DE2111986C3 - Magnetischer Naßabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur magnetischen Naßabscheidung von Verunreinigungen aus einem Schlamm der in der US-PS 35 67 026 bekannten Gattung. Die bekannte Vorrichtung umfaßt einen Ein- und Auslässe aufweisenden unmagnetischen Behälter, der von einer Elektromagneteinrichtung umgeben und mit einer Stahlwollpackung gefüllt ist Der bekannte Behälter ist als Kolonne ausgebildet und weist an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten den Ein- bzw. Auslaß auf. Die im Behälter vorgesehene Stahlwolle wird in einem Magnetfeld magnetisiert und stellt eine sehr große Vielzahl von Regionen hoher magnetischer Feldstärke längs der Fortbewegungsbahn des zu behandelnden Schlammes bereit

Der Nachteil zur bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß im Bereich der Ein- und Auslaßöffnungen verhältnismäßig hohe magnetische Widerstände herrsehen, da in den genannten Bereichen keine Maßnahmen getroffen sind, um eine hohe magnetische Kraftliniendichte zu gewährleisten. Somit ist die bekannte Vorrichtung schwerlich imstande, selbst kleine, schwach magnetische Teilchen, wie mineralische Eisen- und Titanbestandteile aus Kaolinschlämmen zu entfernen.

Aus der DE-PS 7 34 137 ist ferner eine Dauermagnetfiltereinrichtung zum Abscheiden magnetisierbarer Stoffe aus strömenden Flüssigkeiten bekannt, bei welcher im Innenraum des Filters magnetisierbare Körper angeordnet sind, die nebeneinander oder übereinanderliegend angeordnet sind. Diese Körper bestehen aus gelochten Blechen oder Kugeln oder Spänen usw.

Diese bekannte Vorrichtung ist nicht imstande, kleine, schwach magnetische Teilchen zuverlässig abzuscheiden, da durch die erwähnten magnetischen Körper lediglich eine möglichst gleichförmige Erfüllung des Magnetraumes mit magnetischen Feldlinien erreicht 6" wird, welche jedoch in vergleichsweisen großen Abständen voneinander verlaufen. Diese Feldlinien Konfiguration beim Stand der Technik führt nicht zu örtlichen Konzentrationen von Feldstärkespitzen, die erforderlich sind, um kleine, schwach magnetische Teilchen abzuscheiden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der aus der US-PS 35 67 026 bekannten Art so auszubilden, daß selbst kleine, schwach magnetische Teilchen, wie mineralische Eisen- bzw. Titanteilchen, aus einer Kaolinaufschlämmung abgeschieden werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daG die den Magnetraum füllende Stahlwolle in körperlicher Berührung mit den beiden ferromagnetischen Leitkörpern steht die in den Ein- und Auslaßöffnungsbereichen angeordnet sind. Die zu behandelnde Aufschlämmung muß um diese Leitkörper herumströmen, wodurch eine vorteilhafte Strömungsverteilung des Schlammes durch Stahlwollepackung erreicht wird. Dadurch jedoch, daß die Stahlwolle und die beiden ferromagnetischen Leitkörper in körperlicher Berührung miteinander stehen, wird der magnetische Widerstand im Magnetraum auf vorteilhafte Weise so weit herabgesetzt, daß auch die relativ schwachen mineralischen Eisen- und Titanbestandteile in Kaolinaufschlämmungen durch Magnetscheidung entfernbar sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Leitkörper mit Hilfe von Rippen im Abstand von den Ein- und Auslaßöffnungen gehalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezug auf die Zeichnung nähsr beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung und

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch den Einlaßbereich des Behälters.

F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung. Die darin gezeigte und allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung weist Tragbeine 14, die durch Glieder 23 und 24 gesichert sind, auf. Diese Glieder 23 und 24 sind zum Zweck der Abstützung der Hauptmasse der Vorrichtung vorgesehen. Das Magnetfeld für die Naßabscheidung wird mittels eines Elektromagneten erzeugt. Die Spule dazu ist mit 2 bezeichnet. Zur Erzeugung der erforderlichen hohen Feldstärke ist die Spule 2 für Hochleistungsverbrauch, d. h. für die Größenordnung von 300 kW bei 3000 Ampere Gleichstrom, ausgelegt und weist einen hohlen Kupferleiter auf, wobei eine Einrichtung (in der Zeichnung nicht ausdrücklich dargestellt) zum Pumpen von Wasser oder eines anderen Kühlmeciums durch die Spule 2 unter Druck vorhanden ist.

Der magnetische Kreis für die Vorrichtung 1 weist eine Reihe von zylindrischen Abschnitten 3, 4, 5 und 6 auf, die alle mit ferromagnetischem Material, z. B. Stahl, versehen sind und im wesentlichen die Spule 2 einschließen, mit Ausnahme von deren Seite 2a, welche zur Längsachse der Vorrichtung hinschaut. Die Seite 2a der Spule 2 dient zusammen mit dem Abschnitt 3 und den mittleren Bereichen des Abschnitts 4 zur Definierung eines Magnetraumes 28, worin die Magnet-Naßabscheidung des Schlammes erfolgt. In einer typischen Anordnung, in der die Spule 2 elektrische Eigenschaften wie vorher angeführt besitzt, hat der Raum 28, der in der Form zylindrisch ist, eine angenäherte Höhe von etwa 50 cm und einen angenäherten Durchmesser von 40 cm. Mit diesen Parametern wird ein Feld in der Größenordnung von 20 000 Gauß aufrechterhalten. Niedrigere Feldstärken lassen sich selbstverständlich im Raum 28 durch passende Einstellung des Spulenstromes herstellen. Höhere Feldstärken lassen sich ähnlich innerhalb der elektrischen Betriebsgrenzen der Spule 2, der

begleitenden Leistungsversorgungen usw. erreichen.

Ein unmagnetischer Kanister 7 oder wahlweise eine Anzahl von Kanistern ist innerhalb des Raumes 28 vorgesehen, der an derjenigen Stelle liegt, an welcher die tatsächliche Trennung erfolgt Der K.anister 7 weist im allgemeinen einen hohlen zylindrischen Behälter 29 auf, der beispielsweise ein typisches Volumen in der Größenordnung einer Gallone haben kann und mit einem Deckel 30 versehen ist der im oberen Bereich des Behälters 29 aufgepaßt ist und daran mittels Bolzen 32 gesichert ist welche durch anliegende, am Behälter 29 und Deckel 30 vorgesehene Flansche durchragen. Ein Zuführungseinlaßrohr 8 reicht von einem trichterartigen Einlaßbereich 33, der im Boden des Behälters 29 ausgeformt ist zu einem Verbindungsstück 10, mit dem eine Verbindung zu einem Rohr 9 und somit zu einem Flußregelsystem 35 gemacht ist Ein ähnlicher trichterartiger Auslaßbereich 34 ist im Deckel 30 ausgeformt Dieser Bereich 34 weist ein Produktauslaßrohr 11 auf, das ausgehend von dort zu einem Verbindungsstück 12 verläuft wo eine Verbindung zu einem Rohr 13 und dann zurück in das Flußregelsystem 35 gemacht ist. Es wird darauf hingewiesen, daß bei Auftrennung der Verbindungsstücke 10 und 12 und Entfernung des Abschnitts 3 der Kanister 7 selbst leicht von der Vorrichtung 1 entfernt werden kann, so daß ein Service für ihn bequem möglich ist Mit Ausnahme der Bolzen 32 sind alle Elemente des Kanisters 7, die bislang erwähnt sind, aus korrosionsfreiem Stahl oder zähem Plastikmaterial, z. B. PVC-Kunststoff oder dgl, gebildet

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kanister 7 in seinem Inneren eine Reihe nichtmagnetischer Flußregeleinrichtungen, z. B. Pfropfen, Zwischenwände, Gitter und dgl. auf. Diese Einrichtungen sind gelochte blechartige Glieder oder Elemente, die sich teilweise oder vollständig quer zum inneren Durchmesser des Kanisters ausdehnen, mit Bohrungen, Schlitzen und dgl., die von Zwischenwand zu Zwischenwand unterschiedlich sind, so daß der Fließpfad eines durch den Kanister durchlaufenden Schlammes notwendigerweise gewunden und mäanderförmig verläuft.

Dicht gepackt überall im Kanister 7 ist im Ausführungsbeispiel eine Masse feinen, fadenförmigen Materials, z. B. Stahlwolle 19. Ein solches Material, das aus jeder sogenannten feingradigen, im Handel erhältlichen Stahlwolle oder magnetischer korrosionsfreier Stahlwolle bestehen kann, führt eine Anzahl höchst wichtiger Funktionen in der vorliegenden Umgebung aus. Zunächst dient dieses Material als magnetisches Medium, an dem sich magnetisch anziehbare Teilchen sammeln lassen. Weil die Stahlwolle aus unzähligen Oberflächen und Oberflächenungleichmäßigkeiten besteht, ist die Anzahl der Sammelstellen riesig groß und die Feldrichtung an solchen Stellen stark unterschiedlich. Die mechanischen Eigenschäften des Stahlwollemediums sind von gleicher Bedeutung. Insbesondere besitzt die Stahlwolle 19 einen sehr großen Betrag offenen Raumes, durch den ein den Kanister 7 durchquerender Schlamm hindurchlaufen muß. Dieser Faktor führt nicht nur Windungen in den Fließpfad ein. Darüberhinaus ermöglicht ein solch großes Volumen an offenem Raum die Ansammlung sehr großer Volumen an Magnetteilchen, bevor ein Ausspülen des; Kanisters ausgeführt werden muß.

Die Art, in der eine hohe Ausbeute magnetischer Teilchen, welche den Kanister 7 durchlaufen, erfoigt, läßt sich nunmehr leicht verstehen. Insbesondere wird zu Beginn ein Tonwasserschlamm, der Mengen von Unreinheiten mit niedriger magnetischer Suszeptibilität enthält vorzugsweise aufwärts durch das Rohr 8 und in den Kanister 7 gepumpt um einen Gegenfluß zu den schwereren von der Schwerkraft beeinflußten Tonteilchen zu erzeugen. Die Flußge«chwindigkeiten sind so eingerichtet daß die Zurückhaltungszeit innerhalb des magnetischen Feldes im Kanister 7 der Ausscheidung der Verunreinigungen angemessen ist Wenn der Schlamm in den Kanister 7 gelangt, folgt er den erweiterten Wänden des Einlaßbereiches 33 und kann anfangs durch ein Kieselbett 36 durchlaufen, das eine anfängliche gleichmäßige Flußverteilung für den Schlamm hervorruft Mehrere kegelförmige Strukturen, wie z.B. 20, lassen sich auch zur Erzeugung der gewünschten Flußverteilung verwenden. Der Fließpfad für den Schlamm danach verläuft gewunden und mäanderförmig durch die Stahlwolle 19 und, falls gewünscht durch zusätzliche Flußregeleinrichtungen, die sich wahlweise zur Erzeugung spezifischer Flußmuster verwenden lassen. Ein typischer derartiger Pfad ist mit 18 bezeichnet Bei der Betrachtung eines solchen repräsentativen Pfades sollte beachtet werden, daß, da der wirksame Fluß tatsächlich in der vertikalen Richtung des Magnetfeldes verläuft, ein wesentlicher Fluß des Schlammes jedoch auch in Richtung quer zum Feld stattfindet. Die Folge eines solchen Zufallsflusses ist, daß magnetische Kräfte in zu Fluß und Teilchenorientierung unterschiedlicher Richtung zum Tragen kommen, so daß die Wahrscheinlichkeit des Einfangens eines gegebenen magnetischen Teilchens stark zunimmt

In F i g. 2 ist die erfindungsgemäße Konstruktion des Kanisters 7 teilweise dargestellt Bei dieser Konstruktion ist bei jedem trichterartigen Bereich 33 und 34 (Fig. 1) des Kanisters 7 ein kegelförmiger Stahlleiterkörper 20 vorgesehen, der in einem räumlichen Abstand von den Bereichen 33 und 34 durch Rippen 21 gehalten wird. Die Leitkörper 20 berühren unmittelbar eine im Kanister 7 enthaltene Stahlwollmasse 22. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zwischenwandbleche nicht vorhanden und ein fortlaufender magnetischer Pfad liegt somit zwischen den Leitkörpern 20 und der damit verbundenen Stahlwolle 22 vor. Zusätzlich zu der damit verbundenen Verringerung des magnetischen Widerstands im Feld dienen die Stahlpfropfen 20 zur Flußverteilung im Kanister 7, wobei Flußmuster errichtet werden, wie sie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben sind. Das Flußmuster läßt sich weiter durch Verwendung mehrerer kegelförmiger Leitkörper verändern und regeln.

Beim typischen Betrieb der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung erfolgt der Fluß des zu behandelnden Schlamms senkrecht durch den Kanister 7 für eine Zeitperiode, in der der Elektromagnet arbeitet, wobei eine Sammlung von Magnetteilchen bewirkt wird. Während dieser Periode werden die nichtmagnetischen Teilchen (Produkt) durch das Rohr 13 zu einem passenden Behälter abgeführt Nachdem ein genügendes Volumen magnetischer Teilchen gesammelt ist, kann die Flußrichtung durch den Kanister 7 umgekehrt werden und ein Zweistufenfluß von Wasser läuft an. Ein anfänglicher Fluß niedriger Geschwindigkeit wird (mit eingeschaltetem Magnet) zum Abwaschen nichtmagnetischer Teilchen, die an den gesammelten magnetischen Teilchen hängen, verwendet, wobei eingefangener oder eingeschlossener Schlamm innerhalb des Kanisters abgesetzt wird. Diese sogenannte »Mittel«-Fraktion wird gesammelt und läßt sich, falls

gewünscht, wiederholen. Danach wird ein Fluß mit hoher Geschwindigkeit (Magnet aus) zur Ausspülung des Kanisters von zurückgehaltenen Magnetteilchen verwendet. Mit Waschmittel versehenes Wasser läßt sich, falls gewünscht, zur Unterstützung des Ausspülzyklus verwenden.

Ein Flußsystem, das so angeordnet ist wie in Fig. 1, läßt sich zur Durchführung der im vorstehenden Absatz beschriebenen Vorgänge in einer vollständig automatischen und vorprogrammierten Weise verwenden.

Der Schlammfluß durch die Vorrichtung läßt sich umkehren, um sowohl zum Feld als auch zum Ausspülfluß gleichverlaufend und/oder entgegengesetzt verlaufend zu sein.

Wie auch vorher erwähnt, wird der Magne vorzugsweise mit einem Fluß von Kühlwasser gekühlt das durch Wärmetauschung geheizt wird. Diese! erwärmte Wasser läßt sich als ein Teil des Betriebswas sers des Schlammes verwenden, um die in dei US-Patentschrift 34 71 011 veröffentlichten Vorteile zi erreichen.

Die verschiedenen Ausspülzyklen können entgegen

ίο gesetzt oder gleich gerichtet mit dem Schlammflut

und/oder dem Magnetfeld verlaufen, je nachdem, wie ei für eine gegebene Anordnung und ein gegebene:

Erzeugnis gewünscht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur magnetischen Naßabscheidung von Verunreinigungen aus einem Schlamm, insbesondere mineralischen Eisen- und Titanbestandteilen aus Kaolinschlämmen, mit einem Ein- und Auslässe aufweisenden unmagnetischen Behälter, der von einer Elektromagneteinrichtung umgeben und mit einer Stahlwollpackung gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßöffnung (33, 34) trichterförmig ausgebildet und darin ein oder mehrere konisch geformte ferromagnetische Leitkörper (20) angeordnet sind, deren Basisflächen mit der Stahlwolle (19, 22) in Berührung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkörper (20) mit Hilfe von Rippen (21) im Abstand von den Ein- und Auslaßöffnungen (33,34) gehalten sind.

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