DE2552355A1

DE2552355A1 - Vorrichtung und verfahren zur scheidung nativer magnetisierbarer teilchen aus einem diese in suspension enthaltenden fluid

Info

Publication number: DE2552355A1
Application number: DE19752552355
Authority: DE
Inventors: Norman Owen Clark; James Henry Peter Watson
Original assignee: English Clays Lovering Pochin Co Ltd
Current assignee: Imerys Minerals Ltd
Priority date: 1974-11-22
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1976-05-26
Also published as: CS205014B2; FR2291796B1; ES442890A1; FR2291796A1; AU8671675A; AU498761B2; JPS6057887B2; ZA757204B; JPS5176675A; CA1036981A; GB1511488A; US4129498A; DD121605A5

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-8 MÜNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN stein,dorf.traee 10

Dr. r.r. nal. W. KÖRBER *«■«·»««

DIpL-In₉. J. SCHMIDT-EVERS 2552355

PATENTANWÄLTE

21. Ncvaiber 1974

ENGLISH CLAYS LOVERING POCHIN

& COMPANY LIMITED

John Keay House

St. Austeil/ Cornwall / England PL 25 4DJ

Patentanmeldung

Vorrichtung und Verfahren zur Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen aus einem diese in Suspension enthaltenden Fluid

Die Erfindung betrifft die Magnetscheidung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Scheidung magnetisierbarer Teilchen aus einem sie enthaltenden Fluid.

Es sind Vorrichtungen, die oft als Naßmagnetscheider bezeichnet werden und dazu dienen, ein Gemisch von Teilchen in eine magnetisierbar Fraktion und in eine unmagnetisierbare Fraktion zu scheiden. In einer solchen Vorrichtung wird eine das Teilchengemisch enthaltende Trübe durch eine bestimmte Zone geleitet, in welcher ein Mag-

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_ 2 —

netfeld erzeugt wird, und die magnetisierbarer! Teilchen, die nachfolgend als die "nativen" rnagnetisierbaren Teilchen bezeichnet werden, werden an Sammelstellen in der erwähnten bestimmten Zone angelagert.

Die auf ein kugeliges Teilchen aus magnetisierbarer!! Material in einem "tagnetfeld ausgeübte Kraft ist durch die folgende Formel gegeben:

it §ä

wobei m die volumenmagnetische Suszeptibilität des Materials ist, D der Durchmesser des Teilchens, H die magnetische Feldstärke und dH/dx die Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen Feldstärke mit der Entfernung ist. Aus diesem Ausdruck ist ersichtlich, daß, wenn sowohl der Durchmesser D als auch die volumenmagnetische Suszeptibilität \ m der Teilchen klein ist, eine hohe magnetische Feldstärke und/oder ein 'Magnetfeld zu erzeugen, deren Feldstärke sich rasch mit der Entfernung verändert. Daher wird bei vielen bekannten Arten von ■lagnetscheidern die bestimmte Zone, in der das Magnetfeld erzeugt wird, mit einem porösen magnetisierbaren Material gepackt, das eine ausreichend offen= Struktur hat, damit die Strömung der Trübe durch dieses hindurch nicht übermässig behindert wird, und welche Zone dennoch eine große Zahl von Sammelstellen von hoher magnetischer Feldstärke ergibt, so daß ein sehr ^inhomogenes "-lagnetfeld erhalten wird. Das poröse magnetisierbare Material kann beispielsweise durch einen Stapel gewellter oder gefurchter Platten gebildet werden, durch ein fadenförmiges Material wie Stahlwolle, durch ein Drahtgeflecht oder Bündel von Drähten oder Fasern, ein teilchenförmiges

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i'laterial, wie Kugeln, Pellets oder Teilchen von unregelmässigeren Formen, wie Eisenfeilspäne _r oder durch einen Metallschaum, wie er beispielsweise durch Galvanisieren von kohleimpragniertem Schaumgummi und dann Entfernen des Gummis mit einem geeigneten Lösungsmittel hergestellt werden kann.

Für einen einfachen Naßmagnetscheider, bei welchem ein paramagnetisches Teilchen vom Radius R und von der magnetischen Suszeptibilität /^ in einem Fluid von der Viskosität ¹^ sich mit einer Geschwindigkeit V mit Bezug auf einen ferromagnetischen Draht vom Radius a und einer Sättigungsmagnetisierung M in einem gbichmässigen Magnetfeld von der Feldstärke K bewegt, das in einer Richtung angelegt wird, die der Strömungsrichtung des Fluids entgegengesetzt ist, wobei die Längsachse des Drahtes in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes und zur Strömungsrichtung des Fluids gerichtet ist, kann mathematisch gezeigt werden, daß die Chance des paramagnetischen Teilchens, daß es am Draht angelagert wird, mit dem Verhältnis V /V zunimmt, wobei V eine Menge mit den Dimensionen der Geschwindigkeit und gegeben ist durch den Ausdruck:

( η a )

Daher muß, um eine maximale Zahl von nativen magnetisierbaren Teilchen zu erzielen, die an dem Draht angelagert werden, ohne den Wert der magnetischen Feldstärke H zu erhöhen, der Wert von V so gering wie möglich gehalten werden. Dieses Verhältnis trifft für Magnetscheider zu, bei denen komplexere magnetisierbare Materialien einer Anzahl nativer magnetisierbarer Teilchen von unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten aus

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einem Fluid verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen aus einem Fluid, in der solche Teilchen in Suspension enthalten sind, bei welchem Verfahren ein Magnetfeld in einer bestimmten Zone erzeugt wird, in welcher magnetisierbares Material angeordnet ist, und das Fluid, aus dem die nativen magnetisierbaren Teilchen abzuscheiden sind, durch die erwähnte Zone geleitet wird, so daß native magnetisierbare Teilchen zu dem magnetisierbaren Material angezogen werden, unterscheidet sich dadurch, daß das magnetisierbare Material durch die bestimmte Zone in der gleichen Richtung wie das Fluid bewegt wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß entweder ein ferromagnetisches Material oder ein paramägnetisches Material durch die bestimmte Zone hindurchgeführt wird. Wenn das Material ferromagnetisch ist, können die aus dem Fluid abzuscheidenden nativen magnetisierbaren Teilchen paramagnetisch oder ferromagnetisch sein. Wenn jedoch das Material paramagnetisch ist, müssen die aus dem Fluid abzuscheidenden nativen magnetisierbaren Teilchen ferromagnetisch sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, den Wert von V , welches die Geschwindigkeit des Fluids mit Bezug auf einen gegebenen Punkt in dem magnetisierbaren Material ist, auf einen niedrigen Wert oder sogar auf Null herabzusetzen, so daß das Verhältnis V /V maximal gemacht werden kann.

m' ο ^J

Je enger die Werte der Geschwindigkeiten des Fluids und des magnetisierbaren Materials sind, desto größer ist die Zahl der nativen magnetisierbaren Teilchen, die zu dem magnetisierbaren Material angezogen werden. Daher ist die Chance, daß ein natives magnetisierbares Teilchen von gegebener Größe und magnetischer Suszeptibilität an dem magnetisier-

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baren Material angelagert wird, gegenüber dem Fall erhöht, bei welchem das Fluid eine höhere Geschwindigkeit mit Bezug auf das magnetisierbare Material hat. Eine gegebene Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen kann daher in einem Magnetfeld von geringerer Feldstärke durchgeführt werden, als es bei einem herkömmlichen Magnetscheidungsverfahren notwendig ist, oder, mit anderen Worten, es kann bei einer gegebenen magnetischen Feldstärke der Durchsatz von Fluid, das native magnetisierbare Teilchen enthält, durch die Scheidekammer höher als in dem Falle eines herkömmlichen Magnetscheidungsverfahrens sein oder es kann natürlich der Scheidungsgrad nativer magnetisierbarer Teilchen aus dem Fluid für eine gegebene Feldstärke und einem gegebenen Fluiddurchsatz höher sein.

Vorzugsweise weichen die lineare Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und die Bewegungsgeschwindigkeit des magnetisierbaren Materials nicht um mehr als einen Faktor 2 voneinander ab. Die lineare Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und damit auch die Bewegungsgeschv/indigkeit des magnetisierbaren Materials kann sich über einen veLten Bereich von beispielsweise 30 cm/min bis 2000 cm/min verändern .

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen aus einem solche Teilchen in Suspension enthaltenden Fluid besitzt eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einer bestimmten Zone der Vorrichtung, in welcher magnetisierbares Material angeordnet wird, und eine Einrichtung zum Leiten von Fluid, aus dem native magnetisierbare Teilchen abgetrennt werden sollen, durch die erwähnte bestimmte Zone in einer bestimm-

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ten Richtung, so daß im Gebrauch die nativen magnetisierbarer Teilchen magnetisiert und zu dem magnetisierbaren Material innerhalb der erwähnten Zone angezogen werden, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch unterscheidet, daß das magnetisierbare Material durch die bestimmte Zone im wesentlichen in der erwähnten bestimmten Richtung bewegt wird.

Wenn es sich bei dem magnetisierbaren Material um ferromagnetisches Material handelt, ist dieses zweckmässig teilchenförmig oder faden- bzw. faserförmig. Ein fadenförmiges ferromagnetisches Material kann beispielsweise durch ein aus ferromagnetischen Drähten gewebtes Geflecht gebildet werden oder durch eine rostfreie Stahlwolle aus einer Stahllegierung im ferritischen oder martensitisehen Zustand mit einem Chromgehalt im Bereich von 4-27 Gew.% oder durch eine Streckmetallmatte. Die Fäden sind vorteilhaft bandförmig. Ein teilchenförmiges ferromagnetisches ,Material kann durch Teilchen von im wesentlichen kugeliger, zylindrischer oder kubischer Form gebildet werden oder durch Teilchen von einer unregelmässigeren Form, wie z.B. die Formen, die erhalten werden, wenn ein Block aus rostfreiem ferromagnetischem Z4aterial der Wirkung einer Fräsmaschine unterzogen wird-. So kann z.B. das Material durch zackige Eisenfeilspäne oder sehr fein zerhackte Stücke aus Stahlwolle gebildet werden.

Je nach der Art des verwendeten Materials kann das ferromagnetische Material in einem porösen Gehäuse aus magnetischem oder unmagnetischem Material enthalten sein. Die Größe der Öffnungen im Gehäuse soll derart sein, daß dem Durchtritt des Fluids oder der in Suspension in diesem befindlichen Teilchen geringer Widerstand entgegengesetzt wird.

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Bei einer Form wird das ferromagnetische Materials als endlose Schleife angeordnet. Einige der vorangehend beschriebenen Materialien können in diese Form ohne die Verwendung eines Gehäuses gebracht werden. Beispielsweise kann die Schleife durch ein Stahlseil gebildet v/erden, das aus mehreren miteinander verdrehten Stahlfäden geformt ist. Viele Materialien erfordern jedoch die Verwendung eines hohlen Gehäuses, das in Form einer geschlossenen Schleife ausgebildet und mit dem Material gepackt wird, damit dieses seine Form annimmt. Vorzugsweise wird das Material so in das Gehäuse gepackt, daß keine relative Bewegung zwischen dem Material und dem Gehäuse stattfindet, wenn das Gehäuse bewegt wird.

Das ferromagnetische Material in Form einer Schleife (entweder mit einem Gehäuse versehen oder nicht) kann dann um zwei Scheibenräder herumgeführt v/erden, von denen das eine von einem Motor angetrieben werden kann, und kann in Verbindung mit einem länglichen Trog angeordnet werden, der für die Strömung eines native magnetisierbare Teilchen enthaltenden Fluids über seine Länge vorgesehen'ist, so daß die Schleife durch das fliessende Fluid parallel zur Strömungsrichtung hindurchtritt.

Eine Ausführungsform des erfindungsgeraäßen Verfahrens unterscheidet sich dadurch, daß

(a) ein Magnetfeld in einer bestimmten Zone erzeugt wird,

(b) fremdes teilchenförmiges magnetisierbares Material dem Fluid zugesetzt wird, aus dem native magnetisierbare Teilchen abgetrennt werden sollen, wobei die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials verhältnismässig groß im Vergleich zu den nativen magnetisierbaren Teilchen sind,

(c) das Fluid und das fremde magnetisierbare Material durch die erwähnte bestimmte Zone hindurchgeführt werden, so ' daß die nativen magnetisierbaren Teilchen zu dem fremden

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magnetisierbaren Material angezogen werden, und (d) das fremde magnetisierbar Material und die mitgeführten nativen magnetisierbaren Teilchen aus dem Fluid entfernt werden.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vorgesehen eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einer bestimmten Zone der Vorrichtung, in welcher teilchenförmiges fremdes magnetisierbares Material angeordnet ist, eine Führung, durch welche Fluid, aus dem native magnetisierbar Teilchen abgetrennt werden sollen, durch die erwähnte bestimmte Zone so geleitet wird, daß im Betrieb native magnetisierbare Teilchen magnetisiert und zu dem fremden magnetisierbaren Material innerhalb der erwähnten bestimmten Zone angezogen wird, und einen Auslaß für das Fluid, aus dom native magnetisierbare Teilchen ausgeschieden worden sind, welche Vorrichtung sich dadurch unterscheidet, daß ferner ein Einlaß vorgesehen ist, durch welchen teilchenförmiges fremdes magnetisierbares Material in die Führung eingeleitet wird, wobei die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials verhältnismässig groß mit Bezug auf die nativen magnetisierbaren Teilchen sind, eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Fluids und des fremden magnetisierbaren Materials innerhalb der Führung durch die erwähnte bestimmte Zone, und eine Extraktionseinrichtung zum Extrahieren des fremden magnetisierbaren Materials und der mitgeführten nativen magnetisierbaren Teilchen aus dem Fluid.

Vorzugsweise haben die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials Durchmesser, die mindestens fünfmal größer als die Durchmesser der nativen magnetisierbaren Teilchen sind. Die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials haben

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gewöhnlich Durchmesser zwischen etwa 50 iikron und 500 likron, während die Durchmesser der nativen itiagnetisierbaren Teilchen gewöhnlich 10 Mikron oder weniger betragen.

Vorzugsweise wird die Extraktionseinrichtung durch eine Kette gebildet, die mit einer Vielzahl magnetisierbarer Spitzen oder rippenartiger Vorsprünge versehen ist, welche Kette durch das Fluid innerhalb der bestimmten Zone in im wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Strömung des Fluids durch die bestimmte Zone geführt wird, um das fremde magnetisierbare Material bei im Betrieb befindlicher Vorrichtung anzuziehen. Die Kette kann die Form einer endlosen Kette haben, von der zumindest ein Teil in der Führung enthalten ist. Die Bewegungseinrichtung kann durch eine Anzahl Querstücke gebildet werden, die sich längs der Kette voneinander in Abstand befinden, wobei die Führung und die Kette so angeordnet sind, daß im Betrieb das Fluid und das teilchenförmige fremde magnetisierbare Material beim Durchtritt durch den Einlaß auf die Querstücke so wirken, daß die Kette bewegt wird, welche ihrerseits Fluid und fremdes magnetisierbares Material durch die erwähnte bestimmte Zone bewegen.

Es ist vorteilhaft, wenn eine Einrichtung zum Rühren des teilchenförmigen fremden magnetisierbaren Materials innerhalb des Fluides vorgesehen ist, bevor dieses durch die erwähnte bestimmte Zone hindurchgeführt wird. Diese Einrichtung kann durch ein umlaufendes Magnetfeldsystem gebildet werden.

Vorausgesetzt, daß die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials ziemlich gleichmässig über das durch die Scheidekammer hindurchtretende Fluid verteilt sind, wird eine große Zahl von Stellen, an welchen die örtliche magnetische Feldstärke hoch ist, innerhalb der Scheidekammer erhalten

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und, da ein sehr inhomogenes rlagnetfeld zum Abtrennen nativer magnetisierbarer Teilchen besonders wünschenswert ist, ein hoher Grad der Magnetscheidung erzielt. Innerhalb der erwähnten bestimmten Zone kann eine Einrichtung zum Entfernen unmagnetisierbarer Teilchen, die durch das magnetisierbare Material gesammelt worden sind, vorgesehen werden. Ferner kann eine Austrageinrichtung ausserhalb der erwähnten bestimmten Zone vorgesehen v/erden, durch welche native magnetisierbare Teilchen, die durch das magnetisierbare Material gesammelt worden sind, entfernt werden können. Diese Einrichtung kann durch eine Entmagnetisierungsspule gebildet werden. Diese Austrageinrichtung kann auch dazu verwendet werden, das magnetisierbare -iaterial aus der Kette so zu entfernen, daß das Material gereinigt werden kann, bevor es wieder in die Führung zusammen mit frischem Fluid eingeleitet wird, in welchem sich native magnetisierbare Teilchen in Suspension befinden.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform besitzt einen länglichen Trog 1, der an seinem einen Ende mit einem Einlaß für eine wässerige Suspension eines Gemisches aus magnetisierbaren und im wesentlichen unmagnetisierbaren Teilchen versehen ist, und am anderen Ende mit einem Wehr 3. Die Höhe des Wehrs bestimmt die Höhe der Flüssigkeit im Trog. Die Flüssigkeit fließt vom Einlaß 2 über die Länge des Troges und über das Wehr 3 in einen Behälter 4, der mit

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einem Auslaß 5 verse'hen ist.

Ein endloses Band 6 aus einer ferromagnetisehen Matrix aus rostfreier Stahlwolle, eingeschlossen in ein Gehäuse aus Bronzedrahtgeflecht mit einer Maschengröße von etwa 150 Mikron, läuft über zwei Scheibenräder 7 und 8 und zwischen den Scheibenrädern durch die Flüssigkeit im Trog 1. Das Scheibenrad 7 wird in der durch den Pfeil 9 gezeigten Richtung beispielsweise durch einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben und das Band 6 wird daher durch die Flüssigkeit im Trog 1 in der gleichen Richtung wie die Strömung der Flüssigkeit über die Länge des Troges bewegt, um den Umfang der Scheibenräder herum ist eine Vielzahl kleiner Spitzen (nicht gezeigt) vorgesehen, die in das endlose Band 6 eingreifen.

Ein herkömmlicher Elektromagnet mit zwei länglichen gekrümmten Polstücken 10, von denen je eines auf jeder Seite des Troges 1 angeordnet ist, dient zum Anlegen eines Magnetfeldes an die Flüssigkeit im Trog. Wenn sich das Band durch den Trog bewegt, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit, die annähernd gleich der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit über die Länge des Troges ist, werden die magnetisierbaren Teilchen innerhalb der Flüssigkeit durch das angelegte Magnetfeld magnetisiert und zur ferromagnetischen Matrix angezogen. Im wesentlichen unmagnetisierbare Teilchen werden durch die ferromagnetische Matrix ebenfalls mechanisch aufgefangen. In dem Bereich, in welchem das endlose Band den Trog verläßt, ist eine Trennwand 11 vorgesehen, die ausserdem die Basis eines Trichters 12 bildet. Der Trichter 12 dient zum Sammeln der im wesentlichen unmagnetisierbaren Teilchen, welche nur lose von den Fäden der ferromagnetisehen Matrix gehalten werden. Diese Teilchen lassen sich leicht durch Bespritzen mit ad.nem Wasser*

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durch eine Spritzdüse 13 entfernen. Das Wasser und die im wesentlichen nicht magnetisierbaren Teilchen fallen, nachdem sie von der Matrix entfernt worden sind, in den Trichter 12 und werden durch einen Auslaß 14 ausgetragen. Nach dem Herumlaufen um das Scheibenrad 8 verläßt das Band 6 den Einfluß der elektromagnetischen Polstücke 10 und tritt zwischen den Polstücken 15 einer Entmagnetisierungsspule hindurch, die mit einem Wechselstrom beliefert wird. Die Amplitude des Wechselstroms wird periodisch zwischen einem endlichen Wert und Null verändert, so daß sie den Viert der Magnetisierung der ferromagnetischen Matrix um eine immer kleinere Hysteresisschleife herum annimmt, bis der remanente Magnetismus innerhalb der Matrix effektiv Null ist. Wenn das Band zwischen den Polstücken 15 läuft, wird reines Wasser von hohem Druck auf das Band aus einer perforierten Leitung 16'gespritzt, so daß die magnetisierbaren Teilchen aus der Matrix gespült und in einem Trichter 17 gesammelt werden, der mit einem Auslaß 18 versehen ist. Die magnetische Feldstärke, die in einem solchen Magnetscheider verwendet wird, beträgt gewöhnlich etwa 5000 Gauss.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird eine endlose Kette

20 verwendet, die mit einer Anzahl von kreisförmigen Querstücken 21 in Abständen längs der Kette sowie mit einer Anzahl quergerichteter ferromagnetischer Spitzen 22 versehen sind, die längs der Kette zwischen den Querstücken angeordnet sind. Die Kette 20 läuft durch ein Führungsrohr 23 aus einem nicht magnetisierbaren Material und von einem kreisförmigen Querschnitt, innerhalb welchem die Querstücke

21 Gleitsitz haben. Durch einen Einlaß 24 des Rohres 23 wird eine Trübe zugeführt, die aus einem Gemisch von Wasser und Mineralteilchen, die in magnetisierbar und nicht magnetisierbare Teilchen zu scheiden sind, und fremden ferromagnetischen Teilchen mit Durchmessern im Bereich von 50 Mi-

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krön bis 500 Mikron besteht. Das Gewicht der Trübe und der fremden ferromagnetisehen Teilchen an den Querstücken 21 hat zur Folge, daß die Kette sich durch das Führungsrohr, das im wesentlichen vertikal im Bereich des Einlasses 24 angeordnet ist, im Uhrzeigersinn bewegt, wie in Fig. 2 gezeigt.

Das Führungsrohr 23 erstreckt sich von dem Einlaß 24 über eine große Strecke (hierzu ist zu erwähnen, daß dieser Teil des Rohres in Fig. 2 der Einfachheit halber nicht gezeigt ist) nach unten, bevor es zu einem U-förmigen Teil 25 gebogen ist. In diesem Bereich sind ein Einlaß 26, durch welchen zusätzliches Wasser und/oder ein Entflockungsmittel für die Mineralteilchen eingespritzt werden kann, und eine Verschlußschraube 27 vorgesehen, um das Entfernen jedes Feststoffes zu erleichtern, der sich am Boden des U-förmigen Teils 25 des Führungsrohres ansammeln kann. Nach dem U-förmigen Teil 25 tritt das Führungsrohr in eine Magnetscheidekammer 29 ein. Unmittelbar bevor das Führungsrohr in die Kammer 29 eintritt, umgibt ein Ring 28 aus vier oder mehr elektromagnetischen Spulen, die Wechselströme führen, das Führungsrohr. Die diesen Spulen zugeführten Wechselströme befinden sich in einer solchen Phase, daß der Trübe innerhalb des Führungsrohres im Bereich des Ringes 23 ein umlaufendes Magnetfeld zugeführt wird. Das umlaufende Magnetfeld bewirkt ein Rühren der fremden ferromagnetischen Teilchen in der Trübe und bewirkt ein gründliches Mischen der Trübe und der fremden ferromagnetischen Teilchen.

Die Kette, welche die gemischte Trübe und fremde ferromagnetische Teilchen mit sich führt, wird dann innerhalb des Führungsrohres in die Scheidekammer 29 gebracht, die mit zwei länglichen elektromagnetischen Spulen 30 versehen ist, die dazu verwendet werden können, ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine Stärke von etwa 5000 Gauss in einer Richtung im wesentlichen quer zur Kette hat. In der Magnetscheidekammer

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werden die nativen magnetisierbaren Teilchen im Gemisch aus Mineralteilchen durch das angelegte Magnetfeld magnetisiert und zu den fremden ferromagnetisehen Teilchen angezogen, die ihrerseits zu den ferromagnetischen Spitzen 22 an der Kette angezogen werden. In der Nähe des oberen Endes der Scheidekammer fließt die Trübe, die nun durch eine Suspension aus vorwiegend nicht magnetisierbaren Teilchen in Wasser gebildet wird, über ein Wehr 31 und wird über einen Auslaß 32 ausgetragen (der aus dem Papier der Zeichnung herausragt.

Die immer noch innerhalb des Führungsrohres befindliche Kette zieht die fremden ferromagnetischen Teilchen und die anhaftenden nativen magnetisierbaren Teilchen aus der Scheidekammer heraus, folgt dann einer rechtwinkeligen Krümmung, so daß sie im wesentlichen horizontal ist, und verläuft dann durch eine Entmagnetisierungsspule 33, die mit Wechselstrom beliefert wird, dessen Amplitude sich periodisch zwischen einem endlichen Wert und Null verändert, um die ferromagnetischen Spitzen 22 sowie die fremden ferromagnetischen Teilchen zu entmagnetisieren. Die fremden ferromagnetischen Teilchen und die nativen magnetisierbaren Teilchen werden daher von den Spitzen freigegeben und fallen unter der Wirkung der Schwerkraft zu der unmittelbar darunter befindlichen Wand des Führungsrohres. Sie werden dann längs des Führungsrohres und in einen Auslaß 34 durch die Querstücke 21 gekehrt. Die fremden ferromagnetischen Teilchen werden von den nativen magnetisierbaren Teilchen durch ein Sieb von geeigneter Maschengröße getrennt und zum Vermischen mit der herangeführten Trübe zurückgeführt.

Nach dem Auslaß 34 endet das Führungsrohr und die Kette verläuft eine gev/isse Strecke ungeführt durch das Rohr, bis sie wieder in das Rohr im Bereich des Einlasses 24 eintritt.

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Durch eine solche Bauform kann die Reibung an der Kette vermindert werden, welche durch den Gleitkontakt zwischen den Querstücken 21 und der Rohrwand verursacht wird. Es kann jedoch auch eine Bauform vorgesehen v/erden, bei welcher die Kette völlig durch das Rohr eingeschlossen wird, das eine geschlossene Schleife bildet.

Da die fremden ferromagnetisehen Teilchen durch die Querstücke an der Kette gezwungen werden, durch die Zone, in welcher das Magnetfeld erzeugt wird, mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit wie die Trübe aus Mineralteilchen hindurchzuwandern, ist der Wert von V /V hoch.

' rtr ο

Beispiel

Ein Aufgabegut enthaltend in Wasser 25 Gew.% Kaolin mit einer solchen Teilchengrößeverteilung, daß 45 Gew.% aus Teilchen mit einem äquivalenten sphärischen Durchmesser kleiner als 2 Mikron bestanden und 15 Gew.% aus Teilchen mit einem äquivalenten sphärischen Durchmesser größer als 10 Mikron, ferner enthaltend 0,36 Gew.% bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins, Natriumsilicat als Entflockungsmittel und ausreichend Natriumcarbonat zur Erhöhung des pH-Wertes auf 8,5 wurde durch einen Magnetscheider im wesentlichen wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, geleitet, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des
Aufgabegutes und die Geschwindigkeit des Matrixbandes so eingestellt waren, daß relative Geschwindigkeiten zwischen dem Aufgabegut und dem Band erhalten wurden, die sich über einen weiten Bereich veränderten. Es wurden ausserdem Versuche mit drei verschiedenen Werten der magnetischen Feldstärke durchgeführt. Bei jedem Versuch wurde eine Probe aus dem Produktgut entnommen und die Probe getrocknet sowie wegen des Reflexionsgrades für violettes Licht mit einer

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Wellenlänge von 458 nm getestet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.

	Tabelle I	% Reflexionsgrad bei Licht von der Wellenlänge 458 nm
magnetische Feldstärke (Tesla)	relative Geschwin digkeit zwischen Trübe und Band (cm/min)	90,5
0,6	5	89,6
M	25	89,1
If	34	89,0
Il	50	88,5
Il	66	87,8
Il	220	89,2
0,2	5	88,3
Il	26	87,6
■ 1	43	86,5
Il	77	86,5
Il	97	88,6
0,1	5	87,9
Il	15	87,0
Il	40	86,3
Il	82	86,2
Il	105

Der Reflexionsgrad bei Licht von der Wellenlänge von 458 nm des trockenen Aufgabegutes Kaolin betrug 84,4 und in jedem Falle betrug die absolute Geschwindigkeit der Trübe durch den Magnetscheider 220 cm/min. Aus diesen Ergebnissen läßt sich erkennen, daß die Verbesserung in der Helligkeit, die unter Verwendung einer magnetischen Feldstärke von 0,2 Tesla und einer relativen Geschwindigkeit von 5 cm/min erdeIt wird,

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mit derjenigen vergleichbar ist, die mit einer magnetischen Feldstärke von 0,6 Tesla und einer relativen Geschwindigkeit von 34 cm/min erhalten wird. Sogar bei einer magnetischen Feldstärke von nur 0,1 Tesla und einer relativen Geschwindigkeit von 5 cm/min ist die Verbesserung in der Helligkeit mit derjenigen vergleichbar, die mit einer Feldstärke von 0,6 Tesla und einer relativen Geschwindigkeit von 66 cm/min erzielt wird. Der bei diesen Versuchen verwendete Magnetscheider ermöglicht es daher, eine gegebene Verbesserung in der Helligkeit des Kaolins dadurch herbeizuführen, daß die dunkelfarbigen Eisenverbindungen bei einer niedrigeren magnetischen Feldstärke entfernt werden, als es bei einem herkömmlichen Magnetscheider möglich sein würde, was entsprechende Einsparungen an Magnet- und Energiekosten möglich macht, wobei jedoch eine hohe absolute Strömungsgeschwindigkeit der Trübe durch den Magnetscheider aufrechterhalten werden kann.

Patentansprüche ;

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Claims

— Xo — P atentan Sprüche

1. Vorrichtung zur Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen aus einem Fluid, das solche Teilchen in Suspension enthält, mit einer Einrichtung zur Herstellung eines Magnetfeldes in einer bestimmten Zone der Vorrichtung, in welcher magnetisierbares Material angeordnet ist, und einer Einrichtung zum Hindurchleiten des Fluids, aus dem native magnetisierbare Teilchen abgetrennt werden sollen, durch die erwähnte bestimmte Zone in einer bestimmten Richtung, so daß im Betrieb die nativen magnetisierbaren Teilchen magnetisiert und zu dem magnetisierbaren Material innerhalb der erwähnten bestimmten Zone angezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb das magnetisierbare Material durch die bestimmte Zone in im wesentlichen der erwähnten bestimmten Richtung bewegt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbare Material ferromagnetisch ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbare Material teilchenförmig ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbar Material fadenförmig ist.'

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenförmige magnetisierbar Material durch ein aus ferromagnetischen Drähten gewebtes Geflecht gebildet wird.

Vorrichtung* nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenförmige magnetisierbare Material durch eine rostsichere Stahlwolle gebildet wird, die aus einer Stahllegierung im ferritischen oder martensitisehen Zustand gebildet worden ist und einen Chromgehalt im Bereich von 4-27 Gew.% hat.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbare Material in einem porösen Gehäuse enthalten ist.

8. Vorrichtung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbare Material als endlose Schleife (6) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (6) aus magnetisierbarem Material um zwei Scheibenräder (7, 8) herum geführt ist, von denen eines von einem Motor angetrieben werden kann.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (6) aus magnetisierbarem Material so angeordnet ist, daß sie in einen länglichen Trog (Γ) eintritt, der für das Fluid vorgesehen ist, aus welchem native magnetisierbare Teilchen abgetrennt werden sollen, welcher Eintritt durch einen Fluideinlaß (2) an dem einen Endbereich des Troges (1) geschieht, während das Fluid den länglichen Trog (1) durch einen Fluidauslaß (5) am anderen Endbereich des Troges (1) verläßt, wobei zumindest ein Teil des länglichen Troges (1) in der erwähnten bestimmten Zone enthalten ist.

11. Vorrichtung zur Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen aus einem Fluid, das solche Teilchen in Suspension enthält, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes in einer bestimmten Zone der Vorrichtung, in welcher teilchenförmiges fremdes magnetisierbares Material angeordnet ist, einer Führung, durch welche Fluid, aus dem native magnetisierbare Teilchen abgetrennt werden sollen, durch die erwähnte bestimmte Zone so geleitet wird, daß im Betrieb native magnetisierbare Teilchen magnetisiert und zu dem fremden magnetisierbaren Material innerhalb der bestimmten Zone angezogen werden, und einem Auslaß für das Fluid, aus dem native magnetisierbare Teilchen abgetrennt worden sind, gekennzeichnet durch einen Einlaß (24) , durch den teilchenförmiges fremdes magnetisierbares Material in die Führung (23) eingeleitet wird, wobei die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials verhältnismässig groß im Vergleich zu den nativen magnetisierbaren Teilchen sind, eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des

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Fluids und des fremden magnetisierbaren Materials innerhalb der Führung (23) durch die erwähnte bestimmte Zone, und eine Extraktionseinrichtung zum Extrahieren des fremden magnetisierbaren Materials und der mitgeführten nativen magnetisierbaren Teilchen aus dem Fluid.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionseinrichtung durch eine Kette (20) mit einer Vielzahl von magnetisierbaren Spitzen (22) oder rippenartigen Vorsprüngen versehen ist, welche Kette durch das Fluid innerhalb der bestimmten Zone in im wesentlichen der gleichen Richtung wie die Fluidströmung durch die bestimmte Zone geleitet wird, um das fremde magnetisierbare Material anzuziehen, wenn die Vorrichtung im Betrieb ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (20) die Form einer endlosen Kette hat, von der zumindest ein Teil innerhalb der Führung (23) enthalten ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung durch eine Anzahl Querstücke (21) gebildet wird, die in Abständen längs der Kette (20) vorgesehen sind, wobei die Führung. (23) und die Kette (20) so angeordnet sind, daß im Betrieb das Fluid und das teilchenförmige fremde magnetisierbare Material, das durch den Einlaß (25) hin-

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durchtritt, auf die Querstücke (21) so wirkt, daß die Kette (20) bewegt wird, welche ihrerseits Fluid und fremdes magnetisierbares Material durch die erwähnte bestimmte Zone führt.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Rühren des teilchenförmigen fremden magnetisierbaren Materials innerhalb des Fluids, bevor es durch die bestimmte Zone geführt wird, vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühreinrichtung durch ein umlaufendes Magnetfeldsystem (28) gebildet wird.

17. Vorrichtung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (13) innerhalb der bestimmten Zone vorgesehen ist, durch welche nicht magnetisierbar Teilchen, die durch das magnetisierbare Material aufgefangen worden sind, entfernt werden können.

18. Vorrichtung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Einrichtung (15, 16, 33) zum Entfernen nativer magnetisierbarer Teilchen, welche durch das magnetisierbare Material gesammelt worden sind, ausserhalb der erwähnten bestimmten Zone vorgesehen ist.

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19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Einrichtung eine Entmagnetisierungsspule (15) aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Einrichtung einen perforierten Kanal (16) aufweist, durch welchen das magnetisierbare Material mit einem Fluid abgebraust werden kann.

21. Verfahren zur Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen aus einem Fluid, in welchem solche Teilchen in Suspension enthalten sind, bei welchem Verfahren ein Magnetfeld in einer bestimmten Zone erzeugt wird, in der raagnetisierbares Material angeordnet ist, und das Fluid, aus dem die nativen magnetisierbaren Teilchen abgetrennt werden sollen, durch die erwähnte bestimmte Zone geleitet wird, so daß native magnetisierbare Teilchen zu dem magnetisierbaren Material angezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbare Material durch die erwähnte bestimmte Zone in der gleichen Richtung wie das Fluid bewegt wird.

22. Verfahren zur Scheidung nativer magnetisierbarer Teilchen aus einem Fluid, in dem solche Teilchen in Suspension enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß (a) ein Magnetfeld in einer bestimmten Zone erzeugt wird,

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(b) teilchenförmiges fremdes magnetisierbares Material dem Fluid zugesetzt wird, aus dem native magnetisierbare Teilchen abgetrennt werden sollen, wobei die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials verhältnismässig groß im Vergleich zu den nativen magnetisierbaren Teilchen sind,

(c) das Fluid und das fremde magnet!sierbare Material durch die erwähnte bestimmte Zone geleitet wird, so daß die nativen magnetisierbaren Teilchen zu dem fremden magnetisierbaren Material angezogen werden , und

(d) das fremde magnetisierbare Material und die mitgeführten nativen magnetisierbaren Teilchen aus dem Fluid entfernt werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des fremden magnetisierbaren Materials Durchmesser haben, die mindestens fünfmal größer als die Durchmesser der nativen magnetisierbaren Teilchen sind.

24. Verfahren nach Anspruch 21, 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Feldstärke etwa 5000 Gauss beträgt.

25. Verfahren nach den Ansprüchen 21 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und die Bewegungsgeschwindigkeit des magnetisier-

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baren Materials sich voneinander um nicht mehr als um einen Faktor (2) unterscheiden.

Der Patentanwalt

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