DE19510116A1 - Rohrscheideapparatur und Verfahren - Google Patents

Description

In der Technik besteht häufig die Aufgabe, Gemenge von körnigen Substanzen unterschiedlicher Art für eine wirtschaftliche Verwertung mindestens einer Komponente so zu trennen, daß eine aufbereitungstechnische Anreicherung für solche Teilmengen eintritt.

Die Korngrößenverteilung kann dabei sehr heterogen sein und oft unterscheiden sich die Gemengekomponenten sowohl chemisch als auch physikalisch, wobei neben der Dichte und der Oberflächenmorphologie beispielsweise die kristallografisch bedingte Feinstruktur entscheidende Rollen für ein effizientes Aufbereitungsverfahren spielen.

In diesem Zusammenhang ist die Flotation von zerkleinerten Erzverwachsungen zu nennen, wobei flüssige Hilfsstoffe die Trennung über differenziert wirkende Oberflächenspannungen bewirken.

Einfacher werden solche Trennungsverfahren, wenn die anzureichernde Substanz allein über signifikante physikalische Eigenschaften verfügt.

Dazu gehört als Sammelbegriff der "Magnetismus", also z. B. paramagnetische, ferromagnetische und diamagnetische Eigenschaften von chemischen Verbindungen.

Solche Substanzen liegen z. B. in Form von gemahlenen Schlacken vor, wo aus Gründen der Wiederverwendung von Wertstoffen oder aber im Hinblick von Entsorgungsmaßnahmen für den Umweltschutz eine Separierung dringend notwendig ist.

Hierzu gibt es zum Stand der Technik recht unterschiedliche Verfahren, auch wenn diesen gemeinsam ist, daß durch magnetische Felder im Verlauf des Trennungsverfahrens die magnetisch wirksamen Gemengekomponenten separiert werden.

So ist bekannt, daß man die durch Rotationsenergie einer Walze auf die zu trennenden Gemenge übertragenen Fliehkräfte und deren Überlagerung mit einem zusätzlichen Magnetfeld im Laborversuch gute Trennungsergebnisse erzielen kann; allerdings sind derartige Apparaturen für eine großtechnische Verwendung nach Aufwand und Durchsatz offenbar nicht geeignet.

Zur Lösung der Aufgabe geht das nachfolgend beschriebene neue Verfahren samt der dafür erforderlichen Apparatur einen zunächst sehr einfachen Weg, wobei es möglich ist, im Hinblick auf Durchsatz und Anreicherungsgrad die Apparatur und das Verfahren mit normalen technischen Mitteln zu modifizieren.

Ausgegangen wird von einem Führungsrohr beliebigen Querschnitts, wobei sich runde oder rechteckige Konfigurationen besonders eignen.

Dieses Rohr - als Rohrschneider bezeichnet - besteht in seiner Wandung aus Material, welches ein von außen appliziertes Magnetfeld nicht daran hindert, in das innere Volumen des Rohres einzudringen. Im übrigen sollte das Material eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Für bestimmte Anwendungsfälle haben sich Gläser als durchaus geeignet erwiesen.

Zur Erzeugung des Trennungseffektes wird mindestens ein mit seiner Feldstärke ausreichender Permanent- oder Elektromagnet senkrecht zum Volumenstrom des zu trennenden Gemenges außerhalb des Rohres appliziert.

Im Verlauf der durch Schwerkraft beim senkrechten Rohraufbau oder Gasströmungen bei geneigtem Rohraufbau transportierten Gemengepartikel ergibt sich in Richtung des Verfahrens, gleichbedeutend mit der Länge des Rohres, eine deutliche Trennung von magnetischen und nichtmagnetischen Gemengekomponenten.

Beim senkrechten Rohraufbau zum Beispiel ist die Fallrichtung der nichtmagnetischen Komponenten in Rohr- Längsrichtung "axial", dagegen erfahren die magnetischen Komponenten eine Auslenkung, so daß am Ende der Apparatur und am Ende des Verfahrens, durch einen rohrquerschnittsbezogenen Auffangboden realisiert, die nichtmagnetischen und magnetischen Gemengekomponenten jede für sich zumindest stark angereichert zur Sammlung kommen. Der kontinuierliche oder diskontinuierliche Austrag der getrennten Komponenten ist nicht Gegenstand des neuartigen Verfahrens und gehört zum allgemein bekannten Stand der Technik.

Das Verfahren kann mit Modifikationen der zugehörigen Apparatur je nach den Eigenschaften des zu trennenden Gemenges, d. h. nach den magnetischen Eigenschaften von mindestens einer Komponente weitergehend für ein verbessertes Trennungsergebnis ausgebaut werden.

So sind gestaffelte Anordnungen von Magneten möglich, so daß sich in Längsrichtung des Rohrschneiders der Trennungseffekt additiv aufbaut.

Für die Bewältigung größerer Aufgabemengen empfiehlt es sich, über den Rohrquerschnitt mehrere Aufgabeeinrichtungen zu installieren, die ihrerseits wieder zum bekannten Stand der Technik gehören. Dabei kann das Gemenge auch mit Unterstützung durch ein Trägergas eingeblasen werden.

Andererseits ist es bei bestimmten Trennungsaufgaben von Vorteil, wenn im Rohr ein Vakuum aufrechterhalten wird, damit man gleiche Fallgeschwindigkeiten für sehr verschiedene Komponenten im senkrechten Aufbau erzeugt.

Bei der Verwendung von Elektromagneten wird zunächst von Gleichstromerregung ausgegangen, um definierte Polarisierung zu erreichen. Bei schwierigen Trennungsvorgängen hat sich gezeigt, daß wechselstromgespeiste Elektromagnete durchaus Vorteile bringen, wenn diese zusätzlich appliziert werden. Diese bewirken insbesondere bei Verwendung von Drehstromwicklungen mit dem daraus resultierenden Drehfeld eine "Auflockerung" des zu trennenden Gemenges, so daß in Transportrichtung nachgeschaltete Gleichstrom- oder Permanentmagnete besser zur Scheidung der Gemengekomponenten verwendet werden können.

Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn man durch zur Transportrichtung entgegengesetzt oder quer wirksam werdende Gasströmungen im Prinzip der bekannten "Windsichtung" den Trennungsprozeß weitergehend unterstützt.

Mit dem Einsatz von Elektromagneten ergibt sich die Möglichkeit, diese laufkettenartig zu aktivieren, woraus sich ein besonderer Vorteil ergibt, wenn die Aufgabe des zu trennenden Gemenges intervallweise erfolgt. So können bestimmte Volumina diskontinuierlich und chargenweise aufbereitet werden.

Schrägstehende und dabei zusätzlich rotierende Rohrscheider haben den Vorteil, daß nach dem Auftreffen der Fraktionen auf der Rohrinnenwandung durch die dann wirksam werdenden und insgesamt bremsend wirkenden Reibungskräfte der Austrag der magnetischen Teilmengen örtlich besser definiert und ein Sammlungseffekt hervorgerufen wird.

Bei senkrecht stehenden Rohrscheidern ist analog dazu die Verwendung von Magneten wichtig, die in der Anordnung einer Schraubenlinie bezüglich der Längsachse folgen. So kann die unmagnetische Teilmenge "durchfallen" und die magnetische Komponente fließt letztlich an der Rohrinnenwand ab.

Claims (14)

1. Apparatur und Verfahren zum aufbereitungstechnischen Scheiden von körnigen bis staubförmigen Gemengen mit mindestens zwei Anteilen chemisch und/oder physikalisch verschiedener Substanzen, von denen mindestens eine magnetisch, ferromagnetisch oder diamagnetisch ist und die Komponenten in vorwiegend fester Form vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Trennung vorgesehenen Partikel eine Rohrstrecke inwendig durchlaufen und unter dem Einfluß von durch die Rohrwandung wirkenden magnetischen Kräften ihren zunächst gemeinsamen Bewegungsverlauf aufspalten im Sinne einer am Ende der Apparatur auftretenden Anreicherung von mindestens einer Gemengekomponente.

2. Anspruch nach 1., gekennzeichnet dadurch, daß der Durchlauf in einem senkrecht stehenden Rohr durch die Erdanziehung (Schwerkraft) bewirkt wird.

3. Anspruch nach 1., dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr waagerecht oder geneigt zur Senkrechten angeordnet ist und der Durchlauf mit einem bewegten Gas oder von bewegten Gasgemischen bewirkt wird.

4. Anspruch nach 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus durchsichtigem Material besteht.

5. Anspruch nach 1., 2., 3. und 4., dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang der Apparatur und am Anfang des Verfahrens über den Rohrquerschnitt mehrere Aufgabeeinheiten zur Beschickung verteilt sind.

6. Anspruch nach 1., 2., 4. und 5., dadurch gekennzeichnet, daß unter einem Vakuum im Rohr gearbeitet wird.

7. Anspruch nach 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung zur Aufbereitungsrichtung mehrere Permanent- und/oder Elektromagnete verteilt sind.

8. Anspruch nach 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Permanent- und/oder Elektromagnete in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse wirken und sich diese Anordnung auch nach Anspruch 7 wiederholen kann.

9. Anspruch nach 7. und 8., dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete aus drehfeldwirksamen Drehstromwicklungen aufgebaut sind.

10. Anspruch nach 1. bis 9., dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe des zu trennenden Gemenges diskontinuierlich in Form von "gepulsten" Teilmengen erfolgt, wobei sowohl die Aufgabenzwischenräume als auch die Aufgabezeiten variiert werden können.

11. Anspruch nach 1. bis 5. und 7. bis 10., dadurch gekennzeichnet, daß im Rohr zur Bewegungsrichtung des Gemenges quer gerichtete Gasströmungen den Trennungsvorgang unter dem Einfluß von magnetischen Kräften weitergehend verstärken.

12. Anspruch nach 1. bis 5. und 7. bis 10., dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Bewegungsverlauf des Gemenges annähernd entgegengesetzt wirkende Gasströmung den Trennungsvorgang durch Auflockerung der aufgegebenen Substanzen unterstützt.

13. Anspruch nach 7., 8. und 9., dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer der Elektromagnete zeitabhängig und laufkettenartig gesteuert wird.

14. Anspruch nach 1. bis 13., dadurch gekennzeichnet, daß sich der Rohrscheider um die Längsachse dreht.