DE2624090A1

DE2624090A1 - Verfahren und anlage zum magnetischen abtrennen magnetisierbarer teilchen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2624090A1
Application number: DE19762624090
Authority: DE
Inventors: James Henry Peter Watson
Original assignee: English Clays Lovering Pochin Co Ltd
Current assignee: Imerys Minerals Ltd
Priority date: 1975-05-29
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1976-12-09
Also published as: ES448349A1; FR2312296B1; BR7603420A; CS205022B2; CA1072452A; US4124503A; FR2312296A1; DD125328A5; DE2624090C2; AU1440276A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH 0 — « MÖNCHEN

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. rer. nal. W. KÖRBER 'S¹ (089)-29 66 84

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE

28. Mai 1976

English Clays Lovering Pochin & Company Limited

John Keay House, St. Austeil, Cornwall / England

Patentanmeldung

Verfahren und Anlage zum magnetischen Abtrennen magnetisierbarer Teilchen von Flüssigkeiten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum magnetischen Abtrennen magnetisierbarer Teilchen von Flüssigkeiten, in welchen die Teilchen in Suspension vorliegen.

Magnetische Filter zum Abtrennen stark magnetisierbarer Teilchen, beispielsweise ferromagnetxscher Teilchen, von Flüssigkeiten sind seit vielen Jahren verwendet worden. Solche Magnetfilter sind beschrieben in: US-PS Nr. 3 326 374, GB-PS Nr. 1 059 635 und GB-PS Nr. 1 204 324. Neuerdings aber wird reges Interesse an Anlagen zum Abtrennen schwächer magnetisierbarer Teilchen, wie z.B.

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paramagnetischer Teilchen, von Gemischen aus Feststoffen und Flüssigkeiten, beispielsweise von einer Tonaufschlämmung, gezeigt. In der Deutschen Offenlegungsschrift Nr. 24 33 008 ist eine derartige Anlage zum Abtrennen magnetisierbarer Teilchen von einer Flüssigkeit, in der sie in Suspension vorliegen, beschrieben, wobei diese Anlage eine oder mehrere Abtrennkammern, die in eine erste Zone hineinbewegbar bzw. aus dieser ersten Zone hinausbewegbar sind, sowie einen Magneten aufweist, möglicherweise einen Supralextermagneten, welcher ein kontinuierliches Magnetfeld in der ersten Zone erzeugen soll, wenn sich die Anlage im Arbeitszustand befindet. Die bzw. jede Abtrennkammer weist einen Kanister auf, der mit einem Einlaß für die zu behandelnde Aufschlämmung (welche magnetisierbare Teilchen in Suspension in einer Flüssigkeit enthält) sowie mit einem Auslaß für die behandelte Aufschlämmung versehen ist, sowie eine flüssigkeitsdurchlässige Packung aus magnetisierbarem Material von annähernd gleichmäßiger Dichte und annähernd gleichmäßigem Querschnittsbereich, welche innerhalb des Kanisters zwischen dem Einlaß und dem Auslaß vorgesehen ist. Das Packungsmaterial kann paramagnetisch oder ferromagnetisch und in Form von Teilchen oder Fäden oder Fasern oder in Form von schaumstoffähnlichem Material sein. Das Packungsmaterial kann beispielsweise aus ferromagnetischen Kugelchen, Tabletten oder anderen Teilchen aus ferromagnetischem Material, wie z.B. Füllstücken, Schnitzeln, bzw. Splitt, welche nicht regelmäßig geformt sind, sowie ferner aus ferromagnetischer Wolle, wie z.B. Stahlwolle oder aus ferromagnetischem Drahtsiebmaterial oder ferromagnetischen Drähten oder ferromagnetischen Fäden, die einzeln oder in Bündeln

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zusammengepackt sind. Wenn eine geeignete, zu behandelnde Aufschlämmung durch eine Abtrennkammer hindurchgeleitet wird, welche Packungsmaterial in einer der zuvor beschriebenen Formen enthält, wobei die Abtrennkammer in der ersten Zone angeordnet ist, in welcher ein Magnetfeld erzeugt wird, so werden die magnetisierbaren Teilchen in der Aufschlämmung magnetisiert und in dem Packungsmaterial festgehalten. Wenn die Menge magnetisierbarer Teilchen in der behandelten Aufschlämmung, welche die Abtrennkammer durch den Auslaß verläßt, einen unannehmbar hohen Wert erreicht, so wird die Strömung der Aufschlämmung durch die Abtrennkammer hindurch gestoppt und die Abtrennkammer in eine zweite Zone ausserhalb des Einflusses des Magnetfeldes bewegt, worin die in dem Packungsmaterial festgehaltenen magnetisierbaren Teilchen, beispielsweise durch Auswaschen der Abtrennkammer mit Wasser unter hohem Druck beseitigt werden. Falls die Anlage zwei Abtrennkammern enthält, so kann die zu behandelnde Aufschlämmung durch die eine Abtrennkammer in der ersten Zone hindurchgeleitet werden, während magnetisierbar Teilchen von der anderen Abtrennkammer in der zweiten Zone entfernt werden, wobei die Stellungen der Abtrennkammern nachfolgend umgekehrt werden. Auf diese Art und Weise kann die zu behandelnde Aufschlämmung der Anlage kontinuierlich zugeführt werden, mit Ausnahme dann, wenn die Abtrennkammern tatsächlich bewegt werden.

Um zu ermöglichen, daß ein möglichst großer Anteil des Abtrennzyklus produktiv verbraucht wird, d.h. in einer praktisch zu behandelnden Aufschlämmung, so die Zeitdauer, während welcher die zu behandelnde Aufschlämmung

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durch jede Abtrennkaminer hindurchgeleitet wird, im Vergleich zur Zeitdauer, welche für die Umkehr der Stellungen der Abtrennkammer erforderlich ist, groß sein. Während der ersteren Zeitdauer so eine möglichst große Menge der zu behandelnden Aufschlämmung durch die Abtrennkammer hindurchgeleitet werden, bevor es notwendig wird, das Packungsmaterial zu regenerieren. In der Praxis enthält jedoch die Aufschlämmung magnetisierbare Teilchen verschiedener Größen und verschiedener magnetischer Neigungen. Die magnetisierbaren Teilchen werden somit in dem Packungsmaterial nicht gleichmäßig festgehalten werden. Wenn die zu behandelnde Aufschlämmung zuerst in die Abtrennkammer eintritt, so sind in der Tat die magnetisierbaren Teilchen zunächst hauptsächlich in dem ersten Teil des Packungsmaterials festgehalten, in welches die Aufschlämmung kommt. Wenn dieser Teil der Packung oder des Packungsmaterials im wesentlichen vollständig gefüllt ist, werden jene Teile des Packungsmaterials, die weiter stromabwärts liegen, fortschreitend gefüllt. Jene magnetisierbaren Teilchen jedoch, welche schwierig festgehalten werden, d.h. die kleinen und/oder schwach magnetisierbaren Teilchen, neigen dazu, eine gewisse Strecke durch das Packungsmaterial hindurch zurückzulegen, bevor sie festgehalten werden. Ein Anteil der magnetisierbaren Teilchen wird sogar vollständig durch das Packungsmaterial hindurchgegangen sein, ohne jedoch festgehalten zu werden. Es ist daher vorteilhaft, wenn das Packungsmaterial möglichst lange Zeit mit den Dimensionen des Magnetfeldes übereinstimmt. Da jedoch das Packungsmaterial beginnt, sich in den Stromaufwärtsbereichen mit magnetisierbarem Material zu füllen, so steigt der Anteil der magnetisierbaren Teilchen, die

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durch das Packungsmaterial hindurch vollständig gehen, an. Wenn dieser Anteil bis zu einem unannehmbar hohen Wert angestiegen ist, so braucht das Packungsmaterial Regeneration. Nur jene Sammelstellen in den Stromaufwärtsbereichen des Packungsmaterials werden jedoch im wesentlichen vollständig gefüllt sein. Um eine möglichst große Menge der zu behandelnden Aufschlämmung durch die Abtrennkammer hindurchgeleitet wird, wird der Querschnitt sbereich des Packungsmaterials quer zur Richtung der Strömung der Aufschlämmung vorteilhafterweise möglichst groß gewählt. Diese Abmessung ist jedoch wiederum durch die Dimensionen des Magnetfeldes begrenzt. Die Wahrscheinlichkeit, daß ein bestimmtes magnetisierbares Teilchen in dem Packungsmaterial festgehalten wird, ist ferner zur Lineargeschwindigkeit der Aufschlämmung durch das Packungsmaterial hindurch annähernd umgekehrt proportional, während andere Faktoren gleich sind. Daher kann die Geschwindigkeit, mit welcher die zu behandelnde Aufschlämmung durch die Abtrennkammer hindurchgefegt wird, nicht über einen gewissen Wert hinaus erhöht werden, falls die Festhaltung kleiner und/oder schwächer magnetisierbarer Teilchen nicht darunter zu leiden hat. Es ist daher ersichtlich, daß die Menge der zu behandelnden Aufschlämmung, welche durch jede Abtrennkammer hindurch während eines Arbeitszyklus geschickt wird, durch eine Anzahl von Faktoren beschränkt wird.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Anlage vorgesehen, welche sich zum Abtrennen magnetisierbarer Teilchen von einer Flüssigkeit, in welcher sie in Suspension vorliegen, eignet und wie folgt aufweist:

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(a) einen Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes in der ersten Zone;

(b) eine Abtrennkammer mit einem länglichen Kanister mit einem Einlaß und einem Auslaß für eine Flüssigkeit mit einer Packung aus magnetisierbarem Material innerhalb des Kanisters;

(c) eine Einrichtung zur Zufuhr von Flüssigkeit mit magnetisierbaren Teilchen in Suspension darin zum Einlaß der Abtrennkammer, wenn die Abtrennkammer innerhalb der ersten Zone liegt, wobei ein Magnetfeld in ersten Zone erzeugt wird, so daß die magnetisierbaren Teilchen durch das Magnetfeld magnetisiert und zum Packungsmaterial angezogen werden, während die Flüssigkeit durch das Packungsmaterial hindurchströmt und aus dem Auslaß hinausströmt;

(d) eine Einrichtung zum Bewegen der Abtrennkammer aus der ersten Zone hinaus und in eine zweite Zone hinein und außerhalb des Einlusses des Magnetfeldes der ersten Zone; und

(e) eine Einrichtung zum Entfernen der magnetisierbaren Teilchen innerhalb des Packungsmaterials von der Abtrennkammer innerhalb der ersten Zone; dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei flüssigkeitsdurchlässige Trennwände innerhalb des Kanisters der Abtrennkammer vorgesehen sind, um somit den Raum innerhalb des Kanisters in mehrere Abteile abzuteilen oder zu trennen, wovon sich jeder im wesentlichen entlang der ganzen Länge des Kanisters erstreckt, wobei das Packungsmaterial zwischen den Trennwänden

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vorgesehen ist, und die Form und die Lage des Kanisters, der Trennwände und des Packungsmaterials so gewählt sind, daß dem Einlaß der Abtrennkammer zugeführte Flüssigkeit durch das Packungsmaterial in einer allgemeinen Richtung quer zur Achse des Kanisters strömt und durch den Auslaß hinausströmt, während die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit während ihrer Strömung durch das Packungsmaterial hindurch abnimmt.

Da die Aussichten, daß das Packungsmaterial ein Teilchen einer gegebenen Größe und einer gegebenen Magnetisierbarkeit festhält, in einer Aufschlämmung annähernd umgekehrt proportional der Lineargeschwindigkeit der Aufschlämmung ist, bedeutet die Tatsache, daß die Lineargeschwindigkeit der Aufschlämmung während ihrer Strömung durch das Packungsmaterial hindurch abnimmt, daß die Aussichten, daß kleine und/oder schwach magnetisierbare Teilchen vom Packungsmaterial festgehalten werden, steigen, wenn die Teilchen durch das Packungsmaterial hindurchgeleitet werden. Für eine bestimmte Aufschlämmung, welche auf eine bestimmte Reinheit behandelt werden soll, indem eine bestimmte Form von Packungsmaterial verwendet und die Aufschlämmung durch die Abtrennkammer mit einer bestimmten Geschwindigkeit hindurchgeleitet wird, kann daher die Länge des Strömungsweges durch das Packungsmaterial hindurch im Vergleich mit jener der Anlage nach dem Stand der Technik verringert werden. Da ferner sich das Packungsmaterial im wesentlichen entlang der ganzen Länge des Kanisters erstrecken kann und da die Aufschlämmung durch das Packungsmaterial in einer allgemeinen Richtung quer zur Achse des Kanisters strömt, kann der Querschnitt des Packungsmaterials quer zur Richtung

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der Strömung der Aufschlämmung verhältnismäßig groß sein. Bei dieser Anlage zeigen die magnetisierbaren Teilchen die Tendenz, in den gesamten Stromaufwärtsbereichen und Stromabwärtsbereichen des Packungsmaterials gleichmäßiger festgehalten zu werden, als dies der Fall bei der Anlage nach dem Stand der Technik ist. Insbesondere zeigen diejenigen Teilchen, die im Packungsmaterial nicht leicht festgehalten werden, d.h. die kleinen und/oder schwach magnetisierbaren Teilchen, die Tendenz, in den Stromabwärtsbereichen des Packungsmaterials festgehalten zu werden, und zwar dank der geringen Geschwindigkeit der Aufschlämmung in diesen Bereichen, während diejenigen magnetisierbaren Teilchen, welche leicht festgehalten werden, d.h. die großen und/oder stark magnetisierbaren Teilchen die Tendenz zeigen, in den Stromaufwärtsbereichen des Packungsmaterials festgehalten zu werden. Somit ist für eine Durchströmungsgeschwindigkeit der zu behandelnden Auf schläitimung möglich, die Länge der Zeitdauer, während welcher die zu behandelnde Aufschlämmung durch die Abtrennkammer hindurchgeleitet werden kann, bevor das Pakkungsmaterial Wiedererneuerung oder Regeneration erfordert, auf ein Maximum zu erhöhen. Wechselweise ist möglich, für eine bestimmte zyklische Zeitdauer die Durchströmungsgeschwindigkeit der zu behandelnden Aufschlämmung durch die Abtrennkammer hindurch auf ein Maximum zu erhöhen.

Der Raum, der durch das Packungsmaterial innerhalb des Kanisters zwischen den besagten Trennwänden kann eine solche Form haben, daß der Querschnittsbereich des Pakkungsmaterials quer zur allgemeinen Strömungsrichtung der Flüssigkeit sich in der allgemeinen Richtung der Flüssigkeitsströmung erhöht, wogegen die Dichte des

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Packungsmaterials annähernd konstant ist. Wechselweise kann die Anordnung des Packungsmaterials innerhalb des Kanisters so getroffen sein, daß die Dichte des Pakkungsmaterials sich in der allgemeinen Richtung der Flüssigkeitsströmung verringert, während der Querschnittsbereich des Raumes, welcher mit dem Packungsmaterial quer zur allgemeinen Strömungsrichtung der Flüssigkeit gefüllt ist, annähernd konstant ist. Als eine weitere Alternativmöglichkeit kann dann, wenn das Packungsmaterial aus Fäden oder Teilchen besteht, der Querschnitt der Fäden oder Fasern bzw. die Größe der Teilchen in der allgemeinen Strömungsrichtung der Flüssigkeit herabgesetzt werden. Auf diese Art und Weise nimmt die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit während ihrer Strömung durch das Packungsmaterial hindurch ab. Es ist auch möglich, eine Kombination aus jeder der zuvor beschriebenen Alternativlösungen zu erhalten. So z.B. könnte die Packungsdichte des Packungsmaterials gleichzeitig mit der Veränderung des Querschnittsbereiches des Raumes verändert werden, der mit dem Packungsmaterial gefüllt ist.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform liegen die Trennwände innerhalb der Abtrennkammer in Form zweier röhrenförmiger Trennwände vor, die ineinander angeordnet sind, wobei sich diese Achsen parallel zu der Achse der Abtrennkammer erstrecken und das Packungsmaterial zwischen den beiden Trennwänden vorgesehen ist. Bei einer derartigen Ausführungsform sind der Einlaß und der Auslaß der Abtrennkammer vorzugsweise so ausgebildet, daß die dem Einlaß zugeführte Flüssigkeit entlang der inneren Trennwand der beiden röhrenförmigen Trennwände und von dort durch die Wand der inneren Trennwändeinrich-

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tung hindurch und durch das Packungsmaterial und durch die Wand der äußeren röhrenförmigen Trenneinrichtung hindurch zum Auslaß strömt. Der Querschnittsbereich des Packungsmaterials quer zur Richtung der Flüssigkeitsströmung wird daher in der Richtung der Flüssigkeitsströmung zunehmen, so daß (angenommen, daß das Packungsmaterial eine gleichmäßige Packungsdichte hat) die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit abnimmt, während sie durch das Packungsmaterial hindurchströmt. Das Packungsmaterial besteht vorzugsweise aus ferromagnetischer Stahlwolle. Vorzugsweise sind 90% bis 98% des Gesamtvolumens, das von dem Packungsmaterial eingenommen ist, leer bzw. luftleer. Das Packungsmaterial kann alternativ aus geraden Fäden bestehen, welche ggf. in Bündeln zusammengebunden sein können und sich von der inneren Trennwandeinrichtung zur äußeren Trennwandeinrichtung im wesentlichen radial erstrecken.

Die Querschnitte der inneren bzw. äußeren Trennwandeinrichtung sind vorteilhafterweise kreisförmig, wobei der Radius der inneren Trennwandeinrichtung, geteilt durch den Radius der äußeren Trennwandeinrichtung, zwischen 0,15 und 0,50 liegt.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform liegen die Trennwandeinrichtungen innerhalb der Abtrennkammer in Form von zwei Paaren ebener Trennwände oder Trennwandeinrichtungen, wovon jede parallel zu den anderen und zur Achse der Abtrennkammer verläuft, während das Packungsmaterial zwischen den beiden Trennwandeinrichtungen jedes Paares liegt. Bei dieser Ausführungsform sind der Einlaß und der Auslaß der Abtrennkammer

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vorzugsweise so ausgebildet, daß die dem Einlaß zugeführte Flüssigkeit entlang der beiden Abteile strömt, welche zwischen einer der Trennwandeinrichtungen jedes Paares und der Wand des Kanisters gebildet sind , und dann von dort durch die Wand jeder der besagten Teile und durch das Packungsmaterial sowie durch die Wand jeder der anderen Trennwandeinrichtungen jedes Paares hindurch zum Auslaß.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Abtrennen magnetisierbarer Teilchen von einer Flüssigkeit, in welcher sie in Suspension vorliegen, wobei dieses Verfahren darin besteht, daß

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

(b) eine Menge Flüssigkeit, welche magnetisierbare Teilchen enthält, durch eine Abtrennkammer hindurchgeleitet wird, welche in der ersten Zone vorgesehen ist, wobei die Abtrennkammer einen länglichen Kanister enthält, welcher einen Einlaß und einen Auslaß für die Flüssigkeit hat, sowie eine Packung aus magnetisierbarem Material, welches innerhalb des Kanisters vorgesehen ist, so daß die magnetisierbaren Teilchen innerhalb der Flüssigkeit durch das Magnetfeld magnetisiert und zum Packungsmaterial angezogen werden,

(c) die Abtrennkammer von der ersten Zone hinaus in eine zweite Zone hinein außerhalb des Einflusses des Magnetfeldes der ersten Zone bewegt wird, und

(d) die magnetisierbaren Teilchen aus dem Packungsmaterial von der Abtrennkammer innerhalb der zweiten Zone entfernt werden,

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dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei flüssigkeitsdurchlässige Trennwände bzw. Trenneinrichtungen innerhalb des Kanisters der Äbtrennkammer vorgesehen sind, um somit den Raum innerhalb des Kanisters in mehrere Abteile zu teilen, wovon jeder sich im wesentlichen entlang der ganzen Länge des Kanisters erstreckt, wobei das Packungsmaterial zwischen den Trenneinrichtungen bzw. Trennwänden vorgesehen und die Form und Anordnung des Kanisters, der Trennwände oder Trenneinrichtungen und des Packungsmaterials so getroffen ist, daß die Flüssigkeit von dem Einlaß durch das Packungsmaterial hindurch in einer allgemeinen Richtung quer zur Achse des Kanisters zum Auslaß hinströmt, wobei die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit während ihrer Strömung durch das Packungsmaterial hindurch abnimmt.

Dieses Verfahren ist besonders geeignet zur Anwendung für das Abtrennen ferromagnetischer und/oder paramagnetischer Verunreinigungen von Ton. Insbesondere ist dieses Verfahren anwendbar für das Abtrennen magnetisierbarer Verunreinigungen von englischem Kaolin oder von Porzellanerde.

Das Packungsmaterial der Abtrennkammer kann eine beliebige der bekannten Formen haben, obwohl die geeignetste Form des Packungsmaterials ein ferromagnetisches Material aus fadenartigen Teilen ist.

Die erfindungsgemäße Anlage ist besonders vorteilhaft in dem Fall, in welchem der Magnet ein Supraleiterelektromagnet ist, da er beträchtlich wirtschaftlicher betrieben werden kann, und zwar eher kontinuierlich,

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als den Elektromagnet wiederholt zu erregen, und abzuregen. Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Anlage mehr als eine und vorzugsweise zwei Abtrennkammern enthält, so daß während die eine Abtrennkammer innerhalb der ersten Zone liegt, eine weitere Abtrennkammer in der zweiten Zone vorgesehen sein kann.

Der Magnet besteht zweckmäßigerweise aus einer elektromagnetischen Spule, welche in Form eines Solenoids gewickelt ist. Bei einer derartigen Anordnung soll vorzugsweise die Länge des Solenoids viel größer als sein Durchmesser sein. Der Kanister der Abtrennkammer für Verwendung in Verbindung mit einem derartigen Magneten ist vorzugsweise zylindrisch, so daß dann, wenn sich die Abtrennkammer in der ersten Zone befindet, der Kanister innerhalb der elektromagnetischen Spule vorgesehen sein kann, wobei seine Achse im wesentlichen parallel zu jener der Spule ist, so daß im Gebrauchszustand die Strömung der Aufschlämmung durch das Pakkungsmaterial hindurch quer zum Magnetfeld erfolgt, welches an die Abtrennkammer durch die elektromagnetische Spule angelegt wird. Das durch den Magneten ausgeübte Magnetfeld kann zwischen 1 Tesla und 10 Tesla und vorzugsweise zwischen 3 Tesla und 6 Tesla betragen.

Die Geschwindigkeit, mit welcher die magnetisierbaren Teilchen enthaltende Flüssigkeit durch die Abtrennkammer hindurchgeleitet wird, kann so bemessen sein, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die Flüssigkeit in das Packungsmaterial eintritt, zwischen 50 und 2,500 cm/min und vorzugsweise zwischen 60 und 1,500 cm/min ist. Das Volumen der Flüssigkeit, welche magne-

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tisierbare Teilchen enthält und die Abtrennkaitimer hindurchgeschickt wird, und zwar in einem einzigen Zyklus oder Arbeitsgang kann zwischen 5 und 8 mal größer als das Leervolumen des Packungsmaterials und vorzugsweise 6 mal mehr als das Leervolumen oder Luftleervolumen betragen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben; darin zeigen:

Figur 1: eine Teilschnittseitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Abschnittes einer erfindungsgemäßen Anlage für magnetisches Abtrennen;

Figur 2: eine Stirnansicht, teilweise im Schnitt, des Teils oder Abschnittes gemäß Figur 1;

Figur 3: eine schematische Darstellung der magnetischen Abtrennanlage;

Figur 4: eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer zweiten Ausführungsform eines Teiles der magnetischen Abtrennanlage;

Figur 5: eine Stirnansicht, teilweise im Schnitt, des Teils gemäß Figur 4; und

Figur 6: schematische Querschnitte weiterer möglicher Ausführungsformen eines Teils der Anlage.

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Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 zeigen diese, daß der dargestellte Teil der Anlage eine Abtrennkammer 1 und eine supraleitende elektromagnetische Spule 9 aufweist. Die Abtrennkammer 1 enthält einen zylindrischen Kanister 2, der aus nichtmagnetischem Material besteht und mit einem Einlaß 3 für die Einführung der zu behandelnden Aufschlämmung sowie einen Auslaß 4 für die schon magnetische behandelte Aufschlämmung versehen ist. Der Einlaß 3 steht mit dem Raum innerhalb einer inneren, durchlöcherten, röhrenförmigen Trenneinrichtung bezw. Trennwand 5 in Verbindung, welche innerhalb des Kanisters 2 angeordnet ist, wobei ihre Achse entlang der Achse des Kanisters 2 verläuft. Magnetisierbares Material 6, welches aus korrosionsfester ferromagnetischer Stahlwolle besteht, ist innerhalb des Kanisters 2 zwischen der inneren, durchlöcherten, röhrenförmigen Trenneinrichtung 5 und einer äußeren, durchlöcherten, röhrenförmigen Trenneinrichtung 7, welche zur inneren röhrenförmigen Trenneinrichtung 5 koaxial ist, vorgesehen. Der kreisringförmige Raum 8 zwischen der äußeren röhrenförmigen Trenneinrichtung 7 und der gekrümmten Wand des Kanisters 2 steht mit dem Auslaß 4 in Verbindung. Die supraleitende elektromagnetische Spule 9, welche in Form eines Solenoids gewickelt ist, umgibt die Abtrennkammer 1.

Im Betriebszustand der Anlage wird die zu behandelnde Aufschlämmung, beispielsweise eine Tonaufschlämmung, welche eine Suspension eines Gemisches aus Teilchen einer verhältnismäßig hohen bzw. einer verhältnismäßig niedrigen Magnetisierbarkeit enthält, durch den Einlaß 4 zum Raum innerhalb der inneren röhrenförmigen Trenneinrichtung 5 gepumpt und strömt durch die Löcher der

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inneren röhrenförmigen Trenneinrichtung 5 und durch das magnetisierbar Material hindurch in einer im allgemeinen radialen Richtung und dann durch die Löcher des äußeren röhrenförmigen Teils 7 und dann durch den Auslaß 4 hinaus. Während der Strömung der Aufschlämmung durch die Abtrennkammer 1 wird die elektromagnetische Spule 9 kontinuierlich mit Energie versorgt bzw. erregt, um ein Magnetfeld hoher Stärke oder Intensität im Bereich der Abtrennkammer 1 aufrechtzuerhalten, so daß die magnetisierbaren Teilchen innerhalb der Aufschlämmung magnetisiert werden, während sie durch die Abtrennkammer hindurchströmen, wonach sie zu einer Sammelstelle innerhalb des magnetisierbaren Materials angezogen werden. Die Lineargeschwindigkeit der Aufschlämmung nimmt während ihrer Strömung durch das magnetisierbare Material hindurch ab, während der Durchströmungsquerschnitt des magnetisierbaren Materials zunimmt. Daher erhöht sich die Möglichkeit, daß die Teilchen einer verhältnismäßig niederen Magnetisierbarkeit innerhalb des magnetisierbaren Materials festgehalten werden, wenn die Teilchen durch das magnetisierbare Material hindurchgehen. Die volumetrische Durchströmungsgeschwindigkeit der Aufschlämmung durch die Abtrennkammer hindurch wird so gesteuert oder geregelt, um eine Lineargeschwindigkeit der Aufschlämmung in dem Stromabwärtsbereich des magnetisierbaren Materials mit einem ausreichend niedrigen Wert zu ergeben, um somit zu gewährleisten, daß die Teilchen mit verhältnismäßig niederer Magnetisierbarkeit innerhalb des magnetisierbaren Materials festgehalten werden. Somit wird der größte Teil der Teilchen verhältnismäßig hoher magnetischer Anfälligkeit oder Magnetisierbarkeit in dem Stromaufwärtsbe-

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reich des magnetisierbarer! Materials festgehalten, während die Mehrzahl der Teilchen verhältnismäßig hoher Magnetisierbarkeit in dem Stromabwärtsbereich des magnetisierbaren Materials festgehalten werden. Sobald der eine Teil magnetisierbarer Teilchen in der behandelten Aufschlämmung, welche aus dem Auslaß 4 hinausströmt, über einen annehmbaren Wert hinaus angestiegen ist, wird die Strömung der zu behandelnden Aufschlämmung gestoppt, wobei statt dessen reines Wasser durch die Abtrennkammer 1 mit derselben volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit und in derselben Richtung wie die zu behandelnde Aufschlämmung geleitet wird, um im wesentlichen nicht magnetisierbare Teilchen zu beseitigen, welche in das magnetisierbare Material physikalisch eingeführt worden sind, wobei das Magnetfeld hoher Intensität in dem Bereich der Abtrennkammer während dieses Verfahrenschrittes aufrechterhalten wird. Dann wird die Abtrennkammer 1 von der Zone des Feldes hoher Intensität entfernt, wobei der restliche Magnetismus innerhalb des magnetisierbaren Materials 6 im wesentlichen auf O herabgesetzt wird, indem die Abtrennkammer 1 dem Einfluß einer Entmagnetisierungsspule unterworfen wird, welche Wechselstrom führt, dessen Amplitude stetig auf O herabgesetzt wird. Reines Wasser wird dann unter einem höheren Druck und einer höheren volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit als jene der zu behandelnden Aufschlämmung, jedoch in derselben Richtung wie bei der zu behandelnden Aufschlämmung durch die Abtrennkammer 1 hindurchgeleitet, um die festgehaltenen magnetisierbaren Teilchen von dem magnetisierbaren Material wegzuspülen.

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Die das magnetisierbar Material bildende Stahlwolle hat vorzugsweise eine große Anzahl von auf Geratewohl orientierten bandförmigen Fäden, wobei die größte Dimension des Querschnittes dieser Fäden zwischen 20 und 250 Mikron und vorzugsweise zwischen 50 und 100 Mikron liegt. Wenn diese Stahlwolle in der Packung eine Leere oder Luftleere von zwischen 90% und 98% und vorzugsweise annähernd 95% des Volumens, das vom Material eingenommen ist, hat, wurde gefunden, daß der optimale Durchsatz der Aufschlämmung zum Erhalt einer bestimmten Abtrennung erzielt wird, wenn der innere Radius des magnetxsxerbaren Materials, geteilt durch den äußeren Radius des magnetxsxerbaren Materials zwischen 0,31 und 0,37 liegt und wenn insbesondere der Wert 0,34 ist. Der Kanister der Abtrennkammer hat typisch eine Länge von 914 mm (3 Fuß) und einen Innendurchmesser von 610 mm (2 Fuß).

Die Anlage zum magnetischen Abtrennen wird nun unter Bezugnahme auf Figur 3 näher beschrieben. Diese Anlage enthält zwei Abtrennkammern 11 und 12, der zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Bauart. Die Abtrennkammern sind zwischen einer ersten Arbeitsstellung und einer zweiten Arbeitsstellung bewegbar. In der ersten Arbeitsstellung oder Betriebsstellung liegt die Abtrennkammer 11 in der Zone, in welcher ein Magnetfeld hoher Intensität mittels einer supraleitenden magnetischen Spule 9 erzeugt wird, während die Abtrennkammer innerhalb einer ersten Entmagnetisierungsspule 14 liegt. In der zweiten Betriebsstellung liegt die Abtrennkammer 12 innerhalb der Zone des Magnetfeldes hoher Intensität, während die Kammer 11 inner-

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halb einer zweiten Entmagnetisierungsspule 15 liegt. Die supraleitende elektromagnetische Spule 9 ist durch eine erste kreisringförmige Kammer 16 umgeben, welche flüssiges Helium enthält, welches wiederum von einer zweiten kreisringförmigen Kammer umgeben ist, die flüssigen Stickstoff enthält. Die Kammer 16 ist mit einer Einlaßleitung 18 für flüssiges Helium und eine Lüftungsöffnung 19 für Heliumdampf versehen, während die Kammer 17 mit einer Einlaßleitung 20 für flüssigen Stickstoff und einer Lüftungsöffnung 21 für den Stickdampf versehen ist. Sowohl die· Kammer 16 als auch die Kammer 17 sind von einem Mantel 22 vollständig umgeben, welcher über ein Ventil 23 evakuiert ist, das mit einer (nicht gezeigten) zweckmäßigen Vakuumpumpe verbunden ist. Sämtliche Wände der Kammern 16 und 17 und der Mantel 22 sind beiderseitig versilbert, um die übertragung von Wärme aus der Außenumgebung auf ein Minimum herabzusetzen.

Kreisförmige Abschirmungen 24 und 25 aus Weicheisen sind jeweils auf jeder Seite der gekühlten Elektromagnetanordnung vorgesehen, wobei jede ein mittleres kreisförmiges Loch eines Durchmessers hat, welcher so bemessen ist, daß die Abtrennkammern 11 und 12 gerade sich durch das Loch hindurchgleitend bewegen können. Die Abschirmungen aus Weicheisen sind mittels einer Vielzahl von mit Gewinden' versehenen Stangen 26 fest oder starr angeordnet, welche an den Abschirmungen durch Muttern 27 befestigt sind. Jede Abtrennkammer ist mit einer Stirnwand 28 aus Weicheisen versehen, welche derart ist, daß dann, wenn sich eine der Abtrennkammern innerhalb des Magnetfeldes hoher Intensität befindet,

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die Stirnwand 28 aus weichem Eisen der anderen Abtrennkammer koplanar bzw. in gleicher Ebene mit einer der beiden Abschirmungen aus Weicheisen liegt. Die Abschirmungen 24 und 25 aus weichem Eisen und die Stirnwände 28 der Abtrennkammer dienen zum Abschirmen der Abtrennkammer 11 und 12 gegen das Magnetfeld hoher Intensität, wenn eine der Abtrennkammern in der Stellung liegt, in welcher das magnetisierbare Material im wesentlichen entmagnetisiert ist. Zusätzlich tragen diese Teile zur Herabsetzung der Kräfte der abgekühlten Elektromagnetanordnung bei, wenn eine Abtrennkammer von der Zone des Magnetfeldes hoher Intensität entfernt ist. Die abgekühlte Elektromagnetanordnung hat eine verhältnismäßig leichte Konstruktion und kann durch große Kräfte verformt oder verzogen werden. Die auf die Anordnung wirkenden Kräfte werden weitgehend ausgeglichen, indem gewährleistet wird, daß dann, wenn die eine Abtrennkammer von der Zone des Magnetfeldes hoher Intensität entfernt wird, die andere Abtrennkammer in diese Zone eintritt. Die Abtrennkammern 11 und 12 sind miteinander mittels einer Stange 29 fest oder starr verbunden und sie werden zwischen der ersten und der zweiten Betriebsstellung durch eine Stange 30 bewegt, welche mit einer Zahnstange 31 versehen ist, die mit einem Ritzel 32 zusammenarbeitet, das in jeder Richtung mittels eines (nicht gezeigten) Elektromotos angetrieben werden kann. Die zu behandelnde Aufschlämmung wird in die Abtrennkammer durch ein flexibles Rohr bzw. einen Schlauch 33 eingeführt, während die schon magnetisch behandelte Aufschlämmung die Abtrennkammer 11 durch einen Schlauch 34 verläßt. Entsprechende Schläuche 35 und 36 sind mit der Abtrennkammer 12 verbunden. Im Betriebszustand, dann, wenn die Trennkammern

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sich in der ersten Betriebsstellung befinden, strömt die zu behandelnde Aufschlämmung aus einem Vorratsbehälter 37 durch ein Ventil 38, einer Leitung 39 und
den Schlauch 33 hindurch zur Abtrennkammer 11, worin magnetisierbare Teilchen von der Aufschlämmung abgezogen und in dem magnetisierbaren Material der Abtrennkammern festgehalten werden. Die Aufschlämmung, welche vorwiegend im wesentlichen nicht magnetisierbare Teilchen enthält, strömt durch das magnetisierbare Material hindurch und verläßt die Abtrennkammer 11 durch den Schlauch 34, wonach sie durch ein Ventil 40 und
eine Leitung 41 hindurch in einen Tank 42 strömt. Wenn das magnetisierbare Material im wesentlichen mit gesammelten magnetisierbaren Teilchen gesättigt worden ist, so wird die Zuführung von Aufschlämmung durch
das Schließen des Ventils 38 unterbrochen, wobei das Ventil 40 geschlossen und reines Wasser unter niedrigem Druck aus einem Vorratsbehälter 43 durch ein Ventil 44 in die Leitung 39 und in den Schlauch 33
strömt, wodurch es die Abtrennkammer 11 abspült, wobei das Magnetfeld die ganze Zeit durch die elektromagnetische Spule aufrechterhalten wird. Die Aufschlämmung der im wesentlichen nichtmagnetxsxerbaren Teilchen strömt durch den Schlauch 34, ein Ventil 45 und eine Leitung 46 hindurch zu einem Tank 47. Diese Aufschlämmung wird "mittelmäßige" oder "ziemlich gute" oder "mittlere" Fraktion oder ein derartiger Bruchteil genannt. Während die Vorgänge der Zuführung und der Abspülung in der Abtrennkammer 11 erfolgen, wird die Abtrennkammer im wesentlichen demagnetisiert, indem der Entmagnetisierungsspule 14 Wechselstrom zugeführt wird, dessen Amplitude ständig auf Null reduziert wird. In der Zwischenzeit wird Raumwasser unter

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hohem Druck aus einem Vorratsbehälter 48 durch ein Ventil 49, einer Leitung 50 und einer Leitung 58 zum Schlauch 35 zugeführt. Das Wasser strömt durch das magnetisierbare Material der Äbtrennkammer 12 mit hoher Geschwindigkeit und in derselben Richtung, in der die zu behandelnde Aufschlämmung durch die Abtrennkammer strömen soll, wodurch die verhältnismäßig stark gehaltenen magnetisierbaren Teilchen, die am magnetisierbarem Material angezogen sind, weggespült werden. Die Aufschlämmung aus magnetisierbaren Teilchen strömt durch den Schlauch 36, ein Ventil 51 und eine Leitung 52 hindurch zu einem Tank 53.

Dann werden die Abtrennkammern von der ersten Betriebs-Stellung in die zweite Betriebsstellung bewegt, indem das Ritzel 32 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Nun liegt die Abtrennkammer 11 innerhalb der Entmagnetisierungsspule 15 und wird mittels Wechselstrom im wesentlichen entmagnetisiert, dessen Amplitude ständig auf Null herabgesetzt ist. In der Zwischenzeit wird Reinwasser unter hohem Druck durch das magnetisierbare Material innerhalb dieser Abtrennkammer 11 aus dem Vorratsbehälter 48 über ein Ventil 54, die Leitung 39 und den Schlauch 33 geleitet. Die Aufschlämmung aus magnetisierbaren Teilchen verläßt die Abtrennkammer 11 durch den Schlauch 34, ein Ventil 55 und eine Leitung 56 und tritt in den Tank 53 ein. Die Aufschlämmung tritt in die Abtrennkammer 12 innerhalb der Zone des Magnetfeldes hoher Intensität aus dem Vorratsbehälter 37 über ein Ventil 57, die Leitung 58 und den Schlauch Die Aufschlämmung aus im wesentlichen nichtmagnetisierbaren Teilchen strömt durch den Schlauch 36, ein Ventil 59 und eine Leitung 60, um in den Tank 52 einzutreten. Spülwasser strömt aus dem Vorratsbehälter 43

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durch ein Ventil 61, die Leitung 50, die Leitung 58 und den Schlauch 35. Die Aufschlämmung aus im wesentlichen nichtmagnetisierbaren Teilchen oder der sogenannte mittlere oder mittelmäßige Bruchteil verläßt durch den Schlauch 36, ein Ventil 62 und eine Leitung 63 und tritt in den Tank 47 ein.

Beispiel

Englisches Kaolin mit einer Teilchengrößenverteilung, die so bemessen ist, daß 44 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche einen gleichwertigen kugeligen Durchmesser hatten, der weniger als 2 Mikron betrug, während 12 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche einen gleichwertigen kugeligen Durchmesser hatten, der größer als 10 Mikron betrug, wurde mit Wasser vermischt, welches 0,2 Gew.% Natriumsilikat, bezogen auf das Gewicht des Tons, und genügend Natriumhydroxyd enthält, um den pH-Wert auf 9,0 zu erhöhen, um den Ton zu entflocken. Die Wassermenge war so bemessen, daß sie eine Suspension bildete, welche 11,2 Gew.% trockener Feststoffe enthielt, d.h. 120 kg Feststoffe pro Kubikmeter Suspension. Die anfängliche Helligkeit oder der anfängliche Glanz des Tons, d.h. der Reflexionsgradprozentsatz von Violettlicht mit einer Wellenlänge 458 nm aus dem Trockentonpulver war 84 ,"8.

Die Aufschlämmung wurde durch eine Anlage zum magnetischen Abtrennen geleitet, wie zuvor beschrieben. Der Supraleiterelektromagnet erzeugt ein Magnetfeld mit einer Intensität von 4,96 Tesla und hatte eine Mittelbohrung eines ausreichend großen Durchmessers, um zylindrische Abtrennkammern mit einem Innendurchmesser

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von 610 mm und einer Länge L von 914 mm aufzunehmen. Die Zeit, welche zum Ersetzen einer Trennkammer durch die andere erforderlich war, war 10 Sekunden. Der Aussenradius r, der inneren röhrenförmigen Trennwandeinrichtung 5 war 76,2 mm, während der Innenradius r_ der äußeren röhrenförmigen Trennwandeinrichtung 7 292,1 mm war. Das magnetisierbar Material 6 bestand aus Stahlwolle, welche in einer Verpackung mit einer Dichtung vorlag, welche so bemessenwar, daß 95VoI.% des Gesamtraumes, der von dem magnetisierbaren Material eingenommen war, leerer Raum war.

Das Ziel war, ausreichend verfärbende magnetisierbare Verunreinigungen von dem Ton zu entfernen, um den Glanz oder die Helligkeit um 3,0 Einheiten zu verbessern, wobei gefunden wurde, und zwar durch Versuche, daß dies erzielt werden konnte, indem die Suspension durch die Abtrennkammer mit einer durchschnittlichen Lineargeschwindigkeit V von 2,59 m/min geleitet wurde.

Die Lineargeschwindigkeit V, der Suspension bei ihrem Eintritt in das magnetisierbare Material wird durch den Ausdruck wiedergegeben:

Ir₁ + r₂)

^Vl ^{= V} = 6,26 m/min

^2rl

Das Volumen der Suspension, welche durch die Abtrennkammer pro Zeiteinheit hindurchgeleitet wurde, F, wird durch den Ausdruck wiedergegeben:

F = 2 77 · JT₁ · LV₁ = 2,74 m³/min.

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Es wurde versuchsmäßig gefunden, daß die optimale Wiedergewinnung gereinigten Tons erzielt wurde, wenn die Strömung der Beschxckungssuspension durch die Abtrennkammer angehalten wurde, nachdem das Gesamtvolumen der Suspension, die durch die Abtrennkammer hindurchgeleitet worden war, das 6-fache Leerraumvolumen des magnetisierbaren Materials in der Abtrennkammer erreicht hatte. Die Wiedergewinnung gereinigten oder raffinierten Tons unter diesen Bedingungen war 91 Gew.%. Die Abtrennkammer wurde mit einem Reinwasservolumen gewaschen, welches dem Leerraumvolumen gleich war, und zwar mit derselben Strömungsgeschwindigkeit wie die Tonsuspension. Der Anteil oder die Proportion eines Arbeitsganges oder Zyklus D, für welchen die Beschikkungsaufschlämmung strömte, wird daher durch den Ausdruck wiedergegeben:

+ 0,167

worin T, die Zeit in Minuten für ein Volumen Flüssigkeit ist, das gleich dem Leervolumen des magnetisierbaren Materials ist, das durch die Abtrennkammer hindurchzuströmen hat, wobei dies durch den Ausdruck wiedergegeben wird:

0,95 (r₂ ² - r* ) L ^Tl ⁼ = 0,0792 min

und D = 0.659.

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Die Herstellungsgeschwindigkeit P von geläutertem oder gereinigtem Ton wird daher durch den Ausdruck wiedergegeben:

P=W FRD
u

worin W_u das Gewicht des Trockentons pro Volumeneinheit der Suspension = 120 kgm

R die Wiedergewinnung gereinigten Tons =0,91 und

daher P = 197,2 kg/min

= 11,8 Ton/Stunde

Demgegenüber wurde durch eine Anlage zum magnetischen Abtrennen der insbesondere in der Deutschen Offenlegungsschrift Nr. 24 22 008 beschriebenen Art mit zwei Abtrennkammern und denselben Außenseitendimensionen, jedoch mit einer inneren Konstruktion, derart, daß die Beschickungssuspension durch das magnetisierbare Material in einer Axialrichtung strömt, derselbe Ton raffiniert oder geläutert, um eine Helligkeits- oder Glanzverbesserung von 3,0 Einheiten bei derselben Magnetfeldintensität und mit einer maximalen Herstellungsgeschwindigkeit von 5,16 t/h zu erzielen.

Eine Alternativausfuhrungsform des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Teils der Anlage ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Dieser Teil enthält wiederum eine Abtrennkammer 1 und eine supraleitende elektromagnetische Spule 9. Die Abtrennkammer 1 enthält wiederum einen zylindrischen Kanister 2, der aus nichtmagnetischem

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Material hergestellt und mit einer Einlaßzweigleitung 3A zur Beschickung der Aufschlämmung sowie mit einem Ausgang 4A für die bereits magnetisch behandelte Aufschlämmung versehen ist. Das Innere des Kanisters 2 ist mittels seitlicher perforierter oder durchlöcherter Trennwandeinrichtungen 5A, 6A_f 7A und 8A in 5 Abteile eingeteilt. Die Abteilung, welche durch die Trennwand und die innenseitige Wand des Kanisters 2 begrenzt bzw. bestimmt ist sowie die Abteilung, welche durch die Trennwand 8A und die innenseitige Wand des Kanisters 2 gebildet ist, stehen mit dem Einlaßzweigrohrteil 3A in Verbindung und dienen zur Verteilung der ankommenden Beschickungsaufschlämmung entlang der Länge des Kanisters. Zwischen den Trennwandeinrichtungen 5A und 6A ist magnetisierbares Material 9A vorgesehen, welches aus korrosionswiderstandsfähiger, ferromagnetischer Stahlwolle besteht, wobei die Form der Abteilung so bemessen ist, daß der Querschnittsbereich in der Richtung, in welcher die Aufschlämmung durch das magnetisierbare Material hindurchströmt, zunimmt, so daß die Lineargeschwindigkeit der Aufschlämmungsströmung während der Strömung der Aufschlämmung durch das magnetisierbare Material abnimmt. Zwischen den Trennwandeinrichtungen 7 und 8 ist magnetisierbares Material 10 vorgesehen, welches dem magnetisierbarer!! Material 9A sowohl hinsichtlich der Form als auch der Konsistenz ähnlich. Nachdem die Aufschlämmung durch das magnetisierbare Material hindurchgeleitet worden ist, tritt sie in ein Zentralabteil ein, welches durch die Trennwandeinrichtungen 6A und 6B gebildet bzw. umgrenzt ist, worauf die Aufschlämmung aus dem Kanister 2 durch den Auslaß 4A hinausströmt.

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Die zuvor beschriebene Abtrennkammer ermöglicht eine hohe volumetrische Durchflußgeschwindigkeit der Aufschlämmung sowie das Festhalten der magnetisierbaren Teilchen in der Aufschlämmung in einer günstigen Stellung in dem magnetisierbaren Material der Abtrennkammer zur leichten Beseitigung durch Abspülen mit einer Flüssigkeit.

Angenommen, daß der Kanister der Abtrennkammer wiederum eine Länge von 914 mm (3 Fuß) und einen Innendurchmesser von 610 mm (2 Fuß) hat, so können die Trennwände 5 und 8 jeweils in einer senkrechten Entfernung von

Il

267 mm (10 1/2 ) von der Achse des Kanisters und die Trennwände 6 und 7 können jeweils in einer senkrech-

Il

ten Entfernung von 37 mm (1 1/2 ) von der Achse des Kanisters angeordnet werden. Bei einer Abtrennkammer mit derartigen Dimensionen ist die Weite oder Breite oder die Größenabmessung der Trennwände 5 und 8 annähernd 296 mm (0,97 Fuß) und die Weite oder Breite bzw. die Größenabmessung der Trennwände 6 und 7 606 mm (1,99 Fuß). Daher wird das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit, wenn sie in das Packungsmaterial eintritt, und ihrer Strömungsgeschwindigkeit, wenn sie das Packungsmaterial verläßt, theoretisch 2,05 bei einer solchen Abtrennkammer sein. Die Parameter der Abtrennkammer sollen vorzugsweise zwischen den nachfolgenden beiden extremen Werten liegen:

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Senkrechte	Senkrechte	Weite der	Weite der	Eingangs-/
Entfernung	Entfernung	Trennwände	Trennwände	Ausgangs-
der Trenn	der Trenn	5 und 8	6 und 7	strömungs-
wände 5 und	wände 6 und			verhältnis
8 von der	7 von der
Achse	Achse
mm (Zoll)	mm (Zoll)	mm (Fuß)	mm (Fuß)
289 (11)	13 (1/2)	610 (0,80)	610 (2,00)	2,50
228 ( 9)	76 ( 3)	329 (1,08)	595 (1,95)	1,81

Selbstverständlich sind viele andere Ausführungsformen oder Ausgestaltungen der Abtrennkammer innerhalb der Anlage zum magnetischen Abtrennen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu den unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 bzw. Figuren 4 und 5 beschriebenen möglich. Die Figur 6 der beigefügten Zeichnungen zeigt Querschnitte, die quer zu den Achsen dreier weiterer möglicher Ausgestaltungen (a) bis (c) der Abtrennkammer verlaufen.

Eine Aufschlämmung aus englischem Kaolin enthält im allgemeinen ein Gemisch aus großen magnetisierbaren Teilchen, welche einen äquivalenten sphärischen Durchmesser haben, der größer als 10 Mikron ist und kleinen magnetisierbaren Teilchen , (welche einen äquivalenten sphärischen Durchmesser haben, der kleiner als 10 Mikron ist). Die magnetisierbaren Teilchen liegen im Bereich zwischen Magnetikteilchen mit einer Massenmagnetisier-

-3 -2

barkeit zwischen annähernd 10 und 3,10 (in S.I.Einheiten) und Hämatitteilchen mit einer Massenmagnetisierbarkeit von annähernd 2,10 (in S.I.-Einheiten).

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Claims

Patentansprüche

1. Anlage zum magnetischen Abtrennen magnetisierbarer Teilchen von Flüssigkeiten, in welchen sie in Suspension vorliegen, wobei diese Anlage folgendes enthält:

(a) einen Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einer ersten Zone;

(b) eine Abtrennkammer mit einem länglichen Kanister, mit einem Einlaß und einem Auslaß für eine Flüssigkeit sowie mit einer Packung aus magnetisierbarem Material innerhalb des Kanisters;

(c) eine Einrichtung zur Zuführung von Flüssigkeiten mit magnetisierbaren Teilchen, die in der Flüssigkeit in Suspension vorliegen, zum Einlaß der Abtrennkammer, wenn die Abtrennkammer innerhalb der ersten Zone angeordnet ist, wobei ein Magnetfeld in der ersten Zone erzeugt ist, so daß die magnetisierbaren Teilchen durch das Magnetfeld magnetisiert und vom Packungsmaterial angezogen werden, während die Flüssigkeit durch das Packungsmaterial hindurchströmt und durch den Auslaß hinausströmt;

(d) eine Einrichtung zum Bewegen der Abtrennkammer aus der ersten Zone hinaus in eine zweite Zone außerhalb des Einflusses des Magnetfeldes der ersten Zone; und

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262A090

(e) eine Einrichtung zum Entfernen der magnetisierbaren Teilchen aus dem Packungsmaterial von der Abtrennkammer in der zweiten Zone,

dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei flüssigkeitsdurchlässige Trennwandeinrichtungen (5, 7; 5A₇ 6A, 7A, 8A) innerhalb des Kanisters (2) der Abtrennkammer (1; 11, 12) angeordnet sind, um den Raum innerhalb des Kanisters in mehrere Abteile zu teilen, wovon sich jedes im wesentlichen entlang der ganzen Länge des Kanisters (2) erstreckt, wobei das Packungsmaterial (6, 9A, 10A) zwischen den Trennwandeinrichtungen (5, 7; 5A, 6A, 7A, 8A) nah angeordnet ist und wobei die Form und Anordnung des Kanisters (2), der Trennwandeinrichtungen (5, 7; 5A, 6A, 7A, 8A) und des Packungsmaterials (6; 9A, 10A) derart ist, daß die dem Einlaß (3; 3A) der Abtrennkammer (1; 11, 12) zugeführte Flüssigkeit durch das Packungsmaterial (6; 9A, 1OA) in einer allgemeinen Richtung quer zur Achse des Kanisters (2) strömt und durch den Auslaß (4; 4A) hinausströmt und daß die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit während ihrer Strömung durch das Packungsmaterial hindurch (6; 9A, 1OA) abnimmt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß der Magnet ein Supraleiterelektromagnet (9) ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mehr als eine Abtrennkammer (1; 11, 12) aufweist, wovon jede ähnliche oder gleiche Konstruktion hat.

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4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage Abtrennkammern (11, 12) aufweist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsbereich des Packungsmaterial (6; 9A, 1OA) innerhalb der bzw. jeder Abtrennkammer (1; 11, 12) quer zur allgemeinen Richtung der Strömung der Flüssigkeit in der allgemeinen Richtung der Strömung der Flüssigkeit zunimmt.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwandeinrichtungen innerhalb der bzw. jeder Abtrennkammer (1;, 11, 12) in Form zweier röhrenförmiger Trennwandteile (5,

7) ausgebildet sind, die ineinander angeordnet sind, wobei ihre Achsen parallel zur Achse der Abtrennkammer (1; 11, 12) sind und daß Packungsmaterial (6) zwischen den beiden Trennteilen angeordnet ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (3) und der Auslaß (4) der bzw. jeder Abtrennkammer (1; 11, 12) derart ausgebildet sind, daß die dem Einlaß (3) zugeführte Flüssigkeit entlang der inneren (5) der beiden röhrenförmigen Trennwandeinrichtungen und von dort durch die Wand der inneren Trennwandeinrichtung (5) und durch das Packungsmaterial (6) sowie durch die Wand der äußeren (7) der beiden röhrenförmigen Trennwandeinrichtungen hindurch zum Auslaß (4) strömt.

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8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der inneren bzw. äußeren Trennwandeinrichtungen (5, 7) kreisförmig sind und daß der Radius der inneren Trennwändeinrichtung (5), geteilt durch den Radius der äußeren Trennwandeinrichtung (7) zwischen 0,15 und 0,50 liegt.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der inneren Trennwandeinrichtung (5), geteilt durch den Radius der äußeren Trennwandeinrichtung (7), zwischen 0,30 und 0,40 liegt,

10. Anlage nach einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Packungsmaterial (6) aus geraden Fäden besteht, welche sich im wesentlichen von der inneren Trennwandeinrichtung (5) zur äußeren Trennwandeinrichtung (7) erstrecken .

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzei chnet, daß das Packungsmaterial (6; 9A, 1OA) aus ferromagnetischer Stahlwolle besteht.

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Dimension des Querschnittes der Fäden des Packungsmaterials (6; 9A, 10A) zwischen 20 und 250 Mikron liegt.

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13. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwandeinrichtungen innerhalb der bzw. jeder Abtrennkanuner (1; 11, 12) in Form zweier Paare (5A, 6A; 7A, 8A) ebener Trennwandeinrichtungen vorliegen, wobei jede Trennwandeinrichtung (5A, 6A, 7A, 8A) parallel zu den anderen Trennwandeinrichtungen und zur Achse der Abtrennkammer (1; 11, 12) liegen und daß das Packungsmaterial (9A, 1OA) zwischen den beiden Trennwandeinrichtungen jedes Paares (5A, 6A; 7A, 8A) liegt.

14. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (3A) und der Auslaß (4A) der bzw. jeder Abtrennkammer (1; 11, 12) derart ausgebildet sind, daß die dem Einlaß (3A) zugeführte Flüssigkeit entlang der beiden Abteile strömt, welche zwischen einer der Trennwandeinrichtungen (5A, 8A) jedes Paares gebildet sind und der Wand des Kanisters (2) und von dort durch die Wand jeder der besagten einen Trenwandeinrichtung (5A) durch das Packungsmaterial (9A, 1OA) und durch die Wand jeder der anderen Trennwandeinrichtungen (6A, 7A) jedes Paares hindurch zum Auslaß (4A).

15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Packungsmaterial (9A, 1OA) aus ferromagnetischer Stahlwolle besteht.

16. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 90 - 98% des Gesamtvolumens, das von dem magnetisierbaren Material (6; 9A, 1OA) eingenommen ist, leer oder luftleer ist.

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17. Verfahren zum Abtrenn magnetisierbarer Teilchen von einer Flüssigkeit, in welcher sie in Suspension liegen, indem:

(a) ein Magnetfeld in einer ersten Zone erzeugt wird;

(b) eine Menge Flüssigkeit, welche magnetisierbare Teilchen enthält, durch eine Abtrennkammer hindurchgeschickt wird, welche in der ersten Zone angeordnet ist, wobei die Abtrennkammer einenlänglichen Kanister mit einem Einlaß und einem Auslaß für die Flüssigkeit sowie eine Packung aus magnetisierbarem Material enthält, welches innerhalb des Kanisters vorgesehen ist, so daß die magnetisierbaren Teilchen innerhalb der Flüssigkeit durch das Magnetfeld magnetisiert und von dem Packungsmaterial angezogen werden;

(c) die Abtrennkammer aus der ersten Zone hinaus in die zweite Zone hinein außerhalb des Einflusses des Magnetfeldes der ersten Zone bewegt wird und

(d) die magnetisierbaren Teilchen innerhalb des Packungsmaterials von der Abtrennkammer innerhalb der zweiten Zone beseitigt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei flüssigkeitsdurchlässige Trennwandeinrichtungen (5, 7; 5A, 6A, 7A, 8A) innerhalb des Kanisters (2) der Abtrennkammer (1; 11, 12) angeordnet sind, um

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somit den Raum innerhalb des Kanisters in mehrere Abteile abzuteilen, wovon sich jedes im wesentlichen der ganzen Länge des Kanisters (2) erstreckt, wobei das Packungsmterial (6, 9A, 1OA) zwischen den Trennwandeinrichtungen (5, 7; 5A, 6A, 7A, 8A) angeordnet und die Form und Anordnung des Kanisters (2), der Trennwandeinrichtungen (5, 7; 5A, 6A, 7A, 8A) und des Packungsmaterials (6; 9A, 1OA) so gewählt ist, daß die Flüssigkeit von dem Einlaß (3; 3A) durch das Packungsmaterial (6; 9A, 1OA) in einer allgemeinen Richtung quer zur Achse des Kanisters (2) zum Auslaß (4; 4A) strömt, wobei die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit während ihrer Strömung durch das Packungsmaterial (6; 9, 1OA) hindurch abnimmt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die die magnetisierbaren Teilchen enthaltende Flüssigkeit durch die Abtrennkammer (1;, 11, 12) hindurchgeschickt wird, derart ist, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die Flüssigkeit in das Packungsmaterial (6; 9A, 1OA) eintritt^ zwischen 50 und 2 500 cm/min ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Strömung der die magnetisierbaren Teilchen enthaltenden Flüssigkeit durch die Abtrennkammer (1; 11, 12) hindurch derart ist, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die Flüssigkeit in das Packungsmaterial (6; 9A, 1OA) eintritt, zwischen 60 und 1 500 cm/min ist.

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20. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten Zone erzeugte Magnetfeld eine Größe von zwischen 1 und 10 Tesla hat.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch g e k e η nz e i c h η et, daß das in der ersten Zone erzeugte Magnetfeld eine Größe von zwischen 3 und 6 Tesla hat.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der die magnetisierbaren Teilchen enthaltende Flüssigkeit, welche durch die Abtrennkammer (1; 11, 12) hindurchgeschickt wird, in einem einzigen Zyklus oder Arbeitsgang zwischen dem 5-fachen und 8-fachen Leervolumen des Packungsmaterials (6; 9A, 10A) liegt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zum Abtrennen ferromagnetischer und/oder paramagnetischer Verunreinigungen von Ton verwendet wird.

Der Patentanwalt

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