EP2368639A1 - Method and device for magnetically separating a fluid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Magnetseparation eines Fluids, das abzutrennende erste Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material und weiterhin zweite Partikel aus nicht-magnetischem oder nicht-magnetisierbarem Material enthält.The invention relates to an apparatus and a method for magnetic separation of a fluid containing first particles to be separated from magnetic or magnetizable material and further comprising second particles of non-magnetic or non-magnetizable material.
Beispielsweise bei der Gewinnung von Rohstoffen im Bergbau ist es erforderlich, aus dem abgebauten Gestein die gewünschten Wertstoffpartikel abzusondern. Wertstoffpartikel sind bei der Erzgewinnung häufig Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, welche bereits im Erz enthalten sind, und/oder Partikelagglomerate, welche aus nichtmagnetischen Wertmineralien und zusätzlich hinzu gegebenen magnetischen oder magnetisierbaren Hilfspartikeln entstehen. Als "erste Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material" werden nachfolgend nicht nur bereits im Erz enthaltene Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, sondern auch solche magnetisch abtrennbare Partikelagglomerate umfassend Hilfspartikel verstanden. Die Wertstoffpartikel bzw. Agglomerate umfassend die Wertstoffpartikel sollen von nicht wertvollen Partikeln aus nicht-magnetischem oder nicht-magnetisierbarem Material abgetrennt werden.For example, in the mining of raw materials in mining, it is necessary to separate the desired waste material from the mined rock. Recyclable material particles are often particles of magnetic or magnetizable material, which are already contained in the ore, and / or particle agglomerates, which arise from non-magnetic value minerals and additionally added magnetic or magnetizable auxiliary particles in the ore production. As "first particles of magnetic or magnetizable material" are hereinafter understood not only already contained in the ore particles of magnetic or magnetizable material, but also such magnetically separable particle agglomerates comprising auxiliary particles. The valuable material particles or agglomerates comprising the valuable material particles should be separated from non-valuable particles of non-magnetic or non-magnetizable material.
Als "Erz" wird ein mehr oder weniger mit Gangart verwachsenes, metallhaltiges Mineral oder Mineralgemenge bezeichnet. Unter dem Begriff "Gangart" werden Begleitmaterialien verstanden, die zusammen mit den Erzmineralien auftreten, wie Quarz, Calcit, Dolomit usw. Bereits im Erz enthaltene Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, wie Kupfer, Eisen usw., sind in der Regel an nicht-magnetische oder nicht-magnetisierbare Partikel aus Gangart gebunden und sollen von diesen getrennt werden.As "ore" is a more or less fangled, metal-containing mineral or mineral mixture called. The term "gait" is understood to mean accompanying materials which occur together with the ore minerals, such as quartz, calcite, dolomite, etc. Particles of magnetic or magnetizable material already contained in the ore, such as copper, iron, etc., are generally bound to non-metallic particles. magnetic or non-magnetizable particles bound by gait and are to be separated from these.
Das Erz wird in der Regel zerkleinert und zu einer Vorrichtung gefördert, welche die Separation der Wertstoffpartikel durchführt. Dazu wird das zerkleinerte Erz meist fluidisiert. Bei dem gebildeten Fluid handelt es sich entweder um eine Suspension, bei der die Erzpartikel in einer Flüssigkeit dispergiert sind, oder um ein Aerosol, bei welchem die Erzpartikel in einem Gas dispergiert sind. Suspensionen, wie sie beispielsweise im Bergbau bei der Gewinnung von Erzen erzeugt werden, werden auch als Schlämme bezeichnet.The ore is usually crushed and conveyed to a device which carries out the separation of the valuable particles. For this purpose, the crushed ore is usually fluidized. The fluid formed is either a suspension in which the ore particles are dispersed in a liquid, or an aerosol in which the ore particles are dispersed in a gas. Suspensions, such as those produced in mining for the extraction of ores, for example, are also referred to as sludges.
Bei bereits bekannten Verfahren der Magnetseparation bzw. magnetischen Separation wird die Tatsache ausgenutzt, dass in einer geeigneten Magnetfeldanordnung bzw. magnetischen Induktionsanordnung das magnetische oder magnetisierbare Partikel eine Kraft erfährt, die es gegen andere angreifende Kräfte bewegt bzw. festhält. Solche Kräfte sind beispielsweise die Schwerkraft oder hydrodynamische Reibungskräfte in einem strömenden flüssigen Medium. Die in einer magnetischen Induktion B auf ein magnetisches oder magnetisierbares Partikel wirkende magnetische Kraft ist proportional einem Produkt aus der magnetischen Induktion B und der Komponente des Gradienten der magnetischen Induktion B in Richtung der magnetischen Induktion B.In already known methods of magnetic separation or magnetic separation, the fact is exploited that, in a suitable magnetic field arrangement or magnetic induction arrangement, the magnetic or magnetizable particle experiences a force which moves or holds it against other acting forces. Such forces are, for example, gravity or hydrodynamic frictional forces in a flowing liquid medium. The magnetic force acting on a magnetic or magnetizable particle in a magnetic induction B is proportional to a product of the magnetic induction B and the component of the gradient of the magnetic induction B in the direction of the magnetic induction B.
Um eine möglichst effektive Trennung der Partikel durchführen zu können, werden Fluide in Form von Suspensionen chemisch vorbehandelt. Insbesondere wird darunter verstanden, nicht-magnetische Wertstoffpartikel aus Erz so zu behandeln, dass sie sich an zusätzlich hinzu gegebene magnetische oder magnetisierbare Hilfspartikel, wie z.B. Magnetit, binden und gemeinsam mit diesen magnetisch abgetrennt werden können. Dazu wird die Oberfläche der nicht-magnetischen Wertstoffpartikel selektiv funktionalisiert, bei sulfidischen Erzen beispielsweise mithilfe von geeigneten Xanthaten. Werden auch die hinzu gegebenen magnetischen oder magnetisierbaren Hilfspartikel in ähnlicher Weise funktionalisiert, so können diese funktionalen Schichten miteinander stabile Bindungen eingehen und daher zur Bildung von stabilen Partikelagglomeraten aus magnetischen bzw. magnetisierbaren Hilfspartikeln und nichtmagnetischen Wertstoffpartikeln führen. Diese Agglomerate können dann wie magnetisierbare Einzelpartikel aus einer Suspension abgetrennt werden.In order to be able to carry out the most effective possible separation of the particles, fluids are chemically pretreated in the form of suspensions. In particular, it is understood to treat non-magnetic valuable particles from ore in such a way that they can bind to additionally added magnetic or magnetizable auxiliary particles, such as magnetite, and can be separated magnetically together with them. For this purpose, the surface of the non-magnetic material particles is selectively functionalized, in sulfidic ores, for example by means of suitable xanthates. If the added magnetic or magnetizable auxiliary particles are likewise functionalized in a similar manner, these functional layers can form stable bonds with one another and therefore form stable bonds to form stable particle agglomerates or magnetizable auxiliary particles and non-magnetic recyclable particles. These agglomerates can then be separated from a suspension like magnetizable individual particles.
Gegenwärtig werden in magnetischen Separatoren sowohl Permanent- als auch Elektromagnete eingesetzt.At present, both permanent and electromagnets are used in magnetic separators.
Permanentmagnete finden sich beispielweise in den weit verbreiteten Trommel-Separatoren, wo sie, in der Trommel umlaufend, auf magnetische oder magnetisierbare Partikel einwirken.Permanent magnets can be found, for example, in the widely used drum separators, where they, rotating in the drum, act on magnetic or magnetizable particles.
Die
Ein Einsatz von Elektromagneten ist insbesondere aus der so genannten Hochgradienten-Magnetseparation bekannt, bei welcher magnetisierbare Strukturen, wie Nadeln oder Schneiden, ein Gitter in einer elektrisch erzeugten, oft zunächst homogenen magnetischen Induktion B bilden. Die Gitterstruktur erzeugt eine lokal stark inhomogene magnetische Induktion B mit ausgeprägten Gradienten.An application of electromagnets is known in particular from the so-called high-gradient magnetic separation, in which magnetizable structures, such as needles or cutting, form a grid in an electrically generated, often initially homogeneous, magnetic induction B. The lattice structure generates a locally highly inhomogeneous magnetic induction B with pronounced gradients.
Die
Nachteilig an solchen Hochgradienten-Magnetseparatoren ist es, dass oftmals zur Entnahme der abgetrennten magnetischen oder magnetisierbaren Partikel die magnetische Induktion B abgeschaltet und ein Rückspülvorgang durchgeführt werden muss. Ein kontinuierlicher Betrieb ist dadurch nicht möglich. Es hat sich für den Betrieb von Vorrichtungen zur Magnetseparation inzwischen auch als nachteilig erwiesen, wenn die, die magnetische Induktion B erzeugenden Permanentmagnete oder Elektromagnete während des Abscheidevorgangs mechanisch bewegt werden müssen, da derartige Vorrichtungen störanfällig sind.A disadvantage of such high-gradient magnetic separators is that the magnetic induction B is often switched off and a backwashing process has to be carried out to remove the separated magnetic or magnetizable particles. A continuous operation is not possible. It has also proven to be disadvantageous for the operation of devices for magnetic separation when the magnetic induction B generating permanent magnets or electromagnets must be moved mechanically during the deposition process, since such devices are susceptible to interference.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Magnetseparation eines Fluids bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an improved apparatus and method for magnetic separation of a fluid.
Die Aufgabe wird für die Vorrichtung zur Magnetseparation eines Fluids, das abzutrennende erste Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material und weiterhin zweite Partikel aus nicht-magnetischem oder nicht-magnetisierbarem Material enthält, dadurch gelöst, dass die Vorrichtung folgendes umfasst:
- mindestens zwei Magnetanordnungen zur Erzeugung von jeweils einer magnetischen Induktion B, die hinsichtlich einer Mittelachse M fluchtend zueinander angeordnet sind, wobei benachbarte Magnetanordnungen eine gegensinnige Polanordnung aufweisen und in einem Abstand d voneinander beabstandet zur Erzeugung eines Cusp-Felds angeordnet sind, und
- mindestens eine Förderleitung zum Transport des Fluids, deren Leitungslängsachse zumindest im Bereich der Magnetanordnungen auf einer senkrecht zu der Mittelachse M ausgerichteten Ebene E zwischen benachbarten Magnetanordnungen hindurch geführt ist, und
- wobei die mindestens eine Förderleitung, in Transportrichtung des Fluids gesehen nach der Mittelachse M, mindestens eine Verzweigung aufweist.
- at least two magnetic assemblies for generating each of a magnetic induction B, which are arranged in alignment with each other with respect to a central axis M, wherein adjacent magnet assemblies have an opposing pole arrangement and at a distance d spaced from each other to produce a cusp field are arranged, and
- at least one conveying line for transporting the fluid, whose line longitudinal axis is guided at least in the region of the magnet arrangements on a plane perpendicular to the central axis M aligned plane E between adjacent magnet assemblies, and
- wherein the at least one delivery line, viewed in the transport direction of the fluid after the central axis M, has at least one branch.
Unter einem "ersten Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material" wird hier und nachfolgend nicht nur ein bereits im Erz enthaltener Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, sondern auch ein Partikelagglomerat verstanden, welches aus mindestens einem nicht-magnetischen Wertstoffpartikel und mindestens einem daran über funktionelle Schichten gebundenen magnetischen oder magnetisierbaren Hilfspartikel gebildet ist.A "first particle of magnetic or magnetizable material" is understood here and below to mean not only a particle of magnetic or magnetizable material already contained in the ore, but also a particle agglomerate which comprises at least one non-magnetic valuable particle and at least one functional particle Layers bound magnetic or magnetizable auxiliary particles is formed.
Aufgrund der gegensinnigen Polanordnung der Magnetanordnungen wird über einen ausgedehnten räumlichen Bereich eine radiale magnetische Induktion B mit einem, parallel zur Richtung der magnetischen Induktion B gerichteten Gradienten GBr erzeugt. Es wird ein aus der Plasmaphysik bekanntes, so genanntes Cusp-Feld erzeugt. Siehe hierzu beispielsweise
Die Aufgabe wird für das Verfahren zur Magnetseparation eines Fluids, welches abzutrennende erste Partikel aus magnetischem oder magnetisierbarem Material und weiterhin zweite Partikel aus nicht-magnetischem oder nicht-magnetisierbarem Material enthält, unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst, indem folgende Schritte durchgeführt werden:
- Erzeugen von jeweils einer magnetischen Induktion B mittels der mindestens zwei Magnetanordnungen;
- Hindurchleiten des Fluids durch die mindestens eine Förderleitung zwischen den mindestens zwei Magnetanordnungen, wobei das Fluid in mindestens eine erste Phase enthaltend überwiegend erste Partikel und mindestens eine zweite Phase enthaltend überwiegend zweite Partikel entmischt wird, und
- Separieren der mindestens einen ersten Phase von der mindestens einen zweiten Phase im Bereich der mindestens einen Verzweigung.
- Generating in each case a magnetic induction B by means of the at least two magnet arrangements;
- Passing the fluid through the at least one delivery line between the at least two magnet arrangements, the fluid being separated into at least one first phase containing predominantly first particles and at least one second phase containing predominantly second particles, and
- Separating the at least one first phase from the at least one second phase in the region of the at least one branch.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen einen kontinuierlichen, störungsfreien Dauerbetrieb bei permanent hoher Trennleistung. Nachdem die Vorrichtung einen besonders einfachen Aufbau und keinerlei bewegte Teile umfasst, ist kein oder nur ein äußerst geringer Wartungsaufwand vorhanden. Der Personalbedarf zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher minimal und die Betriebskosten sind gering. Der Durchsatz an zu trennendem Fluid ist insgesamt hoch, so dass pro Zeiteinheit eine höhere Ausbeute erzielt werden kann als mit den herkömmlichen Magnetseparationsverfahren.The device according to the invention and the method according to the invention enable a continuous, trouble-free continuous operation with permanently high separation efficiency. After the device comprises a particularly simple structure and no moving parts, is no or only a very small Maintenance costs available. The personnel required to operate a device according to the invention is therefore minimal and the operating costs are low. The throughput of fluid to be separated is high overall, so that a higher yield per unit time can be achieved than with the conventional magnetic separation method.
Es hat sich bewährt, wenn die Magnetanordnungen derart ausgebildet sind, dass diese dem Betrag nach gleich große magnetische Induktionen B erzeugen können. In diesem Fall wird die Leitungslängsachse der mindestens einen Förderleitung bevorzugt im Abstand d/2 zwischen benachbarten Magnetanordnungen hindurch geführt.It has proven useful if the magnet arrangements are designed in such a way that they can generate magnetic inductions B of the same magnitude. In this case, the line longitudinal axis of the at least one delivery line is preferably passed through at a distance d / 2 between adjacent magnet arrangements.
Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Leitungsquerschnitt der mindestens einen Förderleitung vollständig in einem Bereich angeordnet ist, in welchem ein Produkt der magnetischen Induktion B der jeweiligen Magnetanordnung und einem Gradienten GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B positiv ist, wobei ein Bereich W einer Wandung der Förderleitung, der sich in einem maximalen oder minimalen senkrechten Abstand r von der Mittelachse M befindet, entlang einer Linie P verläuft, an welcher der Gradient GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B gleich Null ist. In diesem Fall sammeln sich die ersten Partikel im Bereich W der Wandung der Rohrleitung, ohne dort anhaften zu wollen. Die ersten Partikel können daher auch bei sehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids mit der mindestens einen ersten Phase abtransportiert werden. Eine regelmäßige Überprüfung der mindestens einen Förderleitung im Hinblick darauf, ob sich deren Leitungsquerschnitt aufgrund sich anlagernder erster Partikel verkleinert hat, beispielsweise mittels einer Druckmessung oder Sichtprüfung, kann vollständig entfallen. Die Effektivität und Leistung des Verfahrens und der Vorrichtung wird gesteigert.It is particularly preferred if a line cross section of the at least one delivery line is arranged completely in a region in which a product of the magnetic induction B of the respective magnet arrangement and a gradient GBr of the respective magnetic induction B is positive, wherein a region W of a wall of the delivery line which is located at a maximum or minimum vertical distance r from the central axis M, along a line P at which the gradient GBr of the respective magnetic induction B is equal to zero. In this case, the first particles collect in the area W of the wall of the pipeline, without wanting to adhere there. The first particles can therefore be transported away even with very low flow velocities of the fluid with the at least one first phase. A regular check of the at least one delivery line with regard to whether its line cross-section has decreased due to accumulating first particles, for example by means of a pressure measurement or visual inspection, can be completely eliminated. The effectiveness and performance of the method and the device is increased.
Im Bereich W der Wandung der Förderleitung ist vorzugsweise mindestens ein Formkörper aus einem paramagnetischen oder ferromagnetischen Material mit einer Permeabilitätszahl µ > 1 angeordnet. Dies dient einer Erhöhung der magnetischen Feldgradienten im Bereich W der Wandung der Förderleitung und einer Verbesserung der Trennung der ersten Phase von der zweiten Phase. Der Formkörper ist bevorzugt stabförmig ausgebildet und mit seiner Längsachse parallel zur Leitungslängsachse der mindestens einen Förderleitung und in der Ebene E angeordnet.In the area W of the wall of the conveying line is preferably at least one shaped body of a paramagnetic or ferromagnetic material having a permeability μ> 1 arranged. This serves to increase the magnetic field gradients in the region W of the wall of the delivery line and to improve the separation of the first phase from the second phase. The shaped body is preferably rod-shaped and arranged with its longitudinal axis parallel to the line longitudinal axis of the at least one conveying line and in the plane E.
Es ist bevorzugt, wenn die Vorrichtung mindestens drei Magnetanordnungen aufweist. Eine solche Hintereinanderschaltung von Magnetanordnungen ermöglicht es, eine zwischen zwei Magnetanordnungen angeordnete Magnetanordnung zweifach zu nutzen, indem jeweils mindestens eine Förderleitung zwischen dieser Magnetanordnung und den beiden, zu dieser benachbart angeordneten, Magnetanordnungen angeordnet werden kann. Dadurch werden die Kosten für die Vorrichtung gesenkt und die Effektivität des Verfahrens gesteigert.It is preferred if the device has at least three magnet arrangements. Such a series arrangement of magnet arrangements makes it possible to use a magnet arrangement arranged between two magnet arrangements in duplicate by arranging in each case at least one conveying line between this magnet arrangement and the two magnet arrangements arranged adjacently thereto. This reduces the cost of the device and increases the effectiveness of the process.
Die Magnetanordnungen werden in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch Elektromagnete, insbesondere in Form von Magnetringspulen gebildet. Um die geforderte gegensinnige Polanordnung zu erreichen, werden benachbarte Magnetringspulen gegensinnig von Gleichstrom durchflossen. Dabei ist es von Vorteil, wenn für die Gleichströme i1, i2 in zwei benachbart angeordneten Magnetringspulen gilt: i1 = - i2.The magnet assemblies are formed in a preferred embodiment of the invention by electromagnets, in particular in the form of magnetic coils. In order to achieve the required opposing pole arrangement, adjacent magnetic coils are traversed by DC in the opposite direction. It is advantageous if the following applies to the direct currents i 1 , i 2 in two adjacent magnetic ring coils: i 1 = -i 2 .
Die Magnetringspulen sind bevorzugt mit langgestreckten, ovalen Spulenwindungen ausgebildet. Die Leitungslängsachse der mindestens einen Förderleitung ist in diesem Fall vorzugsweise parallel zu einer Oval-Längsseite der Spulenwindungen ausgerichtet, damit eine Einwirkung der magnetischen Induktion B auf das Fluid über eine möglichst lange Wegstrecke erreicht und die Trennleistung verbessert wird.The magnetic ring coils are preferably formed with elongated, oval coil turns. The line longitudinal axis of the at least one delivery line is in this case preferably aligned parallel to an oval longitudinal side of the coil turns, so that an effect of the magnetic induction B reaches the fluid over the longest possible distance and the separation efficiency is improved.
Alternativ können die Magnetanordnungen aber auch durch Permanentmagnete gebildet sein. In der Regel handelt es sich hierbei um quaderförmige Blockmagnete mit einer Höhe h, einer Breite b und einer Länge 1, die in Richtung ihrer Höhe h magnetisiert sind. Benachbarte Permanentmagnete werden so angeordnet, dass ihre Nordpole oder Südpole zueinander zeigen. Da Permanentmagnete sich nicht in beliebigen Abmessungen herstellen lassen, wird eine Anzahl n von Magneten der Länge 1 nach aneinandergereiht, um entlang einer Förderleitung eine Einwirkung der magnetischen Induktion B auf das Fluid über eine möglichst lange Wegstrecke zu erreichen.Alternatively, however, the magnet arrangements can also be formed by permanent magnets. As a rule, these are block-shaped block magnets having a height h, a width b and a
Es ist bevorzugt, wenn mindestens zwei Förderleitungen vorhanden sind, deren Leitungslängsachsen im Bereich der Magnetanordnungen auf der senkrecht zu der Mittelachse M ausgerichteten Ebene E, insbesondere im Abstand d/2, zwischen den benachbarten Magnetanordnungen hindurch geführt sind. Dadurch wird die Menge an Fluid, welches mittels der Vorrichtung behandelt werden kann, verdoppelt.It is preferred if there are at least two delivery lines whose line longitudinal axes are guided in the region of the magnet arrangements on the plane E aligned perpendicular to the central axis M, in particular at a distance d / 2, between the adjacent magnet arrangements. This doubles the amount of fluid that can be treated by the device.
Die mindestens eine Verzweigung der mindestens einen Förderleitung ist dazu eingerichtet, mindestens eine erste Phase des Fluids enthaltend überwiegend erste Partikel von mindestens einer zweiten Phase enthaltend überwiegend zweite Partikel abzuzweigen. Bevorzugt ist die mindestens eine Förderleitung mittels der mindestens einen Verzweigung in ein erstes Rohr zur Aufnahme der mindestens einen ersten Phase und ein zweites Rohr zur Aufnahme der mindestens einen zweiten Phase unterteilt. Ein Rohrquerschnitt des ersten Rohres ist dabei insbesondere proportional zur gebildeten Menge an erster Phase. Um eine feinere Aufteilung des entmischten Fluids zu erhalten, kann die Verzweigung die Förderleitung selbstverständlich auch in mehr als zwei Rohre aufspalten.The at least one branch of the at least one delivery line is configured to divert at least one first phase of the fluid containing predominantly first particles of at least one second phase containing predominantly second particles. Preferably, the at least one delivery line is subdivided by means of the at least one branch into a first tube for receiving the at least one first phase and a second tube for receiving the at least one second phase. A tube cross-section of the first tube is in particular proportional to the amount of first phase formed. Of course, to obtain a finer distribution of the segregated fluid, the branching may split the delivery line into more than two tubes.
Insbesondere ist ein Querschnittsumfang der mindestens einen Förderleitung in Form eines Rechtecks ausgebildet, wobei eine Längsseite des Rechtecks parallel zur Ebene E ausgerichtet ist. Dies unterstützt eine gezielte Entmischung des Fluids in erste und zweite Phasen, insbesondere wobei sich eine erste Phase gut abtrennbar im Bereich W der Wandung der Förderleitung sammelt.In particular, a cross-sectional circumference of the at least one delivery line is designed in the form of a rectangle, one longitudinal side of the rectangle being aligned parallel to the plane E. This supports a targeted segregation of the fluid into first and second phases, in particular wherein a first phase collects easily separable in the region W of the wall of the delivery line.
Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Magnetseparation von magnetischen oder magnetisierbaren ersten Partikeln umfassend Erz von nicht-magnetischen oder nicht-magnetisierbaren zweiten Partikeln aus Gangart ist ideal.A use of the inventive device for magnetic separation of magnetic or magnetizable first particles comprising ore of non-magnetic or non-magnetizable second particles of gait is ideal.
Die
So zeigen:
- FIG 1
- eine erste Vorrichtung mit zwei Magnetanordnungen in Form von Magnetringspulen im Querschnitt;
- FIG 2
- einen vergrößerten Ausschnitt aus der ersten Vorrichtung im Bereich einer der beiden Förderleitungen während der Magnetseparation;
- FIG 3
- die erste Vorrichtung in der Draufsicht auf einen Schnitt im Bereich der Ebene E;
- FIG 4
- eine zweite Vorrichtung mit Magnetanordnungen in Form von Permanentmagneten im Querschnitt;
- FIG 5
- einen Ausschnitt aus der zweiten Vorrichtung gemäß
FIG 4 in einer dreidimensionalen Ansicht; und - FIG 6
- eine dritte Vorrichtung mit drei Magnetanordnungen in Form von Magnetringspulen im Querschnitt.
To show:
- FIG. 1
- a first device with two magnet arrangements in the form of magnetic ring coils in cross section;
- FIG. 2
- an enlarged section of the first device in the region of one of the two delivery lines during the magnetic separation;
- FIG. 3
- the first device in plan view of a section in the region of the plane E;
- FIG. 4
- a second device with magnet assemblies in the form of permanent magnets in cross section;
- FIG. 5
- a section of the second device according to
FIG. 4 in a three-dimensional view; and - FIG. 6
- a third device with three magnet arrangements in the form of magnetic ring coils in cross section.
Vorzugsweise gilt hier i1 = ―i2. In diesem Fall sind die von den Magnetringspulen erzeugten magnetischen Induktionen B dem Betrag nach gleich und im Bereich der Mittelachse M einander entgegen gerichtet. Die Nordpole der Magnetanordnungen 10, 20 zeigen jeweils zu den Förderleitungen 4, 4', welche zwischen den beiden Magnetanordnungen 10, 20 angeordnet sind. Es bildet sich ein Cusp-Feld aus. Mit zunehmendem Abstand r von der Mittelachse M besitzen die magnetischen Induktionen B, insbesondere im Bereich zwischen den Magnetringspulen, überwiegend radiale Komponenten, wobei die magnetische Induktion B zunächst einen in radialer Richtung positiven Gradienten GBr aufweist. Mit zunehmendem Abstand r von der Mittelachse M wird eine Linie P erreicht, an welcher der Gradient GBr = 0 ist. Danach wechselt der Gradient GBr das Vorzeichen und wird negativ.Preferably applies here i = 1 -i 2. In this case, the magnetic induction generated by the magnetic coils are ring B directed equal in magnitude and in the region of the central axis M oppositely. The north poles of the
Die beiden Förderleitungen 4, 4' dienen zum Transport eines Fluids 2, hier beispielsweise einer Suspension auf Wasserbasis enthaltend die ersten und zweiten Partikel 3a, 3b, ausgehend von der Blattebene in Richtung des Betrachters, mit einer Geschwindigkeit u. Die Leitungslängsachsen LFL, LFL' der Förderleitungen 4, 4' (vergleiche
Ein Bereich W der Wandung der Förderleitung 4, 4', der sich in einem maximalen senkrechten Abstand von der Mittelachse M befindet, verläuft entlang einer Linie P, an welcher der Gradient GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B gleich Null ist.A region W of the wall of the
Im Bereich W der Wandung der Förderleitungen 4, 4' ist zur Erhöhung der magnetischen Feldgradienten ein Formkörper 7, 7' aus einem paramagnetischen oder ferromagnetischen Material mit einer Permeabilitätszahl µ > 1 angeordnet. Der Formkörper 7, 7' ist stabförmig ausgebildet und mit seiner Längsachse parallel zur Leitungslängsachse LFL, LFL' der Förderleitungen 4, 4' und in der Ebene E angeordnet.In the area W of the wall of the conveying
Die Förderleitungen 4, 4' weisen, in Transportrichtung des Fluids 2 gesehen nach der Mittelachse M, hier zudem nach Verlassen des Zwischenraums zwischen den Magnetanordnungen 10, 20, je eine Verzweigung 6, 6' auf. Dort werden die Förderleitungen 4, 4' jeweils in ein erstes Rohr 5a, 5a' zur Aufnahme einer ersten Phase 2a und ein zweites Rohr 5b, 5b' zur Aufnahme einer zweiten Phase 2b unterteilt. Ein Rohrquerschnitt des ersten Rohres 5a, 5a' ist dabei bevorzugt proportional zur gebildeten Menge an erster Phase 2a, um eine möglichst genaue Abtrennung der ersten Phase 2a (siehe
Da Blockmagnete sich nicht in beliebigen Abmessungen herstellen lassen, wird eine Anzahl n von Magneten der Länge 1 in Längsrichtung, d.h. parallel zur Ebene E, aneinander gereiht, so dass Magnetanordnungen 100, 200 der Gesamtlänge Lg = n*1 entstehen. Siehe hierzu
Dagegen zeigen zu den Förderleitungen 40, 40', welche zwischen den beiden Magnetanordnungen 20, 30 angeordnet sind, die Südpole der Magnetanordnungen 20, 30. Mit abnehmendem Abstand r von der Mittelachse M besitzen die magnetischen Induktionen B der Magnetanordnungen 20, 30, insbesondere im Bereich zwischen den Magnetspulen, überwiegend in Richtung der Mittelachse M zeigende Komponenten, wobei die magnetische Induktion B zunächst einen positiven Gradienten GBr aufweist. Mit abnehmendem Abstand r von der Mittelachse M wird eine Linie P erreicht, an welcher der Gradient GBr = 0 ist. Danach wechselt der Gradient GBr das Vorzeichen und wird negativ.In contrast to the feed lines 40, 40 ', which are arranged between the two
Die vier Förderleitungen 4, 4'; 40, 40' dienen zum Transport eines Fluids 2, hier beispielsweise einer Suspension auf Wasserbasis, ausgehend von der Blattebene in Richtung des Betrachters, mit einer Geschwindigkeit u. Die Leitungslängsachsen LFL, LFL' der Förderleitungen 4, 4' (vergleiche
Der Leitungsquerschnitt der jeweiligen Förderleitung 4, 4'; 40, 40' ist vollständig in einem Bereich angeordnet, in welchem ein Produkt der magnetischen Induktion B der jeweiligen Magnetanordnung 10, 20; 20, 30 und einem Gradienten GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B positiv ist. Die Bereiche W der Wandungen der Förderleitungen 4, 4', der sich in einem maximalen senkrechten Abstand r von der Mittelachse M befinden, verlaufen entlang der Linie P, an welcher der Gradient GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B gleich Null ist. Die Bereiche W der Wandungen der Förderleitungen 40, 40', der sich in einem minimalen senkrechten Abstand r von der Mittelachse M befinden, verlaufen entlang der Linie P, an welcher der Gradient GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B gleich Null ist.The line cross section of the
Zeigen also die Nordpole zweier benachbarter Magnetanordnungen zueinander, so zeigt der Bereich W der Wandung der Förderleitung(en), der entlang der Linie P verläuft, von der Mittelachse M weg und befindet sich in maximalem Abstand r von dieser. Zeigen dagegen die Südpole zweier benachbarter Magnetanordnungen zueinander, so zeigt der Bereich W der Wandung der Förderleitung, der entlang der Linie P verläuft, zu der Mittelachse M hin und befindet sich in minimalem Abstand r von dieser. Bei einer Anzahl an hintereinander geschalteten Magnetanordnungen mit gegensinniger Polanordnung liegen im Querschnitt gesehen die Leitungsquerschnitte der Förderleitungen von der Mittelachse M gesehen einmal innerhalb der Linie P und einmal außerhalb der Linie P.Thus, if the north poles of two adjacent magnet arrangements point to one another, the area W of the wall of the conveyor line (s) running along the line P points away from the central axis M and is at a maximum distance r from the latter. On the other hand, if the south poles of two adjacent magnet arrangements point towards one another, then the area W of the wall of the conveyor line which runs along the line P points towards the central axis M and is at a minimum distance r from the latter. In a number of successively arranged magnet arrangements with opposing pole arrangement are seen in cross-section, the line cross-sections of the feed lines seen from the central axis M once within the line P and once outside the line P.
Die
Claims (16)
wobei die mindestens eine Förderleitung (4, 4', 40, 40'), in Transportrichtung des Fluids (2) gesehen nach der Mittelachse M, mindestens eine Verzweigung (6, 6') aufweist.
wherein the at least one delivery line (4, 4 ', 40, 40'), viewed in the transport direction of the fluid (2) after the central axis M, at least one branch (6, 6 ').
wobei die mindestens eine Förderleitung (4, 4', 40, 40') im Abstand d/2 zwischen benachbarten Magnetanordnungen (10, 20, 30; 100, 200) hindurch geführt ist.Device according to claim 1,
wherein the at least one conveying line (4, 4 ', 40, 40') is guided at a distance d / 2 between adjacent magnet arrangements (10, 20, 30, 100, 200).
wobei ein Leitungsquerschnitt der mindestens einen Förderleitung (4, 4', 40, 40') vollständig in einem Bereich angeordnet ist, in welchem ein Produkt der magnetischen Induktion B der jeweiligen Magnetanordnung (10, 20, 30; 100, 200) und einem Gradienten GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B positiv ist, und wobei ein Bereich W einer Wandung der Förderleitung (4, 4', 40, 40'), der sich in einem maximalen oder minimalen senkrechten Abstand r von der Mittelachse M befindet, entlang einer Linie P verläuft, an welcher der Gradient GBr der jeweiligen magnetischen Induktion B gleich Null ist.Apparatus according to claim 1 or claim 2,
wherein a line cross-section of the at least one delivery line (4, 4 ', 40, 40') is arranged completely in a region in which a product of the magnetic induction B of the respective magnet arrangement (10, 20, 30, 100, 200) and a gradient GBr of the respective magnetic induction B is positive, and wherein a region W of a wall of the conveying line (4, 4 ', 40, 40') which is located at a maximum or minimum vertical distance r from the central axis M, along a line P at which the gradient GBr of the respective magnetic induction B is zero.
wobei im Bereich W der Wandung der Förderleitung (4, 4') mindestens ein Formkörper (7. 7') aus einem paramagnetischen oder ferromagnetischen Material mit einer Permeabilitätszahl µ > 1 angeordnet ist.Device according to claim 3,
wherein in the region W of the wall of the conveying line (4, 4 ') at least one shaped body (7. 7') of a paramagnetic or ferromagnetic material having a permeability μ> 1 is arranged.
wobei der Formkörper (7, 7') stabförmig ausgebildet und mit seiner Längsachse parallel zur Leitungslängsachse (LFL, LFL') der mindestens einen Förderleitung (4, 4') und in der Ebene E angeordnet ist.Device according to claim 4,
wherein the shaped body (7, 7 ') rod-shaped and with its longitudinal axis parallel to the line longitudinal axis (L FL , L FL ') of the at least one conveying line (4, 4 ') and in the plane E is arranged.
wobei mindestens drei Magnetanordnungen (10, 20, 30) vorhanden sind.Device according to one of claims 1 to 5,
wherein at least three magnet arrangements (10, 20, 30) are present.
wobei die Magnetanordnungen (10, 20, 30) durch Elektromagnete, insbesondere Magnetringspulen, gebildet sind.Device according to one of claims 1 to 6,
wherein the magnet arrangements (10, 20, 30) are formed by electromagnets, in particular magnetizing coils.
wobei die Magnetringspulen mit langgestreckten, ovalen Spulenwindungen ausgebildet sind und die Leitungslängsachse (LFL, LFL') der mindestens einen Förderleitung (4, 4') parallel zu einer Oval-Längsseite ausgerichtet ist.Device according to claim 7,
wherein the magnetic ring coils are formed with elongated, oval coil turns and the line longitudinal axis (L FL , L FL ') of the at least one delivery line (4, 4') is aligned parallel to an oval longitudinal side.
wobei die Magnetanordnungen (100, 200) durch Permanentmagnete gebildet sind.Device according to one of claims 1 to 6,
wherein the magnet assemblies (100, 200) are formed by permanent magnets.
wobei mindestens zwei Förderleitungen (4, 4') vorhanden sind, deren Leitungslängsachsen (LFL, LFL') im Bereich der Magnetanordnungen (10, 20, 30; 100, 200) auf der senkrecht zu der Mittelachse M ausgerichteten Ebene E zwischen den benachbarten Magnetanordnungen (10, 20, 30; 100, 200) hindurch geführt sind.Device according to one of claims 1 to 9,
wherein at least two conveying lines (4, 4 ') are present, whose longitudinal axis lines (L FL , L FL ') in the region of the magnet arrangements (10, 20, 30, 100, 200) on the perpendicular to the central axis M aligned plane E between the neighboring Magnetic arrangements (10, 20, 30, 100, 200) are guided through.
wobei die mindestens eine Verzweigung (6, 6') der mindestens einen Förderleitung (4, 4', 40, 40') dazu eingerichtet ist, eine erste Phase (2a) des Fluids (2) enthaltend überwiegend erste Partikel (3a) von einer zweiten Phase (2b) enthaltend überwiegend zweite Partikel (3b) abzuzweigen.Device according to one of claims 1 to 10,
wherein the at least one branch (6, 6 ') of the at least one delivery line (4, 4', 40, 40 ') is adapted to a first phase (2a) of the fluid (2) containing predominantly first particles (3a) of one second phase (2b) containing predominantly second particles (3b) branch off.
wobei die mindestens eine Förderleitung (4, 4') mittels der mindestens einen Verzweigung (6, 6') in ein erstes Rohr (5a, 5a') zur Aufnahme der ersten Phase (2a) und ein zweites Rohr (5b, 5b') zur Aufnahme der zweiten Phase (2b) unterteilt ist, insbesondere wobei ein Rohrquerschnitt des ersten Rohres (5a, 5a') proportional zur gebildeten Menge an erster Phase (2a) ist.Device according to claim 11,
wherein the at least one delivery line (4, 4 ') by means of the at least one branch (6, 6') into a first tube (5a, 5a ') for receiving the first phase (2a) and a second tube (5b, 5b') is divided for receiving the second phase (2b), in particular wherein a tube cross-section of the first tube (5a, 5a ') is proportional to the formed amount of the first phase (2a).
wobei ein Querschnittsumfang der mindestens einen Förderleitung (4, 4', 40, 40') in Form eines Rechtecks ausgebildet ist, wobei eine Längsseite des Rechtecks parallel zur Ebene E ausgerichtet ist.Device according to one of claims 1 to 12,
wherein a cross-sectional circumference of the at least one conveying line (4, 4 ', 40, 40') is formed in the form of a rectangle, wherein a longitudinal side of the rectangle is aligned parallel to the plane E.
welches abzutrennende erste Partikel (3a) aus magnetischem oder magnetisierbarem Material und weiterhin zweite Partikel (2b) aus nicht-magnetischem oder nicht-magnetisierbarem Material enthält, unter Verwendung einer Vorrichtung (1, 1', 1 ") nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
which first particle (3a) to be separated from magnetic or magnetizable material and furthermore contains second particles (2b) of non-magnetic or non-magnetizable material, using a device (1, 1 ', 1 ") according to one of claims 1 to 13 characterized by the following steps:
wobei Magnetanordnungen (10, 20, 30) in Form von Magnetringspulen eingesetzt werden und wobei benachbarte Magnetringspulen gegensinnig von Gleichstrom (i1, i2, i3) durchflossen werden.Method according to claim 14,
wherein magnet assemblies (10, 20, 30) are used in the form of magnetic coils and wherein adjacent magnetic coils in opposite directions of DC (i 1 , i 2 , i 3 ) are traversed.
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