DE2307273B2

DE2307273B2 - Kontinuierlich arbeitender Magnetscheider

Info

Publication number: DE2307273B2
Application number: DE2307273A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 8500 Nuernberg Auinger; Franz 8501 Grossgruendlach Boehm; Helmut Dipl.-Phys. Kuckuck; Hans Dipl.-Phys. Dr.Rer.Nat. Voigt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-02-14
Filing date: 1973-02-14
Publication date: 1979-10-31
Also published as: SE403574B; GB1459291A; FR2217075A1; CH565593A5; CA997301A; JPS49113264A; DE2307273A1; FR2217075B1; US3942643A

Description

Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Magnetscheider nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Ein Magnetscheider dieser Art ist aus der DE-PS JO b41 bekannt, bei dem ein walzen- oder trommeiförmiger magnetisierbarer Mitnehmer mit homogener Oberfläche oberhalb der Fördervorrichtung für das Gemenge mit Partikeln unterschiedlicher magnetischer Suszeptibilität das relativ schwache Magnetfeld zwischen zwei Magnetpolen kontinuierlich durchläuft, wobei der als Fördervorrichtung mitbenutzte untere Magnetpol so ausgebildet ist, daß er ein Gradientenfeld mit relativ kleinem grad B erzeugt und den Abfluß der unmagnelischen Anteile des Gemenges durch Öffnungen in diesem Magnetpol ermöglicht, während die vom Mitnehmer mitgenommenen magnetisierbaren Partikeln außerhalb der Magnetanordnung vom Mitnehmer abgesondert werden. Eine Erhöhung der Flußdichte B ϊ des Magnetfeldes dieser Magnetanordnung wird durch die Sättigung der Magneteisen begrenzt und bringt keine Erhöhung des grad B, der allein von der Inhomogenität des Feldes abhängt. Damit würde bei einem Ersatz von den üblichen Erregerspulen aus

ίο Kupfer durch supraleitende Erregerspulen keine überproportionale Erhöhung der auf die magnetischen Partikeln ausgeübten Anziehungskräfte erreicht werden können.
Eine über das bei mit üblichen Magnetanordnungen

•5 arbeitenden Magnetscheidern erreichbare Maß hinaus für die am Mitnehmer wirksame Flußdichte B von etwa 0,7 T ist auch bei mit supraleitenden, ruhend angeordneten Magnetanordnungen ausgerüsteten kontinuierlich arbeitenden Magnetausscheidern nach der US-PS 35 03 504 nicht erreichbar, obwohl in unmittelbarer Nähe der supraleitenden Magnetspulen Flußdichten B von 3,5 T als erreichbar angegeben werden. Der aufwendige bekannte supraleitende Magnetscheider weist eine sektorförmige Magnetanordnung aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter kleiner supraleitender Magnetspulen auf, die zur Erzeugung der Gradientenfelder jeweils abwechselnd in der einen bzw. anderen Richtung erregt sind. Um die Magnetanordnung rotiert in engem axialem Abstand ein geschlosse-

JO ner Hohlzylinder aus Hartgummi oder aus mit Hartgummi beschichtetem unmagnetischen Stahl als Mitnehmer. Der Mitnehmer ist von einem Gehäuse mit einer Zuführung für das Gemenge und darunter liegenden getrennten Auslässen umgeben, die einerseits für die auszuscheidenden magnetischen Partikeln und andererseits für die übrigen Bestandteile des Gemenges dienen.

Ein anderer Magnetscheider mit gegebenenfalls supraleitender Magnetanordnung ist aus der US-PS

■ίο 36 76 337 bekannt, bei dem dun.h eine supraleitend erregte Spule ein Hauptgleichfeld für eine vom Gemenge durchsetzte unmagnetische Röhre erzeugt wird. Im Innern der Röhre sind ruhende ferromagnetische Gitterstrukturen geschichtet, die die Gradienten-

" feider erzeugen, so daß auf die magnetisierbaren Partikeln des die Röhre und die Gitterstrukturen durchwandernden flüssigen Gemenges eine Anziehungskraft ausgeübt wird, die die Partikeln zurückhäl'.. Mit zunehmender Abscheidung der Partikeln wird der

w Durchsatz des Gemenges bis auf Null verringert. Es müssen dann durch Abschalten des Haupigleichfeldes und Erzeugung eines entmagnetisierenden Wechselfel-Jes durch gesonderte Wechselspannungsquellen unter Spülen der Röhre die Partikeln aus den zum Vibrieren gebrachten Gitterstrukturen nach außen entfernt werden. Auf diese Weise ist kein kontinuierlicher, sondern nur ein intermittierender Betrieb des Magnetscheiders mit unter Umständen bis auf Null abnehmender Abscheidung während der einzelnen Betriebsperio-

m> den möglich.

Eine etwaige Anordnung von supraleitenden Erregerspulen für die Magnetanordnung bei einem Magnetscheider nach der DE-OS 21 30 560 an Stelle der dort angegebenen normalerregten Magnetanordnung bringt

f>5 ebenfalls nur eine durch die Eisensättigung bedingte begrenzte Erhöhung der Flußdichte B des Magnetfeldes, durch das aneinandergekuppelte Kammern kontinuierlich wandern. In den einzelnen Kammern sind

ferromagnetische Gitterstrukturen geschichtet und gegeneinander begrenzt beweglich gelagert, wobei zur gegenseitigen Relativbewegung der Gitterstrukturen wiederum gesondert erzeugte Wechselfelder notwendig sind. Das flüssige Gemenge durchläuft im Magnetfeld die sich bewegenden Kammern, wobei die magnetisierbaren Partikeln an den geschichteten Gitterstrukturen wie im vorgenannten Fall festgehalten werden. Der Füllungsgrad der Kammern mit flüssigem Gemenge ist relativ gering, da ein erheblicher Tei! des Kammervolumens mit Gitterstrukturen belegt sein muß, damit der Durchlauf des flüssigen Gemenges an die Geschwindigkeit der Kammer durch das Magnetfeld angepaßt ist, so daß die Menge der abgeschiedenen Partikeln je Kammer und Durchlauf durch das Magnetfeld begrenzt ist.

Die von den bekanntgewordenen supraleitenden oder elektromagnetischen Magnetscheidern erzielbaren Anziehungskräfte F — k ■ B ■ grad B auf magnetisierbar Partikeln reichen nur zur Ausscheidung von Erzen mit relativ hoher Magnetisierbarkeit aus, das sind im wesentlichen ferromagnetische Erze, wie Magnetit und Hämatit. Nichtferromagnetische Erze mit wesentlich kleinerer Suszeptibilität können mit diesen Magnetscheidern überhaupt nicht erfaßt werden. Wenn aus einem Gemenge beispielsweise Magnetit und Hämatit getrennt ausgeschieden werden sollen, dann ist hierzu entweder ein Magnetscheider mit einem auf die Suszeptibilität von Magnetit abgestimmten Produkt aus Flußdichte B und grad B und ein im Forderweg nachgeordneter zweiter Magnetscheider mit auf Hämatit abgestimmter höherer Anziehungskraft F- B- grad B erforderlich bzw. das Gemenge muß einen Magnetscheider ein zweites Mal durchlaufen, nachdem dieser in seiner Erregung entsprechend verstärkt worden ist. Bei einer größeren Anzahl auszuscheidender Partikeln unterschiedlicher Suszeptibilität müßten dementsprechend mehr Magnetscheider bzw. Wiederholungsdurchläiife bei abgeänderter Erregung vorgenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kontinuierlich arbeitenden Magnetscheider der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine fortlaufende effektive Aussonderung auch relativ schwach magnetisierbarer Partikeln sowie gegebenenfalls eine Fraktionierung der verschiedenen Bestandteile nach ihrer Suszeptibilität auf einfache Weise erreicht wird.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem supraleitenden Magnetscheider der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch, daß der Mitnehmer in Form einer ferromagnetischen Gitterstruktur zur Erzeugung eines kontinuierlich bewegten örtlichen Gradientenfeldes ausgebildet ist und daß die Magnetanordnung aus mindestens zwei ein großvolumiges homogenes Magnetfeld erzeugenden, oberhalb ties Mitnehmers und unterhalb der Transporteinrichtung angeordneten supraleitenden Magneten besteht. Mit der Magnetanordnung kann ein großvolumiges Magnetfeld mit einer Flußdichte B in der Größenordnung von beispielsweise 4 bis 8 T erzeugt werden, Die benötigten örtlichen grad B können durch das oder die ferromagnetischen Gitterstrukturen im weiten Bereich verändert und angepaßt werden, so daß ein Produkt aus B ■ grad /Verhalten wird, das ein Mehrfaches des bei den bekannten Magnetr.cheidern erzielbaren beträgt. Wegen der räumlichen Ausdehnung des Magnetfeldes eines Magnetpaares kann in diesem Magnetfeld eine stufenlose oder fein abgestufte Vergrößerung des für die Anziehungskräfte F maßgeblichen Produktes B ■ grad B entweder durch schräggestellte supraleitende Erregerspulen, durch eingefügte Eisenkörper und/oder durch eine entsprechend ungleichmäßige Gitterstruktur der Mitnehmer erreicht werden, so daß in einem Magnetscheider bei einem Durchlauf des Gemenges Partikeln unterschiedlicher Suszeptibilität getrennt werden können.

Mit dem supraleitenden Magnetscheider nach der Erfindung gelingt es daher, in einem wesentlich größeren Suszeptibilitätsbereich liegende Partikeln auszuscheiden, und zwar gegebenenfalls in feinstufiger Auslese, so daß z. B. auch Erze mit geringerer Suszeptibilität als das taube Begleitgestein sauber getrennt und ausgeschieden werden können.

Das Gemenge kann hierzu in trockener Form auf einem Förderband oder naß in einer Förderrinne od. dgl. kontinuierlich zwischen dem oder den Magnetpaaren hindurch transportiert werden.

Weitere Einzelheiten sind an H*;id einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter /.usführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Magnetscheider mit einem Magnetpaar und m^;;:des'pns einem trommeiförmigen ferromagnetischen Guter in Vorderansicht.

F i g. 2 den Gegenstand der Fig. 1 von oben,

F i g. 3 einen Magnetscheider mit /w ei Magnetpaaren und scheibenförmigem ferromagr,etis(.hem Gitter von oben,

F i g. 4 den Gegenstand nach F i g. 3 in Seitenansicht,

Fig. 5 einen Magnetscheider mit einem Gitter in Form eines endlosen Bandes in Vorderansicht.

Das Magnetpaar gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus zwei supraleitenden Magneten (Erregerwicklungen samt Kryostaten) la, ib. die ober- und unterhalb eines Förderbandes oder einer Förderrinne 2 für das zu transportierende Gemenge 3 zu diesem bzw. dievjr und zueinander parallel angeordnet Mnd; sie werden gleichsinnig erregt, so daß ihr gemeinsames Feld seriKrecht zur Förderrichtung verläuft. Zwischen dem oberen Magneten la und dem Gemenge 3 ist ein trommeiförmiges ferromagnetisches Gitter 4 vorgesehen, das um eine oberhalb des oberen Magneten la parallel zur Längsrichtung des Förderbandes 2 liegende Drehachse 4;? mit konstanter Drehzahl umläuft. Durch den Einfluß der Flußdichte B und des am Gitter 4 wirksamen grad S werden magnetisierbare Bestandteile des Gemenges an die äußere Oberfläche des Gitters angezogen und dabei aus dem Bereich des Magnetfeldes in Pfeilrichtung transportiert. Nach Verlassen d»:s Magnetfeldes gelangen die anhaftenden Partikeln unter e^;ne Spüleinrichtung 5 (Druckluft, Spülwasser) und werden in eine unter dem Cutter 4 seitlich angeordnete Auffangvorrichtung 6 (Förderband, Förderrinne oder Auffangtrog) gebracht. Gleichzeitig wird das Gitter gereinigt und vot Verkleben bewahrt.

Zur selektiven Ausscheidung von Partikeln unterschiedlicher Suszeptibilität kann die Magnetanordnung in Längsrichtung in mehrere Bereiche A, B und C mit steigenden Anziehungskräften F- B- graJ B in Förderrichtung unterteilt sein. Die Bereiche A, Sund C können durch in Förderrichlung schräggestellte supraleitende Erregersp'ilen und/oder durch eingefügte Eisenkörper ansteigende Flußdichten B haben und durch in Längsrichtung des Förderweges veränderte Gitterstruktiiren des über die gesamte Länge des

Magnetpaares sich erstreckenden trommelförmigen Gitters 4 ansteigende grad B erhalten, so daß eine selektive Trennung solcher Partikeln auf einfache Weise mit nur einem Magnetpaar und nur einem ferromagnetischen Gitter als Mitnehmer möglich ist. jedem Abschnitt ist eine gesonderte Spüleinrichtung 5 und eine gesonderte Auffangvorrichtung 6 zugeordnet.

Die Drehachse des trommelförmigen Gitters 4 kann auch unterhalb des Magneten \b liegen, wobei die Spüleinrichtung und Auffangvorrichtung innerhalb der Trommel liegen und stirnscitig herausgeführt werden müssen.

An Stelle einer ein/igen Trommel können (wie in der rechten Hälfte der F i g. 2 angedeutet) unterschiedliche und mit gegebenenfalls unterschiedlicher Drehzahl angetriebene Trommeln für die ein/einen Bereiche A. B. Caxial hintereinander angeordnet sein.

Einen niedrigbauenden Magnetscheider nach der

gelangen auf gesonderte Auffangvorrichtungen 7 unterhalb des Gitters. Gegebenenfalls kann jedes Magnetpaar in Förderrichiung des Gemenges entsprechend der Anordnung nach F i g. 2 in Bereiche mit unterschiedlichen Anziehungskräften durch Anwendung der vorstehend genannten Maßnahmen aufgeteilt werden, so daß auch mehr als zwei unterschiedliche Partikeln selektiv aus dem Gemenge 3 ausgeschieden werden können. Durch die Verwendung eines flachen Gitters kann ein Magnetscheider mit relativ niedriger Bauhöhe erhalten werden.

Anstelle einer Trommel oder Scheibe mit die Bauhöhe und Baubreite bestimmendem Durchmesser ist nach F i g. 5 als ferromagnetische Gitter mindestens ein endloses Band 4" vorgesehen, das über zu beiden Seiten des Förderbandes oder der Förderrinne 2 angeordnete Rollen 10, 11 quer /um Förderweg des Gemenges 3 angetrieben wird. Die übrigen Teile des Magnetschei

von Partikeln unterschiedlicher Suszeptibilität, /eigen die F i g. 3 und 4, bei dem zwei Magnetpaare Sn, b und 9;i. aunterschiedlicher Erregung mit ihrer l.ängscrstrekkung quer zum Förderband oder -rinne 2 für das Gemenge 3 in einem gewissen Abstand liegen, der so gewählt ist. daß sie im Bereich eines scheibenförmigen ferromagnetischen Gitters 4^; liegen, das um eine senkrecht zum Förderweg des Gemenges 3 gerichtete, zwischen beiden Magnetpaaren liegende Drehachse 46 mit gleichbleibender Drehzahl zwischen dem Gemenge 3 und den oberen Magneten 8a und 9« umläuft und dabei Partikeln höherer Suszeptibilität im Bereich des ersten Magnetpaares 8a. b und anschließend Partikeln niedrigerer Suszeptibilität im Bereich des zweiten Magnetpaares 9a. b ausscheidet. Zur Unterstützung dienen wiederum außerhalb der Magnetfelder angeordnete Spüleinrichtungen 5 oberhalb des scheibenförmigen Gitters 4'. Die durch Druckluft oder Spülwasser der .Spüleinrichtungen vom Gitter gelösten Partikeln gleich

wie π<Κ"'ϊ

ι Entsprechend dem Alisführungsbeispiel nach Fig. I. 2 kann die ferromagnetische Struktur des endlosen Bandes über die Bandbreite, d.h. in Richtung der Förderbewegung des Gemenges 3 längs seines Förderweges 2. im Sinne einer Steigerung des grad Il

> unterschiedlich ausgebildet sein oder es können in diesem Sinne unterschiedliche Bänder für die einzelnen Bereiche Λ. B. Γ gemäß F i g. 2 parallel nebeneinander angeor.'.ijt sein. Zur weiteren Erhöhung der Selektivität können die einzelnen Bänder mit unterschiedlichen

' Geschwindigkeiten angetrieben werden. Das oder die endlosen Bänder 4" haben eint zur Erzeugung der Feldgradienten dienende Struktur, z. B. in Form gelochter Bandbleche oder Gliederketten. Die Bander können aber auch aus einem flexiblen Werkstoff gebildet sein, der als Träger für die zur Erzeugung der Gradientenfelder dienenden ferromagnetischen Strukturen benutzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitender Magnetscheider mit einer stationären Magnetanordnung, einer Transporteinrichtung für das aus Partikeln unterschiedlicher magnetischer Suszeptibilität bestehende Gemenge durch das magnetische Feld sowie einem oberhalb der Transporteinrichtung kontinuierlich durch das Magnetfeld bewegten magnetisierbaren Mitnehmer zur Aussonderung der magnetisierbaren Partikeln aus dem Gemenge, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (4; 4'; 4") in Form einer ferromagnetischen Gitterstruktur zur Erzeugung eines kontinuierlich bewegten örtlichen Gradientenfeldes ausgebildet ist und daß die Magnetanordnung aus mindestens zwei ein großvolumiges homogenes Magnetfeld erzeugenden, oberhalb des Mitnehmers (4; 4"; 4') und unterhalb der Transporteinrichtung (2) angeordneten supraleitenden Magneten (Magnetpaare 1 a, b; 8a, b; 9a, ty besteht.

2. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Forderrichtung des Gemenges (3) längs der Transporteinrichtung (2) hintereinander mindestens zwei Magnetpaare (8a, b; 9a, b) mit ansteigender Feldstärke angeordnet sind und sämtlichen Magnetpaaren ein gemeinsamer Mitnehmer (4') zugeordnet ist.

3. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer als Scheibe (4') mit Drehachse (Ab), Trommel (4) oder endloses Band (4") ausgebildet ist.

4. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einiges Magnetpaar (la, b) vorgesehen ist, das durch schräggestellte supraleitende Erregerspulen und/oder eingefügte Eisenkörper in Förderrichtung des Gemenges Bereiche (A, B, ersteigender Feldstärke bildet.

5. Magnetscheider nach den Ansprüchen I und 3 mit einem einzigen Magnetpaar und einem trommel- oder bandförmigen Mitnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer sich über die ganze Länge der Magnetanordnung erstreckt und seine Gitterstruktur längs der Transporteinrichtung (2) im Sinne einer zunehmenden Flußdichte (grad B) ausgebildet ist.

6. Magnetscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines einzigen Mitnehmers für die einzelnen Feldbereiche (A. B. C) gesonderte, getrennt bewegliche Mitnehmer unterschiedlicher Gitterstruktur vorgesehen sind.