CN102159321B - 用于从悬浮液中分离出铁磁颗粒的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从悬浮液中分离出铁磁颗粒的装置，所述装置包括管状反应器和多个设置在反应器外部的磁体，其中，所述磁体（9）能借助环绕的输送装置（8）沿着所述反应器（2）的至少一部分长度移动靠近颗粒排出机构（5）。

Description

用于从悬浮液中分离出铁磁颗粒的装置

技术领域

本发明涉及一种用于从悬浮液中分离出铁磁颗粒的装置，该装置包括管形反应器和多个设置在反应器外的磁体。

背景技术

为了从原材料中获得铁磁成分已知，使用磁分离。为此设置一个或多个磁体，该磁体产生磁场，该磁场与包含在原材料中的铁磁颗粒相互作用并且吸引该铁磁颗粒，对此原则上可以实现分离。用于这种磁分离的实例是从悬浮液中获得铁磁的Fe₃O₄颗粒，其例如在从碾磨的矿石中获得Cu₂S颗粒的范围内出现。在此矿石作为原料首先被精细碾磨，该矿石除了包含主要的其它成分（沙粒等）还包含少量的Cu₂S。为了分离出这种非磁性材料，碾磨得的矿石粉末与载流体被加工成悬浮液，其中将Fe₃O₄（磁铁矿）与一种或多种化学介质加入该悬浮液，这些化学介质用于通过有机分子链进行疏水化，该分子链积聚在Cu₂S微粒和Fe₃O₄微粒上。现在通过这种有机分子链会出现积聚，其中Fe₃O₄微粒积聚在一个或多个Cu₂S微粒上，即近似包裹Cu₂S微粒。现在通过磁分离，分离出较大的、多部分的积聚体。

下面所有适用于该目的的可磁化的物质用“Fe₃O₄”代表，对此还指所有其它的、化学上足够惰性的铁酸盐、氧化物和金属化合物以及合金。与此相应，名称“Cu₂S”代表所有在采矿中获得的有价矿石并且因此还包括纯贵金属和其化合物以及所有的硫化的、氧化的和其它的金属化合物。

在继续进行中另一可能的磁性分离过程接着该分离过程，在此之前这是必要的，即分离出已形成的积聚物，该积聚物仅形成用于完全获得非磁性Cu₂S的磁分离，因为一方面获得Fe₃O₄，另一方面加工的目标是分离出Cu₂S。为此，通过不同的技术，分解在积聚物内的有机化合物，通过该积聚物使Cu₂S微粒和Fe₃O₄微粒彼此连接，从而在悬浮液中存在单独的、溶解的微粒，下面又通过磁性分离装置从中分离出Fe₃O₄微粒并且接着被应用，而非磁性Cu₂S微粒保留在悬浮液中并且可以在后面从中分离出。

此前管状反应器通常用于分离，通过该管状反应器使待磁性处理的材料流动。在反应器外壁上局部固定地设置一个或多个磁体，该磁体吸引包含的铁磁材料，该材料移动到反应器壁上并且由相邻的磁体保持。虽然这能实现有效的分离，但仅能允许不连续的分离过程，此前必须在积聚足够量的积聚物之后才从反应器取出悬浮液，从而才能获得到那时通过磁体固定在壁上的铁磁积聚物。然后才能开始新的分离循环。 发明内容

本发明的目的是，提供一种用于连续分离出铁磁积聚体和/或颗粒、即磁性材料的装置，特别是从磁性矿石分离产品或水净化产品或类似物中，在此总是涉及悬浮液。

为了解决所述问题，在开头所述类型的装置中根据本发明设置，磁体能借助环绕的输送装置沿着反应器的至少一部分长度移动靠近颗粒排出机构。下面，术语“颗粒排出机构”还同义地表示可磁化的积聚体的排出区域。

本发明提出相邻于反应器外侧设置的磁体可移动地布置。磁体通过环绕的输送装置沿着反应器外壁移动，其中移动路线至少在反应器长度的一部分上延伸，必要时还在几乎全部反应器长度上延伸。在各个情况下，磁体移动路线延伸直到在反应器上的颗粒排出机构的区域中。移动的磁体产生移动磁场，该磁场沿着反应器纵轴线运动。由此能实现，在反应器长度上集中的铁磁材料主动沿着反应器输送至颗粒排出机构。磁体输送线路在颗粒排出机构的区域中结束，这就是说，磁体在那里通过环绕的输送装置离开其与反应器相邻的位置，从而由各个磁体产生的磁场在那里减弱到这种程度，即之前固定为此的铁磁颗粒可以被释放并且通过颗粒排出机构排出，其中这种排出通常通过悬浮液的载流体的流动实现，这就是说，颗粒近似被冲走，与包含在于剩余的悬浮液中的其它成分分离。可替代地，可以通过在颗粒排出机构上的附加的泵来控制冲刷，特别是还能提高该冲刷。

根据本发明提出的磁体运动和进而由此引起的沿着反应器纵轴线运动的移动磁场，特别有利地允许连续的供料。因为通过该移动磁场能实现：一方面能在反应器长度上分离铁磁积聚体，另一方面主动地能将铁磁积聚体传送至颗粒排出机构，所以与此前的现有技术不同，在现有技术中铁磁积聚体和/或颗粒局部地附着在壁上且不能主动地传送至颗粒排出机构。因此在根据本发明的装置中能连续地补充悬浮液，因为该分离过程不像用于吸引铁磁颗粒的现有技术那样必须中断。

有利地，输送装置是传输带或传输链，磁体通过适合的容纳部或支架固定在其上。传输带或传输链环绕360°，从而确保了连续的磁体运动。

尽管原则上能实现，磁体平行于反应器纵轴线输送，即平行于或以相同的距离相邻于管外侧面运动，但是还可以考虑，磁体至少在入口部段中（在该入口部段中磁体通过输送装置首次朝向反应器输送）沿着倾斜于反应器纵轴线沿伸的轨迹在逐渐靠近反应器的情况下能沿着输送纵向方向运动。这就是说，最终的磁体运动轨迹倾斜于反应器纵轴线或者是反应器外侧面延伸，并且在输送长度上磁体总是逐渐接近反应器壁或者逐渐从其离开地运动。这就是说，磁体与反应器的距离在输送路线上改变。当待分离的铁磁材料，例如Fe₃O₄颗粒首先靠近壁（这在入口区域中通过由于较大距离而更弱的磁场来实现），然后才能直接沿着该壁进行真正的传送，以便避免材料可能地固定在反应器壁上（“附着”）时，则这是有利的。

为了尽可能大面积的产生磁场，以便通过尽可能大的面积将铁磁材料吸引到反应器壁上，这是有利的，即磁体在指向反应器的侧面具有匹配于反应器的外部轮廓的造型。该磁体面相应于圆柱形管的弯曲形状，从而形成可尽可能大的产生磁场的面，其几乎到处都与反应器壁相同地相距。原则上可以考虑，磁体如此大地形成，使得该磁体近似具有半圆形，即该磁体例如设计成半圆形的部分极化（segmentpolarisieren）的磁体。在具有矩形截面的管中还能使用特别简单制造的方形磁体。

尽管原则上存在这种可能性，仅设置一列磁体，因此设置仅一个具有多个磁体输送装置，当然还可以考虑，设置两列或多列优选彼此对置的且可通过单独的输送装置运动的磁体。例如可以应用两个输送装置，这两个彼此错开180°。如此选择输送装置的各个磁体的极性，使得在反应器内部最佳地形成磁场，这能实现，尽可能强化地且有效地对铁磁颗粒起作用，以便能将铁磁颗粒吸引到反应器壁上。在此当然还可以考虑，例如设置四个这种输送装置，这四个输送装置分别错开90°。原则上磁体能相应于反应器外部形状形成，从而多个输送装置的分别位于一个平面中的磁体最终能近似环形地互补成垂直运动的、由单个磁体形成的“磁环”。为了能实现这一点，有利地设置一个共同的用于控制多个输送装置的输送驱动的控制装置，使得所述多个输送装置的位于一个共同的平面中的磁体在保持其彼此相对布置的情况下、即在保持平面并进而保持“环形”的情况下共同运动。

以有利的方式，设置优选两列彼此对置的磁体，所述磁体分别具有半圆形侧面形状，使得两个相邻的、即位于一个平面中的磁体互补成圆形。这就是说，两个输送装置的两个半圆形的部分极化的且彼此对置的磁体形成一个共同的磁体布置，该磁体布置以较小的距离围绕整个反应器圆周延伸，从而近似几乎通过整个反应器外侧面耦入磁场并且能通过整个圆周实现分离。在这种情况下，颗粒排出机构优选设计成环形间隙（对于圆柱形管而言）。

原则上，磁体能在传输带或传输链上顺序地且间隔开地彼此布置，从而每个磁体形成其自己的单独的磁场。对此可替代地，磁体在Halbach（哈尔巴赫）布置中设置在输送装置上。在这个设计方案中，每两个具有不同的极化方向的磁体相邻地且彼此间隔开地设置在传输带或传输链上，其中在其之间设置另一磁体，用于近似根据磁轭形式地闭合磁环，如此选择所述另一磁体的极化方向，即形成磁闭合。现在磁场形成在两个相邻的、然而极性彼此相反的磁体之间。两个磁体通过设置在之间的磁轭式的闭合磁体的耦合不是刚性的，这就是说，这些磁体非刚性地彼此连接，这一点是必要的，以便能使磁场在磁体接近颗粒排出机构的转向区域中打开或中断。应用这种具有Halbach磁体布置的输送装置的优点如下，如此实现场力线的磁闭合，使得仅在该布置的一侧上出现磁场，而另一侧几乎没有出现磁场，这就是说，最后仅在反应器的一个侧面上设置这种输送装置。由此提高了磁场强度并且磁场周期性地集中到与反应器布置垂直极化的磁体的区域上，从而沿着纵轴线形成周期性磁场。

最后，在颗粒排出机构的区域中设置有使磁分离的颗粒或积聚物与悬浮液的剩余部分分开的挡板或泵排出机构，其能够实现分离出的颗粒的可靠的分离。在应用这种圆柱形布置时，分离挡板设计成管端部，这就是说，同样以圆柱形对称的方式设计。

附图说明

本发明的优点、特征和细节由下面描述的实施例并且借助附图给出。其中示出了：

图1示出根据本发明的装置的第一实施例的原理图，

图2示出根据本发明的装置的第二实施例的原理图，

图3示出图2中的装置的局部放大截面图，和

图4示出根据本发明的装置的第三实施例，其具有在Halbach布置中的磁体。

具体实施方式

图1示出根据本发明的装置1，该装置包括管形反应器2，通过未详细示出的输送结构连续地将由载流体和位于其中的颗粒组成的悬浮液3输送至反应器2。此颗粒下还有在此示出的铁磁微粒4、例如Fe₃O₄-微粒。颗粒排出机构5位于反应器2的下端部，该颗粒排出机构5配备有环形挡板6。在这个区域中，待分离的铁磁颗粒4最后从悬浮液3的剩余部分分离出。

为了能分离出铁磁积聚体或颗粒4，在所示出的实例中设置两个磁分离装置7，磁分离装置7分别包括例如以传输带或传输链形式的输送装置8，在该输送装置8上设置一定数量的单个的磁体9。输送装置8环绕360°，从而磁体9能沿着输送路线连续运动。

如此布置分离装置7，使得该分离装置沿着反应器2延伸，从而输送路线在反应器长度的主要部分上延伸，磁体9沿着该输送路线相邻于反应器的外壁10运动。输送装置分别通过箭头P示出，这就是说，在此磁体对于竖直的反应器在分离装置7的上端部上运动到反应器壁上，并且沿着反应器外壁10向下运动。显然，分离装置7轻微地倾斜于反应器2，这就是说，磁体9在上部反应器区域的距离大于在下部反应器区域的距离。这导致了，待分离的材料（在此即铁磁颗粒4）在上部区域中首先只朝向反应器壁运动，而未直接贴靠在壁上，在此之前在那里的磁场由于磁体的较大的距离而较弱。只有磁体足够靠近反应器壁，磁场才足够强，使得将铁磁颗粒4直接吸到反应器壁上。由于磁体9的间隔布置，最后产生局部磁场，该磁场由于磁体9的竖直运动也竖直向下运动，这就是说，产生最后迁移的磁场，通过该磁场使铁磁颗粒4主动向下运动，如通过两个箭头P'示出。明显地，颗粒4随着运动行程朝向颗粒排出机构5逐渐增加，总是进一步向着反应器壁运动，直至该颗粒几乎完全位于反应器壁上，在反应器中部不再有铁磁颗粒，在那里仅存在如包含在悬浮液3中的可能的其它非铁磁颗粒和载流体。与待分离的悬浮液的物理特性相关，磁体布置相对于反应器10的倾斜还可以相反，这就是说，在上部区域中具有较小的距离，而在排出区域中具有较大的距离。该倾斜方向特别是取决于悬浮液3的粘度、固体物含量的浓度和对于最佳分离结果的最大允许的磁性颗粒浓度。

在输送装置8的下端部上，磁体9由于转向又从反应器外壁10移开，这就是说，磁场非常大地减弱。因此释放之前吸附于此的铁磁颗粒4。在铁磁颗粒4已经直接达到颗粒排出机构5附近之后，铁磁颗粒4有利地通过悬浮液的进一步流动排出，其中铁磁颗粒4进入在环形挡板6和反应器壁之间形成的区域中，而悬浮液的剩余部分在中间的排出机构11的区域中被抽出。

明显地，在反应器长度上能连续分离铁磁颗粒之后，在此能实现连续的供料。

图2示出根据本发明的装置1的另一种实施例，其中，设置大致相同的部件，其应用相同的附图标记。在此设置反应器2，其中有包含在悬浮液3中的铁磁颗粒4。在下端部上仍设置具有挡板6的颗粒排出机构5，以便分离出已离析的铁磁颗粒4。

如果同样设置两个磁性分离装置7，则其彼此对置地设置在反应器2的两侧上，其中，每个包括输送装置8和设置在输送装置上的磁体9，输送装置8例如是传输带或传输链，其通过适合的驱动电动机以360°环绕地驱动。

如根据图3的截面图获悉，磁体9在此设计成部分极化的半圆形磁体，该磁体通过适合的在此未示出的支架固定在输送装置8、例如传输带上。相邻于反应器2示出的磁体9大面积地包围反应器外壁10，这就是说，磁体近似形成包围反应器2的整个圆周的磁环。在磁体9的内表面12设计成半圆形后，这就能得以实现。

这种设计方案能够使得，近似包围反应器2的整个圆周进行磁性分离，而不像根据图1的设计方案中的那种情况仅局部实施。

关于这一点要指出，当然在根据图2的装置中，分离装置7还能布置成倾斜于反应器纵轴线，当然在根据图1的设计方案中，分离装置7还能平行于反应器纵轴线工作。

最后图4示出根据本发明的装置1的第三实施例，其中相同的附图标记在此用于相同的部件。仍设置反应器2，悬浮液3连续地供给至该反应器，此外悬浮液3包含铁磁颗粒4。反应器仍具有带挡板6的颗粒排出机构5，然而该挡板6在此设计成仅部分环绕的壁或类似机构，这由装置1的工作原理决定。

又设置磁性分离装置7，其包括传输带或传输链形式的输送装置8，在该输送装置上设置由此伸出的磁体9。磁体9由其通过标入磁体9中的箭头示出的磁性极化分别彼此交替地取向，这就是说，两个相邻的磁体9的极化分别反向。在每两个这种磁体9之间设置其它以磁轭的方式起作用的磁体13，其磁性这样极化，使得通过每两个相邻的磁体9和设置在其间的磁体13导引的磁场在两个磁体9之间闭合，如通过在图4中的箭头P示出。如此布置磁体9和13，使得其不是固定地彼此连接，而是在分离装置7的上端部和下端部上看，在其运行到转向辊14上换向时彼此分开。由此实现了，各个形成在两个相邻的磁体9之间的磁场B由于通过磁体13的耦合打开而逐渐削弱或中断。在此示出的磁体布置已知为Halbach布置。

这种布置导致了，由于场力线的磁闭合，提高了磁场强度并且使磁场集中到磁体9的区域上，从而沿着反应器2的纵轴线产生周期性磁场。在此通过磁体9和13沿着反应器2的连续运动形成周期性磁性移动场。在端部、即在颗粒排出机构5的区域中进行的下部转向的区域中（在此排出铁磁颗粒4），通过分开各个最后的磁体9或13打开Halbach布置，从而在那里磁场变弱并且释放由磁场保持的磁化颗粒浓缩物。其在没有其它措施的情况下从液体流中分支出来，例如通过所形成的排流通道（通过该排流通道必要时通过泵送形成强制流动），和/或通过分开液体流的挡板6。

在此当分离装置7仅设置在一个侧面上之后，颗粒4明显仅朝向该侧运动，如在图4中示出。在壁区域且在单个磁体9的区域中颗粒浓度会更高，在此如所述由于Halbach布置会提高磁场，如通过其浓度增高的区域15示出。

Claims (10)

1.一种用于从悬浮液中分离出铁磁颗粒的装置，所述装置包括管状反应器和多个设置在反应器外部的磁体，其特征在于，所述磁体（9）能借助环绕的输送装置（8）沿着所述反应器（2）的至少一部分长度移动靠近颗粒排出机构（5），其中所述磁体（9）沿着倾斜于反应器纵轴线延伸的轨迹在逐渐靠近反应器（2）的情况下能沿着输送纵向方向运动或反向运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输送装置（8）是传输带或传输链。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述磁体（9）在指向反应器（2）的侧面具有匹配于反应器（2）的外部轮廓的造型。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设置两列或多列可通过单独的输送装置（8）运动的磁体（9）。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述磁体（9）彼此对置地布置。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，设置一个共同的用于控制输送驱动的控制装置，使得所述多个输送装置（8）的位于一个共同的平面中的磁体（9）在保持其布置的情况下共同运动。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，设置两列彼此对置的磁体（9），所述磁体分别具有半圆形侧面形状（12），使得两个相邻的磁体互补成圆形。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述磁体（9，13）在海尔贝克阵列中设置在所述反应器（2）的区域中。

9.根据权利要求中8所述的装置，其特征在于，所述磁体（9，13）仅设置在反应器的一侧。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述颗粒排出机构（5）的区域中设置有使磁分离的颗粒（4）与悬浮液的剩余部分分开的挡板（6）或泵排出机构。

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