DE2325322A1

DE2325322A1 - Dauermagnet-starkfeldscheider (-separator)

Info

Publication number: DE2325322A1
Application number: DE2325322A
Authority: DE
Inventors: Erkki Aukusti Laurila
Original assignee: Permeco Oy
Current assignee: Permeco Oy
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-05-18
Publication date: 1973-12-20
Also published as: US3887458A; DE2325322B2; NO134934C; FI48535C; DE2325322C3; NO134934B; CA990686A; SE384146B; FI48535B

Description

PATcN IAiN WALI

W. ScIi ulz-Dö flam

Ingenieurdiplömo

8000 Mürvc-hen 80

Mauerklrcherstr. 31 Tel. (0811) 98197»

Dauermagnet-Starkfeldscheider (-separator)

Die von einem Magnetfeld auf ferro- oder paramagnetische Partikeln ausgeübte Anziehungskraft ist bekanntlich proportional dem Produkt aus dem Betrag der magnetischen Feldstärke H und deren Gradienten, d.h. proportional der Grosse /ll/ Grad. /Η/. Zum Trennen (Scheiden) schwach magnetischer Minerale in Separatoren (Magnetscheidern) sind also somit ein starkes Feld - daher die Bezeichnung Starkfeldseparator - und Bauelemente, mit deren Hilfe dieses Feld an zweckmässigen Stellen hochgradig verändert werden kann, erfordprlich; die Trennung stark ferromagnetischen Materials bietet hingegen weniger Schwierigkeiten,;

- Zum Scheiden der letztgenannten Materialgruppe gibt es z.B. eine Vorrichtung, bei der das Konzentrat an die Peripherie (Mantelfläche, einer rotierenden Trommel geleitet wird; an der peripheren l'romnelwand sind in bestimmten Abständen stabförmige Permanentmagnete so angeordnet, dass ihre Magnetfelder -radial und abwechselnd in umgekehrter Richtung verlaufen. Zum Abscheiden des magnetischen Gutes dient eine ausserhalb der Trommel angeordnete, mit dieser synchron rotierende kleinere Trommel, an deren Mantelfläche entsprechend ■Kisensta.ngen angeordnet sind, welche, gelängen nie in die ΓΚ-he der erwähnten stabförraigen Dauermagneten, das Magnetfeld kurz zeitig verstärken und dadurch bewirken, dass das magnetische Material von der Oberfläche der mit Stabmagneten besetzten Trommel auf die Trenntrommel übergeht, von wo der erwähnte * stark magnetische Teil des Gutes dann gewonnen wird.

Die bekannten Separatoren (Magnetscheider) für schwach magnetische Stoffe sind, um ein genügend starkes Magnetfeld und einen {:?-

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©AD ORIGINAL

nügend starken FelOlgrfrdaenfcen au erzeugen, im allgemeinen mit Elektromagneten bestückt, denn nur auf diese V/eise konnte ein starkes imi volumenmässig genügend ausgedehntes Feld erzeugt werden. Ausserdemweisen derartige Separatoren ein bewegliches Teil auf, das, während es sich im Magnetfeld«befindet, an bestimmten Stellen eine Konvergenz des Feldes verursacht und, nachdem es den Yfirkungs bereich des, Feldes verlassen hat,seine magnetische Eigenschaft verliert und dadurch ermöglicht, dass sich die an den Konvergenzstellen haftenden magnetischen Mineraüf lösen.

Die vorliegende Erfindung zielt nun auf die Konstruktion eines Starkfeldseparators (Starkfeld-Magnetscheiders) ab, bei dem das Magnetfeld· mit -Hilfe von Dauermagneten erzeugt wird. Im Prinzip kommen dafür alle Dauermagnet-Y/erkstoffe mit genügend grossenf Energj .:· produkt in Frage; wesentlich ist jedoch, dass magnetisch harte, d.h. eine grosse Koerzitivkraft aufweisende Oxi'dmagnete verwendet werden. Zum Beispiel ermöglichen'die keramischen Barium- und'Strontiumferritmagnete: , wie Ferroxdme 330» Indox 5, Indox 8 usw., schon recht.brauchbare Konstruktionen, jedoch erweist sich das erfindungsgeniässe¹ Konzept als noch beträchtlich vorteilhafter, wenn z.B. CoSm- und andere lanthanidenmagnete, deren Koerzitivkraft über 5000 Oe und deren Gütezahl 10 bis 20 Mio. GsOe beträgt, Verwendung finden. , - ι

\ Die wesentlichen Merkmale der Erfindung gehen aus Patentanspruch 1 hervor. Der Erfindung gemäss wird also mit Hilfe solcher' Magnete im Arbeitsbereich, z.B. auf der Tr orame lob er fläche, eine grosse Anzahl Polpaare geschaffen, und zwar in der Form, dass die Grosse /Η/ Grad /H/ des zwischen ihnen entstehenden Feldes einen hohen Wert hat.. Ein wesentlicher Umstand bei der Erfindung ist die Art und Weise, in der das Magnetfeld in der dafür geeigneten Phase vollständig aufgehoben oder zumindest so geschwächt wird, dass das schwach magnetische Mineralkonzentrat, das sich im Bereich des Feldes angesetzt hat, abgeführt werden kann. In gewissen Fällen kann es sogar von Vorteil sein, das Magnetfeld an der betreffenden Steile der Trommeloberfläche umzukehren.

Diese Änderung des Magnetfeldes, oder besser gesagt die Umleitung des magnetischen Flusses, erfolgt, also gemäss der Erfindung mit Hilfe eines aus Dauermagneten gebildeten, alternierend entgegengesetzt magnetisierten Systems. Das System kann vorteilhafterweise- eine zweite, im Inneren der'Arbeitstrommel synchron mit dieser rotierende und diese an einer geeigneten Stolle berührende oder nahe an diese heranlaüfende Trommel umfassen, welche

chend.im gleichen gegenseitigen Abstand angeordnete Magnetpole aufweist.» ■-..--

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.In den Zeichnungen zeigen:

1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit zwei ineinander angeordneten Trommeln; -

Pig. 2 ein Detail aus Pig. 1 in grösserem Massstab.

Bei der.in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtung wird die eigentliche Arbeitskomponente von der einen relativ großsen lichten Durchmesser aufweisenden Trommel 1 gebildet, die in der vom Pfeil angegebenen Richtung rotiert. Auf der Trommeloberfläche sind unter Einhaltung des aus den Zeichnungen hervorgehenden Konstruktionsprinzips in Seitenlinierichtung (Querrichtung) der Trommel verlaufende Polintervalle (-zwischenräume) angeordnet. Es besteht auch die Möglichkeit, diese Polintervalle in Trommelumfangsrichtung zu legen. Als aktive Teile fungieren die aus Oxid- oder Lanthaniden-Magnetwerkstoff hergestellten Dauermagnete 2, die alternierend in umgekehrter Richtung magnetisiert sind. Die T-Eisenschienen 3 bilden die Polschuhe; in den zwischen ihnen verbleibenden Spalten lässt sich eine genügend grosse Feldstärke,' z.B. über 10 kGj erreichen; gleichzeitig ergibt sich auch ein sehr grosser Peldgradient. Wird auf die Tr.ommeloberfläche ein pulverförmiges trockenes oder ein schlammartiges Material aufgebracht, so werden die.ferro- oder paramagnetischen Partikeln an den Polintervallen an der Tromraeloberfläche festgehalten. Mit Hilfe eines Gebläses oder -■ bei schlammartigem G-ut; - eines V/ass er Strahles kann ein beträchtlicher Teil der mitgeführten nichtmagnetischen Teilchen abgeführt werden, so dass •schliesslich in den Polintervallen' ausschließlich ,verhältriismässig reines Konzentrat haftet. In Pig. .1 sind das Auf speisen des Schlamrr«- stromes über die Speiseöffnung 4, der Schlammabflussspalt einschl. der Schwellen 5, an denen die im. abgehenden Schlamm eventuell noch enthaltenen Konzentratpartikeln letzte Gelegenheit haben, sich am Trommel-Magnetfeld festzuse-tzen, „sowie das von Wass er strahl en gebildete V/aschsystem 6 gezeigt. Dabei ist klar, dass bei diesem Hassscheider (-separator) die Trommel mit so geringer Geschwindigkeit rotiert, dass die Wasser- und Schlammströme gegen die Tro'iimeliaufrichtung nach unten fliessen. Das Abführen des Konzentrates, das sich an der Trommeloburfläche an den Luftspalten zwischen den Polschuhen festgesetzt hat, erfolgt mit Hilfe einer zweiten Magnettrommel .T₅ Ihre Mantelfläche ist so mit Magneten 8 besetzt (F.i/■--P), ^{J l} 309851/0352

dass der gegenseitige Abstand ihrer Magnetschuhe 9 gleich dem Polschuh-Abs tand auf der Oberfläche der Trommel 1 ist. Rotieren nun die beiden Trommeln in der von den Pfeilen angegebenen Richtung, so liegen sich stets ungleichnamige Pole gegenüber. Wie aus der zu Fig. 2 gehörenden Beschreibung näher hervorgeht, kommt es hierbei zu einer Aufhebung des Feldes im Spalt zwischen den Polschuhen 3, wenn sich dieser in der Nähe der Oberfläche der Trommel 7 befindet; Voraussetzung dafür ist, dass die Magnete 8 der Trommel 7 zweckentsprechend dimensioniert sind* Die richtige Bemessung dieser Magnete kanr ausgehend von der allgemeinen Magnetkreis-Theorie rechnerisch ermittelt werden. Das dem augenblicklichen Zustand der Magnete 8 entsprechende magnetische Potential muss so gross sein, dass es genügt, um über den zwischen den Trommeln liegenden Luftspalt einen" ausreichenden Magnetfluss zu verursachen..Mit Verschwinden des Feldes im Luftspalt zwischen den Polschuhen 3 wird das dort angelagerte Konzentrat entweder durch die Wirkung der Zentrifugalkraft (Trockenscheider) abgelöst oder kann, v/ie in Fig. 1'gezeigt, mit Hilfe eine«; Wasserstrahles 11, der zwischen Steg (Brücke) 10 und Trommel 1 auf letztere gerichtet wird, abgespült werden. Das abgelöste Konzentrat wird dann über die Vorrichtung 10 abgeführt.

Um Schv/ierigkeiten konstruktiver Art zu vermeiden beträgt der Durchmesser der Trommel 7 am besten weniger als die Hälfte des lichten Durchmessers der Trommel 1. Durch die Anordnung der Gegentronnell 7 im Inneren der Arbeitstrommel 1 ergeben sich im wesentlichen zv/ei - eng miteinander verknüpfte - Vorteile: Der Luftspalt zwischen den Trommeln kann nämlich dann klein gehalten v/erden, und das Aufheben des,Magnetfeldes in den auf der Trommeloberfläche befindlichen Polintervallen lässt sich bewerkstelligen, ohne dass die Trommel 7 mit übermässig grossen Magneten bestückt werden braucht. Konstruktionsraässig gesehen ist es auch ein grosser Vorteil, wenn sich auf der Aussenf lache der Trommel oder in deren unmittelbaren ITähe keine den MaterialfluDs beeinträchtigenden Vorrichtungen befinden. Dies aber wäre der Fall, wenn die G-egentrommel ausserhalb der Arbeitstroramel angeordnet wäre.

Fig. 2 zeigt einen vergösserten Ausschnitt der gegenseitigen Berührungsstelle der beiden Trommeln. Die Pfeile bezeichnen die Richtungen der internen Magnetfelder der Dauermagneten 2 der Auspcntrommel 1 und der Dauermagneten 8 der Innentrommel 7. Ist die betreffende Stelle der Aussentrommel weit von der Mantelfläche der Innentronmel entfernt, so erfolgt der magnetische Fluss in der Aussentromael im wesentlichen in dem schmalen Luftspalt zwischen den verbreiterte^

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Enden der Polschuh« 3« Kommt jedocH die betreffende Stelle in unmit telbare Nähe der auf ciex Innentromneloberflache angeordneten Magnete, wie das in i^?ig. 2 aargestellt ist, so entsteht aus den beiden Magnetsystemen ein geschlossener Kreis, d.h. der Magnetfluss des Arbeitstrommel-Magneten erfolgt in seiner Gesamtheit durch den Ilagneten der Gegentrommel hindurch, wodurch der Magnetfluss und das Feld im Luftspalt auf der Trommelo"berflache verschwinden. Bei passender Bemessung der Magnete und Pole kann der Magnetfluss in de erwähnten Luftspalten für einen Augenblick sogar schwach entgegengesetzte Richtung haben. .

• Eine Voraussetzung für zweckmässiges Arbeiten der Anlage ist, dass der der Remanenz-Induktion der Magneten der Trommel 7 entsprechende magnetische Fluss grosser als der der Remanenz-Induktion der Magneten 2 entsprechende magnetische Fluss ist* Die ständige Ar ziehungskräft zwischen den tingleichnamigen Magnetpolen sichert ein synchrones Rotieren der Trommeln 1 und 7«

Claims

Patentansprüche . τ -> *ur ^ ^ *■*■ —ι m^m2326322

1. Dauermagnetseheider (-separator) vor allem zum Anreichern schwach.magnetischer Mineralien, in welchem das Trennen (Scheiden) des Konzentrates auf der Aussenflache einer rotierenden Trommel (1) oder dergleichen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass auf :κ Oberfläche der Trommel (l) mit Hilfe von Polschuhen (3) eine grosse Koerzitivkraft aufweisender Magneten (2) eine Anzahl schmaler Polintervalle (-zwischenräume) gebildet werden und das in diesen herrschende Magnetfeld an einer geeigneten Stelle der Trommeloberfläche mit Hilfe eines im Trommelinneren angeordneten mehrpoligen Dauerw magnetsystems (7, 8) verändert v/ird.

2. Magnetscheider nach Patentanspruch 1, da d u r c h gekernt zeichnet, dass die Polschuhe (3) von in Seitenlinierichtung (Querrichtung) der Trommel (1) verlaufenden Polschuhstücken gebildet werden., deren troinmelinnenrandsei tige Breite in Richtung der Trommeltangente mehr als l/n der in Trommelradialrichtung gemessenen Breite des Dauermagnetstückes (2) beträgt, wobei η das Verhältnis aus der Sättigungsinduktion des Polschuhwerkstoffes und der Remanens-Induktion des Dauermagnetwerkstoffes angibt.

3. Hagnetscheider nach Patentanspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Inneren der Trommel (1) angeordnete Dauermagnetsystem eine mit Dauermagneten besetzte rotierende Vorrichtung, am besten eine Trommel (7), umfasst, deren Magnetpole den gleichen gegenseitigen Abstand wie die Magnetpole der Arbeitstrommel (1) haben, und deren Magnete (8) einen grösseren Remanenzfluss als die Dauermagnet stücke (2) der Ar bei ts trommel haben, und dass die erwähnte rotierende Vorrichtung mit der Arbeit strornmel (1) so synchronisiert ist, dass ihre Magnetpole stets entgegengesetzt gerichteten Polschuhen der Arbeitstrommel gegenüberliegen. "

4· Magnetscheider nach Patentanspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass als Trommel-Magnete keramische 3a- oder Sr-]?errit-Magnete dienen.

5. Magnetscheider nach Patentanspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetwerkstoff Lanthaniden-Magnete dienen«,

6, TTagnetscheider nach Patentanspruch 1, d a d u r ch gekennzeichnet, dass das im Inneren der Arbeitstrommel (1) angeordnete Dauermagnet-System (7, 8) so konzipiert ist, dass es das Magnetfeld . an der betreffenden Stelle wesentlich schwächt.

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7 β Magnetscheider aao'o Patentanspruch l·, dadurch gekennzeichnet, dass das im Irjieren der Arbeitstrommel (l) angeordnete Dauermagnet-System (7, 8) so konzipiert ist, dass es das Magnetfeld an der betreffenden Stelle dm wesentlichen völlig aufhebt.

8. Magnetscheider nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Inneren der Arbeitstrommel (1) angeordnete Bauermagnet-System (7, 8) so konzipiert ist, dass es das Magnetfeld an der betreffenden-Stelle für einen Augenblick schwach umkehrt.

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