung einen koaxial zu einer Längsachse des Reaktors angeordneten Trichter mit kreisförmigem Querschnitt umfasst, der sich in Richtung der Eintrittsöffnung auf einen Eintrittsöffnungsdurchmesser verjüngt, und mit einer Suspensionszuführleitung, welche tangential zum Umfang des Trichters in diesen mündet.Furthermore, it has proven useful if the feed arrangement comprises a coaxial with a longitudinal axis of the reactor arranged funnel with a circular cross-section which tapers in the direction of the inlet opening to an inlet diameter, and with a Suspensionszuführleitung which opens tangentially to the circumference of the funnel in this.
Aufgrund der tangentialen Einspeisung der Suspension wird diese im Trichter in eine Drallbewegung versetzt und wendelförmig in Richtung Reaktor transportiert.Due to the tangential feeding of the suspension, this is set in the hopper in a twisting motion and transported helically in the direction of the reactor.
Weiterhin ist auch eine dem Reaktor vorgeschaltete Einspeiseanordnung einsetzbar, die anstelle des Trichters ein gerades Rohr aufweist, in welches tangential mindestens eine schräggestellte Suspensionszuführungsleitung mündet.Furthermore, it is also possible to use a feed arrangement upstream of the reactor, which instead of the funnel has a straight tube into which tangentially at least one inclined suspension feed line opens.
Alternativ dazu hat es sich bewährt, wenn die Einspeiseanordnung ein koaxial zu einer Längsachse des Reaktors angeordnetes Einspeiserohr umfasst, dessen Innenwandung drallerzeugende, dreidimensionale Strukturen aufweist. Je nach Ausgestaltung der Strukturen hinsichtlich Anzahl, Anordnung, Ausrichtung und Größe kann auch hier die Durchflussmenge an Suspension durch die Einspeiseeinrichtung, der Eintrittswinkel und die Eintrittsgeschwindigkeit der Suspension in den Reaktor beeinflusst werden.Alternatively, it has proven useful if the feed arrangement comprises a feed tube arranged coaxially to a longitudinal axis of the reactor, the inner wall of which has spin-generating, three-dimensional structures. Depending on the configuration of the structures with regard to number, arrangement, orientation and size, the flow rate of suspension through the feed device, the inlet angle and the inlet velocity of the suspension into the reactor can also be influenced here.
Insbesondere hat es sich bewährt, wenn die dreidimensionalen Strukturen im Einspeiserohr derart beweglich angeordnet sind, so dass deren räumliche Anordnung und/oder Ausrichtung manuell oder automatisch verändert werden kann. Insbesondere wird die Anordnung und/oder Ausrichtung der Strukturen in Abhängigkeit vom Gehalt an Wertstoffpartikeln im Wertstoffstrom und/oder in der Suspension eingestellt. Es lässt sich unter anderem die Verweildauer der Suspension in der Einspeiseanordnung beeinflussen.In particular, it has proven useful if the three-dimensional structures are arranged so movable in the feed tube, so that their spatial arrangement and / or orientation can be changed manually or automatically. In particular, the arrangement and / or orientation of the structures is set as a function of the content of valuable particles in the material stream and / or in the suspension. Among other things, it is possible to influence the residence time of the suspension in the feed arrangement.
Die Trenneinrichtung umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weiterhin mindestens eine Analyseeinheit, mittels welcher ein Gehalt an Wertstoffpartikeln im Wertstoffstrom und/oder in der Suspension ermittelt werden kann. Ist sowohl der Gehalt an Wertstoffpartikeln im Wertstoffstrom als auch in der Suspension bekannt, so kann daraus in der mindestens einen Analyseeinheit auch der Abscheidegrad an Wertstoffpartikeln von der Suspension bestimmt werden. Bei im Wesentlichen konstantem Gehalt an Wertstoffpartikeln in der Suspension kann auf eine Bestimmung dieses Gehalts verzichtet werden. Schwankt der Gehalt an Wertstoffpartikeln in der Suspension stark, so ist eine Online-Bestimmung dieses aktuellen Gehalts an Wertstoffpartikeln in der Suspension optimal. Es kann sich um eine Analyseeinheit handeln, die eine optische Auswertung oder Ultraschalldämpfungsspektroskopie vornimmt. Auch eine auf einer Magnetresonanztomographie basierende Auswertung, bei der eine suzeptibilitätsgewichtete Bildgebung erfolgt, ist möglich. Weiterhin kann eine an sich bekannte Röntgenfluoreszenzanalyse zur Bestimmung des momentanen Wertstoffgehalts insbesondere des momentanen Wertstoffstroms eingesetzt werden.In a preferred embodiment of the invention, the separating device further comprises at least one analysis unit, by means of which a content of valuable material particles in the material stream and / or in the suspension can be determined. If both the content of valuable particles in the stream of material and in the suspension are known, the degree of separation of valuable particles from the suspension can also be determined therefrom in the at least one analysis unit. With a substantially constant content of valuable particles in the suspension can be dispensed with a determination of this content. If the content of valuable particles in the suspension varies greatly, an online determination of this actual content of valuable particles in the suspension is optimal. It may be an analysis unit that performs an optical evaluation or ultrasonic attenuation spectroscopy. It is also possible to use an evaluation based on magnetic resonance imaging in which a weight-acceptance-weighted imaging takes place. Furthermore, an X-ray fluorescence analysis known per se can be used to determine the instantaneous recyclable content, in particular the instantaneous recyclable material stream.
Bevorzugt umfasst die Trenneinrichtung weiterhin eine Regeleinrichtung, welche eingerichtet ist, in Abhängigkeit des ermittelten Gehalt an Wertstoffpartikeln im Wertstoffstrom und/oder in der Suspension eine Änderung der Ausrichtung und/oder Anordnung der beweglichen dreidimensionalen Strukturen in der Einspeiseanordnung zu bewirken. Preferably, the separating device further comprises a control device, which is set up to effect a change in the orientation and / or arrangement of the movable three-dimensional structures in the feed arrangement, depending on the determined content of valuable particles in the valuable stream and / or in the suspension.
Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Trenneinrichtung zur Abtrennung von magnetisierbaren Wertstoffpartikeln aus einer Suspension umfassend Erzgesteinspartikel als Feststoffkomponente ist ideal. Insbesondere wird mittels der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung eine Suspension verarbeitet, die gemahlenes Erzgestein mit einer Dichte von typischerweise 2600 kg/m3 umfasst. Bevorzugt umfasst das Erzgestein Wertstoffminerale enthaltend Kupfer, verbunden mit magnetischem Material, beispielsweise Magnetit, mit einer Dichte des Wertstoffmineralverbunds von etwa 5000 kg/m3. Es können aber auch die meisten anderen aus dem Bergbau bekannten Wertstoffmineralien mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren von dem sie umgebenden tauben Gestein abgetrennt werden, insbesondere auch Edelmetalle oder deren Verbindungen. Insbesondere werden nichtmagnetische Wertstoff-Bestandteile abtrennbar, indem diese durch Zugabe von geeigneten chemischen Hilfsmitteln selektiv hydrophobisiert werden. Bekannte Hilfsmittel sind hier beispielsweise Xanthate, wie sie bei Flotationsverfahren weit verbreitet sind. In entsprechender Art sind die magnetisierbaren Wertstoffpartikel ebenfalls hydrophobisiert, wodurch sie gezielt zu größeren Agglomeraten zusammengelagert werden. Die übrigen Gesteinspartikel schwimmen weiterhin frei in der Suspension.The use of a separating device according to the invention for the separation of magnetizable recyclable material particles from a suspension comprising ore rock particles as solid component is ideal. In particular, a suspension comprising ground ore with a density of typically 2600 kg / m 3 is processed by means of the separating device according to the invention. The ore rock preferably comprises valuable minerals containing copper, combined with magnetic material, for example magnetite, having a density of the valuable mineral compound of about 5000 kg / m 3 . However, it is also possible to separate off most of the other valuable minerals known from mining with the device according to the invention and the method according to the invention from the surrounding deaf rock, in particular also noble metals or their compounds. In particular, non-magnetic valuable components are separable by these are selectively hydrophobized by the addition of suitable chemical aids. Known aids here are, for example, xanthates, as they are widely used in flotation. In a corresponding manner, the magnetizable recyclable material particles are also hydrophobized, whereby they are specifically stored together to form larger agglomerates. The remaining rock particles continue to float freely in the suspension.
Die
Die Magnetfelderzeugungseinrichtung
In den Kanal
Der kontinuierliche Betrieb der bekannten Trenneinrichtung
Wird die Suspension
Die dreidimensionalen Strukturen
Die dritte Trenneinrichtung
Wird die Suspension
Im Abfallstrom
In
In
Die dargestellten erfindungsgemäßen Trenneinrichtungen stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Ein Fachmann ist jedoch ohne weiteres in der Lage, weitere Trenneinrichtungen bereitzustellen, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So kann im Reaktor einer jeden erfindungsgemäßen Trenneinrichtung mindestens ein Verdrängungskörper angeordnet sein, der zudem so ausgestaltet sein kann, dass die wendelförmige Bewegung der Suspension im Reaktor durch die Form des Verdrängungskörpers noch unterstützt wird. Weiterhin können anders geformte oder angeordnete Strömungsleiteinrichtungen oder dreidimensionale Strukturen usw. vorgesehen werden, um der Suspension in der Einspeiseanordnung einen Drall aufzuprägen. Auch die Abführung des Wertstoffstroms oder des Abfallstroms können von der gezeigten Anordnung konstruktiv abweichen, usw. Auch eine Kombination der Einspeiseanordnung umfassend einen Trichter mit einer Strömungsleiteinrichtung oder dreidimensionalen Strukturen, die in den Trichter eingebaut werden können, ist ohne weiteres möglich.The illustrated separation devices according to the invention are merely exemplary embodiments of the invention. A person skilled in the art, however, is readily able to provide further separation devices without departing from the inventive concept. Thus, in the reactor of each separation device according to the invention at least one displacement body can be arranged, which can also be designed so that the helical movement of the suspension in the reactor is still supported by the shape of the displacement body. Furthermore, other shaped or arranged Strömungsleiteinrichtungen or three-dimensional structures, etc. may be provided to impart a twist to the suspension in the feed arrangement. The removal of the material stream or the waste stream may differ constructively from the arrangement shown, etc. Also, a combination of the feed arrangement comprising a funnel with a flow guide or three-dimensional structures that can be installed in the funnel is readily possible.
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