DE102008047841A1 - Vorrichtung zum Abschneiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension, mit einem von der Suspension durchströmbaren rohrförmigen Reaktor mit wenigstens einem Magneten, wobei im Inneren des Reaktors (2) ein Verdrängerkörper (9) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension, mit einem von der Suspension durchströmbaren rohrförmigen Reaktor mit wenigstens einem Magneten.
- Um ferromagnetische Bestandteile, die in Erzen erhalten sind, zu gewinnen, wird das Erz zu Pulver gemahlen und das erhaltene Pulver mit Wasser gemischt. Diese Suspension wird einem Magnetfeld ausgesetzt, das durch einen oder mehrere Magnete erzeugt wird, sodass die ferromagnetischen Partikel angezogen werden, wodurch diese aus der Suspension abgeschieden werden können.
- Aus der
DE 27 11 16 A ist eine Vorrichtung zum Trennen ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension bekannt, bei der eine aus Eisenstäben bestehende Trommel verwendet wird. Die Eisenstäbe werden während der Drehung der Trommel abwechselnd magnetisiert, sodass ferromagnetische Partikel an den Eisenstäben anhaften, wohingegen andere Bestandteile der Suspension zwischen den Eisenstäben herunterfallen. - In der
DE 26 51 137 A1 wird eine Vorrichtung zur Trennung magnetischer Partikel von einem Erzmaterial beschrieben, bei der die Suspension durch ein Rohr geleitet wird, das von einer Magnetspule umgeben ist. Die ferromagnetischen Partikel sammeln sich am Rand des Rohrs an, andere Partikel werden durch ein mittleres Rohr, das sich im Inneren des Rohrs befindet, abgeschieden. - Ein magnetischer Separator wird in der
US 4,921,597 B beschrieben. Der magnetische Separator besitzt eine Trommel, auf der eine Mehrzahl von Magneten angeordnet ist. Die Trommel wird entgegengesetzt zur Fließrichtung der Suspension ge dreht, sodass ferromagnetische Partikel an der Trommel anhaften und von der Suspension getrennt werden. - Ein Verfahren zur kontinuierlichen magnetischen Separation von Suspensionen ist aus der
WO 02/07889 A2 - Bei bekannten Vorrichtungen wird zur Trennung der ferromagnetischen Partikel von der Suspension ein rohrförmiger Reaktor verwendet, durch den die Suspension strömt. An der Außenwand des Reaktors sind ein oder mehrere Magnete angeordnet, die die enthaltenen ferromagnetischen Partikel anziehen. Unter dem Einfluss des durch die Magneten erzeugten Magnetfelds wandern die ferromagnetischen Partikel an die Reaktorwand und werden von dem an der Außenseite des Reaktors angeordneten Magneten gehalten.
-
1 zeigt den Verlauf der Anziehungskraft in Abhängigkeit von der radialen Position bei einer herkömmlichen Vorrichtung. Auf der waagerechten Achse ist der Abstand von der Mitte des Reaktors aufgetragen, die strichpunktierte Linie entspricht der Mittellinie des Reaktors. Auf der senkrechten Achse ist die Anziehungskraft aufgetragen. Die Anziehungskraft, die proportional zum Magnetfeldgradienten ist, besitzt einen parabelförmigen Verlauf und ist im Zentrum des Reaktors minimal und an der Innenwandung des Reaktors maximal. Dementsprechend werden Partikel, die sich in der Mitte des Reaktors befinden, nicht oder nur teilweise von dem oder den Magneten angezogen und anschließend aus der Suspension abgeschieden. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten bewirkt dieser Effekt, dass ein beträchtlicher Teil der den Reaktor durchströmenden Suspension nicht zur Innenwandung des Reaktors gezogen wird und den Reaktor wieder verlässt, ohne dass die ferromagnetischen Partikel abgeschieden werden. Aus diesem Grund ist die Abscheiderate bei herkömmlichen Vorrichtungen bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten unbefriedigend. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension anzugeben, die auch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten eine zufrieden stellende Ausbeute liefert.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass im Inneren des Reaktors ein Verdrängerkörper angeordnet ist.
- Im Gegensatz zu herkömmlichen Reaktoren, die üblicherweise rohrförmig ausgebildet sind, ist der Strömungsquerschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ringförmig, was durch den vorzugsweise zentrisch im Inneren des Reaktors angeordneten Verdrängerkörper bewirkt wird. Der Verdrängerkörper führt dazu, dass die durch den Reaktor strömende Suspension in Wandnähe des Reaktors vorbeifließt, sodass sich praktisch alle ferromagnetischen Partikel im Einflussbereich des Magnetfelds bzw. der Magnetfelder befinden. Dementsprechend wird es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhindert, dass Partikel durch die Mitte des Reaktors fließen und somit nicht angezogen werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch den vorzugsweise als Rohr ausgebildeten Verdrängerkörper eine wesentlich bessere Abscheiderate erreicht.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Reaktor wenigstens eine mit Unterdruck beaufschlagbare, vom Reaktor abzweigende Absaugleitung aufweist, die im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet umgeben ist.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können abgeschiedene ferromagnetische Partikel durch die Absaugleitung entfernt und damit von der Suspension getrennt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit den Vorteil auf, dass zum Entfernen der ferromagnetischen Partikel von der Suspension der Reaktor nicht gestoppt werden muss. Dementsprechend kann das Abscheiden der ferromagnetischen Partikel mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kontinuierlich durchgeführt werden.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Permanentmagnet von einer eine Magnetfeldsteuerung ermöglichenden Spulenwicklung umgeben ist. Durch die Magnetfeldsteuerung kann das Magnetfeld des Permanentmagneten vergrößert oder verkleinert werden. Auf diese Weise kann die Einflusszone angepasst werden, innerhalb der ferromagnetische Partikel angezogen werden, die anschließend über die Absaugleitung von der Suspension getrennt werden.
- Mit besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Absaugleitungen aufweisen, die jeweils im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet umgeben sind. Die mehreren Absaugleitungen können kaskadenartig im Strömungsweg der Suspension angeordnet sein, sodass beim Durchfließen der Suspension durch den Reaktor stufenweise weitere ferromagnetische Partikel von der Suspension entfernt werden.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es auch vorgesehen sein, dass sie mehrere in Umfangsrichtung des Reaktors verteilt angeordnete Absaugleitungen aufweist, die jeweils im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet umgeben sind. Mit einer derartigen Anordnung kann praktisch der gesamte Strömungsquerschnitt von einem Magnetfeld beaufschlagt werden, sodass ein sehr großer Anteil der in der Suspension enthaltenen ferromagnetischen Partikel mittels der Absaugleitungen aus der Suspension entfernt werden kann.
- Es wird besonders bevorzugt, dass die Absaugleitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, vorzugsweise jede Absaugleitung, ein steuerbares Absperrventil aufweist. Durch eine Steuerungsvorrichtung kann jedes Absperrventil geöffnet und geschlossen werden. Wenn ein Absperrventil geöffnet wird, gelangen die ferromagnetischen Partikel, die sich unter dem Einfluss des Magnetfelds angesammelt haben, durch den Unter druck in die Absaugleitung und können an einer anderen Stelle gesammelt werden. Der Unterdruck kann beispielsweise durch eine Pumpe oder dergleichen erzeugt werden.
- Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Absaugleitungen miteinander verbunden sind. Miteinander verbundene Absaugleitungen können gleichzeitig zum Absaugen angesammelter ferromagnetischer Partikel verwendet werden, indem die zugehörigen Absperrventile gleichzeitig geöffnet werden. Wenn mehrere Absaugleitungen miteinander verbunden sind, genügt eine einzige Vorrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks, etwa eine Pumpe, um die ferromagnetischen Partikel von allen Absaugleitungen abzusaugen.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 ein Diagramm, in dem die Anziehungskraft in Abhängigkeit von der radialen Position bei einer herkömmlichen Vorrichtung dargestellt ist; -
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und -
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. - Die in
2 gezeigte Vorrichtung1 umfasst einen rohrförmigen Reaktor2 , der mehrere Absaugleitungen3 aufweist. Der Reaktor2 weist mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Absaugleitungen3 auf, wobei sich jeweils zwei Absaugleitungen3 gegenüberliegen. - Jede Absaugleitung
3 ist von einem ringförmig ausgebildeten Permanentmagnet4 umgeben. Jeder Permanentmagnet4 ist von einer Spulenwicklung5 umgeben, mit der das durch den Perma nentmagnet4 erzeugte Magnetfeld verstärkt oder abgeschwächt werden kann. Die Spulenwicklungen5 sind mit einer nicht dargestellten Steuerungsvorrichtung verbunden. - Jede Absaugleitung
3 kann mittels eines Absperrventils6 verschlossen bzw. geöffnet werden. Die verschiedenen Absaugleitungen3 münden in Absaugleitungen7 , in denen sich jeweils eine Unterdruck erzeugende Pumpe befindet. - Im Inneren des Reaktors
2 ist ein Verdrängerkörper9 zentrisch angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verdrängerkörper9 als Rohr ausgebildet, bei anderen Ausführungsbeispielen kann er auch als massiver Zylinder ausgebildet sein. Wegen des Verdrängerkörpers9 ist der Strömungsquerschnitt bei der in2 gezeigten Vorrichtung1 ringförmig. Selbst wenn sich magnetische Partikel an der Oberfläche des Verdrängerkörpers9 befinden, unterliegen sie dem Einfluss des durch die Permanentmagnete4 erzeugten Magnetfelds, sodass die ferromagnetischen Partikel zu dem Permanentmagnet4 hin gezogen werden und an dieser Stelle anhaften. - Die Pfeile in
2 geben die Strömungsrichtung der Suspension an. Am Zufluss10 des Reaktors2 wird eine Suspension11 zugeführt. Diese Suspension besteht aus Wasser, gemahlenem Erz und gegebenenfalls Sand. Die Korngröße des gemahlenen Erzes kann variieren. - Unter dem Einfluss der Magnetfelder der Permanentmagnete
4 lagern sich ferromagnetische Partikel12 an der Innenseite des Reaktors im Bereich der Permanentmagnete4 ab, wie in2 gezeigt ist. Diese Ablagerungen bilden sich an allen Permanentmagneten4 , die in Strömungsrichtung nacheinander in dem Reaktor2 angeordnet sind. Wenn die Absperrventile6 – wie in2 gezeigt – geöffnet sind, gelangen die ferromagnetischen Partikel durch die Absaugleitungen6 wegen des durch die Pumpe8 erzeugten Unterdrucks in Absaugleitungen7 , sodass die ferromagnetischen Partikel von der Suspension11 getrennt und in einem Vorratsbehälter gesammelt werden können. Mittels der Spulenwicklungen5 kann die Stärke der Magnetfelder der Permanentmagnete4 gesteuert werden, das heißt die Größe der Magnetfelder kann erhöht oder verringert werden. Das Absaugen der ferromagnetischen Partikel erfolgt bei verringerter Magnetkraft, indem die Spulenwicklungen5 entsprechend gesteuert werden. - Andere nicht ferromagnetische Partikel, die in der Suspension enthalten sind, oder andere Bestandteile wie Sand, strömen unbeeinflusst axial durch den Reaktor
2 . -
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension, wobei gleiche Bestandteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. - Die Vorrichtung
13 besteht aus einem Reaktor2 , in dessen Inneren sich ein zentrisch angeordneter Verdrängerkörper9 befindet. Mehrere Absaugleitungen3 münden sternförmig radial in den Reaktor2 . Im Bereich der Abzweigung der Absaugleitungen3 von dem Reaktor2 befinden sich segmentweise angeordnete Permanentmagnete4 . Die Permanentmagnete4 sind segmentpolarisiert. In Übereinstimmung mit der in2 gezeigten Vorrichtung ist jede Absaugleitung3 mit einem steuerbaren Absperrventil6 versehen. Über eine in3 nicht gezeigte Vorrichtung zur Erzeugung von Unterdruck, etwa eine Pumpe, kann bei geöffneten Absperrventilen6 der magnetisch separierte Teil der Suspension abgesaugt und anschließend abgetrennt werden. - In
3 sieht man, dass die Suspension11 sich in einem Ringspalt zwischen der Außenseite des Verdrängerkörpers9 und der Innenseite des Reaktors2 befindet. Mit der Vorrichtung13 wird auch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten eine hohe Abscheiderate und damit eine gute Ausbeute erzielt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2651137 A1 [0004]
- - US 4921597 B [0005]
- - WO 02/07889 A2 [0006]
Claims (9)
- Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension, mit einem von der Suspension durchströmbaren rohrförmigen Reaktor mit wenigstens einem Magneten, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Reaktors (
2 ) ein Verdrängerkörper (9 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkörper (
9 ) zentrisch im Inneren des Reaktors (2 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkörper (
9 ) als Rohr ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (
2 ) wenigstens eine mit Unterdruck beaufschlagbare vom Reaktor (2 ) abzweigende Absaugleitung (3 ) aufweist, die im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet (4 ) umgeben ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (
4 ) von einer eine Magnetfeldsteuerung ermöglichenden Spulenwicklung (5 ) umgeben ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Absaugleitungen (
3 ) aufweist, die jeweils im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet (4 ) umgeben sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere in Umfangsrichtung des Reaktors (
2 ) verteilt angeordnete Absaugleitungen (3 ) aufweist, die jeweils im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet (4 ) umgeben sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugleitung (
3 ), vorzugsweise jede Absaugleitung (3 ), ein steuerbares Absperrventil (6 ) aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Absaugleitungen (
3 ) miteinander verbunden sind.
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