DE2138361C3 - Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Teilchen, mit einem Magnetfeld und mit Kugeln aus stark magnetisierbarem Material, an die sich die trocken oder in einer Schlemme zugeführten Teilchen anlagern und die mit den Teilchen . aus dem Magnetfeld entfernt werden, wonach eine Trennung der magnetisierbaren Teilchen von den Kugeln vorzugsweise durch Entmagnetisierung der Kugeln erfolgt und die Kugeln wieder dem Trennungsprozeß zugeführt werden.

Durch die britische Patentschrift. 1 046 832 ist eine magnetische Trennvorrichtung für magnetisierbare Teilchen bekannt, bei der vertikal und parallel zuein- «5 ander angeordnete Stangen aus magnetisch hochpermeablem Material durch ein im wesentlichen horizontales Magnetfeld bewegt werden, während gleichzeitig die zu trennenden Teilchen in den Raum zwischen den Stangen geleitet werden. Die magneüsierbaren Teilchen setzen sich an den Stangen aD, da sich in ihrem Bereich das magnetische Feld konzentriert und daher die magnetischen Anziehungskräfte vergrößern. Sobald die Stäbe das Magnetfeld verlassen, verschwinden auch die magnetischen Anziehungskräfte, so daß sich die magnetisierbaren Teilchen je nach ihrer Größe sofort oder doch zumindest bei Anwendung von Spülwasser ablösen. Die nicht magnetisierbaren Teilchen konnten sich an den Stangen nicht ansetzen und wurden daher im Bereich des Magnetfeldes abtransportiert oder weggespült. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sich die Zwischenräume zwischen den Stangen !eicht verstopfen können.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 942 118 ist ein Verfahren zur Magnetscheidung bekannt, bei dem in ein magnetisches Feld Körper (Kugeln) aus einem ferromagnetischem Werkstofi gebracht werden. Diese Kugeln lagern sich ira Eereich des Feldes zusammen und bilden feste Klumpen. Durch die Zwischenräume zwischen den Kugeln werden die zu trennenden Teilchen hindurchgeführt. Die magnetisierbaren Teilchen lagern sich an den Kugeln an, während nicht magnetisierbare Teilchen frei hindurchwandern und abgeführt werden können. Die dichten Klumpen aus Kugeln werden, nachdem das Magnetfeld abgeschaltet ist, ausgetragen, und von den Kugeln werden die an diesen anhaftenden magnetisierbaren Teilchen entfernt. Die Entfernung ist jedoch schwierig, da die Kugeln, die einen verhältnismäßig großen Durchmesser haben, remanenten Magnetismus besitzen. Selbst mit harten Wasserstrahlen ist daher ein Ablösen de: :r»agnetisierbaren Teilchen häurig nicht möglich.

Die bekannte Vorrichtung vermeidet zwar grundsätzlich ein Verstopfen, da die stark magnetisierbaren Kugeln von Zeit zu Zeit ausgetragen und ihre Zwischenräume gereinigt werden, jedoch ist der nicht kontinuierliche Betrieb von großem Nachteil, und entsprechend haben sich nach Angabe in dieser Offenlegungsschrift solche Scheider nicht durchsetzen können.

Die genannte Offenlegungsschrift offenbart selbst eine Trennvorrichtung, bei der zur Ablösung der magnetisierbaren Teilchen von den Kugeln nach dem Austragen diese voneinander getrennt werden. Dadurch sollen offenbar die magnetischen Kreise, die durch die sich berührenden Kugeln untereinander geschlossen sind, aufgetrennt werden, so daß remanen ter Magnetismus weitgehend verschwindet. Dai Trennen der Kugeln soll entweder durch Vibratioi oder durch Einwirkung eines magnetischen Wechsel feldes erfolgen. Dadurch sind wieder beweglich' Teile erforderlich, oder es ist ein magnetische Wechselfeld zur Entmagnetisierung erforderlich. Eil solches magnetisches Wechselfeld muß in Bewe gungsrichtung der zu trennenden Kugeln stetig ab nehmen. Die Kugeln müssen gegen die dabei auftre tenden Anziehungskräfte bewegt werdet. Das all« macht dieses bekannte Verfahren sehr kompliziei und aufwendig. Hinzu kommt, daß die Feldkonzer tration durch die verhältnismäßig großen Kugeln, di sich dazu auch noch berühren, relativ gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Trennut magnetisierbarer Teilchen anzugeben, das zwar Ki

verwendet, jedoch die Nachteile des Verstopfens Ar,

ach Entfernung aus dem Magnetfeld er-

S^rE^ndun^u^ndeliegende^ dadurch gelöst, daß die Kugeln in einem solchen gejenseitigen Abstand zusammen m.t den zu trennen den Teilchen in das Magnetfeld e.ngeluhrt werden. daß sie sich nicht aneinander anlagern.

Gemäß der Lehre der Erfindung werden also d.e Kueeln bzw entsprechende andere kleine Körper aus S magnetisierbarer« Material „ich. im wesenthchen ruhend in dem Magnetfeld angeordnet und kontinuierlich oder diskontinuierlich mit einer gegenüber der Geschwindigkeit der zu trennenden Teilchen wesenlich geringeren Geschwindigkeit ausgetragen vielmehr werden die Kugeln zusammen mn derr zu

nch ungen.der J ^ _erfindungsgem_aßen V erEmc « e,t ^ _{die Kuge]n ml}, _{d ? n}

™^~™" tisierbaren Teilchen von ™M*-™* ^tenjen "lage ^_{n β£}. Durchfuh-

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Teilchen ausführen, so daß sie bei dieser Be«egung «5 magnetisierbare Teilchen «aufsammeln« können. Die

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können. Während d.eser Zeit er _{jedoch ist der} Anteil die

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Sch diel Maßnahme ist Sorge dafür getragen, daß sich die Kugeln im Feldbereich nicht verd.chten und zu Klumpen zusammenbacken können

Von besonderem Vorteil bei dem erfmdungsgema, ßen Verfahren ist es, daß Kugeln sehr kiemer Große Verwendung finden können. Be, den bekannten mit Kupeln arbeitenden Verfahren, bei denen die Kugeln dichte Klumpen bilden, würden kleine Kugeln zu so geringen Zw.schenräumen zwischen den Kugeln fuhren, daß ein Hindurchführen der zu trennenden Teilchen praktisch unmögl.ch ist und '«besondere e.n sofortiftcs Verstopfen eintreten wurde. Bei der erfindungsiemaßen Lösung treten diese Nachteile n.cht auf und die geringe Größe der verwendbaren Kugeln führt zu einer beträchtlichen Feldkonzentration im Bereich dieser kleinen Kugeln und entsprechend zu einer vergrößerten magnetischen Anziehung der magnet sierblren Teilchen. Dadurch sind noch Teilchen mit einer wesentlich geringeren Magneüs.erbarken trennbar, als das bisher möglich war.

Eine Weiterbitdung des erfindungsgemaßen Verfahrens besteht darin, daß die Kugeln mit den angelagerten magnetisierbaren Teilchen einem mhomogenen Magnetfeld ausgesetzt werden. Be, dieser Durchführungsform erfolgt ein ^Herausb^^we8^en _T ^d".^K _n ^Ug _a ^ei"

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ecUjen^ ^ _{plusses werden} sie wieder zu T ⁸^Jäh hin angezogen. D.e Kugeln

feld auch auf er . von der Bewegungsbahn der a.cht magnetisierbarer, Teilchen abwe.chenden Bcwegungsbahn mitführen.

^s°"^{die Eriindun8 Mher} T

Vorrichtung zur Durchführung Verfahrens;

F i g. 2 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Durch- der Zeichnung nicht dargestellte Stangen im Abstand

führung des erfindungsgemäßen Verfahrens; zueinander gehalten. Radial ist ein Magnet 17 an-

F i g. 3 zeigt eine Einzelheit einer anderen Ausfüh- geordnet, durch dessen Spalt sich der Ring 16 konti-

rungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des nuierlich bewegt. Die Bewegungsrichtung ist durch

erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung 5 einen Pfeil 18 angedeutet,

schräg gestellter magnetisierbarer Drähte. In Bewegungsrichtung hinter dem Magneten 17

Die in Fig. I dargestellte Vorrichtung ist um eine befindet sich ein weiterer schwacher Magnet 19. UnAchse I-I rotationssymmetrisch ausgebildet. Durch terhalb des starken Feldes des Magneten 17 befindet ein Rohr 1 werden superparamagnetische Eisenku- sich im Bereich des Ringes 16 ein Auffangbehälter »ein mit einem Durchmesser von z.B. 5μ zugeführt. io 2 für nicht magnetisierbare Teilchen. Im Bereich Sie weisen praktisch keine Remanenz auf. Konzen- des Magnetfeldes des schwächeren Magneten 19 betrisch um das Rohr 1 ist ein Rohr 2 angeordnet, findet sich ein Auffangbehälter 21 zum Auffangen durch das zu trennende Teilchen z. B. in Form einer schwachmagnctischen Materials, und in Bewegungs-Meeresschlemme, von Phosphatschleim od. dgl. zu- richtung dahinter befindet sich ein Auffangbehälter geführt werden. Das Rohr 2 geht über eine trichter- 15 22, in den bei der Vorrichtung verwendete kleine fürmige Erweiterung in einen Behälter 3 über, um Kugeln aus magnetisierbarem Material fallen,
dessen Außenwandung 4 sich eine Magnetspule 5 er- Bei Betrieb werden von oben her in den Bereich streckt. des Feldes zwischen den Polen des Magneten 17 zu

Der Boden des Behälters 3 wird im zentralen Bc- trennende Partikeln und gleichzeitig feine Eisenkugcln

reich, d. h. im wesentlichen unterhalb des Rohres 2, 20 eingeführt. Die Eisenkugeln konzentrieren in starkem

durch einen Trichter 6 gebildet, von dem eine Rohr- Maße den magnetischen Fluß und lagern daher die

leitung 7 wegführt. magnetisicrbaren Teilchen an. Gleichzeitig lagern

Der Trichter 6 weist eine Wandung 8 auf, die den sich magnetisierbare Teilchen und die Kugeln an

Boden des Behälters 3 radial in zwei Bereiche teilt. dem Sieb des Ringes 16 an und werden von diesem

Den inneren Bereich schließt der bereits erwähnte 25 mitgeführt. Dadurch werden die Kugeln und die ma-

Trichtero ab, während den äußeren Bereich ein gnetisicrbaren Teilchen aus dem Feld herausbewegt,

Trichter9 abschließt, der einen ringförmigen Durch- so daß sie in das schwächere Feld des Magneten 19

trat 10 aufweist. Von dem Trichter9 führt eine kommen. Während im Bereich des Feldes des Ma-

Rohrleitung 11 weg. gnetcn 17 nicht magnetisieibare Teilchen durch das

In Betrieb wird durch das Rohr2 z.B. ein Meeres- 30 Sieb in den Auffangbehälter 20 fallen, fallen im Beschlamm, der feine magnetisierbare Teilchen enthält, reich des schwächeren Magneten 19 schwachmagncxugeführt. Im Bereich des Behälters3 erfolgt eine tische Teilchen in den Auffangbehälter 21. Danach Verlangsamung des Meercsschlammes. Die durch fallen die Kugeln in den Auffangbehälter 22.
das Rohrl zugeführten feinen Kugeln, die im wc- Die Drähte des Siebes haben z.B. einen Durchscntlichen so weit entfernt voneinander sind, daß sie 35 messer von 0,5 mm, während die Maschenweisich nicht gegenseitig anziehen, werden im Bereich te 2 mm beträgt. Der Abstand der einzelnen Siebe bedcs Behälters auf Grund des inhomogenen Verlaufs trägt 3 mm. Der Durchmesser der magnetisierbar des Feldes der Magnelspule5 nach außen bewegt Kugeln, z.B. Eisenkugeln, die dem zu trennenden und durchwandern dabei den Meeresschlamm. Auf Material zugemischt werden, beträgt je nach der abuiesem Weg lagern sich die in dem Meeresschlamm 4" zutrennenden Suszeptibilität 5 bis U)Uu.
enthaltenen magnetisierbaren Teilchen an den Ku- In Fig. 3 ist schematisch die Funktionsweise der geln an. Die Kugeln mit den angelagerten magncti- mit schrägen Drähten arbeitenden erfindungsgemä-Merbaren Teilchen lagern sich auf der Außenwan- ßen Vorrichtung zur Trennung dargestellt. Ein sehr dung4 des Behälters 3 ab. Die Dicke der Schicht der dünner Draht 23 (Taylor-Draht), der von einer Glasabgelagerten Kugeln und magnelisierbarcn Teilchen 45 schicht 24 umhüllt ist. hat einen zur Vertikalen leicht darf nicht zu groß werden, und aus diesem Grund ist geneigten Verlauf. Er befindet sich in einem starken im einfachsten Fall ein Abstreifer 12 vorgesehen, der magnetischen Feld, so daß die Feldlinien an ihm liier nur schematisch dargestellt ist und in Richtimg konzentriert werden. Dadurch werden Kugeln 25 von Pfeilen 13 von Zeit zu Zeit nach unten bewegt oder 26 oder 27 angezogen. Die Kugeln 25, 26 odei wird. Auf diese Weise gelangen die Kugeln, von de- 50 27 dienen zur noch stärkeren Konzentration dei nen einige mit 14 bezeichnet sind, in den Trichter 9. Feldlinien, insbesondere zu der Zeit, während der sie Die nicht magnetisierbaren Teilchenanteile des Mee- noch nicht von dem Draht 23 angezogen sind. Da-TLSschlammes wandern im inneren Bereich des Be- durch lagern sich insbesondere an den Kugeln 25, 2i ■ulters3 nach unten in den Trichter 6 und dann wei- oder 27 die magnelisierbaren Teilchen an. Charakteter durch die Rohrleitung 7. 55 ristisch für die schematisch darcestellte Vorrichtung

Besonders zweckmäßig ist es, den Speisestrom der ist ein pulsierendes Magnetfeld. Die Pulsation hai

Magnetspule 5 von Zeit zu Zeit ab- oder umzuschal- zur Folge, daß die Anziehungskräfte periodisch ab-

ten. zumindest jedoch so weit zu verringern, daß die nehmen, und zwar in solchem Maße, daß die Kugeln

Kugeln 14 mit den anhaftenden magnetisierbaren 25, 26 oder 27 auf Grund ihres Gewichts an dem

Teilchen auf Grund der Schwerkraft ab- und in den 60 Draht 23 herunterrutschen können. Ist die Verringe-

Trichter9 fallen. Der Abstreifer 12 kann in diesem rung der Feldstärke ausreichend groß, so nehmen die

Fall entfallen. Kugeln in der Zwischenzeit sogar einen vertikaler

F i g. 2 zeigt schematisch in einer Ansicht von Fallweg, und bei Ansteigen der Feldstärke und dei

oben eine Ausführungsform einer erfindungsgemä- Kräfte bewegen sie sich wieder zu dem Draht 23 hin.

ßen Vorrichtung zur Trennung, bei der um eine 6_{S so} daß eine entfernt dreieckförmige Bahn durchlau-

Achse 15 ein Ring 16 drehbar gelagert ist, der aus fen wird, wie das auch durch die Form von Pfeiler

vielen Lagen von Sieben aus magnetisch weichem 25', 26' und 27' angedeutet ist.

Eisen besteht. Die Lagen sind durch senkrechte, in Während also die nicht magnetisierbaren Teilchen,

die von den Kugeln 25, 26, 27 nicht angezogen werden, vertikal nach unten sinken, wandern die magnetisierbaren Teilchen mit den Kugeln seitlich nach außen. Das bedeutet die Trennung der magnetisierbaren Teilchen von den nicht magnetisierbaren.

Die Pfeile 25', 26' und 27' haben eine unterschiedliche Länge. Dadurch soll das unterschiedliche Bewegungsverhalten der Kugeln bei unterschiedlichei Pulsationsfrequenz des Magnetfeldes angedeutet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Teilchen, mit einem Magnetfeld und mit Kugeln aus stark magnetisierbarem Material, an die sich die trocken oder in einer Schlemmt zugeführten Teilchen anlagern und die mit den Teilchen aus dem Magnetfeld entfernt werden, wonach eine Trennung der magnetisierbaren Teilchen von den Kugeln vorzugsweise durch Entmagnetisierung der Kugeln erfolgt und die Kugeln wieder dem Trer.nungsprozeß zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln in einem solchen gegenseitigen Abstand zusammen mit den zu trennenden Teilchen in das Magnetfeld eingeführt werden, daß sie sich nicht aneinander anlagern.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln mit im wesentlichen unverändertem gegenseitigem Abstand aus dem Magnetfeld kontinuierlich entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln mit den angelagerten magnetisierbaren Teilchen einem inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln mit den anhaftenden magnetisierbaren Teilchen Von den Polflächen mechanisch abgestreift werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln mit den anhaftenden ■Tiagnetisierbaren Teilchen von den Polfiächen durch Verringerung oder Umpolung oder fortlaufenden Wechsel des Magnetfeldes entfernt werden.

6. Verfahren nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trennenden Teilchen zusammen mit den Kugeln aus stark magnetisierbarem Material mittels eines Rohres von oben dui :h eine vertikale stromdurchflossene Spule geführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln mit den zu trennenden Teilchen von oben her in einen im wesentlichen vertikalen Spalt eines Elektromagneten eingegeben werden, der mit einem pulsierenden Gleichstrom oder Wechselstrom gespeist wird.