CN110494223B - 磁性分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对具有不同的磁化率的材料颗粒(5)进行干式分离的磁性分离装置(1)，其中，在可旋转的筒体(10)内通过固定的方式而设置有磁性机构(20)，该磁性机构(20)基本上沿着长度延伸。还设置有分选腔(30)，其在筒体的周向方向上沿着筒体的外侧表面(11)的至少一部分延伸，并平行于筒体的纵向轴线(12)延伸。根据本发明的磁性分离机构具有用于将材料颗粒以分散的方式引入到分选腔内的机构(50)，以及用于在分选腔内产生输送空气流(61)的机构(60)。还设置有马达(18)，以使筒体能围绕其纵向轴线旋转，其中，在工作期间，通过筒体的旋转而使筒体的外侧表面基本上垂直于输送空气流的方向移动。

Description

磁性分离装置

技术领域

本发明涉及一种用于对具有不同的磁化率的材料颗粒进行干式分离的磁性分离装置。

背景技术

许多地区日益缺水和水资源的缺乏或不足、以及使用湿处理方法(特别是针对矿物资源)所需的高成本和当地环境需求促成了替代性的干处理方法，不需要水的方法变得越来越重要。

矿石通常从坚硬的岩石中被开采出来。在这种情况下，未加工产物包含有已经形成的有价值的矿石矿物，以及无价值的伴生矿物，也称为脉石。为了使它们彼此分离，已知例如有处理或分离方法用于对坚硬的岩石进行多阶段的粉碎加工，从而矿石矿物和脉石可通过进行细化而彼此分离。随后可利用要被分选的矿石矿物和脉石的各种特性而将矿石矿物从脉石中分选出来。应当注意的是，在这种情况下，原料中的粘连度越高，它就必须被粉碎得越细。这意味着有时必须研磨到颗粒直径约为100μm或更小的范围。

正是因为全世界的矿床质量正在下降，所以对相应的坚硬岩石进行处理和随后的分选变得越来越费力。

考虑到上述两个问题(即，第一，对于越来越细的粉碎或越来越高的释放率的需求，以及第二，水的稀缺)，希望能提供考虑到例如铁矿石或其他矿石(例如，铬矿石、钛矿石、铜矿石、钴矿石、钨矿石、锰矿石、镍矿石、钽矿石或许多不同的稀土矿石)的特性的干式分选工艺。另外，如果需要集中或分离磁性成分或可磁化成分，本发明还可用于处理二次矿产资源，例如炉渣、矿灰以及其他高炉残余物(例如，滤尘或易燃物)。在本文中，可根据矿石和脉石具有不同的磁化率来进行分离。

关于这方面，已知有许多用于分离的湿处理系统或湿式滚筒形磁性分离装置，它们基本上是采用水来作为载体介质，并且对于细度而言，其可用于许多颗粒尺寸。

然而，正是因为水的日益稀缺以及将水运输到偏远的干旱地区的费用较大，所以如上文所述，希望能使用干式磁性分离系统，其也可用于对小于100μm的细粒尺寸范围进行分离。在这方面，例如可通过GB 624 103或DE 2 443 487而得知许多干式磁性分离方法，然而它们在小于100μm的细度水平下的工作仅能部分令人满意。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种用于对具有不同的磁化率的材料进行干式分离的磁性分离装置，其适用于较宽的颗粒尺寸范围，尤其适用于小于100μm的尺寸。

根据本发明，该问题可通过一种用于对具有不同的磁化率的材料颗粒进行干式分离的磁性分离装置来解决，其包括筒体，所述筒体能沿其纵向轴线旋转；静止的磁性机构，所述静止的磁性机构设置在所述筒体内并基本上沿着筒体的整个长度延伸，所述磁性机构设计为能在所述筒体的纵向方向上产生连续的磁场；分选腔，所述分选腔在所述筒体的周向方向上沿着所述筒体的外表面的一部分延伸，并沿着所述筒体的高度而平行于所述筒体的纵向轴线延伸；用于将所述材料颗粒分散式输出到所述分选腔内的机构；用于产生通过所述分选腔的输送空气流的机构；其中，在工作期间，借由所述输送空气流而将所述材料颗粒输送通过所述分选腔，设置有用于使所述筒体围绕其纵向轴线旋转的马达，其中，在工作期间，通过所述筒体在与所述输送空气流的方向基本上垂直的方向上旋转而使所述筒体的外表面移动，以及其中，所述磁性机构和所述筒体设计成并相对于彼此定向为使得所述外表面的具有分选腔的一部分和所述分选腔的内部具有强到足以将材料颗粒吸引到所述外表面上的磁场。

在从属权利要求和说明书以及附图和附图说明中提出了本发明的优选实施例。

根据本发明的磁性分离装置包括能围绕磁性分离装置的纵向轴线旋转的筒体，以及设置在该筒体内的静止的磁性机构，该磁性机构基本上在筒体的整个长度上延伸。磁性机构设计为能产生在筒体的纵向方向上基本上连续的磁场。

另外，还设置有分选腔，该分选腔平行于筒体的纵向轴线而沿着筒体的高度延伸，并在筒体的周向方向上沿着筒体的外表面的至少一部分延伸。在这种情况下有利的是，分选腔的截面的最大宽度与磁性机构的宽度基本上相当，最大深度与磁性机构的宽度的一半基本上相当。

另外，磁性分离装置还设置有用于将颗粒材料分散式输出到分选腔内的机构，以及用于形成通过分选腔的输送空气流的机构，其中，在工作期间，借由该输送空气流而将材料颗粒输送通过分选腔。

另外，还设置有用于使筒体围绕其纵向轴线旋转的引擎，其中，在工作期间，通过使筒体在与输送空气流的方向基本上垂直的方向上旋转来使筒体的外表面移动，并且其中，磁性机构和筒体设计成并相对于彼此定向为使得外表面的具有分选腔的一部分和分选腔的内部具有大致上强到足以将磁性颗粒吸引到外表面上的磁场。

本发明基于彼此结合的一些基本思想和发现。另一方面，应当理解的是，为了使磁性分离装置有效，需要分选腔(输送空气流和分散式输出的材料颗粒流动通过其中)具有强到足以使各种材料颗粒根据它们不同的磁化率而分离开的磁场。为此优选地，分选腔的尺寸设计为使得通过磁性机构所形成的磁场能至少在分选腔内(尤其是在其沿着筒体延伸的那一部分内)延伸。

作为替代或附加，这可通过类似的方式、借由将其中分散有材料颗粒的输送空气流输送通过分选腔而使得所有的颗粒都有很大几率被输送通过足够强的磁场来确保。这例如可通过分选腔内的导流器或其等效物来实现。这种设计也落入到本发明的基本思想内，且被理解为本发明的磁性分离装置。

在一般性的磁性机构中，这例如可通过以下方式来实现，即：将分选腔的尺寸设计为使得其截面的最大宽度与磁性机构的宽度基本上相当，并且最大深度与磁性机构的宽度的一半基本上相当。应当理解的是，在这方面，最大深度还取决于磁场的强度。在使用较强的磁性机构时，可以不作此考虑。

另一方面，根据本发明还应当理解的是，除了在分选腔内具有足够强的磁场之外，对于分选效果来说还有利的是，在沿着筒体的纵向方向上形成连续的磁场，并由此使得该磁场在分选腔的很大一部分上延伸。首先，这带来了以下优势，即：几乎在分选腔的整个长度内，磁场都可作用在要被分离的材料颗粒上。由此还带来了其他优势，即：与间断的磁场不同，在材料颗粒被输送时，磁场能连续地作用在分选腔内的材料颗粒上，而不会暂时中断。这导致了较好的分选效果。还应当注意的是，在间断的磁场的情况下，通过磁场而被吸引到筒体的外表面上的材料颗粒至少在一小段时间内不再暴露于磁场中，因而会再次与外表面分离。

最后，本发明还基于以下发现，即：对于要以尽可能大的纯度被分离的具有不同磁化率的材料颗粒来说，在输送空气流的方向基本上垂直于筒体的旋转方向时能得到较好的效果。这导致被吸引到筒体上的材料颗粒能通过筒体的旋转而迅速离开分选腔。如果有被吸引的过厚材料颗粒层累积在筒体上，那么整个磁场就会变弱，这又会导致较差的分选或分离效果。

在这方面，还已经确定，在通过均匀流动来实现分选或分离时，分离效果是有益的。这意味着系统中的输送空气或系统中的空气流在与材料颗粒的流动方向相同的方向上前进，由此能以均匀的流动前进。

原理上，磁性机构可设计为任意所需的形式。然而，可以得知，使用具有N-S-N或S-N-S朝向的磁极的三极式磁体是有利的。在本文中，N代表北极，而S代表南极。这可涉及永磁体或螺线管。在本发明中，三极式磁体可设计为中心磁极作为双极或共极，其中磁力线在中心磁极和两个相应的外部磁极之间延伸。使用三极式磁体的一个优势在于，根据分选空间的几何形状和磁性机构的设计，令磁力线集中在分选空间的中部，从而能实现较高的效率并能产生较强的磁场以作用在材料颗粒上。

在筒体的旋转方向上设置有与分选腔相连的收集腔，上述收集腔基本上位于磁性机构的磁场之外。由于在收集腔内，磁场不再作用于筒体的外表面上，因此本来被吸引在筒体的外表面上的材料颗粒不再被吸引到其上，或者不再黏附在其上。这意味着收集腔内的材料颗粒会从筒体的外表面上分离并脱落。也就是说，通过这种构造，可以将从分选腔中输送来的材料颗粒接收到收集腔中，然后在那里释放它们。在这种情况下优选地，磁场基本上仅在分选腔内延伸，从而收集腔可设置为与分选腔相连，优选地直接相连。

另外，还可以在筒体的外表面上形成凸杆。这些凸杆(优选地平行于筒体的纵向轴线延伸)有利于将通过磁场而被吸引到筒体的外表面上的材料颗粒移除。凸杆可用于或有助于确保，尽管筒体在旋转，被吸引的材料也都不会停留在磁场的作用区域内(否则材料会相对于筒体滑动)，而是被输送离开磁场。

在磁性分离装置工作时，有利的是，收集腔内的静态压力高于分选腔内的静态压力。通过这种压力差，空气流能被控制为从收集腔导向分选腔。由此能实现不可磁化的材料颗粒或可磁化能力较差的材料颗粒不会从分选腔流到收集腔中，而是基本上仅有被吸引到筒体的外表面上的材料颗粒会被从分选腔输送到收集腔。因此，两个腔之间的压力差会产生朝向与用于输送被吸引的材料的方向相反的方向的密封逆流。

有利的是，在筒体的外表面、分选腔和收集腔之间的区域内形成密封区域，通过其可对从收集腔流到分选腔的空气流进行调节和改变。通过上述空气流，可对所得到的产品进行进一步提纯，该产品优选地仅包含可磁化的材料颗粒。流动通过收集腔和分选腔之间的密封区域并朝向收集腔流动的上述空气流能将被收集到筒体的外表面上的一部分材料颗粒沿着相反的方向拖回到分选腔内。对于由磁性颗粒所覆盖的非磁性颗粒而言，非磁性颗粒也会沉积在筒体的外表面上，这导致非磁性颗粒和一部分可磁化的材料颗粒会再次被吹走并回到分选腔内。在那里，它们再次被供应到连续的分选过程中，由此增大了不可磁化的材料颗粒不会再次沉积的可能性，并由此提高了磁化的材料的纯度。

作为替代，可为此而选择性地设置明确的鼓风机喷嘴或清洗喷嘴，并用它们来将空气吹到筒体的外表面上。这种明确的吹气(也可称为空气清洁)与通过密封区域的气流有着相同的作用。通过调节空气流或借由鼓风机喷嘴来调整空气的选择可控制最终产物的纯度。

原理上，用于产生通过分选腔的输送空气流的机构可设计为任意所需的形式。例如，可将空气积极地吹入到分选腔内。然而，有利的是，磁性分离装置可通过鼓风机而在相对于环境的负压下工作，该鼓风机从磁性分离装置中抽吸空气。上述装置在负压下工作具有以下优势，即：被研磨得非常细的材料颗粒能保持在磁性分离装置的内部而不会通过任何开口而离开分离装置。例如在环境中的与粉尘污染相关的问题可由此而减少。在本发明中，“空气”或“输送空气”不仅可表示环境空气，还可表示相关的气体，例如工艺气体或工艺空气等。

因此，优选地在分选腔之后设置有粉尘移除过滤器，在该粉尘移除过滤器之后设置有用于磁性分离装置的鼓风机。这种构造允许通过粉尘移除过滤器而将被输送通过分选腔的不可磁化的颗粒与输送空气流分离。在粉尘过滤器之后设置用于磁性分离装置的鼓风机(其从分选腔中抽吸空气)能带来以下优势，即：一方面，使鼓风机负担相对较少的粉尘(即，细微的材料颗粒)；另一方面，通过使磁性分离装置在负压下工作而实现上述构造。

优选地，在用于将材料颗粒分散式输出到分选腔内、或输出到通向分选腔的输送空气流内的机构之后设置有用于材料颗粒的加速轨道。这种加速轨道可用于在较短的距离内将分散式输出的材料颗粒加速到输送空气流的速度。这例如可通过通向分选腔的管线的截面的收缩来实现。另外，在具有最窄截面的区域内或位置处，还可设置用于改善材料颗粒在输送空气流中的分散式输出的其他机构，例如凸轮、偏移齿，或静态混合器。

为了使材料颗粒进一步分散在输送空气流中，可在用于将材料颗粒分散式输出到输送空气流内的机构之后、并在它们进入分选腔之前或之时设置扩散部。扩散部例如可通过增大或扩张管线中的流动截面面积来实现。其用于使材料颗粒和输送空气流的混合物进一步分散，并将流速调节至所需的进入速度。在这种情况下，有利的是，扩散部具有在4°至6°之间的扩张角，以便减少任何流体分离和/或分层。设置扩散部的另一优势在于可降低分选腔内的输送空气流的流速，由此能使输送空气流以缓慢、线性的方式通过筒体的外表面。

在分选腔内(尤其是在输送空气流的进入区域内)还可设置用于在输送空气流中引导相反或相逆的气流旋转的机构。上述机构例如可设计为三角形的金属片和/或具有可调节的角度的金属片，通过该金属片的形状和定向可引导两个反方向旋转的空气流。将这些旋转引入到空气流中更有可能使得所有的可磁化的颗粒材料会在离开分选腔之前靠近筒体的外表面至少一次，由此能充分地受到磁场的影响，以便被吸引到筒体的外表面上。另一优势在于，通过在空气流中形成旋转允许设置较大的截面以及通过分选腔的较高的流速，因为这样一来，磁场就不必须要强到足以穿过分选腔的整个截面，通过在空气流中引入旋转，能将所输送的材料颗粒从磁场不够强的区域另外输送到磁场足够强的区域。

原理上，分选腔的截面可具有任意所需的形状。有利的是，分选腔具有带有圆角或斜角的矩形截面。这种截面被证明为有利的，因为其特别适于由磁性机构所产生的磁场，由此能通过简单的方式确保没有具有足够强的磁场作用不到的区域，或这种区域非常有限。

有利的是，磁性分离装置设计为能减少泄露空气的进入。这在磁性分离装置在负压下工作时是特别重要的。一种能减少泄露空气的进入的设计能避免不需要的空气被从磁性分离装置之外吸入到磁性分离装置中，尤其是吸入到分选腔内(这会降低分选腔内的流速)。由于后者，鼓风机还会需要较少的能量来产生所需的流速。

优选地，磁性分离装置能连续地工作。被吸引到筒体的外表面上的可磁化的材料颗粒被连续地从分选腔内释放到收集腔中，由此允许连续工作的磁性分离装置在这种情况下起到核心作用。在这方面还有影响的是，通过分离式供应到不间断地流动通过分选腔的输送空气流中可实现要被分离的材料颗粒的连续供应。这种设计的优势在于，能实现较高水平的效率，这是因为不需要例如为了取出可磁化的材料颗粒而停止和重启系统。

有利的是，分选腔的长度和/或输送空气流的速度设计并构造为能实现材料颗粒在分选腔内的停留时间在0.01秒至2秒之间。另一方面，这种停留腔被证明为长到足以实现较好的纯度和两种材料颗粒(即，可磁化的材料颗粒和不可磁化的材料颗粒)之间的较好的分离。另一方面，希望能将停留时间保持得尽可能短，这是因为这样做允许以相同的系统实现较高的产率。

附图说明

下面将参照附图、通过示意性实施例对本发明进行更加详细的说明。在这里：

图1显示了根据本发明的磁性分离装置的示意性整体视图；

图2显示了与图1中的II相对应的用于分散式输出的机构的视图；

图3显示了沿着图1中的线III的局部剖视图；

图4显示了沿着图1中的线IV的截面图；

图5显示了根据本发明的磁性分离装置的截面图；

图6显示了图5中的区域VI的放大图；

图7显示了根据本发明的磁性分离装置的截面图；且

图8显示了图7中的区域VIII的放大图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的磁性分离装置1的示意性整体视图；在下文中对结构及其功能进行了详细说明，其中，部件和功能按照从要分离的材料颗粒5的供给到分离成可磁化的材料颗粒6和不可磁化的材料颗粒7的方向来进行描述。

在本发明中，“可磁化的材料颗粒”6和“不可磁化的材料颗粒”7意味着它们具有不同的磁化率，并且与不可磁化的材料颗粒7相比，可磁化的材料颗粒6可受到的磁场的影响更强。在本文中，不绝对要求不可磁化的材料颗粒7完全不能被磁化。

还应当注意的是，不仅仅因为在下文中在一个实施例中一起描述和显示了磁性分离装置的各个特征就要求磁性分离装置的各个特征必须一起实施。也可以在磁性分离装置的一个实施例中仅实施一个相应的特征，并仍将其看做为在本发明的范围内。

要分离的材料颗粒5保持在料仓3中，材料颗粒5能通过螺旋式运输机4而被传输离开料仓3并被输送到用于分离的磁性分离装置1中。保持在料仓中的要分离的材料颗粒5的细度例如在从D90＜30μm到D90＜500μm的范围内。材料颗粒5通过螺旋式输送机4而被输送到机构50处，其用于将材料颗粒分散式供应到磁性分离装置1的分选腔30内。

D90的值描述了颗粒分布中的颗粒尺寸分布，其中，分布的90％小于参考颗粒直径，10％大于参考颗粒直径。

上述机构50可设计成各种各样的形式。在图1所示的实施例中(在图2中显示了其俯视放大图)，机构50包括具有齿形端部53的振动输送通道52。在上述端部53之下设置有供应漏斗54，其与通向分选腔30的管线相连通。

振动输送通道52的端部53上的齿形缺口用于适当地、尽可能均匀地将材料颗粒5机械式分散到供应漏斗54的整个截面上。

磁性分离装置1在相对于环境的负压下工作。为此而在磁性分离装置1的端部处设置有用于形成输送空气流的机构60，在下文中将对其进行更加详细的说明。通过在磁性分离装置1中存在的负压，环境空气作为输送空气61而被抽吸通过供应漏斗54，材料颗粒5分散在该输送空气61中。

用于材料颗粒5的分散式输出的另一选项例如为，通过计量带和空气输送通道来实现分散式输出。其他选项还包括设置旋转盘，材料颗粒5分散在该旋转盘上，并且空气在该旋转盘周围循环，由此能将材料颗粒5分散到空气流中。虹吸式方案也是可行的，其基本上相当于从料仓的出口直接喷射出去。然后，可通过方向改变以及设置在从料仓3到分选腔30的管线中的混合器和/或用于形成湍流的静态或动态部件来相应地实现进一步的混合及分散。

原理上，在所显示的实施例中，这种静态和/或动态部件也是可行的。

在图1所示的实施例中，在输送空气流61和材料颗粒5进入分选腔30的入口之前设置有加速轨道41。上述加速轨道41主要通过管线截面的收缩来实现，并用于使输送空气61中的材料颗粒5连续加速。另外，在加速轨道41的最窄部分内安装有导流器，例如为凸轮或偏移齿和/或静态混合器，以便实现进一步分散，即，使材料颗粒5在输送空气流61内尽可能均匀地分布。

例如，可通过用于形成输送空气流的机构60的影响来调节分选腔30中的流速，在下文中将对其进行详细描述。在加速轨道41的情况下，还可设置扁平的文丘里喷嘴，其同样可影响流到分选腔30内的输送空气流61的流速，由此还能影响输送空气的流速。

在本文所示的实施例中，假定在加速轨道41的端部处，输送空气流61中的材料颗粒5的加速和混合已经基本结束，并且分布尽可能地均匀。为了实现可磁化颗粒6与不可磁化颗粒7能最佳地分离，希望尽可能缓慢地引导材料颗粒5通过磁性机构20，在下文中将对其进行详细描述。然而，考虑到这样做会降低可达到的产率，因此希望能尽可能快速地引导材料颗粒5通过磁性机构20，但是在这种情况下，仍需要在磁场内实现足够的停留时间。

可为此而设置安装在进入分选腔30的入口之前的扩散部42。由此，可实现扩宽的输送空气流61，要分选的材料可以被进一步分散，由此允许较好的分离。扩散部42例如可通过加宽输送截面来实现，在这种情况下，为了减少流体分离和/或分层，扩散部42的角度理想地应当在4°至6°之间。此外，增大流动面积还实现了携带有材料颗粒5的输送空气流61的速度降低，由此允许上述输送空气流和材料颗粒被更加缓慢地输送通过磁场25(在下文中将对其进行详细描述)，因而使得暴露时间可以增加。

输送空气流61和材料颗粒5随后能尽可能缓慢地沿着直线流动通过之后的分选腔30。分选腔30(在图4中显示了一个例子)具有大致上为矩形的、有圆角和/或斜角的截面。分选腔30的纵向侧由旋转筒体10所界定。在该圆筒10内设置有磁性机构20，其优选地设计为三极式磁体21。筒体10有利地由不可磁化的或几乎不可磁化的材料(例如，铝)制成。

在下文中将参照图4对磁性机构20的结构和筒体10的结构进行详细描述。

如上文所述，磁性机构20优选为三极式磁体21。这里所描述的实施例为螺线管。在本发明中，“三极式”应理解为，磁性机构20设计为能包括中心磁极23以及两个额外的磁极22和24，这两个额外的磁极相对于上述中心磁极23而设置在外侧并彼此相对。也就是说，两个外部磁体的磁极在中心磁极23处重合。

图4所示的磁性机构20的实施例为螺线管，其包括铁芯26和线圈27，以用于产生磁场25。在这种情况下，线圈缠绕在中心磁极23周围。磁场25大致上沿着分选腔30内的流动方向延伸。在这种情况下，分选腔30的宽度31和深度32设计为使得磁场25能尽可能完全地填充分选腔30的内部。特别的是，这意味着分选腔30内的磁场25强到足以吸引可磁化材料颗粒6。

磁性机构20本身位于筒体10之内，并相对于外部环境大致上紧密地密封。这样的优势在于，可磁化颗粒6不会直接到达磁体处(它们有可能会限制磁体的性能和/或最终污染磁体)。

通过磁场25，可磁化颗粒6被吸引到并黏附到筒体10的外表面11上。筒体10(或称为滚筒)设计为能围绕其纵向轴线12旋转。为此而设置有马达18。如图4所示，由于筒体10的旋转方向13，外表面11的一部分会转出磁场25的作用范围。该部分位于分选腔30之外。由于磁场25在该区域不再起作用，或者作用不够强，所以可磁化颗粒6又能从筒体10的外表面11上脱离，并可由此而离开磁性分离装置1。另外，可在外表面11上设置凸杆14，以助于磁化的颗粒6从分选腔30中除去。通过设置在外表面11上的凸杆14，就可以在筒体10旋转到磁场25之外时使得可磁化颗粒6不再受到磁场25的吸引，并且能避免上述颗粒基本上沿着筒体10的外表面11滑动而不随着一起旋转。也就是说，能避免它们不能旋转到磁场之外。因凸杆14而实现的改进有利于将可磁化颗粒6运送到磁场25之外。

还可在筒体10的外表面11上设置其他相应的机构来作为凸杆14的替代或附加。这方面的例子包括沟槽、凹槽等。

如图1所示，在分选腔30之后设置有收集腔40，可磁化的颗粒6可被捕获到其中。例如，在收集腔40的下端处设置有旋转式气锁47，以便于将可磁化的颗粒6从收集腔40中排出而不增加泄漏到磁性分离装置1中的空气。当然，排放机构还可设计为不同的形式，只要这样做能减少空气泄漏即可。

不可磁化的材料颗粒7保持在分选腔30中，要通过输送空气流61而被输送向粉尘过滤器80。在该过滤器80中，不可磁化的材料颗粒7与输送空气流61分离，随后可类似地通过第二旋转式气锁37而被从磁性分离装置1中除去。在该粉尘过滤器80上连接有鼓风机62，其用作为用于形成输送空气流并抽吸空气通过磁性分离装置1的机构60。

特别地，在下文中将参照图5和图6对分选腔30和收集腔40之间的区域进行详细描述。在本文中，图6显示了图5中的区域VI的放大图。这两幅图均显示了穿过根据本发明的磁性分离装置1的横截面。

如上文所述，磁性分离装置在相对于环境空气的负压下工作。另外，收集腔40中的静态压力高于分选腔30中的静态压力。这意味着，空气或气体会倾向于从收集腔40流向分选腔30。特别地，为了影响其体积和/或速度，在分选腔30、收集腔40和筒体10的外表面11相接的位置处设置有密封区域70。由于压力不同，空气流从收集腔40通过该密封区域70而流向分选腔30。由此，在密封区域70内设置有能减弱空气流或对空气流产生影响的的器件(例如为密封件或唇部)。

在图5和图6所示的实施例中，在分选腔30和收集腔40相接的区域内设置有密封件72。该密封件比两个凸杆14之间的距离更大，尤其是更长，由此能与凸杆14相互作用而形成一种具有有限的空气体积的腔，其能用作为用于从收集腔40向分选腔30输送空气的气锁。密封件72与凸杆14的顶部之间的距离是可调节的，由此可调节从收集腔40到分选腔30的空气流。

在这种情况下，凸杆14还可用于提高分选腔30和收集腔40之间的气密性。原理上，密封件和凸杆14之间的距离能设计为可调节的。这意味着所形成的空气流71(其与筒体10的旋转方向13相反)是可调节的。空气流71的作用是将黏附的可磁化的材料颗粒6和不可磁化的材料颗粒7吹离外表面11或凸杆14，并将它们吹回到分选腔30内。通过这种方式可实现材料颗粒5的后续提纯。当然，空气流71并不会被调节至大到使所有的材料颗粒5都基本上被吹离的程度。如上文所述，可通过调节密封件来改变空气流71的强度和体积。关于这一点，可设置用于收集腔40的进气口，其可类似地被用于改变流入到收集腔内的空气的体积，由此也能影响空气流71。

通过类似的方式，如图5所示，可在收集腔40与分选腔30相接的另一侧位置处设置另一密封件73。在此处希望能具有尽可能好的密封性。

为了提高可磁化的材料颗粒6的纯度，还可设置另外的机构。在下文中将参照图7和图8对其进行详细说明。图7同样显示了穿过根据本发明的磁性分离装置1的横截面的示意图，其中，图8显示了图7中的区域VIII的放大图。这再次涉及了密封区域70。

除了空气流之外，在这种情况下，还可设置清洁喷嘴65，其能积极地将空气吹到筒体10的外表面11上。这种积极吹气能通过积极地注射空气来实现，但是还可以通过所存在的负压而在该方向上吸入空气。额外的清洁喷嘴65的位置与空气流71的位置相类似，使得外表面11上的材料能被吹离，在分选腔30内实现进一步清洁。

如下文中参照图3所述，通过设置用于引导气流在分选腔30内旋转的机构44可实现更好的分离效果。这种机构例如可设计为三角形的金属片或三角翼的形式，其中的角度可以调节。在这方面重要的是，上述机构能引导两个气流旋转45，它们在相反的方向上移动，并额外地确保了位于分选腔30内的材料颗粒5能尽可能地靠近筒体10的外表面11而被输送，以便使可磁化的颗粒6能被吸引到外表面11上。

分选腔30内的输送空气流61应当尽可能地均匀，尤其是尽可能为层流式的。在本发明中，这可以被认为是与滚筒或磁轴尽可能平行，这其中也包括上文所述的被引导的气流旋转。优选地，输送空气流61的速度可调节成其基本上与材料颗粒5的自由下落速度相当。这意味着不分散的输出。在这种情况下，速度通常在3m/s至7m/s之间。

通过改变流速可实现各种效果。通过使分选腔30内的输送空气流61的流速较高(即，较快)，在恒定的粉尘负载下(即，每单位体积的输送空气61具有相同的颗粒负载5)能实现更高的产率。在产率恒定的情况下，可减小粉尘负载或材料颗粒负载，由此来提高排放到收集腔40内的可磁化的材料颗粒6的纯度。

如果输送空气流61的流速降低，那么在磁场25内的停留时间就会延长，由此能提高所排放的部分中的可磁化的颗粒6的提取量。

从磁性分离装置1的整体概念可以看出，根据本发明的磁性分离装置1的主要特征在于要被分离的材料颗粒5在输送空气流61中以均匀流动的方式被输送。另外主要的是，输送空气流61和筒体10的旋转方向13处于基本上彼此垂直的方向上，使得积累在筒体10的外表面11上的可磁化的材料颗粒6能尽可能快地从磁场25中离开，由此基本上不影响磁性机构20的性能。如果这些材料颗粒保持累积，那么所导致的磁场25最终就会变弱，磁性分离装置1的效率就会变差。

原理上，还可一个接一个地设置多个根据本发明的磁性分离装置1，以便能根据磁场的强度和要被分选的各个材料颗粒5而得到各种不同的材料品质。通过类似的方式，还可以通过使收集腔40分开而实现上述效果，在这种分开的收集腔中，收集在上部区域中的材料的特性与处于较低区域中的材料的特性不同。在这方面，还可以沿着筒体的纵向轴线而设置具有不同强度的磁性机构20。

另外，与现有技术中的类似构造的磁性分离装置相比，使用根据本发明的磁性分离装置1还可实现非常有利的成长规律。

为了增加传统的滚筒式磁性分离装置的产率，通常只能增加滚筒的宽度，增加可磁化颗粒层的允许厚度，和/或增加滚筒的速度，即，旋转速度。如上文所述，滚筒上的材料层的厚度的增加不可能在对移除、纯度和磁场强度没有负面影响的情况下实现。对于滚筒速度来说也是类似的情况。在超过某一滚筒速度的情况下，离心力会大到使得被吸引的材料颗粒因旋转而又被甩出，由此不能通过滚筒而被输送到磁场之外。考虑到滚筒的排出速度和滚筒上的层厚度应当在尺寸增大时保持恒定，因此通常仅能通过滚筒的宽度来增加产率。这是因为与本发明相反，通过已知的滚筒式磁性分离装置不能实现基本上只将可磁化的颗粒吸引到滚筒上。因此，传统的滚筒式磁性分离装置希望滚筒上的可磁化颗粒的层尽可能地薄，理想地仅有一个颗粒的厚度。

另一方面，根据本发明，分选腔可以在全部三个方向(长度、宽度和高度)上扩张。如果分选腔内的流速保持恒定，那么在这种情况下，根据本发明的磁性分离装置的产率就会平方式增长，而不是如现有技术中那样按比例增长。同样，如果流速因较大的系统和尺寸而增大，那么所得到的成长规律就会更具动态性。与已知的滚筒式磁性分离装置相比，根据本发明的方案的优势表现为以下的方面：通过根据本发明的磁性分离装置，不必须在滚筒上仅设置一层薄薄的、单个颗粒厚度的可磁化的颗粒，这是因为基于分散在输送空气流中的颗粒和磁性分离装置的整体构造，基本上仅有可磁化的颗粒存在于滚筒上，或者存在于筒体的外表面上。由此，与已知的滚筒式磁性分离装置不同，不会产生旋转速度的问题。另外，滚筒旋转得有多慢和滚筒上的可磁化颗粒层有多厚对纯度都没有影响。

这种有利的成长规律带来了以下优势，即：能使用系统尺寸较大的磁性分离装置1而不必然会导致经济效益不好的尺寸。

因此，使用根据本发明的磁性分离装置，能够可通过干燥并有效的方式而将材料中的大约在D90＜30μm至D90＜500μm之间的细粒分离出来。

Claims (15)

1.一种用于对具有不同的磁化率的材料颗粒（5）进行干式分离的磁性分离装置（1），包括：

筒体（10），所述筒体（10）能沿其纵向轴线（12）旋转；

静止的磁性机构（20），所述静止的磁性机构（20）设置在所述筒体内并基本上沿着筒体的整个长度延伸，所述磁性机构设计为能在所述筒体的纵向方向上产生连续的磁场（25）；

分选腔（30），所述分选腔在所述筒体（10）的周向方向上沿着所述筒体（10）的外表面的一部分延伸，并沿着所述筒体（10）的高度而平行于所述筒体（10）的纵向轴线（12）延伸；

用于将所述材料颗粒（5）分散式输出到所述分选腔（30）内的机构（50）；

用于产生通过所述分选腔（30）的输送空气流（61）的机构（60），其中，在工作期间，借由所述输送空气流（61）而将所述材料颗粒（5）输送通过所述分选腔（30）；

用于使所述筒体（10）围绕其纵向轴线（12）旋转的马达（18）；

其中，在工作期间，通过所述筒体（10）在与所述输送空气流（61）的方向基本上垂直的方向上旋转而使所述筒体（10）的外表面（11）移动；以及

其中，所述磁性机构（20）和所述筒体（10）设计成并相对于彼此定向为使得所述外表面（11）的具有分选腔（30）的一部分和所述分选腔（30）的内部具有强到足以将材料颗粒（5）吸引到所述外表面（11）上的磁场（25），

其中，通过鼓风机（62）能使所述磁性分离装置（1）在相对于环境的负压下工作，所述鼓风机从所述磁性分离装置（1）中抽吸空气，其中，用于产生所述输送空气流（61）的机构（60）由所述鼓风机（62）来实现。

2.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

所述磁性机构（20）设计为具有N-S-N或S-N-S朝向的磁极（22, 23, 24）的三极式磁体（21）。

3.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在所述筒体（10）的旋转方向（13）上设置有与所述分选腔（30）相连的收集腔（40），所述收集腔基本上设置在所述磁性机构（20）的磁场（25）之外。

4.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在所述筒体（10）的外表面（11）上形成有凸杆（14）。

5.根据权利要求3所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在工作期间，形成于收集腔（40）内的压力高于所述分选腔（30）内的压力。

6.根据权利要求3所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在所述筒体（10）的外表面（11）与所述分选腔（30）和收集腔（40）的相接处之间的区域内形成有密封区域（70），通过所述密封区域（70）能调节从所述收集腔（40）到所述分选腔（30）的空气流（71）。

7.根据权利要求3所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在所述筒体（10）的外表面（11）与所述分选腔（30）和收集腔（40）的相接处之间的区域内设置有清洁喷嘴，通过所述清洁喷嘴来将空气吹到所述筒体（10）的外表面（11）上。

8.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在所述磁性分离装置（1）的端部处设置有用于所述磁性分离装置（1）的鼓风机（62）。

9.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在所述分选腔之后设置有粉尘移除过滤器。

10.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在用于将所述材料颗粒（5）分散式输出到所述分选腔（30）内的机构（50）之后设置有用于所述磁性颗粒（5）的加速轨道（41）。

11.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在用于分散式输出所述材料颗粒（5）的机构（50）之后并在所述分选腔（30）的入口处设置有用于将所述材料颗粒（5）进一步分散在所述输送空气流（61）中的扩散部（42）。

12.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

在所述分选腔（30）内的所述输送空气流（61）的进入区域中设置有用于在输送空气流（61）内引导相反的气流旋转的机构（44）。

13.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

所述分选腔（30）具有基本上为矩形的、带有圆角或斜角的截面。

14.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

所述磁性分离装置（1）可连续式工作。

15.根据权利要求1所述的磁性分离装置，

其特征在于，

所述分选腔（30）的长度和所述输送空气流（61）的速度设计并构造为能实现所述材料颗粒（5）在所述分选腔（30）内的停留时间在0.01秒至2秒之间。

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