DE2527456B2

DE2527456B2 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von stoffen durch magnetscheidung

Info

Publication number: DE2527456B2
Application number: DE19752527456
Authority: DE
Inventors: Hans 5090 Leverkusen; Unkelbach Karl-Heinz Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 5038 Rodenkirchen; Zabel Wolf Dipl.-Ing. 5206 Seeischeid Bender
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1977-04-14
Also published as: DE2527456A1; FR2316000A1; GB1497769A; FR2316000B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Stoffen durch Magnetscheidung, bei welchem die in einem Trägermedium suspendierten feinkörnigen Feststoffteilchen nacheinander durch Zonen erhöhter Feldstärke geführt werden.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Separation von Gutanteilen unterschiedlicher Suszeptibilität sind eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden.

Ein aus der DT-OS 24 43 487 bekanntes Magnetscheidesystem weist einen Magneten auf. der von einem aus zwei Kanälen bestehenden Kanalsystem umgeben ist, wobei die Kanäle radial aneinanderliegen und eine gemeinsame Trennwand haben, die teilweise weggelassen ist, um einen einkanaligen Entmischungsbereich zu ichaffen. Dabei wird dem äußeren, d. h. in einem Bereich geringerer Magneterregung liegenden Kanal das in einem Fluid suspendierte Aufgabegut zugeführt, während in den inneren Kanal nur ein Fluid eintritt. Der fleichzeitige Einfluß von Reibungs-, Magnpt- und liehkraft bewirkt beim Durchströmen der gekrümmten Kanäle eine Anreicherung von suszeptiblen Gutanteilen in der Innenseite. Im Entmischungsbereich erfolgt dann aufgrund der fehlenden Trennwand die Abscheidung der suszeptiblen Gutanteile, die das Magnetscheidesystem durch den Austritt des inneren, d. h. im Bereich einer höheren Magneterregung liegenden Kanals verlassen. Dieses Magnetscheidesystem erlaubt die Abscheidung eines Gutanteiles von einer bestimmten Suszeptibilität, wobei das Trennungsergebnis des Verfahrens noch von der Durchströmgeschwindigkeit abhängt.

Die Magnetscheidung kann, wie in der DT-A! 10 98 463 beschrieben wird, mehrstufig so ausgeführ sein, daß das Gut z. B. nacheinander angeordnet! Magnetscheidesysteme durchläuft, von denen da: zweite mit einer höheren Magneterregung als das erst« betrieben wird. Entsprechend befindet sich im Austraf des ersten Magnetscheidesystems ein Gutanteil hoher im Austrag des zweiten ein Gutanteil niedrigei Suszeptibilität

Das Prinzip, nämlich das Gut nacheinander durch Zonen jeweils höherer Feldstärke zu führen, kann auch, wie in der DT-OS 23 07 273 erwähnt ist, dadurch erreicht werden, daß das Gut ein Magnetscheidesystem mehrfach durchläuft, wobei die Erregung von Durchlauf zu Durchlauf erhöht wird. Dei erste Durchlauf ergibt dabei einen Gutanteil hoher Suszeptibilität, während die folgenden Wiederholungsdurchläufe Gutanteile jeweils niedrigerer Suszeptibilität erbringen. Die Zerlegung

jo eines Gutes von magnetisierbaren Teilchen in Anteile unterschiedlicher Suszeptibilität ist nach den genannten Verfahren kompliziert, mit hohem apparatetechnischen Aufwand verbunden und unwirtschaftlich, da entweder mehrere hintereinandergeschaltete Magnetscheidesysterne unterschiedlicher Magneterregung oder ein Magnetscheidesystem mit einer Vorrichtung für Wiederholungsdurchläufe und einer Regelungsmöglichkeit der Magneterregung vorhanden sein müßten.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die bekannten Verfahren so weit zu verbessern, um einen Gutstrom mit mehreren Anteilen unterschiedlicher Magnetisierbarkeit in einem Magnetscheidesystem unkompliziert und wirtschaftlich in seine verschiedenen Anteile zu trennen.

Dies gelingt mit der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung dadurch, daß man das Gut wiederholt und in jeweils geringerem Abstand vom Magneten durch dasselbe gleichbleibend erregte Magnetfeld leitet. Das Gut durchläuft also mehrere aufeinanderfolgende Zonen von jeweils höherer Feldstärke.

Eine vorteilhafte, erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung, bestehend aus einem Magnetsystem und mehreren daran entlanggeführten Kanälen zum Hindurchleiten der suspendierten Feststoffteilchen besteht darin, daß die Kanäle in unterschiedlichem Abstand zum Magnetsystem hintereinander geschaltet sind. Auf diese Weise erzeugt ein Magnetfeld bei gleichbleibender Erregung mehrere voneinander getrennte Zonen unterschiedlicher Feldstärke, durch deren Hintereinanderschaltung das Gut nacheinander Bereiche unterschiedlicher Feldstärke durchläuft.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Kanäle konzentrisch zum Magnetsystem angeordnet sind.

Diese Anordnung hat nämlich den Vorteil, daß der Gutstrom in einem ringspaltförmigen Strömungsquerschnitt außen am Magneten entlang geführt wird.

Hierbei weisen die Strömungsführungen der einzelnen Kanäle eine den Magneten etwa röhrenförmig umgebende Konfiguration auf. Daraus ergibt sich ein ausgesprochen kompaktes, leistungsfähigses System. Von Vorteil ist hierbei in strömungstechnischer Hinsicht, daß infolge der Einführung des unbehandelten Gutes in einen äußeren Ringkanal, aus welchem, wie aus den folgenden Kanälen, jeweils ein Anteil von Fertiggut oder Zwischengut abgeführt wird, daß einer sich

verringernden Gutstrommenge eine jeweils mit dem Radius verringerte Querschnittsfläche des benachbarven Kanales entspricht

Zweckmäßig ist eine solche Vorrichtung deshalb, weil sich zumindest bei dieser Anordnung ergibt, daß benachbarte Kanäle eine Wandfläche gemeinsam haben.

Und schließlich kann ein Kanal auch noch derart beschaffen sein, daß er zur Trennung eines Gutstromes in mefcr als zwei unterschiedlich magnetisierbar Sorten mit mehreren Trennvorrichtungen ausgestattet ist.

Zur Steuerung und Einstellung des Klassierungsprozesses hat sich bei der ertindungsgemäßin Vorrichtung die Maßnahme bewährt, daß die Auslaßorgans der Trennvorrichtungen mit Mitteln zum Drosseln des Gutstromes ausgestattet sind. Hierdurch läßt sich in einfacher und übersichtlicher Weise die Strömungsgeschwindigkeit der einzelnen Gutanteik in den verschiedener? Kanalabschnitten einsteilen und somit die Verweilzeit der verschiedenen Gutanteile innerhalb des Wirkungsbereiches vom Magnetfeld kontrollieren.

Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung dtr Zeichnungen, in welchen Beispiele von Anordnungen des Magnetscheiders nach der Erfindung dargestellt sind.

Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen Magnetscheider nach der Erfindung dar,

Fig. 2 zeigt in rein schematischer Darstellung den Stromführungs- und Funktionsplan dieses Magnetscheider».

Fig. 3 hat e-n modifiziertes \ufbaubeispiel des Magnetscheiders, ebenfalls in rein schematischer Darstellung, zum Gegenstand,

F i g. 4 zeigt schließlich eine weitere Modifikation desselben.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Kryosuaen 1 mit den in seinem l.inere.i angeordneten Polen 2, welche im gezeigten Beispiel aus supraleitenden Spulen oestehen. Um den Krvostaten 1 sind die Kanäle 14, 15 und 16 konzentrisch herumgelegt. Der Pfeil 17 deutet schematisch die Einfüllung des Gutstromes am oberen Ende des Kanals 14 an. Dieser durciutrömt den Kanal 14 von eben nach unten, wobei der relativ am stärksten magnetisierbar Anteil, angedeutet durch den Pfeil 18, an die Wand !9 abgclenk; u.;d im untert:s ,lanalbereich _4i mit Hilfe dei Trennvorrichti ng 20 aufgefangen und als Konzentrat mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Austragseinrichtung aus dem Ma,. netscheidesystum herausgeführt wird.

Der schwächer magnetisierbar Anteil, angedeutet durch den Pfeil 21, wird mit Hilfe einer im Belieben jedes Fachmannes liegenden und daher nicht gesondert dargestellten Einrichtung z. B. durch ein Rohr, auf der gestrichelt dargestellten Bahn 22 in die zweite Aufbereitungsstufe, d. h. in das obere Ende des Kanales 15 rückgeführt, wie dies durch den Pfeil 23 angedeutet ist. Der Kanal 15 grenzt seinerseits konzentrisch an den Kanal 14 an und hat mit diesem die Wand 19 gemeinsam. Der nittlere Radius R 15 und damit die Querschnittsfläche dieses Kanales ist kleiner als die Querschnittsfläche des Kanales 14 mit dem Kreisringradius R 54.

Das Gut durchströmt nun in laminarem, beruhigtem Fluß den Kreisringkanal f 5, wobei wiederum die relativ stärker magnetisierbar Sorte dieses Guistromes durch die attraktorischen Magnetkräfte des Polsystems an die innere Wand 24 des Kanals 15 abgelenkt, von der Trennvorrichtung 25 aufgefangen und, wie durch den Pfeil 26 schematisch angedeutet, aus dem Systen herausgeführt wird. Die Kanäle 15 und 16 haben in übrigen die Zwischenwand 24 gemeinsam. Das in diese zweiten Stufe anfallende schwächer magnetisierbar! Gut, angedeutet durch den Pfeil 27, wird ebenfalls au: dem System herausgeführt, auf oern gestrichen darge stellten Weg 28 in das obere Eingabeende de; Magnetsystems zurückgeführt und, wie durch den Pfei 29 angedeutet, in den Kanal 16 als dritte und letzte Stuf« aufgegeben. Dieser Kanal 16 liegt dem Magnetsystem am rächsten, in ihm wirken demnach die attraktorischer Kräfte des Magnetsystems am stärksten. Dadurch wire das hin' irchströmende Restgut von sehr geringe! magnetischer Suszeptibilität in eine sehr schwach magnetische und eine unmagnetische Restsorte getrennt. Das am schwächsten Magnetische verläßt der Kanal 16 mit Hilfe der Trennvorrichtung 31 beim Auslaß 32, während das Unmagnetische das Scheidesystem uei 33 verläßt. Wie die Darstellung erkennen läßt, erfolgt mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung die Trennung des Gutstromgemenges 17 in drei unterschiedlich magnetisierbare Gutsorten 18,26,32 s< >wie in eine vierte unmagneüsche Gutsorte 33.

Der Trennvorgang und der Aufbau des Magnetscheidesystcms nach der Erfindung sind zur Verdeutlichung nochmals in F i g. 2 im Funktionsschema dargestellt.

Ziffer 40 zeigt die Rotationsmittenachse des Kryostatensystei.is mit der Magnetpolanordnui.g 41 und ferner die sich in konzentrischen Ringer aufbauenden Kanäle 42, 43, 44. Diese besitzen an ihrem oberen Ende Einrichtungen zur gleichmäßigen Aufgabe eines Gutstromes, welche jedoch nicht näher dargestellt, sondern lediglich durch die Pieile 50, 55 und 63 angedeutet sind, da derartige Einrichtungen im Belieben jedes Durch-5 hnittsfachmannes liegen. Ferner zeigen die Kanäle an ihrem unteren Ende die Trennvorrichtungen 42', 43' und 44'. Am oberen Ende des Systems ist eine Aufgabevorrichtung 45 angeordnet, in welche das zu klassierende Gut 46 aufgegeben wird. Ein Überlaufrohr 47 hält den Spiegel 48 der Flüssigkeit konstant. Der Zulauf in das Magnetscheidesysten. wird mit Hilfe des Drosselorgans 49 gere^ Ji. Das Gut t itt an der Stelle 50 in das obere Ende des Kanales 44 ein. Da der Feldgradient des Magnetsystems von derr Ursprung des Feldes an den Polen nach außen zu exponentiell abnimmt, ist zu sehen, diß der Kanal 44 im ν Wirkungsbereich der relativ schw ächsten magnetischen 'ntensität liegt, während der dem Magnetfeld näher gelegene Kanal 43 in einem Berek η wesentlich höherer 'nagnetischer Intensität und schließlich der Kanal 4? im Bereich der höchsten magnetische,1 Intensität '.egt. Hierdurch wird von dem Guts .rom beim Klassieren im Bereich des Kanals 44 nur derjenige Gutanteil magnetisch erfaßt, welcher einen bestimmten Wert der materialspezifischen Suszeptibilität überschreitet. Dieser Anteil wird in Richtung der Wand 51 abgelenkt und im unteren Bereich des Kanals 44 durch die Trennvorrichtung 44' von dem geringer magnetisierbar Teil getrennt. Der geringer magnetisic-bare Anteil verläßt bei 52 die Trennkammer 53 der Trennvorrichtung 44 und gelangt auf dem gestrichelt angedeuteten Weg 54 an der mit dem Pfeil 55 gekennzeichneten Stelle in die zweite Aufbereitungsstufe des Kanals 43. In diesem wiederholt sich der Vorgang entsprechend, wobei das stärker magnetisierbare Gut 57 aus dem Apparate-System ausgetragen wird. Das schwächer magnetisierbare Gut 60 gelangt auf dem gestrichelt angedeuteten Weg 61 bei 63 in die dritte Stufe, nämlich in den Kanal 42 Auch in Hipcfm

wiederholt sich der Vorgang sinngemäß, und es werden als schwächste magnctisierbare Fraktion die Gutanteile 58 sowie als unmagnietiseher Rest die .Stoffanteile 59 ausgetragen.

Dadurch ergeben sich vier verschiedene Sorten nämlich das Konzentrat I₁ ein Mittelgut II, ein weiteres Mittelgut III sowie ein unmagnetisches Gut IV.

Die Austragsorgane besitzen Dmsselorgane 66, 67, 68 und 69, mit deren Hilfe die Menge des jeweils ausgetragenen Gutantcilcs 56, 67, 58 und 59 eingestellt werden kann.

Die Fig. 3 zeigt schließlich eine weitere Modifikationsmöglichkeit der magnetischen Aufbereitungseinrichtung nach der Erfindung. Man erkennt den Magnet 70, dessen Aufbau nicht näher dargestellt zu werden braucht. Im Grunde genommen ist es für die Erfindung auch unerheblich, ob es sich um ein konventionelles Magnetsystem oder ob es sich z. B. um ein durch Supraleiter erzeugtes Magnetsystem handelt. Im gezeigten Beispiel durchströmt der Gutstrom, beginnend an der Aufgabestelle 71, den Kanal 72 von oben nach unten, gelangt anschließend in die Trennvorrichtung 7.3, worin der Anteil A als magnetisches Konzentrat getrennt und ausgeschieden wird, worauf das Restgut, angedeutet durch die Verbindung 74, von unten in den benachbarten Kanal 75 aufgegeben wird, den das Gut von unten nach oben durchströmt, um am oberen Knde

in die Trennvorrichtung 76 /υ gelangen. In dieser wird das starker Magnctisierbare, angedeutet durch den Pfeil 77, als Guisorte Ii ausgetragen, während das schwächer magnctisierbare Gut mit Hilfe der Verbindung 78 in den oberen Hereich des eiern Ursprung des magnetischen Feldes nächst gelegenen Kanals 79 aufgegeben wird. In diesem wird ein gerade noch iniignetisierbarcr Anteil in der Trennvorrichtung 80 als schwach magnetisierbarer Gut C von dem unmagnctischen Rest Λ> getrennt und eben falls ausgetragen.

Als weiteres Alisführungsbeispiel ist schließlich in I i g. 4 ein Magnetscheider dargestellt, welcher sich lediglich dadurch von den anderen Ausführungsformen unterscheidet, daß ein äußerer Kanal 90, im Bereich der geringsten magnetischen Intensität gelegen, zwei Auffangvorrichtungen 91 und 92 aufweist. Aus diesem Kanal 90 wird auf diese Weise ein Konzentrat A sowie daneben ein Zwischenprodukt B unmittelbar ausgetragen, während lediglich das relativ am schwächsten magnetisierbar Restgut, angedeutet durch die RiJckführungsleitung 93, bei 94 in den Kanal 95 aufgegeben wird. In Wiederholung der nun schon mehrfach geschilderten Vorgänge wird dieses Restgut im Kanal 95 mit Hilfe der Trennvorrichtung 96 in die beiden letzten Gutsorten Cmit geringer magnetischer Suszeptibilität sowie einen Rest D von unmagnetischen Eigenschaften getrennt und ausgetragen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

5511W

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von Stoffen durch Magnetscheidung, bei welchem die in einem Trägermedium suspendierten feinkörnigen Feststoffteilchen nacheinander durch Zonen erhöhter Feldstärke geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gut wiederholt und in jeweils geringerem Abstand vom Magneten durch dasselbe, gleichbleibend erregte Magnetfeld leitet

Z Vorrichtung zur Durchführung des Magnetscheideverfahrens gemäß Anspruch 1 mit einem Magnetsystem und mehreren daran entlanggeführten Kanälen zum Hindurchleiten der suspendierten Feststoffteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (42, 43, 44) in unterschiedlichem Abstand zum Magnetsystem (41) hi.itereinande¹· geschaltet sind

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (14, 15, 16) konzentrisch zum Magnetsystem (2) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Kanäle (43,44) eine Wand (51) gemeinsam haben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kanäle (90) mit mehr als einer Trennvorrichtung (91, 92) ausgestattet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Auslaßorgane von Trennvorrichtungen mit Mitteln (66, 67, 68, 69) zum Drosseln des Gutstromes ausgestattet sind.