DE1162303B - Magnetischer Starkfeldscheider - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: B 03 c

Deutsche Kl.: lb-4/01

Nummer: 1162 303

Aktenzeichen: S73108VIa/lb

Anmeldetag: 22. März 1961

Auslegetag: 6. Februar 1964

Zum Trennen von schwachmagnetischen Erzen werden sogenannte Starkfeldscheider verwendet, die in verschiedenen Formen vorkommen. Da die magnetische Anziehungskraft proportional zum Produkt aus der Feldstärke und ihrem Gradienten ist, muß zum Trennen schwachmagnetischer Erze sowohl die Feldstärke wie auch ihr Gradient so groß wie möglich sein. Dann eignen sich Magnetscheider mit Elektromagneten am besten, wobei den gestellten Anforderungen nur durch Verwendung von magnetischen Kreisen genügt wird, die möglichst geschlossen sind. In den gebräuchlichsten Magnetscheidern ist im Luftspalt eine drehbare Eisenwalze angeordnet, die durch das Magnetfeld induziert, einen sekundären Magnetpol bildet, in dem die magnetischen Teilchen angezogen und durch den Luftspalt transportiert werden, während die unmagnetischen Teilchen ausgeschieden werden.

Der größte Nachteil der vielen verschiedenen Scheiderbauarten, die nach diesem Prinzip ausgebildet sind, besteht darin, daß die von der Walzenoberfläche angezogenen magnetischen Teilchen darauf festgehalten werden, ohne auflodernde Relativbewegungen ausführen zu können, während sie durch den Luftspalt transportiert werden. Oft sind daher unmagnetische Teilchen zwischen den magnetischen Teilchen eingeschlossen, wodurch ihre Trennung erschwert und das nach dem Abscheiden erhaltene Konzentrat minderwertig wird. Infolgedessen können Starkfeldscheider der angegebenen Art zur Behandlung von feinverteiltem Gut nicht verwendet werden. Da andererseits auch größere Teilchen sich nicht in den Scheider einbringen lassen, weil die Abmessungen des Luftspalts, besonders an der Stelle der stärksten Anziehungskraft, zu gering sind, ist der Arbeitsbereich dieser Magnetscheider hinsichtlich der Korngröße des Trenngutes sehr begrenzt. Er liegt im allgemeinen innerhalb der Korngrößengrenzen von 0,3 bis 3,0 mm.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Walzen-Magnetscheiders, der hinsichtlich der Feldstärke den üblichen Starkfeldscheidern ebenbürtig ist und sich auch für sehr feinkörniges bzw. schwachmagnetisches Separiergut verwenden läßt.

Die Erfindung kennzeichnet sich in erster Linie dadurch, daß die Trennwalze aus magnetisch leitendem Material mit dachförmigen Polschneiden und einen durch den Luftspalt nahe den Vorsprüngen beweglichen, eine Zwischenwand bildenden, um die Magnetwalze herum angeordneten Zylinder aus unmagnetischem Material aufweist, dem das Trenngut zugeführt wird. Die Scheitel der Polschneiden an der Magnetischer Starkfeldscheider

Anmelder:

SaIa Maskinf abriks Aktiebolag, SaIa (Schweden)

Vertreter:

Dr. M. Eule

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg,

Patentanwälte, München 13, Kurfürstenplatz 2

Als Erfinder benannt:

Erkki Aukusti Laurila, Helsinki

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 30. März 1960 (Nr. 3155)

Magnetwalze sind der Innenwand des Zylinders zugekehrt, dessen Bewegung im wesentlichen quer zu den Kraftlinien des Magnetfeldes zwischen den Polen gerichtet ist und der derart an den dachförmigen PoI-schneiden vorbeibewegt wird, daß an seiner Außenwand angezogenes Gut umgewälzt wird, so daß das unmagnetische Gut freigelegt wird und ausgeschieden werden kann.

Eine besonders wirksame Bewegung der Teilchen des Gutes auf der Oberfläche der Trommel läßt sich erzielen, wenn die Polschneiden schräg zur Trommelachse verlaufen, und zwar vorzugsweise schraubenlinienförmig. Die Kräfte, die bei der Bewegung der Trommel längs ihrer Mantelfläche wirksam sind, haben dabei auch axial im Verhältnis zur Trommel gerichtete Komponenten, so daß die Teilchen bestrebt sind, sich nicht nur in der Umf angsrichtung in senkrecht zur Trommelachse liegenden Ebenen, sondern auch parallel zur Trommelachse zu bewegen.

Das Ergebnis davon ist eine verbesserte Freigabe und Ausscheidung der unmagnetischen Teilchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnungen: F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt und

F i g. 2 eine Draufsicht eines Magnetscheider nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, und

Fig. 4 einen Querschnitt einer Separiertrommel mit darin angeordneter Walze in größerem Maßstab für den in Fig. 1 und 2 dargestellten Magnetscheider;

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3 4

F i g. 5 und 6 zeigen, ebenfalls in größerem Maß- scheiben über einen Riemen 33 von einem Motor 34

stab, die Vorrichtungen zur Zufuhr des Trenngutes in Richtung der Pfeile 35, 36 angetrieben, also im

zu einem Magnetscheider nach Fig. 1 und 2; Sinne des Uhrzeigers in Fig. 1.

F i g. 7 und 8 zeigen eine Ansicht bzw. Draufsicht Die Unterseite der Trommel 8 ist zum Teil vom eines Magnetscheiders gemäß einer zweiten Ausbil- 5 oberen Ende eines Sammelkastens für getrenntes Gut

dung; umgeben, der durch Zwischenwände 37, 38 in drei

Fig. 9 und 10 zeigen im Vertikalschnitt bzw. trichterförmige Taschen 39, 40 und 41 für Konzen-

Draufsicht und Längsteilschnitt ein drittes Ausfüh- trat. Mischgut bzw. Abfall unterteilt ist.

rungsbeispiel des Magnetscheiders nach der Erfin- Wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich, ist die Walze 7 dung; ίο auf der dem Arbeitsspalt 20 zugekehrten Seite mit

Fig. 11 zeigt schließlich in Draufsicht und im dachförmigen Polschneiden 42 versehen, die sich

oberen Teil im Schnitt ein weiteres Ausführungsbei- schraubenlinienförmig von einer Stelle 43 auf der

spiel. Oberseite der Walze bis zu einer Stelle 44 auf der

Die F i g. 1 bis 6 zeigen den Kern 1 und die Unterseite der Walze erstrecken. Die Scheitel 43 der Spule 2 eines Elektromagneten sowie dessen Pole 3 15 Polschneiden sind verhältnismäßig scharfkantig. Der

und 4 mit einem Luftspalt 5. Die Trennorgane be- Winkel zwischen zwei benachbaren Flanken der

stehen aus einer Walze 7 aus magnetisch leitendem Schneiden kann verschieden groß sein. Ein normaler

Material, beispielsweise Armco-Eisen, 30% Co-Stahl Wert ist ungefähr 90^c.

od. dgl. sowie aus einer zylindrischen Trommel 8 aus Durch Verwendung eines Elektromagneten läßt

magnetisch nichtleitendem Material, beispielsweise 20 sich ein starkes Magnetfeld zwischen der Walze 7 und

rostfreiem Stahl oder mit Glasfasern verstärktem dem Polschuh 4 erzeugen. Durch magnetische Induk-

Kunststoff. Der eine Pol 3, ein Südpol, wird durch tion wird auf der dem Polschuh 4 zugekehrten Seite

einen Polschuh gebildet, der an einer Seite 9 eines der Walze 7 ein Magnetpol erzeugt, dessen Polari-

rechteckigen Rahmens sitzt, an dessen gegenüber- tat derjenigen dieses Polschuhs entgegengesetzt ist,

liegender Seite das eine Ende des Kerns 1 befestigt 35 also im gewählten Beispiel ein Südpol, da der Pol 4

ist. Das andere Ende des Kerns bildet den Polschuh 4, ein Nordpol ist. Das Kraftfeld ist an den Scheitel-

also den Nordpol des Elektromagnets. Die vier Seiten linien 43 der Schneiden konzentriert, die sich in un-

9, 10, 11 und 12 des Rahmens bilden zusammen mit mittelbarer Nähe der Innenseite der sie umgebenden

dem Kernl, den Polschuhen 3, 4 und der ma- Trommel 8 befinden.

gnetisch leitenden Walze 7 einen geschlossenen ma- 30 Der beschriebene Magnetscheider arbeitet wie

gnetischen Kreis. folgt:

Der Walze 7 wird von zwei an ihren Enden her- In Magnetscheidern dieser Art werden gewöhn-

ausragenden Lagerzapfen 14 getragen, die mit Hilfe Hch schwachmagnetische, verhältnismäßig feinzer-

von Querstiften 15 in Konsolen 16 befestigt sind, die teilte Erze getrennt. Das feinverteilte Separiergut wird

von der Seite 9 des Rahmens nach innen ragen. Die 35 bei umlaufender Speisewalze 22 in einem gleich-

Trommel 8 ist als zylindrischer Mantel ausgebildet, mäßigen Strom dem Einfülltrichter 21 entnommen

der gleichachsig zur Walze 7 liegt und dessen bei- und fällt auf die Oberseite der unmagnetischen Trom-

spielsweise aus Aluminium oder einem anderen un- mel 8 hinab. Die Trommel 8 dreht sich in der Rich-

magnetischen Werkstoff bestehende Stirnwände 13 tung des Pfeils 36 und transportiert das Gut in das

(Fig. 3) auf den feststehenden Zapfen 14 gelagert 40 Magnetfeld im Arbeitsspalt 20. Die magnetischen

sind. Teilchen des Gutes werden von der stillstehenden

Die Polschuhe 3, 4 haben zur Trommel 8 hin ge- Walze 7 angezogen und auf der Außenseite der Tromrichtete konkave Flächen. Die eine konkave Fläche mel 8 festgehalten. Sie sammeln sich zum größten 18 liegt nahe der Trommel und konzentrisch zu Teil gegenüber den Scheitellinien 43 der Polschneiden dieser, während die andere Fläche 19 sich in einem 45 42 an, wo die Feldstärke am größten ist. Die Tromgrößeren Abstand von der Trommel befindet und mel ist bestrebt, jedes Teilchen a (F i g. 3) auf einem einen derart bogenförmigen Verlauf hat, daß zwischen Kreisbogen zu führen, der in einer Radialebene der der Trommel und dieser Endfläche 19 ein sich nach Trommel liegt, also in Richtung des Pfeils b in unten erweiternder Arbeitsspalt20 gebildet wird. Fig. 3. Gleichzeitig ist die schräg zu dieser Ebene Das korn- oder pulverförmige Trenngut gelangt 50 verlaufende Schneide 42 bestrebt, das Teilchen zuauf die Oberseite der Trommel 8 aus einem Einfüll- rückzuhalten, so daß es ihrer schraubenförmigen trichter 21 (Fig. 1, 5 und 6), der unten eine an sich Scheitellinie 43 folgt. Die Bewegung hat mit anderen bekannte Speisewalze 22 und auf der Vorderseite ein Worten eine axiale Komponente c, woraus folgt, daß Regelorgan in Form einer Schiebeluke 23 hat, die mit das Teilchen bei seiner Bewegung nach unten durch Hilfe einer Schraube 24 und eines Handrads 25 in 55 den Arbeitsspalt gleichzeitig auf der Außenseite der Höhenrichtung zur Speisewalze hin und von dieser Trommel 8 nach einer Seite hin rollt. Das einweg verstellbar ist. Die Luke ist auf der Vorderseite gebrachte Gut besteht jedoch aus einem Gemisch mades Trichters mit Hilfe von dort befestigten Stiften 26 gnetisch leitender und nichtleitender Teilchen. Ingeführt, die sich durch Schlitze 27 in der Luke er- folge der beschriebenen rollenden Bewegung der mastrecken. Zwischen der unteren Kante der Luke und 60 gnetisierten Körner werden die unmagnetischen Körder Speisewalze 22 befindet sich ein mit Hilfe der ner, die zwischen den auf der Trommelfläche fest-Schraube 24 regelbarer Austrittsspalt 28, durch den gehaltenen magnetisierten Körnern eingeschlossen das Gut bei der Drehung der Speisewalze 22 in der sein können, freigelegt und unter dem Einfluß der Pfeilrichtung 29 austritt. Fliehkraft von der Trommel abgeworfen. Sie fallen Auf einem Zapfen 30 der Speisewalze 22 sitzt eine 65 nach unten durch den Arbeitsspalt 20 und werden in Riemenscheibe 31 und auf der Stirnwand 13 der der rechten Tasche 41 als Abfall gesammelt. Ein Trommel 8 eine Riemenscheibe 32. Die Trommel und Mischgut, das etwas magnetisches Material enthält, die Speisewalze werden mit Hilfe dieser Riemen- fällt in die mittlere Tasche 40 hinab. Das magnetische

Claims (10)

Gut folgt mit der Trommel 8 nach unten, wo das Magnetfeld zu schwach ist, um die Teilchen entgegen der Wirkung der Fliehkraft und Schwerkraft auf der Trommel festzuhalten. Die magnetischen Teilchen fallen dort nach unten und werden in der linken Tasche 39 gesammelt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 enthält der geschlossene magnetische Kreis zwei Scheidevorrichtungen 45 und 46, und zwar je eines an einem Ende eines elektromagnetischen Kerns 47, der zusammen mit seiner Spule 48 von einem gemeinsamen, mit Polschuhen 49 und 50 versehenen Rahmen 51 umgeben ist. Jede der Vorrichtungen 45 und 46 kann im einzelnen in der im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 6 beschriebenen Weise ausgebildet sein. Es lassen sich auch in an sich bekannter Weise mehr als zwei derartige Vorrichtungen in ein und demselben magnetischen Kreis anordnen. Die durch die Erfindung bezweckte rollende Bewegung des Trenngutes läßt sich auch durch abgewandelte Vorrichtungen dieser Art erzielen. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist in Fig. 9 dargestellt. Hier enthält der Magnetscheider zwei Walzen 52 und 53 aus einem magnetisch leitenden Werkstoff, wie Eisen, die je von einer Trommel 54 bzw. 55 aus unmagnetischem Material, wie rostfreiem Stahl oder Kunststoff umgeben sind. Jede Walze hat sternförmig angeordnete Polschneiden 56 bzw. 57, die entweder axial oder schraubenlinienförmig verlaufen. Die Walzen sind hier ebenso wie die Trommeln drehbar und derart miteinander gekuppelt, daß die Scheidenscheitel 56 der einen Walze 52 wie die Zähne zweier kämmender Zahnräder sich gegenüber den Schneidenlücken der anderen Walze 53 befinden. Die Drehachsen der Walzen sind zueinander parallel. Der Arbeitsspalt 58 befindet sich zwischen den Trommeln, deren Mantel sich dort nach unten bewegen. Jede Trommel läuft in derselben Richtung wie die darin befindliche Walze, aber mit einer anderen, vorzugsweise etwas größeren Drehzahl als diese Walze. Die Walzen 52 und 53 bilden ungleichnamige Pole eines Elektromagneten, so daß zwischen ihnen im Arbeitsspalt 58 ein starkes Magnetfeld vorhanden ist. Das Separiergut, das von oben befindlichen Einfülltrichtern 59, 60 auf die Trommeln herabfällt, wird von den Kanten der Schneiden 56, 57 angezogen, wo die magnetische Feldstärke am größten ist. Sie werden von den Trommeln mitgenommen und dabei in rollende Bewegung gesetzt, so daß das unmagnetische Material freigelegt wird. Dieses Material fällt in eine mittlere Sammeltasche 62 hinab, während das Konzentrat seitlich in die symmetrischen Außentaschen 61 und 63 geschleudert wird. Der in Fig. 9 schematisch dargestellte Magnetscheider kann die in Fig. 10 gezeigte Bauart haben. Hier laufen die Stirnwände der Trommeln 54 und 55 frei auf Zapfen 64, die in Wälzlagern 65 gelagert sind. Diese Stirnwände sind als Riemenscheiben 66 ausgebildet (oder können mit gleich großen, miteinander kämmenden Zahnrädern versehen sein), so daß sie mit Hilfe von Riemen in entgegengesetzten Richtungen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden können. Die Zapfen 64 sind an dickeren, als Elektromagnetkerne wirkenden Wellen 67 ausgebildet oder darin befestigt, welche innerhalb der Trommeln die aus Weicheisen bestehenden, sternförmig ausgebildeten Walzen tragen. Von diesen ist die eine 52 im oberen Teil der Fig. 10 im Schnitt dargestellt. Die Welle 67 ist von der elektromagnetischen Spule 68 umgeben und an dem der Walze 52 entgegengesetzten Ende mit einem Zapfen 69 versehen, der in einem Lager 70 in einem Seitenstück 71 aus magnetischem Material, beispielsweise Armco-Eisen, gelagert ist. Auf den Zapfen 69 sind miteinander im Eingriff stehende Zahnräder 72 und 73 festgekeilt. Auf dem einen Zapfen 69 ist auch eine Riemenscheibe 74 festgekeilt. Ein geschlossener magnetischer ίο Kreis erstreckt sich von der einen Walze 52 über die eine Welle 67, den Zapfen 69, das Seitenstück 71, den anderen Zapfen 69 und die Welle 67 zur anderen Walze 53 in der Trommel 55. In diesem Kreis befindet sich zwischen den Walzen 52 und 53 ein Luftspalt für die Mäntel der Trommeln 54, 55 und den dazwischen gebildeten Arbeitsspalt 58. Bei Drehung der einen Weile 67, 69 mit Hilfe der Riemenscheibe 74 wird die andere Welle durch die stets im Eingriff stehenden Zahnräder 72 und 73 in entgegengesetzter Richtung gedreht. Die Trommeln 54 und 55 können mit Hilfe der Riemenscheiben 66 mit gleicher Geschwindigkeit laufen, und zwar vorzugsweise etwas schneller als die Walzen 52 und 53 und in derselben Richtung wie diese. Da die magnetischen Kräfte zwischen den Walzen sehr groß sein können, kann es zweckmäßig und vorteilhaft sein, die Wellen symmetrisch zu belasten, und zwar durch Anordnung einer aus Walzen und Trommeln bestehenden Scheidevorrichtung an jedem Ende, wie es schematisch in Fig. 11 gezeigt ist. Die als elektromagnetische Kerne wirkenden Wellen 75 und 76 sind somit an einem Ende mit einer aus Trommeln 77 und Walzen 78 bestehenden Scheidevorrichtung und am anderen Ende mit einer aus Trommeln 79 und Walzen 80 bestehenden Vorrichtung versehen. Die Wellen haben je eine elektromagnetische Spule 81. Sowohl die Trommeln 77 wie auch die Trommeln 79 sind zwangsweise miteinander gekuppelt und laufen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung, beispielsweise durch Verwendung von Zahnräderpaaren 82 und 83 bzw. 84 und 85. Diese Zahnräder werden durch Zahnräder 86 und 87 angetrieben, die auf einer Welle 88 sitzen. Diese Welle wird durch einen Motor 90 über ein Zahnrad 89 angetrieben. Die Wellen 75 und 76 mit den darauf sitzenden Walzen 78 und 80 werden gemeinsam angetrieben, beispielsweise mit Hilfe von Zahnrädern 91 und 92, von denen das Zahnrad 92 im Eingriff mit einem Ritzel 93 auf der Welle eines Motors 94 steht. Der in Fig. 11 dargestellte Magnetscheider ist symmetrisch mit Bezug auf eine senkrecht zu den Wellen 75 und 76 liegende Mittelebene. Die Anziehungskräfte im Magnetfeld zwischen den Walzen 78 am einen Ende der Wellen sind gleich groß wie die Anziehungskräfte zwischen den Walzen 80 am anderen Ende, so daß die Wellen gleichförmig belastet werden. Um die rollende Bewegung des Gutes auf dem Trommelmantel zu erleichtern, falls die Polschneiden parallel zur Trommelachse verlaufen, kann die Trommelachse geneigt oder vertikal sein, wobei die Schwerkraft eine Komponente erzeugt, die parallel zur Drehachse gerichtet ist. g Patentansprüche:

1. Magnetischer Starkfeldscheider, insbesondere für feinkörnige Erze und ähnliche Güter, mit im Luftspalt zwischen zwei ungleichnamigen Ma-

gneipolen angeordneten Scheideorganen, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheideorgane aus einer Walze aus magnetisch leitendem Material mit scharfkantigen dachförmigen Polschneiden und einer um die Walze herum angeordneten zylindrischen Trommel aus unmagnetischem Material bestehen, wobei die Bewegung der Trommelwandung im wesentlichen quer zu den Kraftlinien des Magnetfeldes zwischen den Polen gerichtet ist.

2. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch induzierte Walze wenigstens annähernd zylindrisch ausgebildet ist und über ihren ganzen oder teilweisen Umfang mit Polschneiden ausgestattet ist, während die Trommel mit ihrer inneren Mantelfläche sich nahe den Scheiteln der Vorsprünge befindet und um die Längsachse der Walze drehbar ist.

3. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschneiden schräg, vorzugsweise schraubenlinienförmig, zur Trommelachse verlaufen.

4. Magnetscheider nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus magnetisch leitendem Material bestehende Walze feststehend ist.

5. Ausbildung des Magnetscheiders nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftspalt zwischen den beiden Polschuhen zwei Walzen mit sie umgebenden Trommeln in einem Abstand voneinander zwecks Bildung eines Arbeitsspaltes angebracht sind, wobei die Polschneiden derart sternförmig auf den Walzen angeordnet sind, daß je ein Schneidenscheitel einer Walze gegenüber der Lücke zwischen zwei benachbarten Schneiden der anderen Walze liegt.

6. Magnetscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze in ihrer Trommel mit einer anderen, vorzugsweise etwas niedrigeren Umfangsgeschwindigkeit als die Trommel und in gleicher Richtung wie diese drehbar ist.

7. Magnetscheider nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit in entgegengesetzten Richtungen drehbar sind, beispielsweise dadurch, daß sie auf je einer Welle befestigt sind, die über gleich große, miteinander kämmende Zahnräder in Verbindung stehen.

8. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß je eine aus Trommeln und Walzen bestehende Scheidevorrichtung an entgegengesetzten Enden von als Elektromagnetkerne wirkenden, von Spulen umgebenen, parallelen Wellen angeordnet ist.

9. Magnetscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidevorrichtungen symmetrisch mit Bezug auf eine senkrecht zu den Wellen liegende Mittelebene angeordnet sind.

10. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere aus je einer magnetischen Walze und einer diese umgebenden unmagnetischen Trommel bestehende Scheidevorrichtungen in verschiedenen Luftspalten ein und desselben magnetischen Kreises angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 720 634, 732133;
USA.-Patentschriften Nr. 1 714 171, 2 597561;
deutsche Auslegeschrift A18318VIa/lb (bekanntgemacht am 31. 10. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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