DE2157217A1 - Magnetscheider - Google Patents

Description

• Magnetscheider Die Erfindung betrifft einen Magnetscheider, mit einem Magneten und mit einer Fördereinrichtung, die das zu scheidende Gut in das Feld des Magneten bewegt und in diesem nach unten freigibt, während sich das Feld des Magneten von dem freien Fallweg wegbiegt.
• Durch Schubert, "AuSbereitung fester mineralischer Rohstoffe II", 1967, Seite 158, Abb. a), ist ein Magnetscheider bekannt, bei dem das zu trennende Gut oben auf eine sich langsam drehende Trommel aufgegeben wird, in der sich ein Elektromagnet befindet, dessen Pole sich Uber den nach unten bewegenden Teil der Trommel erstrecken. Das bedeutet, daß sich das Maul des Magnetkerns, auf dem sich die Magnetwicklung befindet, an der Innenwandung der Trommel entlang nach unten erstreckt. Durch das Magnetfeld vor dem Maul des Magneten werden die magnetisierbaren Partikel gegen die Oberflälle der Trommel gezogen, während nicht magnetisierbares Gut herunterfällt. Diamagnetische Partikel werden abgestoßen und fallen außerhalb der direkten Falllinie nach unten. Die para- und ferromagnetischen Partikel werden, an der Oberfläche der Trommel haftend, mitgenommen und fallen, wenn die Schwerkräfte genUgend groß werden, nach unten von der Trommeloberfläche ab. Die magnetischen Anziehungskräfte sind bei diesem bekannten Magnetscheider v-erhäl-tnismäßig gering, so daß sich nur stark magnetisierbare Teilchen trennen lassen. Darüber hinaus ist der Energieverbrauch fLir die Erzeugung des Magnetfeldes äußerst hoch, so daß dieser bekannte Magnetscheider unter mangelnder Wirtschaftlichkeit leidet.
• Durch "Proceedings of 1968 Summer Study- on Superconducting Devices and Accelerators", III. Teil, Seite 788, ist es bekannt, supraleitende Spulen in der sogenannten pan cake"-Technik aufzubauen, bei der supraleitendes Band zu einer Rolle aufgewickelt und dann mehrere dieser "Pfannkuchen" übereinandergestapelt werden. Derart aufgebaute supraleitende Magnete werden z.B. bei Thermionenwandlern eingesetzt. Sie haben starke magnetische Felder und benötigen wenig Energie. Zur Verwendung bei Magnetscheidern sind solche supraleitenden Magnete nicht bekannt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetscheider zu schaffen, der einen geringen Energieverbrauch hat und der außerdem in der Lage ist, Partikel zu trennen, deren magietische Suszeptibilität kleiner ist als die von Partikeln, die mit bisher bekannten Magnetscheidern getrennt werden konnten.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem mit einem Elektromagneten ausgerüsteten Magnetscheider dadurch gelöst, daß der Magnet ein allein aus einer Spule gebildeter supraleitender Magnet ist. Ein mit einem solchen supraleitenden Magneten ausgerüsteter Magnetscheider arbeitet äußerst wirtschaftlich und ist darüber hinaus in der Lage, Partikel zu trennen, deren magnetische Suszeptibilität kleiner als solcher Teilchen ist, die bei bisher bekannten Magnetscheidern gerade noch getrennt werden konnten. Es konnen noch Partikel mit magnetischer Suszeptibilität von io-6 cm3/g getrennt werden.
• Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Spule langgestreckt und in einer vertikalen Ebene sattelförmig gekrümmt ist. Das Magnetfeld dieser langgestreckten Spule erstreckt sich über eine größere Weglänge in Vertikalrichtung, so daß die Einwirkung des Magnetfeldes auf das zu scheidende Gut sich über eine größere vertikale Weglänge erstreckt. Die Krümmung der Spule bewirkt, daß sich das Magnetfeld von dem freien Fallweg wegbiegt. Der Einfluß des Magnetfeldes auf die sich nach unten bewegenden Partikel ändert sich dadurch mit zunehmendem Weg nach unten, und bereits dadurch ergibt sich eine Trennwirkung. Die stärker angezogenen Partikel werden auf dem Weg nach unten von dem starken Magnetfeld zur Seite bewegt und fallen auf Bahnen nach unten, die von der Stärke ihrer Magnetisierbarkeit abhängt. Diamagnetische Partikel werden abgestoßen und fallen außerhalb des direkten Fallweges nach unten.
• Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Transporteinrichtung das zu trennende Gut bis in den Innenraum der Spule führt. Dadurch wird das zu trennende Gut bis in den Bereich der größten magnetischen Feldstärke gebracht, so daß der Trenneffekt maximal ist. Durch diese Maßnahme sind bestimmte konstruktive Einzelheiten des Magnetscheiders bedingt.
• Dementsprechend besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß die Transporteinrichtung eine einen Ring bildende, sich um eine horizontale Achse drehende U-förmige Rinne ist. Auch ist es möglich, daß die Transporteinrichtung ein Förderband ist, das vorzugsweise einen U-förmigen, rinnenartigen Querschnitt hat und den Innenbereich der Spule durchläuft. Bei der Transporteinrichtung handelt es sich also nicht wie bei dem bekannten Magnetscheider um eine langgestreckte Trommel, die sich über mehrere Magnete hinwegerstreckt, sondern um einzelne Transportmittel in Form von U-förmigen Ringen oder Rinnen, die das zu trennende Gut bis in den Innenraum der Spule führen, Die Seitenteile der U-Form verhindern dabei ein seitliches Abrutschen der Partikel und ein Anhaften an dem supraleitenden Magneten.
• Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß sich der Ring bzw. das Förderband in dem Bereich, in dem sich das Magnetfeld von dem freien Fallweg wegbiegt, aus der Spule herausbewegt. Durch diese Weiterbildung ist sichergestellt, daß die Partikel, die allein durch die Schwerkraft nicht von der magnetischen Anziehung freikommen würden, zwangsweise aus dem Bereich des Magnetfeldec herausbewegt werden, so daß sie nach unten fallen können. Da das Herausbewegen kontinuierlich erfolgt, fallen zunächst die schwächer angezogenen Partikel ab. Zuletzt fallen die stark angezogenen Partikel ab und nach unten. Durch die Gestaltung des Förderweges, auf dem die Partikel aus dem Magnetfeld der Spule herausbewegt werden, lassen sich die Orte festlegen, an denen Partikel bestimmter Magnetisierbarkeit abfallen. Auf diese Weise läßt sich die Trennschärfe einstellen.
• Die durch ein Förderband oder eine Rinne gebildeten Transporteinrichtungen ermöglichen vorzugsweise eine Trockenscheidung, obwohl auch eine Verwendung als Naßscheider möglich ist, bei dem der gesamte Magnetscheider untergetaucht ist.
• Insbesondere bei einem Naßscheider ist es zweckmäßig, daß die Transporteinrichtung ein im wesentlichen vertikales Rohr ist, durch das das zu trennende Gut mit einem Fluidum, vorzugsweise Wasser, zugeführt ist, und daß das Rohr im wesentlichen tangential in das Innere der langgestreckten und in einer vertikalen Ebene gekrümmten Spule gerichtet ist. Mit einem solchen Magnetscheider läßt sich ein großer Durchsatz erzielen, und ist der gesamte Magnetscheider untergetaucht, so verringert sich das Gewicht der Partikel entsprechend, so daß die ohnehin starken magnetischen Anziehungskräfte Partikel mit besonders schwacher Magnetisierbarkeit bewegen und damit trennen können. Um dabei ein Verstopfen durch stark angezogene magnetisierbare Partikel zu vermeiden, ist es zweckmäßig, daß eine Hilfstransporteinrichtung vorgesehen ist, die sich von der Mündung des Rohres aus über den Weg bis zum Ende der Spule aus der Spule nach unten herausbewegt. Durch Bestimmung des Weges der Hilfstransporteinrichtung ist wieder die Trennschärfe bestimmbar, Die Spule des supraleitenden Magneten kann aus mehreren Wickellagen bestehen. Diese können gleichgeformt und in Achsrichtung der Spule geschichtet sein. Jede Wickellage kann mehrere Windungen haben, und die Wickel können koaxial ineinanler geschichtet sein.
• Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.
• Fig. 1 zeigt eine DrauSsicht auf eine langgestreckte Spule zur Verwendung als supraleitender Magnet bei dem erfindungsgemäßen Magnetscheider, Fig. 2 ist ein Schnitt in Längsrichtung durch die Fig. 1, Fig. 3 ist ein Schnitt III-III durch Fig. 2, Fig. 4 zeigt eine aus mehreren koaxial ineinandergeschichteten Wickellagen bestehende Spule, Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Spule, Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Spule gemäß Fig. 5, Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der Fig. 6, Fig. 8 zeigt eine Spule, bestehend aus mehreren Wickellagen, Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetscheiders, der vorzugsweise für Trockenscheidung geeignet ist, Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetscheiders, der für Naßscheidung geeignet ist, Fig. 11 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen Teil der Fig. 10 im Bereich des supraleitenden Magneten.
• Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen in Draufsicht im Längsschnitt und im Querschnitt eine Spule 1 zur Verwendung bei einem supraleitenden Magneten für einen Magnetscheider gemäß der Erfindung. Die Spule besteht aus mehreren Windungen 2, die in Axialrichtung nebeneinanderliegen und so einen Zylinder bilden. Die Spule ist gekrümmt und liegt mit dieser Krümmung innerhalb des Magnetscheiders in einer Vertikalebene.
• Fig. 4 zeigt eine Spule 3, die aus mehreren Wickellagen 4, 5, 6 und 7 besteht, die koaxial ineinandergeschichtet sind.
• Fig. 5 zeigt eine Spule 8, deren Windungen koaxial ineinanuer in einer Ebene liegen. Fig. 6 verdeutlicht, daß die Windungen zunächst in einer flachen Ebene gewickelt sind und eiiien Wickel 9 bilden, der durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Enden dieses Wickels 9 sind in Wichtung von Pfeilen 10 hochgebogen, gegebenenfalls unter Verwendung einer Form, so daß sich eine in einer Ebene gekrümmt Spule 11 ergibt. Fig. 7 zeigt diese Spule aus Fig. 6 von der Seite.
• Fig. 8 zeigt eine Spule 12, deren Wickellagen aus mehreren Spulen 11 gebildet sind.
• Fig. 9 zeigt einen Magnetscheider gemäß der Erfindung, der vorzugsweise zur Trockenscheidung geeignet ist. Das zu trennende Gut wird in Richtung von Pfeilen 13 auf einFörderband 14 aufgegeben, das in Richtung eines Pfeiles 15 über Walzen 16 läuft, die sich zum Teil innerhalb des freien Haumes eines aus einer Spule gebildeten supraleitenden Magnetzen 17 befinden. Das Förderband 14 tritt somit auf seinem Weg in das Magnetfeld des supraleitenden Magneten 17 ein, und zwar nimmt seine Neigung auf einen erstnÄbschijtt 18 zu, bis es bei einer Walze 19 vertikal nach unten gerichtet ist. Auf dem Abschnitt 18 nimmt für die zu trennenden Partikel das Magnetfeld langsam zu, und in diesem Bereich werden diamagnetische Partikel abgestoßen, so daß sie sich in einer Bahn 20 nach unten bewegen. Im vertikalen Bereich des Förderbandes 14, d.h. im Bereich der Walze 19, fallen nichtmagnetisierbare Partikel in einer Bahn 21 nach unten.
• Nach Umlaufen der Walze 19 durchläuft das Förderband 14 einen Abschnitt 22, in dem sich das Förderband 14 langsam von der vertikalen Bahn 21 entfernt. In diesem Abschnitt werden schwach magnetisierbare Partikel zwar abgelenkt, jedoch nicht an dem Förderband 14 haftend gehalten, sie fallen daher in einer von der vertikalen Bahn 21 abweichenden Bahn 23 nach unten. Die stärker magnetisierbaren Partikel bleiben im Abschnitt 22 an dem Förderband 14 haften und werden von diesem,aufgrund der entsprechenden Anordnung der Walzen 16, langsam aus der Spule heraus- und damit von dem Magnetfeld wegbewegt. Mit fortlaufender Weiterbewegung des Förderbandes 14 werden somit die magnetischen Anziehungskräfte auf die Partikel geringer, und sie fallen in dem Augenblick von dem Förderband 14 ab nach unten, in dem die Schwerkräfte größer sind als die Magnetkräfte. Da die Magnetkräfte von der Magnetisierbarkeit der Partikel abhängen, fallen im Zuge der Weiterbewegung des Förderbandes 14 zunächst die Partikel schwächerer Magnetisierbarkeit und zuletzt die Partikel der größten Magnetisierbarkeit von dem Förderband 14 ab. Die Partikel stärkster Magnetisierbarkeit fallen in einer Bahn 24 nach unten.
• Das Förderband 14 ist in der Fig. 9 als Linie dargestellt. In der Praxis wird es zweckmäßig sein, wenn es einen U-förmigen Querschnitt hat und eine Rinne bildet, deren Seitenwandungen ein Anhaften der Partikel an dem supraleitenden Magneten 17 verhindern.
• Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Magnetscheiders gemäß der Erfindung für Naßscheidung. In einem schematisch dargestellten Bottich 25 befindet sich Wasser 26, das auf nicht näher dargestellte Weise abfließt, indem es z.B. über den stand des Bottichs 25 fließt. Durch ein vertikales Rohr 27 wird in Richtung eines Pfeiles 28 zu trennendes Gut zusammen mit Wasser eingeleitet. Das Rohr 27 führt bis in das Innere eines supraleitenden Magneten 29, der im wesentlichen entsprechend dem supraleitenden Magneten 17 in Fig. 9 ausgebildet ist.
• In dem Bereich 25 dreht sich außerdem eine einen Ring 30 bildende U-förmige Rinne. Sie ist mittels Zahnrädern 31 angetrieben. Sie dreht sich in Richtung eines Pfeiles 32 und durchläuft den inneren freien Bereich der Spule des supraleitenden Magneten 29. Sie tritt auf ihrer Bewegungsbahn langsam in das Innere der Spule ein und bewegt sich dann auch langsam wieder aus ihr heraus. Unterhalb des supraleitenden Magneten 29 befinden sich Trennwände 33, 34, 35 und 36. Durch das Rohr 27 zugeführte diamagnetische Partikel werden durch das Magnetfeld des supraleitenden Magneten 29 abgestoßen und bewegen sich in der Fig. 10 nach rechts, so daß sie rechts von der Trennwand 33 herunterfallen. Der zwischen den Trennwänden 33 und 34 gebildete Raum befindet sich im wesentlichen unmittelbar unterhalb der Mündung des Rohres 27, und in diesen Raum fallen die nichtmagnetisierbaren Partikel des zu trennenden Gutes.
• Schwach magnetisierbare Partikel werden durch das Magnetfeld des supraleitenden Magneten 29 in Richtung auf den supraleitenden Magneten 29 abgelenkt, sie fallen in den Raum zwischen den Trennwänden 34 und 35. Stärker magnetisierbare Partikel, die noch stärker abgelenkt oder in der Rinne des Ringes 30 haftend mitgenommen werden und im unteren Bereich des supraleitenden Magneten 29 von dem Ring 30 aus dem Magnetfeld herausbewegt werden, fallen in den Raum zwischen den Trennwänden 35 und 36. Stark magnetisierbare Partikel fallen in den Raum links von der Trennwand 36.
• Fig. 11 zeigt den supraleitenden Magneten 29 allein von oben und mit dem Ring 30, so daß dessen U-förmiger rinnenartiger Querschnitt erkennbar wird. Er weist Seitenwände 37 und 38 auf, zwischen denen ein Boden 39 gebildet ist. Die Aufgabe des zu trennenden Gutes erfolgt auf den Boden 39. Die Seitenwände 37 und 38 verhindern ein Anhaften stark magnetisierbarer Partikel an dem supraleitenden MagneteU 29. Das Förderband 14 kann einen ähnlichen Querschnitt haben wie der Ring 30.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Magnetscheider, mit einem Magneten und mit einer Transporteinrichtung, die das zu scheidende Gut in das Feld des Magneten bewegt und in diesem nach unten freigibt, während sich das Feld des Magneten von dem freien Fallweg wegbiegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein allein aus einer Spule gebildeter supraleitender Magnet (17, 29) ist.

2. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (1, 8) langgestreckt und in einer vertikalen Ebene sattelförmig gekrümmt ist.

3. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung das zu trennende Gut bis in den Innenraum der Spule führt (Fig. 9, 10).

4. Magnetscheider nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transport einrichtung eine einen Ring (30) bildende, sich um eine horizontale Achse drehende U-förmige Rinne ist (Fig. 11).

5. Magnetscheider nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung ein Förderband (14) ist, das vorzugsweise einen U-förmigen, rinnenartigen Querschnitt hat und den Innenbereich der Spule durchläuft.

6. Magnetscheider nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ring (30) bzw. das Förderband (14) in dem Bereich, in dem sich das Magnetfeld von dem freien Fallweg wegbiegt, aus der Spule herausbewegt.

7. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung ein im wesentlichen vertikales Rohr (27) ist, durch das das zu trennende Gut mit einem Fluidum, vorzugsweise Wasser (26), zugeführt ist, und daß das Rohr (27) im wesentlichen tangential in das Innere der langgestreckten und in einer vertikalen Ebene gekrUmmten Spule gerichtet ist (Fig. 10).

8. Magnetscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfstransporteinrichtung (30, 31) vorgesehen ist, die sich von der Mündung des Rohres (27) aus über den Weg bis zum Ende der Spule aus der Spule nach unten herausbewegt.

9. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dati die Spule (3 bzw. 12) aus mehreren Wickellagen (4, 5, 6, 7 bzw. 11) besteht (Fig. 4).

10. Magnetscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickellagen gleich geformt und in Achsrichtung der Spule (12) geschichtet sind (Fig. 8).

11. Magnetscheider nach Anßpruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wickellage mehrere Windungen hat.

12. Magnetscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickellagen (4, 5, 6, 7) koaxial ineinandergeschichtet sind (Fig. 4).