DE1061714B

DE1061714B - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Stoffen verschiedener Suszeptibilitaet

Info

Publication number: DE1061714B
Application number: DEM30348A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Walter Koch; Dipl-Phys Heinz Sundermann
Original assignee: Max Planck Institut fuer Eisenforschung
Current assignee: Max Planck Institut fuer Eisenforschung
Priority date: 1956-04-24
Filing date: 1956-04-24
Publication date: 1959-07-23

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von Stoffen verschiedener Suszeptibilität, bei dem ein Gemenge von aus den Stoffen bestehenden Teilchen, insbesondere in Form einer Aufschwemmung, der Einwirkung eines elektrisch erregten, periodisch veränderlichen magnetischen Feldes unterworfen wird, in dessen Bereich die Teilchen höherer Suszeptibilität sich sammeln. Es ist bekannt, dieses Verfahren in der Weise durchzuführen, daß man das Gemenge zwischen Polschuhen der Wirkung eines mit Wechselstrom erregten Magnetfeldes aussetzt. Dies hat zur Folge, daß sich die Kräfte, die zwischen den Teilchen untereinander wirksam sind, fortwährend periodisch ändern. Zur Erregung des Feldes hat man auch Mehrphasenströme benutzt. Bekannt ist ferner, dem erregenden Wechselfeld ein dazu senkrecht verlaufendes Gleichfeld zu überlagern.

Die bekannten Ausführungsformen des Verfahrens dienen zur Anreicherung von magnetischem Erz in einem Gemenge, das unmagnetische Bestandteile enthält. Abweichend hiervon zielt die Erfindung auf regelrechte scharfe Trennung der Substanzen, also auf wesentlich mehr als nur eine Anreicherung des magnetischen Bestandteiles ab. Diese Aufgabe läßt sich mit den bekannten Maßnahmen nicht lösen; denn diese rufen nicht mehr als eine Art Vibration der Teilchen hervor, deren auflockernde Wirkung nur klein ist. Auch wenn man in bekannter Weise die Wirkung des magnetischen Wechselfeldes durch mechanische Einwirkung auf das Gemenge zu unterstützen sucht, erhält man nur eine Erhöhung des Grades der Anreicherung, aber keine scharfe Trennung der Substanzen.

Gemäß der Erfindung besteht die Felderregung aus periodischen Pulsen, zwischen denen stromlose Pausen von endlicher Dauer liegen. Dadurch wird erreicht, daß die Teilchen, nachdem sie während eines Pulses der Anziehungskraft des Feldes unterworfen waren, während der darauffolgenden Pause bei abgeschalteter Erregung die Möglichkeit haben, sich ohne äußere Feldeinwirkung neu zu orientieren, also unter der Wirkung der ihnen zuvor erteilten Magnetisierung Bewegungen auszuführen, die teils in Drehungen, teils in Verschiebungen bestehen und eine beträchtliche auflockernde Wirkung haben. Die eigentliche Trennung findet also während der Pausen zwischen zwei Erregungspulsen statt. Von derartigen Pausen wird bei den bekannten Maßnahmen kein Gebrauch gemacht. Dort gehen vielmehr die magnetischen Kräfte immer nur momentan durch Null, so daß den Teilchen keine Zeit gegeben ist, sich neu zu orientieren und voneinander zu trennen, da dem Nulldurchgang augenblicklich ein Anstieg der anziehenden Kraft folgt.

Es hat sich gezeigt, daß mit dem Verfahren nach Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Stoffen verschiedener Suszeptibilität

Anmelder:

Max-Planck-Institut

für Eisenforschung e. V.,

Düsseldorf, August-Thyssen-Str. 1

Dr. phil. Walter Koch, Düsseldorf-Lohausen,

und Dipl.-Phys. Heinz Sundermann, Düsseldorf,

sind als Erfinder genannt worden

der Erfindung eine fraktionierte Trennung der Substanzen möglich ist. Es gelingt also, aus einem Gemenge, das neben unmagnetischen Stoffen mehrere Stoffe verschiedener Suszeptibilität enthält, diese Stoffe nacheinander je für sich getrennt abzuscheiden. Diese Selektivität des Verfahrens macht die Erfindung für viele praktische Zwecke besonders gut brauchbar, insbesondere bei der industriellen Erzeugung von Rohstoffen mit magnetischen Bestandteilen zur Untersuchung von Proben der Erzeugnisse.

Handelt es sich um Substanzen mit Bestandteilen von verhältnismäßig hoher Remanenz, dann wird die Trennung durch die bleibende Magnetisierung der Teilchen erschwert. Dem kann jedoch in weiterer Ausbildung der Erfindung durch die Anwendung von Pulsen begegnet werden, die nach einer gedämpften Schwingung abklingen. Diese Pulse bewirken, daß die Hysteresisschleife entsprechend dem gedämpft ausschwingenden Strom schrumpft, so daß die Remanenz im Verlauf auf einen kleinen Bruchteil ihres anfänglichen Wertes heruntergedrückt wird.

Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Vorrichtung kann in bekannter Weise aus einem im Luftspalt eines magnetischen Kreises angeordneten Gefäß zur Aufnahme des Gemenges bestehen. Eine solche Vorrichtung wird, um für das Verfahren nach der Erfindung brauchbar zu sein, mit einem den Erregerstrom periodisch unterbrechenden Schalter versehen, insbesondere einem Schalter mit einstellbarer Schaltfrequenz. Um mit Pt|s^ arbeiten zu können, die nach einer gedämpften ^hwingung abklingen, kann der Erregerwicklung ein

mi<t ,einem Dämpfungswiderstand in Reihe liegender '^,Kondensator parallel geschaltet werden, der mit der Erregerwicklung als Induktivität einen Schwingungskreis bildet. Die Dämpfung dieses Kreises wird zweckmäßig einstellbar gemacht.

Auch beim Verfahren nach der Erfindung kiinn in an sich bekannter Weise die Trennung durch Bewegung des Gemenges mittels Einwirkung mechanischer Mittel unterstützt werden. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung, deren man sich zur Durchführung des Verfahrens bedient, einen Antrieb erhalten, der die Gefäßwandung senkrecht zu dem sie durchsetzenden Magnetfeld bewegt.

Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Trenngefäß,

Fig. 2 ein Schaltbild und

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführung des Trenngefäßes.

Gemäß Fig. 1 ragt in ein Gefäß 1, etwa von der Form eines Reagenzglases, ein Rohr 2, das oberhalb ( des Bodens des Gefäßes 1 endet und dessen Außendurchmesser nahezu gleich der lichten Weite des Gefäßes ist. Der aus den Teilen 1 und 2 bestehende Behälter ist im Luftspalt 3 eines Elektromagneten angeordnet (Fig. 2), der aus einem Joch 4 mit Erregerwicklung 5 und Polschuhen 6 und 7 besteht. Das zwischen den Polschuhen entstehende magnetische Feld ist zufolge der zugespitzten Form des Polschuhes 6 dort, wo es in den Behälter übertritt, konzentriert und fällt dann sehr stark ab. Die Energie zur Erregung des Magneten wird einer Wechselstromquelle 8 über einen Gleichrichter 9, einigen Schaltern 10 und einem Quecksilberschalter 11 entnommen.

Ein an die Stromquelle 8 gleichfalls angeschlossener Motor 12 bewegt über ein Getriebe den Schalter 11 und öffnet und schließt damit fortwährend den Stromkreis, der die Erregerwicklung 5 speist. Zwei weitere Motoren 13 und 14 dienen dazu, das Rohr 2 in Drehung um seine Achse zu versetzen und einen durch das Rohr 2 bis auf den Boden des Gefäßes 1 reichenden Rührer 15 zu drehen, und zwar zweckmäßig in entgegengesetzten Richtungen.

Vor Beginn des Prozesses wird das Gefäß 1 mit einer Aufschwemmung des Gemenges von Teilchen verschieden großer Suszeptibilität mit einer Trägerflüssigkeit gefüllt und dann von unten über das Rohr 2 geschoben, so daß der Spiegel 16 im Bereich des Magnetfeldes zwischen den Polschuhen 6 und 7 liegt. Hierauf werden Magnet und Motor eingeschaltet. Unter der Wirkung eines konstanten Magnetfeldes würden sich an der Innenwand des Rohres 2 gegenüber dem Polschuh 6 nach einiger Zeit Teilchen höherer Suszeptibilität sammeln, die jedoch aus den eingangs genannten Gründen noch in starkem Maße mit Teilchen geringerer Suszeptibilität durchsetzt wären. Unter der Wirkung des pulsierenden Feldes wird jedoch die Ansammlung der Teilchen, die bei 17 angedeutet ist, derart kräftig durchschüttelt, daß die weniger stark magnetischen Teilchen herausgelöst werden und herabsinken, um sich am Boden des Gefäßes bei 18 zu sammeln.

Mittels des Schalters 10 kann der Quecksilberschalter 11 wirkungslos gemacht und die Wicklung 5 an Gleichspannung gelegt werden. Schwach magnetische Substanzen können dann bei konstantem Magnetfeld und umlaufendem Rohr 2, nötigenfalls auch mit umlaufendem Rührer 15, voneinander getrennt werden. Die damit erzielte Umwälzung des Gemenges bewirkt, daß die schwächer magnetische Substanz nach einiger Zeit ausfällt.

Auch ein einfacher Unterbrecher an Stelle des Stromwenders 11 würde dem Feld den nötigen pulsierenden Charakter geben. Doch wird eine wirksamere Durchschüttelung des Gemenges bei Umkehr der Feldrichtung erreicht. Dies könnte durch einen Stromwender an Stelle des Schalters 11 geschehen. Einfacher und wirksamer ist jedoch die Anordnung

ίο nach Fig. 2, die parallel zur Wicklung 5 einen Kondensator 19 in Reihe mit einem verstellbaren Widerstand 20 vorsieht. Der so hergestellte Schwingkreis hat zur Folge, daß in den Perioden, in denen der Schalter 11 offen ist, die Richtung des Magnetfeldes sich umkehrt. Der Widerstand 20 dient zur Einstellung der Dämpfung des Schwingkreises. Widerstände in Reihe mit den Motoren 12, 13 und 14 ermöglichen die geeignete Einstellung der Frequenz der Schaltvorgänge und der Drehzahlen des Rohres 2 und des Rüh-

ao rers 15. Die Stärke des Feldes kann durch einen Widerstand 28 eingestellt werden. Zur Überwachung dienen Glimmlampen 29 und 30.

Ist die Trennung beendet, so wird das Gefäß 1 nach unten abgezogen und nach Entleerung mit einer neuen Menge der Aufschwemmung gefüllt. Die im Bereich des Feldes angesammelten Teilchen können nach Entfernung des Gefäßes 1 dem Rohr 2 entnommen werden. Auch in einem Gefäß nach Fig. 3 läßt sich die Trennung wirksam vornehmen. Hier ragt ein spitz oder schneidenförmig zulaufender Polschuh 25 in einen oben offenen Behälter 26 bis dicht über den Flüssigkeitsspiegel 27. Die Mittel zur Schließung des magnetischen Kreises sind übersichtlichkeitshalber fortgelassen. Zur schüttelnden Wirkung des pulsierenden oder wechselnden Magnetfeldes kommt hier noch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die bewirkt, daß die tanzende Auf- und Abbewegung der Teilchen verstärkt wird.

Die beschriebenen Einrichtungen sind nicht nur für Trennungen im Laboratorium, sondern bei entsprechend geänderter Bemessung der Gefäße, gegebenenfalls in einer den Vorgang mehrfach wiederholender Kaskadenanordnung, für die laufende Trennung größerer Mengen in industriellen Anlagen brauchbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen von Stoffen verschiedener Suszeptibilität, bei dem ein Gemenge von aus den Stoffen bestehenden Teilchen, insbesondere in Form einer Aufschwemmung, der Einwirkung eines elektrisch erregten, periodisch veränderlichen magnetischen Feldes unterworfen wird, in dessen Bereich die Teilchen höherer Suszeptibilität sich sammeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Felderregung aus periodischen Pulsen besteht, zwischen denen stromlose Pausen von endlicher Dauer liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung von Pulsen, die nach einer gedämpften Schwingung abklingen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem im Luftspalt eines elektrisch erregten magnetischen Kreises angeordneten Gefäß zur Aufnahme des Gemenges, gekennzeichnet durch einen den Erregerstrom periodisch unterbrechenden Schalter (11), insbesondere mit einstellbarer Schaltfrequenz.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Erregerwicklung (5) ein mit einem Dämpfungswiderstand (20) in Reihe liegender Kondensator (19) parallel geschaltet ist, der mit der Erregerwicklung als Induktivität einen Schwingkreis bildet.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung des Schwingungskreises (5,19, 20) einstellbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung durch Bewegung

des Gemenges mittels Einwirkung mechanischer Mittel (15) unterstützt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Antrieb (12), der die Gefäß wandung senkrecht zu dem sie durchsetzenden Magnetfeld bewegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 897 387, 875 481,
832, 845 331, 830931, 646 229, 622 785.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen