DE2433008A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden magnetischer teilchen aus einem flud - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum abscheiden magnetischer teilchen aus einem flud

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DE2433008A1 DE19742433008 DE2433008A DE2433008A1 DE 2433008 A1 DE2433008 A1 DE 2433008A1 DE 19742433008 DE19742433008 DE 19742433008 DE 2433008 A DE2433008 A DE 2433008A DE 2433008 A1 DE2433008 A1 DE 2433008A1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025High gradient magnetic separators
    • B03C1/027High gradient magnetic separators with reciprocating canisters

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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Description

Die Erfindung "betrifft Verfahren und Vorrichtungen, die es ermöglichen, magnetische Teilchen aus einem !'lud abzuscheiden, in dem die Teilchen suspendiert sind.
Bis jetzt ist es üblich, bei Magnetabscheidern, bei denen eine Elektromagnetspule dazu dient, in einer Abscheidungskammer, die eine poröse Füllung aus ferromagnetische]» Material enthält, ein Magnetfeld zu erzeugen, die Betriebskosten niedrig zu halten und gleichzeitig ein starkes Magnetfeld in der Abscheidungskammer aufrechtzuerhalten, und zu diesem Zweck einen sehr großen Hahmen bzw. ein Joch aus Eisen vorzusehen, der zum Zurückleiten der Kraftlinien dient und ein Mehrfaches von 10 oder sogar 100 Tonnen wiegt, um Magnetflußverluste möglichst zu verhindern und hierdurch den Energiebedarf des Elektromagneten möglichst niedrig zu halten, der erforderlich ist, wenn ein bestimmtes starkes Magnetfeld aufrechterhalten werden soll. In der U.ö.A.-Patentschrift 5 62? 678 ist eine solche Vorrichtung beschrieben, bei welcher der Rahmen zum Zurückleiten der Kraftlinien die Abscheidungskammer nahezu vollständig umschließt. Hierbei ist es nicht möglich, die Abscheidungskammer aus dem Raum zwischen den -toistücken des Elektromagneten zu entfernen,, bevor ein schweres oberes, aus Eisen bestehendes Bauteil des Kraftlinienrückleitungsrahmens
ausgebaut worden ist. Daher muß die Abscheidungskammer an Ort und Stelle durchgespült werden, um die von der Füllung zurückgehaltenen magnetischen teilchen zu entfernen, und die magnetspule muß abgeschaltet werden, damit die in stärkerem Maße magnetischen Teilchen von der Füllung freigegeben werden. Hierbei ergeben sich Nachteile, da keine magnetische Abscheidung stattfinden kann, solange die Magnetspule stromlos ist. Ferner wird in der vorstehend genannten U.S.A.-ratentschrift dargelegt, daß es zwar möglich ist, die Elektromagnetspule unter Ausnutzung der Supraleitfähigkeit zu betreiben, um die Betriebskosten weiter zu senken, da die Verringerung der elektrischen Energiemenge, die benötigt wird, um eine bestimmte Feldstärke aufrechtzuerhalten, die Kosten für das Kühlen der Magnetspule mehr als aufwiegt, daß es sich Jedoch als unwirtschaftlich erweist, eine supraleitfähige Spule wiederholt ein- und au s zu s chalte η.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, die es ermöglichen, magnetische Teilchen aus einem Flud abzuscheiden, in dem die Teilchen suspendiert sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine Vorrichtung geschaffen worden, die Wände zum Abgrenzen mehrerer Kammern aufweist, von denen jede mit zwei Öffnungen zum Zu- bzw. Abführen eines Eludes versehen ist, ferner poröse Füllungen oder Packungen aus ferromagnetischem Material, die in jeder der genannten Kammern angeordnet sind, welchen das Flud über eine der beiden zugehörigen öffnungen zugeführt wird, so daß die Füllungen von von dem Flud durchströmt werden, um die Kammern schließlich über die betreffende andere öffnung wieder zu verlassen, eine Elektromagnet anordnung, die sich in einen Betriebszustand bringen läßt, in dem die Supraleitfähigkeit zur Wirkung kommt, und die dazu dient, in einer vorbestimmten Zone gegenüber der Elektromagnetanordnung ein Eiagnetfeld zu erzeugen, sowie Einrichtungen, die es ermöglichen, eine Relativbewegung
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zwischen der Vvandanordnung und der Elektromagnetanordnung herbeizuführen, und zwar zwischen einer ersten Stellung, bei welcher sich derjenige Abschnitt einer der kammern, welcher von dem Füllmaterial eingenommen wird, in der genannten vorbestimmten Zone befindet, während sich derjenige Abschnitt einer weiteren Kammer, der von dem Füllmaterial eingenommen wird, im wesentlichen außerhalb der vorbestimmten Zone befindet, und einer zweiten Stellung, bei der der Abschnitt der zuerst genannten Kammer, welcher von dem Füllmaterial ausgefüllt ist, im wesentlichen außerhalb der vorbestimmten Zone angeordnet ist.
Ferner ist durch die Erfindung ein ^erfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, magnetische Teilchen aus einem Flud abzuscheiden, in dem die Teilchen suspendiert sind, und das Maßnahmen umfaßt, um das Flud durct eine erste Abscheidungskammer zu leiten, die sich in einem Magnetfeld befindet, das in einer vorbestimmten Zone erzeugt wird, um die magnetischen Teilchen aus dem Flud abzuscheiden und sie in der ersten Abscheidungskammer zurückzuhalten, um die erste Abscheidungskammer aus der vorbestimmten Zone zu entfernen und eine weitere Abscheidungskammer in die vorbestimmte Zone einzuführen, und um weiteres Flud durch die weitere Abscheidungskammer zu leiten, um magnetische Teilchen aus dem Flud abzuscheiden, während gleichzeitig die zurückgehaltenen magnetischen Teilchen aus der zuerst genannten Abscheidungskammer entfernt werden.
Es läßt sich zeigen, daß.der magnetische Abscheidungs-- oder Extraktionswirkungsgrad, d.h. das Ausmaß, in dem sich magnetisierbare Teilchen aus einer Suspension abscheiden lassen, annähernd direkt proportional zur Stärke des Magnetfeldes und annähernd umgekehrt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der Suspension ist, die durch die dem Magnetfeld ausgesetzte Abscheidungskammer geleitet wird. Da es bei supraleitfähigen Magneten möglich ist, erheblich höhere Feldstärken zu erzielen, läßt sich eine bestimmte Menge magnetischer Teilchen bei einer entsprechend höheren Strömungsgeschwindigkeit des Fludes bzw. der Suspension abscheiden, so daß eine bessere Ausnutzung des Kapitalauf-
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vwändes erzielt wird. Die Stärke des Magnetfeldes "beträgt gewöhnlich mindestens 10 000 Gauß, kann jedoch bis zu 60 0OC Gauß oder mehr betragen, i'erner sind die Betriebskosten zum Aufrechterhalten eines sehr starken Magnetfeldes bei einem : agnetabscheider mit ^lektromagnetspulen, die sich im supraleitfähigen Zustand befinden, erbeblich niedriger als bei einem Magnetabscheider, der mit Llektromagnetspulen bekannter Art ausgerüstet ist. Alternativ ist es möglich, bei einer gegebenen Strömungsgeschwindigkeit der Suspension eine bestimmte Abseheidungswirkung mit Hilfe einer Vorrichtung nach der Erfindung schneller zu erzielen, d.h. die JJnuer des Arbeitszyklus, während dessen die Suspension der Wirkung des starken Magnetfeldes ausgesetzt ist, ist kurzer als bei Ii a pne tab sehe idem mit Elektromagnetspulen bekannter Art. Die zugeführte Suspension enthält gewähnlich mindestens 10 Gewichtsprozent und höchstens 40 Gewichtsprozent an festen Stoffen.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird kein schwerer -kahmen aus Eisen zum Zurückleiten der Kraftlinien benötigt, und daher ist es möglich, eine Abscheidungskammer in die Zone einzuführen, in der ein starkes Magnetfeld vorhanden ist, und sie wieder aus dieser Zone zu entfernen.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ls zeigt:
Fig^ 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines ii-agnetabscheiders; und
Fig. 2 eine teilweise schematisch und teilweise als Längsschnitt gezeichnete Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Itagne tab scheiders.
Die in i'ig. 1 dargestellte Vorrichtung weist zwei Abscheidungskammern 1 und 2 auf, die Ende an Ende angeordnet und starr miteinander verbunden sind, und zwischen denen keine Verbindung vorhanden ist. Jede der Abscheidungskammern 1 und 2 weist eine sich längs ihrer Achse erstreckende
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Rohrleitung 3 auf, mittels welcher eine hell gefärbte wäßrige Aufschwemmung eines Pigments, die eine Verfärbung bewirkende 'Verunreinigungen in Form von Par amagnetischem oder ferromagnetischem Material enthält, einem ersten L.aum 4- zugeführt wird. Von dem betreffenden Raum 4 aus strömt, die wäßrige Aufschwemmung durch eine erste gelochte Trennwand 5» um dann durch eine Füllung oder Packung aus korrosionsbeständiger i.isen- oder Stahlwolle und eine zweite gelochte Trennwand 7 zu einem zweiten .Raum 8 zu strömen, den die Aufschwemmung dann über eine weitere Rohrleitung verläßt. Ferner weist die Vorrichtung nach £'ig. 1 eine Llektromagnetspule 10 auf. Der Abschnitt, in dem die !elektromagnet spule das stärkste Magnetfeld erzeugt, wird durch eine zylindrische Bohrung abgegrenzt, die durch die Innenfläche der Magnetspule gebildet wird. Die beiden Abscheidungskammern 1 und 2 werden von einer in Fig, 2 dargestellten Linrichtung getragen, die es ermöglicht, nach bedarf die eine oder andere Abscheidungskammer in der zylindrischen Bohrung der Magnetspule 10 anzuordnen, während jeweils die andere Abscheidungskammer im wesentlichen außerhalb des !Einflußbereichs des durch die Spule erzeugten Magnetfeldes verbleibt.
Zu der Elektromagnetspule 10 gehört ein Leiter, der z.B. aus einer Legierung aus Niob und Zinn, Titan oder Gallium oder einer Legierung aus Vanadium und Gallium besteht und bei der Temperatur von flüssigem h-elium supraleitfähig ist. Die Spule 10 ist ig. einen nicht dargestellten hantel mit vier Wänden eingeschlossen, bei dem beide !'lachen jeder 'Wand eine Strahlung reflektierende Oberfläche haben. Der Kaum zwischen der ersten und der zweiten Wand enthält flüssiges Helium; der Raum zwischen der zweiten und der dritten Wand ist mit flüssigem Stickstoff oder flüssiger Luft gefüllt und der Raum zwischen der dritten und der vierten Wand ist evakuiert. Die Stärke dieser Wände und die Abstände zwischen den Wänden in der zylindrischen Bohrung der Magnetspule 10 werden so klein wie möglich gehalten, damit in der Bohrung der Magnetspule, wo das Magnetfeld seine höchste Stärke erreicht, ein möglichst großer Raum
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zum Aufnehxien der betreffenden Abscheidungskammer zur Verfügung steht.
iig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Lrfindung mit zwei zylindrischen Absehe idungskammern 21 und 22, die durch eine Stange 23 starr miteinander verbunden sind, und zwischen denen keine Verbindung vorhanden ist. Jede der Kammern 21 und 22 weist Stirnwände 24 und 25 auf und ist mit einer i'üllung oder Packung 26 aus nichtrostender Stahlwolle versehen, die jeweils zwischen einer ersten gelochten Trennwand 27 und einer zweiten gelochten Trennwand 28 angeordnet ist. Durch jede Packung 26 erstreckt sich eine Rohrleitung 29, die dazu dient, die zu behandelnde Suspension bzw. Spülwasser unter einem niedrigen Druck durch die betreffende Packung 26 zu leiten., und die in Verbindung mit einer Kammer 20 zwischen der zweiten gelochten Trennwand 28 und der benachbarten Stirnwand 25 der betreffenden Abscheidungskammer steht. Ein erster Auslaß 30 schließt sich an einen Eaum 19 zwischen der ersten gelochten Trennwand 27 und der benachbarten Stirnwand 24 jeder Abscheidungskammer an und dient zum Abführen der behandelten Suspension und des Spülmediums sowie zum Zuführen von unter hohem Druck stehendem Spülwasser, und ferner weist jede Abscheidungskammer einen zweiten Auslaß 31 auf, an den ein Ventil 32 angeschlossen ist, so daß es möglich ist, das Wasser zum Durchspülen der Abscheidungskammern abzuführen. Die inneren Stirnwände 25 der beiden Abscheidungskammern sind jeweils aus einem relativ starken Weicheisenblech hergestellt. Die Abscheidungskammern 21 und 22 können gemäß Fig, 2 jeweils aus einer ersten Stellung, bei der sich eine der Abscheidungskammern in einer Zone befindet, in der ein starkes Magnetfeld herrscht, in eine zv/eite Stellung gebracht werden, bei der sich die betreffende andere Abscheidungskammer in dieser Zone befindet; zu diesem Zweck ist gemäß I'ig. 2 mit der durch die Abscheidungskammern und die Stange 23 gebildeten Baugruppe eine Stange 33 verbunden, die mit einem Zahnstangenabschnitt 34 versehen ist, mit dem ein Ritzel 35 zusammenarbeitet, das auf beliebige nicht dargestellte Weise, z.B. durch einen Mektro-
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motor, nach Bedarf angetrieben und ic der einen oder anderen Drehrichtung· gedreht werden kann. Las Magnetfeld von hoher Stärke wird durch eine mit einer iühleinrichtung versehene !Elektromagnetbaugruppe erzeugt.
Die Elektromagnetspule 56 weist einen Leiter auf, der z.B. aus einer Legierung aus Niob und Zinn, l'itan oder Gallium oder einer Legierung aus Vanadium und Gallium besteht und bei der temperatur von flüssigem Helium supraleitfähig ist. Die Spule 56 ist in einen Lantel eingeschlossen, der vier V.ände aufweist, bei denen beide Flächen ' jeder wand eine Strahlung reflektierende Oberfläche besitzen. Line zwischen der ersten und der zweiten wand liegende erste ringförmige Kammer 57 enthält flüssiges Helium; eine gleichachsig mit der ersten Kammer 57 angeo dnete zweite ringförmige hammer 40 zwischen der zweiten und der dritten Άand ist mit flüssigem Stickstoff oder flüssiger Luft gefüllt, und eine dritte Hammer 45 zwischen der zweiten, der dritten und der vierten ΐ-and umschließt die erste und die zweite Kammer und ist evakuiert. Die erste ringförmige Äammer 57 weist eine Zuführungsleitung 58 und eine Entlüftungseinrichtung 59 auf, die zweite ringförmige Lämmer 40 ist mit einer Zuführungsleitung 41 und einer Entlüftungseinrichtung 42 versehen, und die dritte Lfmirer 45 wird über ein Ventil 44 evakuiert, das an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist.
Der Kaum 57 zwischen der ersten und der zweiten V/and kann anstelle flüssigen Heliums flüssigen Wasserstoff enthalten, doch würde es iß diesem I&3.1 erforderlich sein, 1\· c1 ßnahme η zur Ausschaltung der Explosionsgefahr zu treffen.
Gemäß iig. 2 sind an den i.-nden der gekühlten Elektromagnetbaugruppe runde Abschirmungen 45 und 46 aus Weicheisen angeordnet, und jede dieser Abschirmungen hat in der Litte ein rundes Loch, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß sich die Abscheidungskammern 21 und 22 gerade noch durch die Löcher schieben lassen. Die Abschirmungen 45 und 46 sind so angeordnet, daß dann, wenn sich eine der Abscheiciunp-skammern in der 2Jone befindet, in der ein starkes Iv.agnetfeld herrscht,
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die aus weicheisen bestehende stirnwand 25 der betreffenden anderen Abscheidungskammer in der Ebene der betreffenden1 Abschirmunp 45 bzw. 46 angeordnet ist. Die Abschirmungen 45} 46 aus Weicheisen und die Stirnwände 25 der Abseheidungskammern 21 und 22 dienen dazu, die betreffende Abscheidungskammer gegen das starke Magnetfeld abzuschirmen, wenn sich die betreffende Abscheidungskammer in der Stellung befindet, bei welcher die Füllung im wesentlichen entmagnetisiert ist, und außerdem tragen die Abschirmungen und die genannten Stirnwände dazu bei, die L-räfte zu verkleinern, die auf die gekühlte Elektromagnetbaugruppe wirken, wenn die betreffende Abscheidungskammer aus der von dem starken Magnetfeld durchsetzten Zone entfernt wird. Me gekühlte Elektromagnetbaugruppe ist von relativ leichter konstruktion, so daß sie sich unter dem Einfluß großer Lräfte verziehen könnte. Die auf diese Baugruppe wirkenden Iiräfte werden jedoch weitT gehend dadurch ausgeglichen, daß dafür gesorgt ist, daß beim Herausziehen der einen Abscheidungskammer aus dem starken Fagnetfeld die andere Abscheidungskammer in das Magnetfeld eintritt. Die Abschirmungen 45 und 46 aus Weicheisen werden gemäß Fig. 2 durch mehrere an ihren Enden mit Gewinde versehene Stangen 47 in ihrer Lage gehalten. Gemäß Fig. 2 sind zwei Entmagnetisxerungsspulen 48 und 49 vorhanden, die eine zylindrische Form haben, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der Abscheidungskammern 21 und 22, und die jeweils nahe den Stirnwänden 25 aus Weicheisen und auf ihrer von der gekühlten Elektromagnetbaugruppe abgewandten Seite angeordnet sind. Von einer nicht dargestellten Stromquelle aus kann den Entmagnetisxerungsspulen 48 und 49 ein Wechselstrom zugeführt werden, der stetig bis auf Null abgeschwächt wird.
Beim Gebrauch der Vorrichtung nach Fig. 1 wird die Magnetspule 10 eingeschaltet, und das flüssige Helium zwischen der ersten und der zweiten Wand gewährleistet, daß die Magnetspule in dem Temperaturbereich gehalten wird, in welchem die Supraleitfähigkeit des -Leiters erhalten bleibt. Die wäßrige Aufs hwemmung, die vorzugsweise entflockt wird,
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wird der Kammer 2 kontinuierlich zugeführt, während sich diese Kammer in der zylindrischen Bohrung der Magnetspule befindet. Mach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, die sich nach der durch versuche ermittelten Zeit richtet, die verstreicht, bis sich die Kanäle der lackung in einem erheblichen Ausmaß mit magnetischen Verunreinigungsteilchen zugesetzt haben, wird die Zufuhr der Aufschwemmung zu der Kammer 2 unterbrochen, und die beiden Abseheidungskamiiiern 1 und 2 werden so verschoben, daß die Kammer 1 in der zylindrischen Bohrung der Magnetspule angeordnet ist, während sich die Kammer 2 im wesentlichen außerhalb des Lagnetfeldes befindet. Jetzt wird die Kammer 1 an die Einrichtung zum Zuführen der Suspension angeschlossen, während die Kammer mit einer Quelle für reines V/asser verbunden ist, das unter hohem Druck steht und dazu dient, die magnetischen Verunreinigungen aus dieser Kammer herauszuspülen. Das saubere Wasser wird vorzugsweise entgegen der Strömungsrichtung der zugeführten Suspension durch die zu reinigende Abscheidungskammer geleitet.
Beim Betrieb der Vorrichtung nach i'ig. 2 wird in der zylindrischen Bohrung der gekühlten Elektromagnetbaugruppe ein starkes Magnetfeld aufrechterhalten. Gemäß iig. 2 befindet sich die Abseheidungskammer 21 in der Zone, die dem starken Magnetfeld ausgesetzt ist, während sich die Absehe idungskammer 22 in der Stellung befindet, in der sie entmagnetisiert und die Packung durchgespült werden kann. Die Suspension, die vorzugsweise entflockt ist, strömt von einem ersten Behälter 50 aus durch ein ventil 51 und eine Rohrleitung 52 mit einem flexiblen Abschnitt 53 zu der die Abseheidungskammer 21 speisenden Eohrleitung 29. Die Suspension bzw. der Produktstrom, dessen Gehalt an magnetischen Verunreinigungen im Vergleich zu der zugeführten Suspension herabgesetzt ist, verläßt die Abseheidungskammer 21 über den Auslaß 30, um durch einen flexiblen Leitungsabschnitt 54, ein 1/entil 55 und eine Rohrleitung 56 zu einem ersten Sammelbehälter 57 zu strömen. Each Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, nach der sich entsprechend den Ergebnissen
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von vorher durchgeführten Versuchen die Kanäle der 1-ackung in einem erheblichen Ausmaß mit magnetischen Verunreinigungsteilchen zugesetzt haben, werden die Ventile 51 und 55 geschlossen, und unter niedrigem Druck stehendes Spülwasser wird von einem zweiten Behälter 58 aus über ein Ventil 59 cLer !Speiseleitung 29 der Ab scheidung skamme r zugeführt, line verdünnte Suspension von auf physikalischem Viege mitgerissenen unmagnetischen Teilchen strömt durch den flexiblen Le itungs ab schnitt 5^-} ©in Ventil 60 und eine Rohrleitung 61 zu einem zweiten Sammelbehälter 62 zum Aufnehmen eines "Ivlittelproduktes". Jetzt werden die Ventile und 6C geschlossen, woraufhin das Ritzel 55 so gedreht wird, daß die Abscheidungskammer 22 in das tlagnetfeld eingeführt wird, während die Abscheidungskammer 21 in die Entmagnetisierungsspule 48 eingeführt wird. Unter hohem Druck stehendes Spülwasser wird von einem dritten Behälter 63 aus über eine Rohrleitung 64 und -ein Ventil 65 dem flexiblen Leitungsabschnitt 54 zugeführt, so daß eine Suspension magnetischer leuchen über den Auslaß 51 und ein Ventil 32 einem trichter 66 zugeführt wird, von dem aus die Suspension durch eine Rohrleitung 67 zu einem dritten Sammelbehälter 68 zum Aufnehmen der magnetischen Fraktion strömt. Somit wird die Packung jeder Abscheidungskammer entgegen der Strömungsrichtung der zu behandelnden Suspension und des Waschwassers mit Wasser durchgespült. Gemäß Fig. 2 ist ein weiterer Trichter 69 vorhanden, der die magnetische Fraktion aus der Abscheidungskammer 22 aufnimmt, wenn diese in der Entmagnetisierungsspule 49 angeordnet ist. Die Packung wird mit liVasser durchgespült, und gleichzeitig wird sie dadurch im wesentlichen entmagnetisiert, daß der Spule ein Wechselstrom zugeführt wird, der allmählich bis auf Lull abgeschwächt wird. In der Zwischenzeit wird weitere Suspension der Abscheidungskammer 22 über ein Ventil 70 und eine Rohrleitung 71 mit einem flexiblen Abschnitt 72 zugeführt. Die behandelte Suspension verläßt die Abscheidungskammer 22 über den Auslaß JO und eine flexible Rohrleitung 73) um dann durch ein Ventil 74 und eine Rohrleitung 73 zu dem ersten Sammelbehälter 57 zu strömen. Spülwasser
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wird der Abscheidungskammer 22 über ein Ventil 76 zugeführt, und die "Mittelfraktion" strömt durch ein Ventil 77 und eine Rohrleitung 78 zu dem zweiten Sammelbehälter 62. Vvenn sich die Abscheidungskammer 22 in der Entmagnetisierungsspule 49 befindet, wird ihr über eine Rohrleitung 79 und ein Ventil 80 unter hohem Druck stehendes Spülwasser zugeführt. Gemäß Fig. 2 ist am höchsten Punkt jeder der beiden Abscheidungskammern 21 und 22 eine Lntlüftungseinrichtung mit einem Ventil angeordnet, damit die Luft entweichen kann, die zusammen mit der Suspension oder dem 'Waschwasser in die Abscheidungskammern gelangt.
Die Raummenge der Suspension, die durch jede Abscheidungskammer geleitet wird, bevor die betreffende Abscheidungskammer aus dem starken Magnetfeld entfernt wird, dürfte im allgemeinen nicht größer sein als das 15-fache des Fassungsvermögens jeder Abscheidungskammer, und die .Raummenge des zugeführten Spülwassers dürfte gewöhnlich zwischen dem 2-fachen und dem 5-fachen des Fassungsvermögens jeder Abscheidungskammer liegen. Jede Abscheidungskammer würde gewöhnlich etwa 1 bis 5 min lang mit unter hohem Druck stehendem Wasser durchgespült werden.
Die Llektromagnetspule 36 ist nicht mit einem Rahmen zum Zurückleiten der Kraftlinien versehen, denn gemäß der .Erfindung hat es sich gezeigt, daß die Stärke des Magnetfeldes, das in der zylindrischen Bohrung entsteht, wenn sich die Magnetspule im Zustand der Supraleitfähigkeit befindet, auch ohne Verwendung eines solchen Rahmens ausreicht, um ein einwandfreies Abscheiden von Verunreinigungen zu gewährleisten, deren magnetische Suszeptibilität bis herab zu 8 χ I'O"'7 (in SI-Linheiten) beträgt, und wenn die Verunreinigungen in einer wäßrigen Aufschwemmung enthalten sind. Da kein solcher Rahmen vorhanden ist, ist es möglich, zwei Abscheidungskammern zu benutzen und sie so zu bewegen, daß sie abwechselnd in das iuagnetfeld eingeführt und wieder . aus ihm entfernt werden. Somit ist es nicht erforderlich, die Llektromagnetwicklung ständig abwechselnd ein- und
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auszuschalten, was, wie erwähnt, bei einer supraleitfähigen Spule unwirtschaftlich sein würde, um das Herausspülen der magnetischen teilchen aus den Packungen zu ermöglichen, und ferner ist es nicht erforderlich, den Vorgang der magnetischen Abscheidung zu unterbrechen, um das Durchspülen zu ermöglichen.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform einer Vorrichtung· nach der Erfindung können die Abseheidungskammern auf einer drehbaren Stange oder einem Had montiert sein, so daß es möglich ist, die Kammern stets in der gleichen Richtung längs einer Kreisbahn zu bewegen.
jis ist möglich, anstelle von Eisen- oder Stahlwolle als Packungsmaterial auch Kugeln, Pellets, Feilspäne oder andere leuchen von unregelmäßiger Form zu verwenden, die z.B. durch Zerspanen eines Klotzes aus einem korrosionsbeständigen ferromagnetischen Material auf einer Fräsmaschine erzeugt worden sind. Vom Gesamtvolumen, das eine aus Teilchen bestehende Packung ausfüllt, werden etwa 10% bis 75% und vorzugsweise 30% bis 70% von dem festen Packungsmaterial eingenommen, während der verbleibende !"eil des Raums leer bleibt. Besteht die Packung aus Eisen- oder Stahlwolle oder einem Metallschaum, nimmt das feste Packungsmaterial etwa 2% bis 4-0%-des Gesamtvolumens ein, während die übrigen Teile des Raums frei bleiben.
Bei dem hell gefärbten figment würde es sich gewähnlich um Kaolinit oder um einen Ton handeln, der Nakrit, Dickit oder Halloysit enthält, doch könnte man mit hilfe der Vorrichtung auch andere mineralische Pigmente behandeln.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension liegt im allgemeinen zwischen 30 cm/min und 1000 cm/min und beträgt vorzugsweise nicht mehr als 600 cm/min.
Die Erfindung wird im folgenden durch Anwendungsbeispiele näher erläutert.
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Beispiel 1
Ein Kaolinton englischer herkunft mit einer solchen l'eilchengrößenverteilung, daß 4-3 Gewichtsprozent aus l'eilchen mit einem äquivplenten Xugeldurchmesser von weniger als 2 Mikron und 11 Gew chtsprozent aus leuchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von über 10 Mikron bestanden, bei dem anfänglich violettes Licht mit einer V<ellenlänge von 4-58 nm zu 84,8% reflektiert wurde (feagnesiurnoxid = 100%), und bei dem ein anfänglicher Lisengehalt von 0,80 Gewichtsprozent Fe^P* vorhanden war, wurde mit ein Dispersionamittel enthaltendem Wasser gemischt, um eine vollständig entflockte Suspension zu erzeugen, die ein spezifisches Gewicht von 1,100 hatte, d.h. die etwa 18 Gewichtsprozent Feststoffe enthielt.
Proben dieser Suspensiin wurden durch einen Ivlagnetabscheider bekannter Art geleitet, der mit einer Magnetfeldstärke von 15 000 Gauß arbeitete und einen massiven Eisenrahmen zum Zurückleiten der Kraftlinien sowie eine einzige ortsfeste Abscheidungskammer aufwies, sowie durch einen erfindungsgemäßen Magnetabscheider mit einer supraleitfähigen Spule, der mit einer Magnetfeidstärke von
50 000 Gauß arbeitete und mit zwei bewegbaren Abschei-.dungskammern versehen war, jedoch keinen Kraftlinien-Hück- ■ leitungsrahmen aufwies.
In jedem i'all hätten die Abscheidungskammern eine Länge von etwa 505 mm und einen Durchmesser von etwa 35 mm, und sie enthielten nichtrostende Msenwolle mit einer solchen Packungsdichte, daß der Anteil der Hohlräume 95% betrug.
Das nichtrostende Eisen der Packung kann z.B. die nachstehende Zusammensetzung haben:
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- "14 - 1433008
Element Gewichtsprozent
Kohlenstoff 0,04 bis 1,20
Silizium 0,0 bis 1,0
Mangan 0,0 bis 1,5
Chrom 4,0 bis 2?,0
Molybdän 0,0 bis 1,6
Iiickel - 0,0 bis 2,5
Msen fiest
Bei beiden Kagnetabscheidern wurden die Betriebsbedingungen so gewählt, daß sich im wesentlichen die gleiche Verbesserung bei der zugeführten Suspension ergab, und die Durchsatzgeschwindigkeiten der Suspension wurden verglichen. Die .Ergebnisse dieser Versuche sind in der folgenden (tabelle zusammengestellt.
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Tabelle I
Teilchen in Gewichtsprozent Fe?°3 Reflexion Produkt- Durchsatzge-
unter 2 Mi- über 10 Mi- in Gew.- bei Licht ausbeute schwindig-
^ krön äquiva- krön äquiva- Prozent von 458 nm Gewichts-
o lenter Kugel- lenter Kugel- Wellenlänge prozent cm/min
co durchmesser durchmesser
CD
J" Bekannter
_^ Magnetab- 46 9 0,54 87,8 88 63
ο scheider
e» Magnetab-
mifsupL- ^ 11 °»54 8886 2^
leitung
CO CO O O Ot
In der folgenden Tabelle II ist die -^auer der einzelnen Arbeite schritte in Prozent der Länge eines vollständigen Arbeitsspiels angegeben.
tabelle II
Magnetabscheider Magnetabscheider
bekannter Art mit Supraleitung
Zuführungszeit 50,5% 60,6%
Waschzeit 33,7% 24,2%
Durchspülzeit 15,8% -
Zeit zum bewegen der _ IR p</
Absehe idungskammern ^'
.bei dem i.-agne tab scheider bekannter Art entsprach die unproduktive Zeit, d.h. die für das Waschen und Durchspülen der Packung benötigte Zeit, 49,5% der Gesamtzeit. Bei dem mit Supraleitfähigkeit arbeitenden Magnetabscheider ermöglichte es die verwendung von zwei bewegbaren Abseheidungskammern, die erste Abseheidungskammer mit unter hohem Druck stehendem Wasser durchzuspülen, während bei der zweiten Abscheidungskammer das Zuführen der Suspension und das Auswaschen der Packung durchgeführt wurde. Da bei der Vorrichtung nach der Erfindung ein stärkeres Magnetfeld zur Wirkung kommt, ist es ferner möglich, die Suspension mit einer höheren Geschwindigkeit durch die Vorrichtung zu leiten. Um den Anteil der magnetischen i'eilchen in der "Mittelfraktion" möglichst klein zu halten, wird das Waschwasser in der gleichen Richtung wie die Suspension durch die Packung geleitet, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die nicht höher ist als die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension. Aus diesem Grund benötigt man für den Auswaschvorgang bei dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider erheblich weniger Zeit als bei dem Magnetabscheider bekannter Art. Bei dem Magnetabscheider nach der Erfindung entsprach die unproduktive Zeit 39,4% der Gesamtzeit.
Die Geschwindigkeit der Produktion von trockenem, gereinigtem Kaolin betrug bei dem Magnetabscheider bekannter
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Art 2,8 kg je Stunde und bei dem erfindungsgemäßen iv.agnetabscheider 11,6 kg je Stunde.
Beispiel 2
Ein Kaolinton englischer Herkunft mit einer solchen T'eilcherjgrÖßenverteilung, daß 45 Gewichtsprozent aus leuchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 2 Mikron und 14 Gewichtsprozent aus teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von mehr als 10 Mikron bestanden, der anfänglich violettes Licht mit einer wellenlänge von 4-58 nm zu 84,8% reflektierte, und dessen anfänglicher Liesengehalt 0,85 G-ewichtsprozent Fe2O^ betrug, wurde mit ein Dispersionsmittel enthaltendem V«asser gemischt, um eine vollständig entflockte Suspension zu erzeugem, die ein spezifisches Gewicht von 1,078 hatte, d.h. die etwa 12 Gewichtsprozent feste Stoffe enthielt.
Proben dieser Suspension wurden durch einen mit Supraleitung arbeitenden Magnetabscheider mit einer einzigen ortsfesten Abscheidungskammer und durch einen mit Supraleitung arbeitenden Magnetabscheider nach der Lrfindung mit zwei bewegbaren Abscheidungskammern geleitet.
In jedem Jail hatten die Abscheidungskammern eine Länge von 505 hub und einen Durchmesser von 35 nun? und sie waren derart mit Packungen aus nichtrostender Eisenwolle versehen, daß der Anteil der Hohlräume °A>9% betrug.
In jedem !'all wurde mit einer Stärke des iviagnetfeldes von JO 000 Gauß gearbeitet. In beiden lallen wurde die zu behandelnde Suspension mit einer Geschwindigkeit von 145,5 cm/min bzw. mit einer Durchsatzmenge von 1330 ml/min durch die Abscheidungskammern geleitet, und das Gesamtvolumen der hindurchgeleiteten Suspension war gleich dem Zehnfachen des Fassungsvermögens der Abscheidungskammern. Die "Verbesserung'des l'ons bzw. Kaolins war in jedem Ball die gleiche; die Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachfolgenden l'abelle III zusammengestellt.
CD Aufgabe-
CO material
OO Produkt
OO
cn
O
o>
Tabelle III
.Teilchen in G-ewichtsprozent. I1OoO, . % Reflexion .Produktunter 2 Mikron.über 10 Mikron in Gewichts- bei Licht ausbeute
äquivalenter äquivalenter prozent von 458 nm G-ewichts-Kugeldurchmes-Kugeldurchmes-Wellenlänge prozent
ser ser
14 0,85 84,8 -
10 0,56 87,9 90
CO O O CO
- 19 - 2Ä33008
In der folgenden iabelle IV ist die lauer der einzelnen Ar "be it ε schritte in Prozent der Lauer eines vollständigen Arbeitsspiels ausgedrückt.
Tabelle IV Lagnetabscheider
mit
Supraleitender 2 Abscheidungs-
karamern
1 Äbscheidungs-
kammer
64,8%
Zuführung s ζ e i t 5^,6% 25,9%
Waschzeit 21,8% 9,3%
Zeit zum Bewegen der
Somit betrug die unproduktive Zeit bei dem Abscheider mit nur einer Kammer 45,4%, dagegen bei dem Abscheider mit 2 Kammern nur 55,2%. üie Geschwindigkeit, mit der trockenes, verbessertes Kaolin gewonnen wurde, betrug bei dem Abscheider mit nur einer Kammer 4,89 kg je Stunde und bei dem Abscheider mit zwei Kammern 5,80 kg je Stunde.
Die Verweilzeit der Suspension in den Abscheidungskammern beträgt allgemein 3 see bis 2 min und vorzugsweise 5 see bis 25 see.
Ansprüche:
409885/KK6

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Abscheiden magnetischer teilchen aus einem x'luä, in dem die teilchen suspendiert sind, mit einer v.andanordnung zum abgrenzen mehrerer Lämmern, von denen jede zwei öffnungen zum Zu- und Abführen eines iludes aufweist, wobei jede Lämmer eine poröse i'üllung bzw. iackung aus feri-oma^netiechem i^aterial enthält, so daß es möglich ist, jeder Lämmer das ilud über eine der beiden zugehörigen öffnungen zuzuführen, um es die betreffende Lammer durchströmen unä aun ihr über die zweite zugehörige öffnung entweichen zu lassen, sowie mit einer nlektromagnetanordnung, die in einen Zustand der Supraleitfähigkeit bringbar ist und dazu aient, ein Lagnetfeld innerhalb einer vorbestimmten Zone in Beziehung zu der Llektromagnetanordnung zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung ~i>1/) vorhanden ist, die es ermöglicht, eine Itelativunp,· zwischen der toandanordnung und der Elektromagnetanordnung zwischen zwei verschiedenen i;etriebsstellungen herbeizuführen, so daß sich bei einer ersten hetriebsstellung derjenige Abschnitt einer der Kammern (1, 2; 21, 22), der die Iackung (26) enthält, in der vorbestimmten Zone befindet, während derjenige Abschnitt einer anderen Lämmer, welcher die zugehörige Packung enthält, im wesentlichen außerhalb der vorbestimmten Zone angeordnet ist, und daß bei der zweiten .betriebsstellung derjenige Abschnitt der einen Lämmer, welcher die irackung enthält, im wesentlichen außerhalb der vorbestimmten Zone angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (1, 2; 21, 22) starr miteinander verbunden sind.
J. Vonichtunf" nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 1-ackung (26) nichtrostende istahlwolle aufweist.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß etwa 2/o bis 40,.. des gesamten von der Packung (26) eingenommenen Raums von dem nicl.tröstenden Stahl der rackung eingenommen werden, und daß die üLriron Teile des ßnums leer sind.
5· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die P?ckung (26) teilchenförmig ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß etwa 1C;& bis 75% des gesamten von der Packung (26) eingenommenen Raums von den ■'-eilchen der Packung eingenommen werden, und dul. die übrigen l^ile des Raums leer sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Llektromagnetanordnung eine KLektromagnetspule (10; 36) aufweist, zu der ein weiter gehört, der aus einer Legierung aus liiob und Titan hergestellt und bei der Temperatur von flüssigem Helium supraleitfähig ist.
8ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die btärke des Magnetfeldes mindestens 10 OGO Gauß beträgt»
9« Vorrichtung npch einem der Ansprüche 1 bis 7? dadurch gekennzeichnet , daß die btärke des ί·..ε·ρ-netfeldes mindestens 60 000 Gauß beträgt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß zwei Kammern (1, 2; 21, 22) vorhanden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Herbeiführen einer -Relativbewegung zwischen der iivandanordnung und der Elektromagnetanordnung ein Ritzel (35) aufweist, das mit einer mit den Kammern (1, 2; 21, 22) verbundenen Zahnstange (34) zusammenarbeitet."
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Tc-. ■. erfahren zum Abscheiden magnetischer '-teilchen aus einem ilud, in dem die 'leuchen suspendiert sind, bei dem das rlud durch eine erste Abscheidungskammer geleitet ward, die in einem ι agnetfeld angeordnet ist, das in einer vor-r bestimmten Zone erzeugt wird, um die irarnetiLChen 'leuchen von dem ilud zu trennen und sie in der ersten Abscheidunrskammer zurückzuhalten, dadurch gekennzeichnet , da£ die erste Abscheidun^skainmer aus der vorbestimmten Zone entfernt und eine weitere Abscheidungskammer in die vorbestimmte Zone eingeführt wird, und das außerdem das Flud durch die weitere AbscheicJungEksminer geleitet wird, um magnetische leuchen eus dem ilud abzuscheiden, während gleichzeitig die magnetischen leuchen aus der ersten Abscheidungskammer entfernt werden.
1§. verfahren nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß zwei Abseheidungskammern benützt werden.
14. verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die jibscheidungskammern abwechselnd in der vorbestimmten Zone angeordnet werden.
15· Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch g ekennze ichne t , daß die die vorbestimmte Zone verlassende Abscheidungskammer in eine einrichtung eingeführt wird, die dazu dient, die Stärke des Lagnetfeldes in der Abscheidungskammer annähernd bis auf Lull zu verringern.
1·-:. verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet , daß zu der Einrichtung zum Verringern der otärke des Legnetfeldes Lntmagnetisierungsspulen gehören, denen ein Wechselstrom zugeführt wird, dessen Stärke stetig bis auf Hull verringert wird.
17· Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das die map/netischen 'leuchen enthaltende flud eine Aufschwemmung aus Nasser und einem unmagnetischen i aterial aufweist, das magnetische
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leuchen enthält.
1b. "Verfahren nach Anspruch 17? dadurch p: e k e η π zeichnet , dzil das unmagnetische material haolinit enthält.
19· Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet j daß das uninag.net ie ehe i. aterial l'Jakrit enthält.
20. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das unina^netische luaterial Dickit enthält.
21. Verfahren nach Anspruch 1?, dadurch gekennzeichnet, daß das unmagnetische i< aterial Halloysit enthält.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschwemmung mindestens 1ü Gewichtsprozent j?eststofie enthält.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 "bis 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschwemmung nicht mehr als 40 Gewichtsprozent Feststoffe enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 2?, dadurch gekennze i chne t , daß die Aufschwemmung entflockt wirdo
25· Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 2L., dadurch gekennzeichnet , daß die strömungsgeschwindigkeit der Aufschwemmung mindestens 30 cm/min beträgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 2^j dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsgeschwindigkeit der Aufschwemmung nicht mehr als 1000 cm/min beträgt.
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2Λ33008
27· verfahren nach. Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsgeschwindigkeit der
Aufschwemmung nicht mehr als 6CC cm/min beträgt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die verweilzeit des Iludes in der vorbestimmten Zone etwa 5 see bis etwa 2 min beträgt."
29· Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet , daß die Verweilzeit des Jfludes in der vorbestimmten Zone etwa 5 see bis etwa 25 see beträgt.
Der Patentanwalt:
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e e r s e 11 e
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