AT393463B - Isodynamischer trennkanalmagnetscheider - Google Patents

Description

AT 393 463 B

Die Erfindung betrifft einen isodynamischen Tiennkanalmagnetscheider, bei dem die magnetische Kraft gegen mindestens einen Teil der Schwerkraft wirkt und der im wesentlichen langgestreckte, parallel zum Trennkanal verlaufende Erregerspulen aufweist, wobei die Enegerspulen ein magnetisches Kraftfeld mit Flußlinien induzieren, die überwiegend senkrecht zum Kraftfeld verlaufen. S Die selektive magnetische Separation von schwachmagnetischem Feinkam nach seiner Massensuszeptibilität erfordert hohe magnetische Kraftfelddichten. Bei industriellen Trennprozessen wird auf sogenannte katadyna-mische Kraftfelder zuriickgegriffen, die verhältnismäßig leicht auch in großen Separatoreinheiten realisiert werden r können. Das Aufgäbegut muß allerdings seiner Größe nach vorklassiert sein und häufig in Einkomschichten zugeführt werden, was bei Feinkorn hohe Kosten bedingt Trotz Vorklassierung bleibt die Selektivität häufig 10 unbefriedigend. Gute, von der Korngröße und -position unabhängige Selektivität läßt sich in an und für sich \ bekannter Art und Weise durch ein an eine Gegenkraft - z. B. Schwerkraft - in seinem räumlichen Verlauf ange- v paßtes magnetisches Kraftfeld erreichen. In nahezu idealerWeise wird dieses Prinzip im isodynamischen Scheid» gemäß US-PS Nr. 4 235 710 verwirklicht, bei dem ein Teil der Schwerkraft einer konstanten magnetischen Kraft entgegenwirkt Beide Kräfte wirken senkrecht zur Transportrichtung des Aufgabe- bzw. Trenngutes. Dies» iso-15 dynamische Scheider kann wegen Sättigung der das Magnetfeld formenden Eisenpole nur in sehr beschränkter

Größe gebaut werden. Er stellt somit lediglich ein Laborgerät dar. Zum anderen ist es aber auch aus d» AT-PS 379 525 bekannt, daß die Formung magnetisch» Kraftfelder auch ohne feldformende Pole ausschließlich oder doch überwiegend durch gestreckte Spulen hoh» Stromdichte - bevorzugt Supraleiterspulen - möglich ist

Aufgabe der Erfindung ist es, einen isodynamischen Scheider zu schaffen, der industriell einsetzbar ist und ein 20 hohes Kraftfeldniveau aufweist

Der eingangs zitierte Trennkanalmagnetscheider ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Aufgabegutes in einem durch Begrenzungswände abgeschlossenen Trennkanal erfolgt und die den Trennkanal umschließenden Enegerspulen als Dipol ausgebildet sind und aus ungleichen, vorzugsweise zwei, entgegengesetzte Stromrichtung aufweisenden Teilwicklungen bestehen, wobei die eine Teilwicklung eine im 25 Mittel kleinere Stromdichte aufweist und den Trennkanal mehr umschließt und die zweite Teilwicklung eine im Mittel höhere Stromdichte aufweist und den Trennkanal weniger umschließt

Mit der Erfindung lassen sich erstmals isodynamische Kraftfelder mit geringen Betrags- und Winkelabweichungen in einfacher Art und Weise mittels gestreckter, dipolähnlicher Spulen ohne Zuhilfenahme von feldformenden Eisenpolen induzieren. 30 Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Teilwicklungen zylinderschalenförmige Spulen. Dadurch läßt sich das Kraftfeld einfach in der gewünschten Art und Weise produzieren. Nach einem weiteren Merkmal d»

Erfindung umschließt die eine Teilwicklung den Trennkanal um etwa 30 % mehr, als die zweite Teilwicklung.

Eine derartige Ausbildung des magnetischen Dipols brachte ausgezeichnete Ergebnisse bei entsprechenden Versuchen. 35 Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Stromdichte der einen Teilwicklung etwa 60 % des Maximalwertes der Stromdichte d» zweiten Teilwicklung. Auch diese Ausgestaltung hat sich bei den Ver-suchen als äußerst vorteilhaft erwiesen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der abgewickelte Strombelag d» einen Teilspule einen etwa trapezförmigen Verlauf und d» der zweiten Teilspule einen sinusformähnlichen bis dreieckförmigen V»lauf 40 auf. Ein derart erzeugtes magnetisches Kraftfeld hat einen wirksam»! Trennkanalmagnetscheider zufolge.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung »folgt d» Transport des Aufgabegutes durch nahe und parallel zu den Trennkanalwänden in Längsrichtung laufende Transportförderbänder. Dabei wird das im Aufgabegut enthaltene Konzentrat magnetisch nach oben gezogen und kann durch ein zweites, nahe und parallel zur ob»en Trennkanalwand laufendes Transportförderband zum Austrag am Ende des Dipols gebracht werden, wogegen das 45 im Aufgabegut enthaltene Trenngut wegen überwiegender Schwerkraft auf dem unteren Transportförderband verbleibt und derart zum Austrag gelangt.

Gemäß ein» weiteren Ausgestaltung d» Erfindung erfolgt d» Transport des Aufgabegutes in Längsrichtung durch Vibrationen der Trennkanäle. Die Trennkanalwände können nach Art vibri»end» Förderrinnen unmittelbar zum Guttransport herangezogen werden. Zweckmäßigerweise wird hierbei d» gesamte Trennkanal in Vibration 50 versetzt und eine je nach gewünschter Fördergeschwindigkeit einzustellende Neigung des Scheid»s in Längsrichtung vorzugeben sein. Durch die Vibration wird eine starke Auflockerung des Aufgabegutes sowie des allenfalls schon abgeschiedenen Konzentrates bzw. Trenngutes mit Nachreinigungseffekt »zielt

In einer besonderen Ausgestaltung d» Erfindung »folgt d» Transport des Aufgäbegutes in Längsrichtung durch nahe den Trennkanälen wirkende pneumatische Wirbelbettförderung. Dabei können die Trennkanalwände 55 nach Art pneumatischer Rinnen ausgeführt werden. Dabei wird mittels Beblasung durch eine poröse Wand hindurch das anlagemde Gut in einen aufgelockerten Wirbelschichtzustand versetzt und zugleich in Längsrichtung transportiert. Auch hi» kann mäßige Neigung in Längsrichtung den Transport unterstützen.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Transport des Aufgabegutes in 4 Längsrichtung durch eine Flüssigkeit Das Aufgabegut kann in einer strömenden Flüssigkeit suspendiert 60 zugeführt und nach Trennung als Konzentrat bzw. Trenngut mit d» Flüssigkeit getrennt ausgetragen werden. Die

Trennung erfolgt dabei nach der auf die Flüssigkeitsdichte reduzierten Massensuszeptibilität. Am Ende des Trennkanales wird ein angepaßt» Flüssigkeitsströmungsteil» vorzusehen sein. -2-

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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung «folgt der Transport des Aufgäbegutes in Längsrichtung durch eine Gasströmung, wobei im Aufgabebereich zu Beginn des Trennvorganges Flugförderung vorliegt, und durch eine Trennkanalquerschnittserweiterung in Strömungsrichtung zum Ende des Trennvorganges Strähnenoder Ballenförderung eintritt. Wird der Trennkanalquerschnitt in Strömungslängsrichtung stetig erweitert, so gelangt das oben und unten abgeschiedene Konzentrat bzw. Trenngut nach und nach in den Bereich der Strähnenoder sogar Ballenförderung, was Rückmischungen durch Tuibulenzdiffusion weitgehend ausschließt. Vibration der Trennkanalwände fördert diesen Trennguttransport zusätzlich. Überdies weist die angeführte Flugförderungsaufgabe den Vorteil gering« Gutbeladung und damit groß« gegenseitig« Komabstände zu Beginn des Trennvorganges auf. Trennstörende magnetische Agglom«ationen werden somit wirksam hintangehalten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Trennkanal in Längsrichtung geneigt und der Transport des Aufgabegutes erfolgt durch einen Teil d« Schw«kraft während d« andere Teil d« Schwerkraft als Gegenkraft gegen das magnetische Kraftfeld eingesetzt ist. Der Neigungswinkel des Trennkanales kann im Extremfall bis 90 ° betragen. Wird das Aufgabegut von oben frei fallend zugeführt, so gleitet das schwach magnetische Trenngut an d« unteren Trennkanalwand entlang, wogegen das magnetische Konzentrat zur oberen Trennkanalwand gelangt und nahe dieser bleibt, selbst wenn die magnetische Kraft klein« als die Schw«kraft ist. Die Einstellung des Neigungswinkels ist für die benötigte magnetische Krafthöhe maßgebend. Auch extrem schwachmagnetische Köm« lassen sich derart abtrennen. Überdies kann in dies« Scheiderversion magnetische Agglomeration wirksam unterbunden werden, sofern das Aufgabegut über den Trennkanalquerschnitt verteilt in genügend dünnem Strom aufgegeben wird. Dank des isodynamischen Kraftfeldes hat ja der Aufgabeort keine Auswirkungen auf das Trennergebnis.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher «läutert. Fig. 1 zeigt den Mittelteil eines Magnetscheiders, Fig. 2 eine Anordnung der Erregerspulen um den Trennkanal im Querschnitt, Fig. 3 einen Längsschnitt in der Symmetrieebene der in Fig. 2 dargestellten Anordnung.

Gemäß Fig. 1 weist der Magnetscheider einen Trennkanal (12) mit einer ob«en Begrenzungswand (2) und einer unteren Begrenzungswand (1) auf. Das Aufgabegut (3) besteht aus unterschiedlichen Körnern, die ein Gemisch aus einem stärker magnetischen Konzentrat (4) und einem schwächer magnetischen Trenngut (5) sind.

Die Transportrichtung ist (z), die magnetische Kraftfeldrichtung ist (+y) und die Gegenkraftrichtung (-y). Die das magnetische Kraftfeld induzierenden Teilwicklungen (6,7) sind idealisiert durch zylind«schalenfönnige Strombeläge dargestellt. Sie ergeben einen magnetischen Dipol mit ungleichen Teilspulen. Die Flußlinien liegen dabei überwiegend senkrecht zur Symmetrieebene (8) und damit zur magnetischen Kraftfeldrichtung. Die Wahl der in jedem Fall in den Teilwicklungen (6,7) zueinand« entgegengesetzten Stromrichtung hat keinen Einfluß auf die Kraftfeldrichtung. Wesentlich ist also die Verwendung eines Dipols mit ungleichen Teilwicklungen (6,7). Diese lassen sich genauer spezifizieren. Im Fall von zylinderschalenförmigen Spulen soll die eine Teilwicklung (6) den Trennkanal um ca. 30 % mehr umfassen als die zweite Teilwicklung (7). Andererseits soll der abgewickelte Strombelag der Teilwicklung (7) in seiner Höhe sinusformähnlich bis dreieckförmig v«laufen, wogegen in der Teilwicklung (6) ein eher trapezförmiger Verlauf mit ca. 60 % des Maximalwertes von der Teilwicklung (7) gefordert werden muß. Häufig werden technische Dipolspulen aus rechteckförmigen Segmenten zusammenzusetzen sein wie in Fig. 2 gezeigt In diesem Fall muß die Teilwicklung (7) einen U-förmigen Querschnitt aufweisen mit hohem Strom-belag nahe der Symmetrieebene (8). Die Teilwicklung (6) kann U-förmig oder allenfalls in Form zweier gleich-weit von d« Symmetrieebene (8) entfernt liegend« flach« oder L-förmig« Einzelsegmente ausgebildet werden. Die parallel zur Symmetrieebene (8) liegenden Wicklungsteile der Teilwicklung (6) müssen wiederum größere Ausdehnung haben, also den Trennkanal stärker umfassen als die Schenkel d« U-förmigen Teilwicklung (7); dies ist völlig analog zu den idealisierten Zylinderschalenstrombelägen der Fig. 1. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ist speziell für quadratische Trennkanalquerschnitte geeignet Die Wicklungsstromdichte ist üb« dem Spul«iquerschnitt variabel und als Anzahldichte d« Stromleiter (9) wiedergegeben. Zugang zum Trennkanal ist einmal im Bereich der Trennkanalwand (1) nahe der Symmetrieebene (8), vor allem aber in seitlicher Richtung zwischen den Teilwicklungen (6, 7) möglich. Naturgemäß können anstelle variabler Stromdichten, auch mehrere Einzelsegmente, aus denen die Teilwicklungen (6 und 7) zusammengesetzt werden, zur Anwendung gelangen.

Mittels derart durch Dipole mit unterschiedlichen Teilwicklungen induziert« isodynamischer Kraftfelder lassen sich wirksame Trennkanalmagnetscheid« in mehrfach« Ausführung realisieren. Gemäß der Fig. 3 ist d« Dipol des isodynamischen Tiennkanalmagnetscheiders horizontal ausgelegt, und zwar derart, daß das magnetische Kraftfeld im Trennkanal vertikal und entgegen zur Schw«kraft gerichtet ist. Ein nahe und parallel zur unteren Trennkanalwand (1) verlaufendes Transportförderband (10) führt das Aufgabegut (3) zu, das sodann in das Konzentrat (4) und das Trenngut (5) getrennt wird. Konzentrat (4) wird dabei magnetisch nach oben gezogen und kann durch ein zweites nahe und parallel zur oberen Trennkanalwand (2) laufendes Transportförderband (11) zum Austrag am Ende des Dipols gebracht werden, wogegen das Tienngut (5) wegen überwiegender Schw«kraft auf dem unteren Transportförderband verbleibt und derart zum Austrag gelangt -3-

Claims (9)

1. AT 393 463 B PATENTANSPRÜCHE 1. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider, bei dem die magnetische Kraft gegen mindestens einen Teil der Schwerkraft wirkt und der im wesentlichen langgestreckte, parallel zum Trennkanal verlaufende Erregerspulen aufweist, wobei die Erregerspulen ein magnetisches Kraftfeld mit Flußlinien induzieren, die überwiegend senkrecht zum Kraftfeld verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Aufgabegutes (3) in einem durch Begrenzungswände abgeschlossenen Trennkanal (12) erfolgt und die den Trennkanal umschließenden Erregerspulen als Dipol ausgebildet sind und aus ungleichen, vorzugsweise zwei, entgegengesetzte Stromrichtung aufweisenden Teilwicklungen (6,7) bestehen, wobei die eine Teilwicklung (6) eine im Mittel kleinere Stromdichte aufweist und den Trennkanal mehr umschließt und die zweite Teilwicklung (7) eine im Mittel höhere Stromdichte aufweist und den Tiennkanal weniger umschließt.
2. 2. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwicklungen (6,7) zylinderschalenförmige Spulen sind.
3. 3. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Teilwicklung (6) den Trennkanal um etwa 30 % mehr umschließt als die zweite Teilwicklung (7).
4. 4. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte der einen Teilwicklung (6) etwa 60 % des Maximalwertes der Stomdichte der zweiten Teilwicklung (7) beträgt.
5. 5. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewickelte Strombelag der einen Teilspule (6) einen etwa trapezförmigen Verlauf und der der zweiten Teilspule (7) einen sinusformähnlichen bis dreieckförmigen Verlauf aufweist.
6. 6. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Aufgabegutes (3) in Längsrichtung durch Vibrationen der Trennkanalwände (1,2) erfolgt
7. 7. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Aufgäbegutes (3) in Längsrichtung durch nahe den Trennkanalwänden (1,2) wirkende pneumatische Wirbelbettförderung erfolgt
8. 8. Isodynamischer Trennkanalmagnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Aufgabegutes (3) in Längsrichtung durch eine Gasströmung erfolgt, wobei im Aufgabebeieich zu Beginn des Trennvorganges Flugförderung vorliegt, und durch eine Trennkanalquerschnittserweiterung in Strömungsrichtung zum Ende des Trennvorganges Strähnen- oder Ballenförderung eintritt
9. 9. Isodynamischer Treimkanalinagnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkanal in Längsrichtung geneigt ist und der Transport des Aufgabegutes (3) durch einen Teil der Schwerkraft erfolgt, während der andere Teil der Schwerkraft als Gegenkraft gegen das magnetische Kraftfeld eingesetzt ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnung»! -4-