DE1204153B - Vorrichtung zur magnetischen Trennung von kleinstueckigen oder pulverfoermigen Materialien unterschiedlicher Magnetisierbarkeit - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B03d

Deutsche Kl.: Ib-I

1 204 153
W31301VIa/lb
19. Dezember 1961
4. November 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur magnetischen Trennung von Stoffen mit unterschiedlicher Magnetisierbarkeit, insbesondere zur Behandlung von Erzen, die schwach magnetische Bestandteile enthalten. Die Erfindung betrifft ferner eine einstufige Anreicherung von mindestens zwei Mineralien mit schwacher und starker magnetischer Suszeptibilität aus einem Ausgangsmaterial, dessen Magnetisierbarkeit geringer ist als der am schwächsten magnetische Stoff, welcher angereichert werden soll. Die Erfindung ist sowohl bei der nassen als auch bei der trockenen Anreicherung anwendbar sowie auf Stoffe mit einem weiten Magnetisierbarkeitsbereich, der sich von dem am besten magnetisierbaren Material, wie beispielsweise Eisen, bis zu einem wenig magnetisierbaren Material, wie Korund, erstreckt.

Bekanntlich existieren in verschiedenen Teilen der Vereinigten Staaten und Kanada große Lager von geringhaltigen Eisenerzen, die aber wegen ihres verhältnismäßig hohen Gehaltes an Kieselerde, Silikaten und anderen Gangartmaterialien bisher für eine unmittelbare Verwendung in Hochöfen oder als Ausgangsmaterial für andere Arten herkömmlicher Schmelzvorrichtungen ungeeignet waren. Da aber Erzlager mit hohem Metallgehalt allmählich abnehmen, wurde es erforderlich, wirtschaftliche Verfahren zur Behandlung von geringhaltigen Lagern zu entwickeln, insbesondere für solche, die entweder Hämatit allein in einem feinverteilten Zustand oder aber Mischungen von Hämatit und Magnetit enthalten.

Die herkömmlichen Magnetscheider können durch die Art ihrer Konstruktion das Erz nicht wirtschaftlich mit einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit verarbeiten. Auch sind verschiedene Erze, wie beispielsweise geringhaltiges Eisenerz, in dem der zu gewinnende Bestandteil sowohl als schwach magnetischer als auch als stark magnetischer Stoff vorliegt, schwer wirtschaftlich zu verarbeiten, vor allem, wenn sowohl der magnetisch schwache als auch der magnetisch starke Bestandteil möglichst gleichzeitig in einem einstufigen Durchgang gewonnen werden soll. Dies ist insbesondere der Fall bei der Behandlung von geringhaltigem Eisenerz, welches Magnetit und Hämatit enthält, von denen die relative Magnetisierbarkeit des Magnetits bis zu 30mal größer ist als diejenige des Hämatits. Wenn daher sowohl Hämatit als auch Magnetit gewonnen werden soll, ist eine hohe Feldstärke von mindestens etwa 17 000 Gauß srforderlich, was verschiedene praktische Probleme aufwirft.

Vorrichtung zur magnetischen Trennung von
kleinstückigen oder pulverförmigen Materialien
unterschiedlicher Magnetisierbarkeit

Anmelder:

David Weston, Toronto, Ontario (Kanada)

Vertreter:

Dr. rer. nat. F. Vollmer, Patentanwalt,

Hamburg-Wandsbek, Schloßstr. 6

Als Erfinder benannt:

David Weston, Toronto, Ontario (Kanada)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Dezember 1960
(77 895)

Wenn nämlich ein Erz des vorbeschriebenen Typs sofort unter den Einfluß einer hohen magnetischen Feldstärke gebracht wird, wie es beispielsweise in den herkömmlichen trommelartigen Magnetabscheidern der Fall sein kann, wird die Anziehung des Magnetits an das magnetische Element so groß sein, daß eine Verstopfung des verhältnismäßig engen Durchganges, durch den das Erz zugeführt wird, eintritt, was sich naturgemäß nachteilig auf die Produktionsgeschwindigkeit auswirkt. Femer neigt eine plötzliche Ansammlung oder Zusammenballung der magnetischen Teilchen um und zwischen den Magnetpolen dazu, als sogenannter magnetischer Käfig zu wirken und den Magnetfluß auf das angezogene Material zu konzentrieren. Hierdurch wird das Feld außerhalb der Magnetpole zu schwach, um gleichzeitig auch den zu gewinnenden Hämatit anzuziehen. Auch kann mitunter die plötzliche Zusammenballung der Magnetitteilchen Gangartteilchen mit einschließen, so daß der Anreicherungsgrad herabgesetzt und der Zweck der Trennung vereitelt wird. Außerdem kann bei der Anwendung einer hohen Feldstärke zur Gewinnung von niedrig magnetisierbarem Material, wie beispielsweise Hämatit, das höher magnetisierbare Material, wie Magnetit, sich an die Magnetpole fest ansetzen und ist dann sehr schwer in einer kontinuierlichen Verfahrensweise zu entfernen.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind bereits trockene Verfahren angewendet worden, bei

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denen das Ausgangsmaterial zunächst einer Tren- Vorrichtung, wobei die Fig. 8 einen Schnitt durch nung mit niedriger Feldstärke unterworfen wird, um die Linie 8-8 der Fig. 5 darstellt,
zunächst den Magnetit selektiv abzuscheiden, und Fig. 8a und 8b eine ähnliche Anordnung wie der Rückstand dann mit einer hohen Feldstärke be- nach den Fig. 5 bis 8 in bevorzugter Ausführungshandelt wird, um den Hämatit zu entfernen. Das hat 5 form, wobei gleiche Teile mit den gleichen Ziffern aber zur Folge, daß mindestens zwei getrennte bezeichnet sind,

Durchgänge entweder in demselben Abscheider oder Fig. 9 und 9a zwei Arten elektrischer Schaltung unter Verwendung von zwei oder mehr verschiede- für die Magnete, welche in der erfindungsgemäßen nen Abscheidern durchgeführt werden müssen, wo- Vorrichtung verwendet werden können,
durch die Wirtschaftlichkeit der Behandlung nicht io Fig. 10 bis 12 zusammengehörige Elemente für allzu günstig ist. Ferner erfordert die Stufe mit eine andere Vorrichtungsanordnung gemäß der Erhoher Feldstärke eine Vorrichtung mit niedriger findung, wobei die Fig. 12 einen Schnitt durch die Kapazität, welche wiederum nur eine annehmbare Linie 12-12 der F i g. 10 darstellt,
Anreicherungsgeschwindigkeit bei vergleichsweise F i g. 13 eine andere Form der Ausführung nach grobem Material ergibt. Wenn aber zu Freisetzung 15 Fig. 5 für die Trennung mittels gleichsinniger Bedes Hämatits eine feine Zerkleinerung notwendig wegungsrichtung,

wird, ist diese Verfahrensweise nicht geeignet, da Fig. 14 eine ähnliche Ausführung wie nach

dann Teile der feinen Gangartbestandteile gleich- Fig. 10 mit der Möglichkeit einer Verwendung des

zeitig mit dem Konzentrat gesammelt werden. Prinzips einer gleichsinnigen Bewegungsrichtung bei

Es ist auch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung 20 der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrich-

bekannt, wobei sich Magnete mit wechselnder Polari- tung,

tat an der Außenwand einer rohrförmigen Trenn- F i g. 15 bis 17 eine Ausbildung der Kammer in

kammer entlangbewegen und das magnetische Form eines umgekehrten »U« für die Verwendung

Material an der Innenwand der Kammer mitschlep- nach dem in Fig. 3 schematisch dargestellten

pen, indem entweder die Magnete an einer orts- 25 Prinzip;

festen Kammer entlangbewegt werden oder eine F i g. 18 und 19 eine Ausführungsform für eine

trommeiförmige Kammer sich an ortsfest angeord- Konzentratentleerungseinrichtung, wie sie bei der er-

neten Magneten vorbeidreht. Diese Anordnung hat findungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden

jedoch den Nachteil, daß sich das Magnetfeld nur kann.

auf den unmittelbar an den Magneten liegenden Teil 30 Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäder Kammerinnenwand auswirkt, wodurch die ßen Vorrichtung befindet sich das Material innerhalb Durchsatzgeschwindigkeit gering ist und für eine ein- einer rohrartigen Kammer von im wesentlichen ringwandfreie Trennung stets mehrere Durchgänge er- förmiger Gestalt, wie es schematisch in Fig. 1 darforderlich sind. gestellt ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann

Bei Mineralien von noch geringerer Magnetisier- 35 die rohrartige Kammer die Form eines umgedrehten

barkeit als Hämatit, wie z.B. Manganit, sind zur »U« aufweisen, wie es schematisch in Fig. 2 dar-

Konzentrierung dieses Materials Magnetfelder in der gestellt ist. In einer weiteren Ausführungsform kann

Größenordnung von 35 000 Gauß erforderlich, wo- die Kammer von der Form sein, wie es schematisch

für es jedoch bisher überhaupt noch keine wirt- in F i g. 3 dargestellt ist. Die in diesen Figuren dar-

schaftlichen Verfahren gab. 40 gestellten Ausführungsformen sind nur beispielsweise

Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile Angaben, denn es sind verschiedene Abwandlungen vermeiden kann und eine hohe Trennwirkung erzielt der Kammerform für die erfindungsgemäße Vorrichmit einer kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung, bei tung möglich, um vorteilhafte und wirtschaftliche Erweicher die relativ zu einer rohrförmigen Trenn- gebnisse zu erzielen. Beispielsweise können solche kammer bewegten Magnete U-förmig ausgebildet 45 Kammern vertikal oder gewinkelt oder selbst horisind und mit ihren Schenkeln bzw. Polflächen die zontal angeordnet sein.

Kammer umschließen, wobei ein Magnetfeld über Die F i g. 1 zeigt schematisch eine Ausführungs-

den gesamten Kammerdurchmesser erzeugt wird. form der Vorrichtung, wobei sich das Material in

Durch diese Anordnung können in vorteilhafter und einer kreisförmigen Kammer 1 befindet. Das Aus-

besonders wirtschaftlicher Weise mit einem einzigen 50 gangsmaterial wird kontinuierlich an dem Punkt F

Durchgang nicht nur Materialien unterschiedlicher der Kammer zugeführt. Die Zuführung kann mit

Suszeptibilität getrennt bzw. abgeschieden werden, einem Trägermittel, wie beispielsweise Luft oder ein

sondern auch solche mit einer sehr geringen Magne- anderes Gas, oder mit einer Flüssigkeit, beispiels-

tisierbarkeit, welche Feldstärken von mindestens weise Wasser, geschehen. Die im wesentlichen ganze

25 000 oder sogar über 35 000 Gauß erfordern. 55 Länge der Kammer ist einem außerhalb der Kammer

In den Zeichnungen sind zweckmäßige Ausfüh- erzeugten Magnetfeld unterworfen, und zwar durch

rungsformen und Ausbildungen der erfindungs- eine kontinuierliche Reihe von auf dem Außenrand

gemäßen Vorrichtung beispielsweise dargestellt; es getrennt angeordneten Elektromagneten 2.

zeigen Die einzelnen Magnete sind U-förmig gebogen und

Fig. 1 bis 3 schematisch verschiedene Ausbil- 60 liegen mit ihren gegenüberliegenden Polenden auf

dungsformen der Trennkammer, welche die Grund- beiden Seiten der Kammer. Die Magnete können in

lage der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet, einem gleichmäßigen Abstand voneinander längs des

Fig. 4 graphisch die hauptsächlichste Verteilung ganzen Umfanges der Kammer angeordnet sein. Zur

der verschiedenen Bestandteile eines Materials in Verdeutlichung sind nur einige wenige in ihrer haupt-

einem flüssigen Medium bei einer Anwendungsform 65 sächlichsten Stellung gezeigt,

der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Die Magnete können im Uhrzeigersinn entlang des

Fig. 5 bis 8 eine Anzahl einzelner Elemente für Außenrandes um D als Mittelpunkt bewegt werden,

eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Sie sind mindestens so weit voneinander entfernt,

daß ein magnetisches Gefälle entlang der Kammer aufrechterhalten wird und eine höchste Wirksamkeit gewährleistet ist.

Die Kammer ist bei 3 unterbrochen, um die Entfernung des magnetisierten Konzentrats zu erleichtern und den Kammerteil mit dem Rückstand von dem Kammerteil mit dem Konzentrat zu trennen.

Bei der Ausführungsform der Erfindung kann ein Trägermittel, beispielsweise Wasser, entlang eines Teils der Kammer, beispielsweise bei A oder B oder C oder bei zwei bzw. an allen drei oder mehr Stellen entlang der Kammer zugeführt werden, um eine kontinuierliche Spülung und Bewegung des zu behandelnden Materials zu bewirken. Eine Pumpe P kann links von der Scheidewand 3 vorgesehen werden, um einen kontinuierlichen Strom des Materials in der Kammer zu erzielen.

Bei der Zuführung eines geringhaltigen Eisenerzes mit Magnetit, Hämatit und Kieselerde oder einem anderen Gangartmaterial, werden bei Beginn des Kreislaufes von den Magneten, deren Feldstärke mindestens auf die Trennung von Hämatit in der Nähe des Punktes F eingestellt ist, Magnetitteilchen wegen ihrer hohen Magnetisierbarkeit auf der Innenseite der Kammerwand angezogen (s. F i g. 8), und zwar nahe der vorderen Gruppe der bewegten Magnete, und werden mit den Magneten entlang der Seitenwand in Richtung des Punktes A getragen. Die Gegend um den Punkt F wird daher nach Entfernung des Magnetits nur noch etwas Hämatit und Kieselerde (s. Fig. 4, welche nachstehend noch erläutert wird) enthalten. Die nachfolgenden Magnete werden dann zunächst den Hämatit anziehen, diesen von der Kieselerde trennen und in Richtung der Zuführung F tragen, wo dann der neu zugeführte Magnetit aufgenommen wird, da die restliche Feldstärke ausreichend ist, um den magnetischeren Magnetit festzuhalten. Es wird daher der zugeführte magnetische Hämatit immer zuerst abgetrennt, da er immer von einer neuen Magnetgruppe zuerst aufgenommen und zusammen mit dem später angezogenen Magnetit auf die rechte Seite der Kammer geführt wird.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird der Rückstand durch die Pumpe P in Strömungsrichtung nach dem Punkt 4 befördert, während das Konzentrat sich entgegen der Strömungsrichtung nach Punkt 5 bewegt, wo es entfernt wird. Nach Einstellung eines konstanten Zustandes wird der Rückstand kontinuierlich bei 4 durch die Pumpe P entfernt, während das Konzentrat kontinuierlich bei 5 entfernt wird.

Die vorstehenden Ausführungen über die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden klarer durch die F i g. 4, welche ganz grob die Verhältnisse zeigt, die nach Erreichung eines im wesentlichen konstanten Zustandes vorliegen. Unter der Annahme, daß es sich beispielsweise bei dem Erz um das gleiche handelt wie vorstehend beschrieben, ist an dem Auslaßteil 4 ein Rückstand aus vorwiegend Kieselerde 6 (Kreise) zu erkennen. Unmittelbar über dem Rückstandsaustrag und vor dem Magnet 2 als einer der rund um den ganzen Umfang angeordneten Magnete sind einige Teilchen 7 aus Hämatit gezeigt (ausgefüllte Dreiecke), die zuerst durch die sich im Uhrzeigersinn entlang der Kammer bewegenden Magnete aufgenommen werden. An der Zuführungsstelle F besteht das in die Kammer eintretende Erz aus Kieselerde 6 (Kreise), Hämatit 7 (ausgefüllte Dreiecke) und Magnetit 8 (Quadrate mit eingeschriebenem Kreuz). Beim Hinwegstreifen der Magnete über den Zuführungsteil F wird ein wesentlicher Teil der stark magnetischen Teilchen des Magnetits durch den bereits angezogenen Hämatit aufgenommen, und es bildet sich eine Brücke aus Magnetit zwischen den bewegten Magnetpolen, wobei weitere Hämatitteile nicht mehr erfaßt werden. Diese werden jedoch unmittelbar danach stromabwärts durch die im wesentlichen noch freien, nachfolgenden Magnete aufgenommen, wie es vorstehend beschrieben ist.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es zur Erzielung der besten Ergebnisse zweckmäßig, die Zuführungsgeschwindigkeit des Materials auf die Bewegungsgeschwindigkeit der Magnete einzustellen und die verwendete Feldstärke so mit der Menge des zu magnetisierenden und sich in dem Feld absetzenden Materials abzustimmen, daß mindestens einige der Magnete unter ihrer Sättigungskapazität arbeiten. Wenn nämlich die Zuführungsgeschwindigkeit so groß ist, daß die Magnete immer bei voller Kapazität arbeiten, geht ein Teil des magnetisch beeinflußbaren Materials in den Rückstand verloren. Die geeignetste Zuführungsgeschwindigkeit für eine wirksame Arbeitsweise kann leicht durch Analysen des Rückstandes und des Konzentrates bestimmt und durch entsprechende Regulierung der Zuführung erreicht werden, bis der gewünschte Rückstand und das gewünschte Konzentrat für ein bestimmtes Erz erhalten werden.

Falls eine Spülung des Konzentrats zwecks Entzug wertlosen Materials nicht wichtig ist, kann das Magnetfeld in der Nähe des Punktes A (F i g. 1) unterbrochen und das Konzentrat leichter aus der Kammer entfernt werden, da es dann frei von dem Einfhiß des magnetischen Feldes ist. Bei einer solchen Anordnung wird für jeden Magnet eine eigene Energiequelle erforderlich und ein an sich bekanntes Schaltrelaissystem, um die Magnete etwa bei Punkte abzuschalten und jenseits der Konzentratentleerungsstelle 5 und vor der Rückstandentleerungsstelle 4 wieder einzuschalten. Es braucht daher an sich ein Magnetfeld nur entlang einer sogenannten Materialgewinnungsstrecke der Kammer angelegt zu werden, beispielsweise einer Strecke, wie sie im vorliegenden Ausführungsbeispiel von dem Rückstandspunkt 4 bis etwa zu dem Zuführungspunkt F liegt. Der übrige Bereich von F bis 5 kann als sogenannte Spülungs- oder Reinigungszone verwendet werden. Gegebenenfalls kann das Magnetfeld auch erst in der Gegend des Punktes 5 abgeschaltet werden, wenn der zurückbleibende Magnetismus die leichte Entfernung des Konzentrates nicht beeinflußt.

Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung ist schematisch in der F i g. 2 gezeigt, wobei sich das Material in einer Kammer mit der Form eines umgedrehten »U« befindet. Eine derartige Kammer kann selbstverständlich auch horizontal angeordnet werden, wenn es erforderlich ist. Die Kammer 1 besitzt einen Rückstandssammelteil 9 und einen Konzentratsammelteil 10. Der Teil 10 erstreckt sich über den Einfluß des Magnetfeldes hinaus, um so eine leichte Entfernung des Konzentrates zu ermöglichen.

Magnete 2 sind beweglich und kontinuierlich voneinander getrennt längs der Kammer wie in F i g. 1 dargestellt angeordnet, wobei die Magnete jedoch an

einer endlosen Ketteil sitzen, die durch geeignete Kettenräder 12 und 13 bewegt wird. Das Ausgangsmaterial wird, gegebenenfalls mit einem Trägermittel, wie Luft oder Wasser, bei F oder an einem anderen geeigneten Punkt gegenläufig zu der Bewegungsrichtung der Magnete der Kammer zugeführt. Wie nach Fig. 1 können Zuleitungen, beispielsweise bei A, B oder C, vorgesehen werden, um den magnetisch angezogenen Magnetit von Kieselerde oder Gangart frei zu waschen. Falls erforderlich, kann ferner eine Pumpe P an dem Rückstandsammeiteil der Kammer angeordnet werden, um eine dauernde Strömung des Materials in der Kammer aufrechtzuerhalten. Auch hier soll die Zuführungsgeschwindigkeit des Materials in Übereinstimmung mit den magnetischen Bedingungen entlang der Kammer sein, so daß eine höchste Wirksamkeit der Vorrichtung gewährleistet ist.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 ist im Prinzip die gleiche wie nach F i g. 2, wobei die gerade, horizontale Kammer einen Teil 14 zur Aufnahme des Rückstandes und einen Teil 15 zur Aufnahme des Konzentrates aufweist. Die Reihe der getrennt angeordneten Magnete 2 bewegt sich entlang der ganzen Kammerlänge, und zwar mittels einer Antriebskette, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Ausgangsmaterial wird bei F etwa in der Mitte der Kammer oder an einem anderen geeigneten Punkt zugeführt, wobei wie in den anderen Ausführungsbeispielen zweckmäßigerweise eine Pumpe P vorgesehen wird, um eine Strömung des an den Punkten A, B oder C oder an anderen Punkten zugeführten Trägermittels in Richtung auf den Rückstandssammelteil 14 zu bewirken. Die Trennwirkung durch die kontinuierlich bewegten Magnete ist die gleiche, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben wurde.

In den bisher erwähnten Ausführungsbeispielen ist die Verwendung eines Gegenstromes zur Durchführung der Trennung beschrieben. Die Bewegung der Magnete kann jedoch auch gleichsinnig mit der Bewegung des zugeführten Materials in der Kammer erfolgen. In diesem Falle kann die Bewegung der Magnete größer sein als die Bewegung des Materials, obgleich auch eine wirksame Trennung möglich ist, wenn beide mit fast der gleichen Geschwindigkeit laufen, und zwar wegen der Turbulenz, die sich in der Strömung durch die Prallwirkung entwickelt, wenn das Material sich an der Innenseite der Kammer gegenüber den Polen der bewegten Magnete ansammelt. Die Magnete können auch langsamer als der Materialstrom laufen, was von der Zuführungsgeschwindigkeit und dem Unterschied der Magnetisierbarkeit des zu sammelnden Materials und der Gangart abhängt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist teilweise in den F i g. 5 bis 8 deutlicher dargestellt.

Die Fi g. 5 zeigt eine stationäre kreisförmige Kammer oder einen hohlen Ring 20 mit rechteckigem Querschnitt, und zwar teilweise gebrochen, um die einzelnen Teile klarer erkennen zu lassen. Die Kammer ist aus im wesentlichen unmagnetischem Material gefertigt, wie beispielsweise Holz, Glasfasern, natürlichem oder synthetischem Hartgummi, widerstandsfähigem Kunststoff od. dgl. Die ringförmige Kammer wird durch Lagerelemente 21 und 22 getragen, die auf einem Fundament befestigt sind. Bei der dargestellten Form, deren Verwendung eine wirklich hohe Produktionsgeschwindigkeit ergibt, beträgt der innere Durchmesser 2,45 m, der rechteckige Querschnitt entspricht einem aufrechtstehenden Rechteck von etwa 20 cm Höhe und 10 cm Breite mit einer Wanddicke von etwa 9,5 mm. Der Boden des rechtwinkligen Querschnittes wird durch den inneren Umfang 23 der Kammer gebildet, der Oberteil durch den äußeren Umfang 24, und die Seitenwände werden gebildet durch rechtwinklige Seitenteile 25 • und 26 (s. Fig. 7).

Die Kammer ist ausgestattet mit einer schrägen Zuführung 27, die in den äußeren Umfang 24 eintritt. An dem unteren Teil der ringförmigen Kammer ist ein Rückstandsaufnahmeteil 28 vorgesehen, der sich von der Kammer abwärts erstreckt und von dem ebenfalls sich nach unten erstreckenden Konzentrataufnahmeteil 29 getrennt ist. Die beiden Teile sind voneinander durch die Scheidewand 30 getrennt.

ao Eine Pumpe 31 ist vorgesehen, um den Rückstand aus dem Rückstandsaufnahmeteil zu entfernen und gewünschtenfalls einen Gegenstrom des Materials aufrechtzuerhalten.

An dem Außenrand mindestens eines Teiles der ringförmigen Kammer sind Einrichtungen 32 bis 35 vorgesehen zur Zuführung von Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in die Anlage zum Spülen des Konzentrats, wenn dieses sich innerhalb der Kammer im Uhrzeigersinn unter dem Einfluß der Magnetfelderzeuger bewegt, die außerhalb der Kammer angeordnet sind und sich ebenfalls im Uhrzeigersinn längs der Kammer bewegen. Spülbleche 34 a können innerhalb der Kammer vorgesehen werden, um die Spülwirkung bei dem Konzentrat zu unterstützen, wenn Wasser durch die Zuführungen 32, 33 usw. zugeführt wird. Ein Auslaß 34 b für die unmagnetische Fraktion kann außerdem in Uhrzeigerrichtung vor den Blechen vorgesehen werden, um wertlosen Schlamm mit einer Pumpe oder einer anderen Einrichtung zu entfernen und in der Nähe des Konzentratteiles der Kammer zu sammeln. In der Ausführungsform gemäß F i g. 5 bis 8 bestehen die Magnetfelderzeuger aus Elektromagneten 36, die alle auf dem äußeren Rand 37 eines Rades 38 angeordnet sind, dessen Speichen 39 (s. auch F i g. 6) mit einer Nabe 40 in Verbindung stehen, welche von einer Welle 41 getragen wird, die quer durch den Mittelpunkt X der ringförmigen Kammer läuft. Die Welle des Rades ruht auf den Lagern 42 und 43, die ihrerseits auf die Blöcke 44 und 45 montiert sind. Die Welle ist über die Kupplung 46 durch ein regelbares Übersetzungsgetriebe 47 und die Kupplung 48 mit dem Motor 49 verbunden, wobei der Motor und das Übersetzungsgetriebe fest auf dem Trägerblock 50 verankert sind.

Die Verbindung der Magnete 36 mit dem Rand 37 des Rades ist in den F i g. 6 und 7 dargestellt und die Einzelheiten in dem Querschnitt nach Fig. 8, der einen Schnitt längs der Linie 8-8 durch einen der Magneten der Fig. 5 zeigt. Wie in der Fig. 7, teilweise in der F i g. 8, zu erkennen ist, wird ein U-förmiger Magnet verwendet, dessen Nord- und Südpol an zwei gegenüberliegenden Seiten des rechteckigen Kammerquerschnittes angeordnet wird, und zwar jeder auf einer Seite, so daß die Kammer von jedem der Pole vollständig umfaßt wird.

Die Befestigung der Elektromagnete auf dem Radrand ist klar gezeigt in dem teilweisen Schnitt nach

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Fig. 8, welche nur einen Teil der Nord- und Süd- im wesentlichen die gleiche ist, wie es bei der Auspole zeigt, die die aufrechtstehenden Seiten 25 und führungsform der stationären Kammer beschrieben 26 der Kammer 20 vollständig umfassen. Der untere wurde, brauchen die Einzelheiten über die Verteilung Teil des Elektromagneten besitzt einen Fortsatz 51, des Materials innerhalb der Kammer nicht weiter beder unter Verwendung einer ringförmigen Dichtung 5 schrieben zu werden.

52 in fester Verbindung in eine entsprechende Nut Die hauptsächliche Gestaltung der Vorrichtung

53 des Radrandes eingreift. Durch einen Bolzen 54 ist hierbei die gleiche, d. h., die Kammer hat eben- und eine Mutter 55 werden die Magnete auf dem falls eine Ringform. Der Boden und die beiden Sei-Radrand gesichert, und zwar in einer entsprechenden ten des rechteckigen Kammerquerschnitts sind jedoch Entfernung voneinander, wie es in Fig. 7 zu er- io als ringförmige Rinne ausgebildet, die vollkommen kennen ist. In der F i g. 8 ist innerhalb der von dem zwischen und vorzugsweise in Berührung mit den Magneten umfaßten Kammer magnetisches zerklei- umfassenden Magnetpolen gehalten wird. Diese Ausnertes Material 56 angedeutet, wie es offensichtlich führungsform ist teilweise in der Fig. 11 dargestellt, unter dem magnetischen Einfluß der Magnetpole an wonach die ringförmige Rinne 100 mit ihren Seitenden Seitenwänden 25 und 26 anhaftet. Wenn sich 15 teilen 101 und 102 im ganzen gehalten wird durch nun die Pole entlang der Längsseite der Kammer die Polflächen der Magnete. Der Oberteil der Rinne bewegen, wird sich das magnetische Material in der besitzt auf jeder Seite ringförmige Dichtungsausspagleichen Richtung bewegen, und zwar zu dem Kon- rangen 103 und 104, die nach außen gekrempt sind zentrataufnahmeteil 29 der Kammer. und auf dem oberen Ende eines jeden Poles auflie-

Die elektrische Wicklung um den Magnetkern ist ao gen. Die Dichtungsaussparungen können einen ringbeispielsweise in den Fi g. 6 und 7 dargestellt. Wegen förmigen Deckel 105 aufnehmen, dessen Enden 106 der Anschaulichkeit ist der Draht hierbei nur sehe- und 107 nach unten gekrempt sind und in die Ausmatisch gezeichnet. In Wirklichkeit ist Lage auf sparungen eingreifen (s. Fig. 12). Die Abdichtung Lage und Windung auf Windung des Drahtes erfor- wird unterstützt unter Verwendung bekannter derlich, um einen Magnet mit einer solchen Kapazi- 35 weicher Unterlagen oder Packungen, beispielsweise tat zu erhalten, wie es für die Durchführung der Er- aus Naturgummi. Hierdurch wird die Kombination findung erforderlich ist. Die Elektromagnete sind aus Magnet und Rad nach F i g. 5 bis 8 nun zu einer vorzugsweise elektrisch parallel geschaltet. Energie Kombination aus Magnet, Rinne und Rad. Die Konwird den Magneten bei der rotierenden Anordnung struktion des Rades mit den anmontierten Magneten durch Schleifringe 57 zugeführt, die auf einer rotie- 30 ist sonst die gleiche wie bei der ersten Ausführungsrenden Welle 41 befestigt sind, sowie über Bürsten form und braucht nicht weiter beschrieben zu wer-58, die stationär angeordnet sind. Ferner ist ein Feld- den. Es wird hierzu auf die entsprechenden Zeichstärkeregler 57a vorgesehen. Die Verbindung zwi- nungen verwiesen.

sehen den Schleifringen und den Magneten ist nicht Der Aufbau dieser Ausführungsform ist teilweise

gezeigt, da dieses bekannt ist. 35 in der Fig. 10 gezeigt und besteht aus einem Rad

Der Zwischenraum zwischen der Kammer und 108, dessen Speichen von der Nabe 110 bis zu dem den Polen der Magnete soll so klein sein, wie es für Rand 109 laufen und welches auf einer rotierenden die Rotation des Rades praktisch möglich ist. Ganz Welle 111 montiert ist. Magnete 112 sind auf dem allgemein liegt der Abstand zwischen der Oberfläche Rand 109 befestigt und die ringförmige Rinne 100 eines Poles und der am nächsten liegenden Seite der 40 wird vollständig und fest zwischen den Polen 113 Kammer in der Größenordnung von etwa 0,61 mm des Magneten gehalten (s. Fig. 12). Der ringförmige für einen rechteckigen Querschnitt von 20 cm Höhe Deckel 105 wird durch seitliche Träger 114 und 115 und 10 cm Breite. oder durch irgendeine andere Aufhängung (nicht ge-

Die Magnete können wie in Fig. 7 angeordnet zeigt) an seiner Stelle gehalten, was von den jeweilisein, d. h. mit allen Südpolen auf der einen Seite der 45 gen besonderen Bedingungen abhängen kann. Eine Kammer und mit allen Nordpolen auf der entgegen- schräge Zuführung 116 ist an dem Oberteil des Dekgesetzten Seite. Wenn diese Anordnung gewählt wird, kels fest angeordnet (s. auch Fig. 11) und besitzt ist es wichtig, daß die Magnete so weit voneinander die gleiche Funktion wie die schräge Zuführung 27 entlang der Kammer angeordnet werden, daß ein nach Fig. 5. Der stationäre Deckel hat in dem linmagnetisches Gefälle längs der Kammer aufrecht- 50 ken unteren Teil der ringförmigen Kammer eine aberhalten wird. Wenn sich die nahe beieinanderliegen- wärts gerichtete Erweiterung 117 zur Aufnahme des den Magnete berühren, neigt die Felddichte dazu, Rückstandes und eine Pumpe P, um eine entgegeneinheitlich zu werden, so daß bei der Bewegung ent- gesetzte Strömung des Materials zu gewährleisten, lang der Kammer keine unausgeglichenen Kräfte auf Die Pumpe kann so eingerichtet werden, daß sie die zu konzentrierenden Teilchen ausgeübt werden. 55 einen Unterdruck in der Kammer aufrechterhält, um Die Schaltung für die vorstehend beschriebene An- so ein Austreten von Wasser oder einer anderen Ordnung ist schematisch in F i g. 9 gezeigt. Die Flüssigkeit durch die Dichtung des Deckels während Fig. 9 a zeigt schematisch eine Schaltung, bei welcher des Betriebes des Abscheiders zu verhindern,
die Pole auf jeder Seite der Kammer in ihrer Polarität Ein Abstreifer oder Blech 118 ist in dem Rückwechseln. Diese letztere Anordnung wird an sich be- 60 Standsaufnahmeteil vorgesehen, um die Entfernung vorzugt, da es hierbei leichter ist, das gewünschte ma- des Rückstandes zu erleichtern. In dem Konzentratgnetische Gefälle längs der Kammer zu erhalten. aufnahmeteil der Kammer ist ein Sammler 119 und

Obgleich vorzugsweise eine stationäre Kammer ein Abstreifer 120 zur Entfernung des Konzentrates angewendet wird, ist es doch möglich, auch eine be- vorgesehen.

wegte Kammer vorzusehen. Eine solche Ausfüh- 65 Falls bei der Anreicherungsoperation Wasser als rangsform ist in den Fig. 10 bis 12 beschrieben. Da Trägermittel und zur Spülung verwendet wird, köndie reine Wirkung einer bewegten Kammer in bezug nen Wasserzuleitungen, beispielsweise bei 121, 122 auf die magnetische Konzentrierung eines Minerals usw., vorgesehen werden, wie in der Ausführungs-

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form nach Fig. 5. Wenn Luft als Trägermittel vor- 152. Eine endlose Kette 153, angetrieben durch die gesehen wird, kann die Pumpe P durch einen Ven- Kettenräder 154 und 155, trägt die Magnete 156, tilator ersetzt werden, was auch bei der Ausführungs- wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
form nach Fig. 5 möglich ist. Die Energiezufuhr 157 ist in ihren Einzelheiten Wie dargelegt, sind die Arbeitsweisen der ring- 5 klarer in der Fig. 17 dargestellt. Sie besteht aus den förmigen Kammern nach Fig. 5 und Fig. 10 ahn- Stromzuführungselementen 157a und 157 b, welche lieh. Für eine Trennung mittels gleichgerichteter im Kontakt mit einer flexiblen kontinuierlichen Strömung wird jedoch auf die Fig. 13 und 14 ver- Stromleitung 158 über die Scheibe 159 steht. Eine wiesen. flexible Isolierung 160 verhindert einen Kurzschluß Fig. 13 zeigt eine stationäre ringförmige Kammer xo über das Kettenelement 161, das mit dem Magneten 113, die im Prinzip der stationären Kammer 20 der 156 verbunden ist. Das zugeführte Ausgangsmaterial Fi g. 5 entspricht, wobei jedoch die Zuführungs- und bewegt sich entgegen dem Uhrzeigersinn und der Bedie Entleerungseinrichtungen an einer anderen Stelle wegungsrichtung der Magneten, wobei das magneangeordnet sind. Die Kammer wird durch die Lager- tische Konzentrat im Uhrzeigersinn in den Schenkel elemente 131 und 132 getragen und an ihrem äuße- 15 150 getragen wird und der Rückstand durch sein Geren Umfang durch die Magneten 133 umgeben, die wicht in den Schenkel 149 fällt,
auf einem Rad angeordnet sind, das im wesentlichen Die in der Fig. 18 dargestellte ringförmige Kamdie gleiche Bauart hat wie in den Fig. 6 bis 8 be- mer ist ähnlich derjenigen nach Fig. 5, jedoch schrieben. Zuführungseinrichtungen 134 führen das braucht hier nur der Konzentrataufnahmeteil der Material in der gleichen Richtung wie die Bewegung so Kammer berücksichtigt zu werden. Bei einer Ausfühder Magnete 133 der Kammer zu, und eine Pumpe rungsform ist der Konzentrataufnahmeteil 165 mit 135 ist etwa gegenüber der Zuführung angeordnet, einer Konzentratentleerungseinrichtung verbunden, um eine bestimmte Strömung in dieser Richtung auf- die aus einem axial angeordneten, nicht magnetirechtzuerhalten. Zuleitungen 136 sind an dem Ober- sehen Schaufelrad 166 besteht. Dieses Rad besitzt teil der ringförmigen Kammer angeordnet zur Zufüh- as halbstarre Schaufeln 167, die sich radial von dem rung von Luft oder Wasser, was davon abhängt, ob äußeren Umfang 168 des Rades erstrecken. Das Rad die Trennung naß oder trocken durchgeführt wird. ist auf eine Welle 169 montiert, die durch den Mo-In einem Teil der Kammer in der Nähe der Zufüh- tor 170 angetrieben wird, wie es in der Fig. 19 zu rungseinrichtungen ist ein Konzentrataufnahmeteil erkennen ist, die einen Schnitt längs der Linie 19-19 137 vorgesehen, welcher von der Zuführung durch 30 der Fig. 18 darstellt. Die Welle ist innerhalb eines den Blockierungsteil 138 getrennt ist. Wenn die Ma- Gehäuses 171 (s. F i g. 18) angeordnet und besteht gnete rotieren, wird magnetisches Material an den vorzugsweise aus einem im wesentlichen unmagne-Wänden angezogen, folgt der Bewegung der Magnete äschern Material, wie beispielsweise Glasfasern. Wie und wird entlang der ringförmigen Kammer in in der Fig. 18 zu erkennen ist, kann das Schaufel-Richtung auf Punkt 137 getragen, während es 35 rad das Konzentrat sammeln und wirksam durch den durch eine Flüssigkeit gespült wird, beispielsweise Auslaß 172 am Boden des Gehäuses 171 herausbe-Wasser, welches von den Zuleitungen 136 kommt. fördern.

Während dieser Zeit reichert sich der Rückstand- Da die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine aufnahmeteil 139 der Kammer mit Rückstand an, universelle Anwendung über einen weiten Feldweicher kontinuierlich mittels der Pumpe 135 ent- 40 Stärkebereich geeignet ist, nämlich bis zu 40 000 Gauß, fernt wird. kann es notwendig sein, daß die Elektromagnete die In der Ausführungsform nach Fig. 14 wird eine Wärme ableiten können, die innerhalb ihrer Wickähnliche Trennung unter Verwendung einer gleich- lungen entsteht. Das bedeutet den Einbau wirksamer sinnigen Strömung bewirkt unter Ausbildung der Wärmeleiter zwischen die Wicklungen. Wo die abzu-Kammer als eine bewegte Rinne gemäß den Fig. 10 45 führende Wärme einer Energie bis zu etwa 5 kW bis 12 mit einem ringförmigen Flansch als Deckel. entspricht, d. h. bei einem Elektromagneten mit Der Rinnenteil 140 der Kammer hängt, wie in 10 000 Windungen und für eine Feldstärke bis zu Fig. 12 gezeigt, mit den Magneten zusammen, wäh- 15 000 Gauß, besteht eine geeignete Methode darin, rend der stationäre Deckel 141 einen hervortreten- die Wicklungen in Gruppen von jeweils 100 Winden Konzentrataufnahmeteil 142 und einen Zu- 50 düngen durch ein Metall guter Wärmeleitfähigkeit, führungsteil 143 besitzt. Der Konzentrataufnahme- wie beispielsweise Aluminium, voneinander zu trenteil hat einen Abstreifer 144 zur Sammlung des ma- nen. Hierbei ragt das Metall in Form strahlenartiger gnetischen Materials, was an den Seiten der Kammer Rippen zwischen den Wicklungen heraus und es angezogen ist. Wie nach Fig. 13 können Flüssig- werden Kühlventilatoren vorgesehen, um eine Luftkeitszuleitungen 145 und eine Pumpe 146 vorgesehen 55 zirkulation um diese Rippen hervorzurufen. Bei der werden, um den angereicherten Rückstand aus dem Zuführung höherer Ströme für einen höheren Feld-Rückstandsaufnahmeteil 147 zu entfernen. Wie ge- Stärkebereich wird eine Flüssigkeitskühlung erfordersagt, ist die Kombination aus Rad und Rinne im lieh sein. Hierfür können Kupferrohre an verschiewesentlichen die gleiche, wie sie in den Fig. 10 bis denen Stellen der Wicklungen vorgesehen werden, 12 gezeigt ist, wobei jedoch das Rad in der gleichen 60 die an einen Flüssigkeitskreislauf, beispielsweise von Richtung wie die Materialzuführung rotiert, wie es Öl oder Wasser, angeschlossen werden,
für Fig. 13 beschrieben ist. Bei einer anderen Kühlmethode können die Wickln den Fig. 15 bis 17 ist ein Abscheider in der lungen segmentartig in Form einer Scheibe um den Form eines umgekehrten »U« gezeigt, welcher aus Kern gelegt werden, wobei jede Windungsscheibe der U-förmigen Kammer 148 mit einem Rückstands- 65 auf dem Kern durch eine Scheibe aus Metall von aufnahmeteil 149 und einem Konzentratsaufnahme- hoher Wärmeleitfähigkeit schichtweise getrennt wird, teil 150 besteht. Die Kammer hat einen Zuführungs- Die Metallscheibe wird dann zirkulierender Luft teil 151 und unmittelbar darüber Wasserzuleitungen oder anderen Kühlmitteln ausgesetzt.

Die Magnetpole werden so gestaltet, daß sie die gewünschte Feldstärke ergeben. Für hohe Magnetkräfte werden bekannte Legierungen zusammen mit einer Pyramidenform der Pole die gewünschte hohe Feldstärke erzielen. Wie bereits vorstehend gesagt, sollen die Magnete entlang der Kammer voneinander getrennt sein, und zwar mindestens mit einer Entfernung, die ausreicht, ein magnetisches Gefalle entlang der Kammer zu bewirken.

Obgleich die beispielsweise dargestellten Kammern einen rechteckigen Querschnitt haben, können auch Querschnitte von anderer Form verwendet werden. Die Verwendung von Kammern mit rechteckigem Querschnitt, in denen die Höhe des Querschnittes größer ist als die Breite, und zwar Vorzugsweise in einem Verhältnis von 2:1, wird jedoch bevorzugt. Beispielsweise kann ein Rechteck von 20 cm Höhe und 10 cm Breite gewählt werden. Es ist selbstverständlich, daß je kleiner die Breite ist, d. h. je geringer der Abstand zwischen den Polen ist, um so so weniger Energiezufuhr ist erforderlich, um eine gewünschte Feldstärke zwischen den Polen zu erzielen. Daher kann ein rechteckiger Querschnitt von 40 cm Höhe und 5 cm Breite mit im wesentlichen der gleichen Produktionskapazität wie ein 20 X 10 cm Querschnitt bei sonst gleichen Bedingungen bevorzugt werden. Mit anderen Worten: eine geringe Entfernung zwischen den Polen ist wünschenswert für eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und eine hohe Trennwirkung.

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Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur magnetischen Trennung von Materialien unterschiedlicher Magnetisierbarkeit aus kleinstückigem oder pulverförmigem Ausgangsmaterial, wobei außerhalb und entlang einer rohrförmigen, mit dem Ausgangsmaterial kontinuierlich beschickten Kammer mehrere relativ hierzu bewegte, in das Innere der Kammer wirkende.Magnete mit wechselnder Polarität angeordnet sind, gekennzeichnet durch U-förmig ausgebildete Magnete, die mit ihren Schenkeln bzw. Polfiächen die Kammer umschließen und ein Magnetfeld über den gesamten Kammerdurchmesser erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Magnete, bei welcher sich die jeweiligen Nordpole auf der einen Kammerseite und die jeweiligen Südpole auf der anderen Kammerseite befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Magnete, bei welcher die Nord- und Südpole entlang einer Kammerseite abwechseln und sich jeweils Nord- und Südpol gegenüberstehen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine variierbare Magnetfeldstärke bis über 35 000 Gauß.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Ableitung der von den Magneten erzeugten Wärme.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Magnete auf einem endlosen Band, welches die Magnete entlang einer stationären Kammer bewegt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Bewegbarkeit der Magnete in gleicher oder entgegengesetzter Richtung wie das zugeführte Ausgangsmaterial.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine im Querschnitt rechteckige Kammer, wobei die Polflächen der Magnete entlang zweier gegenüberliegender Kammerwände angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Kammer mit größerer Höhe als Breite, wobei die Polflächen der Magnete entlang der höheren Kammerwände angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, gekennzeichnet durch ein Verhältnis der Höhe zur Breite des Kammerquerschnittes von mindestens 2:1.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Kammer mit ring-, U- oder doppel-U-förmiger Gestalt.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 11, gekennzeichnet durch eine ringförmige Kammer und eine Anordnung der Magnete auf dem Außenrand eines rotierbaren Rades, dessen Achse im Mittelpunkt der ringförmigen Kammer liegt.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Zuführung eines flüssigen oder gasförmigen Trägermittels zum Entfernen einer oder mehrerer der abgetrennten Fraktionen.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch mechanische Einrichtungen, z. B. Schaufelräder, zum Entfernen einer oder mehrerer der abgetrennten Fraktionen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 824 643.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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