DE2650925A1

DE2650925A1 - Verfahren und vorrichtung zur abreinigung der matrix eines magnetscheiders

Info

Publication number: DE2650925A1
Application number: DE19762650925
Authority: DE
Inventors: Hans Bender; Gottfried Dueren; Georg Schnabel; Wolf Zabel
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1976-11-08
Publication date: 1978-05-11
Also published as: CA1091624A; SE7712561L; BR7707464A; NO152734C; DE2650925C3; AU511236B2; CS209441B2; NO773781L; AU3040777A; NO152734B; SE436544B; DE2650925B2; ZA776597B; GB1598557A

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 76/60

Klöckner-Humboldt-Deutz L( Gr./Du.

Aktiengesellschaft

vom 2. November 1976

Verfahren und Vorrichtung zur Abreinigung der Matrix eines Magnetscheider

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abreinigung der Matrix eines Magnetscheiders, wobei die Matrix mit einem flüssigen Medium abgereinigt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und schließlich ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.

Nach dem Rückhalteprinzip arbeitende Magnetscheider werden üblicherweise für die Bewältigung relativ großer Durchsatzmengen, beispielsweise im Bereich von 20 bis 200 Tonnen pro Stunde zur Anwendung gebracht und eignen sich darüberhinaus in besonderer Weise zur Sortierung schwach magnetischer Mineralien. Die Arbeitsweise solcher Rückhalte - Naßmagnetscheider ist dadurch charakterisiert, daß in einem bestimmten Arbeitsvolumen, dem sogenannten Trennraum, ein möglichst hohes Magnetfeld beispielsweise durch Anlegen von Polen,

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respektive im Innenraum einer Spule erzeugt wird. Innerhalb dieses Arbeitsvolumens befinden sich Induktionspole in Form von geeigneten magnetisierbaren ferromagnetsiehen Körpern, welche infolge ihrer hohen Permeabilität das Magnetfeld derart verzerren, daß starke Inhomogenitäten entstehen, und so die nötigen Gradienten an einer Vielzahl von bevorzugten Stellen im Volumen des Trennraumes erzeugt werden. Die Anordnung der ferromagnetiscben Körper in einem entsprechenden Trennraum wird die " Matrix" genannt.

Beim Hindurchleiten der mit suszeptiblen Partikeln beladenen Trübe durch die Matrix wird das in der Trübe enthaltene magnetsiehe Gut an den ferromagnetischen Körpern infolge der hohen örtlichen Magnetkräfte zurückgehalten. Dieses zurückgehaltene Gut wird dann üblicherweise mit einem starken Wasserstrahl aus der Matrix ausgespült.

Dies geschieht bei diskontinuierlich oder satzweise arbeitenden Scheidern in der Weise, daß das Magnetfeld periodisch abgeschaltet und das Magnetgut im abgeschalteten Zustand aus der Matrix ausgespült wird. Mehr und mehr setzen sich jedoch in der Praxis kontinuierlich arbeitende Scheider durch , wie zum Beispiel der Jones - Scheider oder der

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Carousel - Scheider.

Bei solchen kontinuierlich arbeitenden Scheidern wird das Magnetgut mit der Matrix aus dem Magnetfeld herausbewegt und ausgewaschen, wonach die gesäuberte Matrix zum nächsten Durchgang durch das Magnetfeld bereitsteht. Je nach Art des magnetischen Gutes kann es darüberhinaus erforderlich sein, das Magnetgut von anhaftenden unmagnetsichen Gutanteilen durch einen Waschvorgang im Bereich des Magnetfeldes zu säubern.

Außerdem ergibt sich oft noch die Notwendigkeit, Mittelprodukte zu ziehen. Dies geschieht dadurch, daß ebenfalls noch innerhalb des Magnetfeldes ein Teil ues Magnetguöes mit uen anhaftenden Bergen mit reduzierter Spülenergie ausgespült wird.

Als Induktionspole werden in der Praxis benutzt:

- Platten mit hervorstehenden Kanten

- profilierte Stäbe

- lose Kugeln oder andere lose sphärische Körper

- Streckmetall - Pakete

- Eisengeflecbt - Packungen

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KHD
H 76/60

Die letztgenannten füllkörper:

Kugeln Streckmetall Eisengeflecht -

eignen sich infolge ihrer Filigranstruktur zur Anreicherung von besonders schwach magnetischen Stoffen und/oder Partikeln mit besonders feiner Kornstruktur deshalb ausgesprochen gut, weil bei der Vielzahl von Induktionspolen in
geringem Abstand auch kleinste und in geringer Zahl vorkommende Teilchen die Möglichkeit haben, in einen Bereich höherer magnetischer Kraft zu gelangen und zurückgehalten zu werden.

Andererseits ist aber das Ausspulen dieser Teilchen durch die übliche Abreinigung der Matrix mit einem starken Wasserstrahl schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, weil die dichte Packung von Kugeln, Streckmetall und ähnlichem den Strom des Reinigungsmediums brechen und dieses nur mit
geringer Geschwindigkeit quasi energielos durch die Räume zwischen der Vielzahl von Induktionspolen hindurchlassen. Auf diese Weise bleibt die Abreinigung der Matrix unvoll-

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ständig, weil die Strahl - Energie der inkompressiblen Reinigungsflüssigkeit mit der Entfernung von der Düse abnimmt und dadurch nur in den Randzonen der Inuktionspole zur Wirkung kommt, während sie in tieferen Bereichen durch die filterartige Packung der Induktionspole gebrochen und damit wirkungslos wird.

Auch der Versuch, diesen Nachteil durch die Anwendung großer Plüssigkeitsmengen zu kompensieren, brachte nur einen geringen Erfolg, welcher außerdem noch mit dem Nachteil erkauft wird, daß:

1. für die Reinigung ein großer Weg - Zeit - Anteil mit entsprechender Verminderung der Durchsatzleistung des Scheiders notwendig wird und

2. die großen Plüssigkeitsmengen aufwendigere Klär- und Abscheideapparate erforderlich machen, um den gewonnenen Peststoff von der Reinigungsflüssigkeit zu trennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zum Ausspülen magnetischer Trennräume bei Rückhaltescheidern zu beseitigen und damit auf wirtschaftliche Art und Weise eine sowohl qualitative als auch

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quantitative Verbesserung der Arbeitsweise solcher nach dem Bückhalteprinzip arbeitender Magnetscheider zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als zusätzliches Reinigungsmedium ein kompressibles Medium verwendet wird.

Das kompressible Medium, vorzugsweise ölfreie Druckluft, erfährt beim Durchtritt durch die Matrix einen wesentlich geringeren Druckabfall als die Flüssigkeit und überträgt bei seiner Expansion einen Teil seiner kinetischen Energie auf die !Flüssigkeit, welche dadurch die Zwischenräume der Induktionspole intensiv durchdringt. Dabei erfolgt ein wesentlich besserer und auch schnellerer Reinigungseffekt als beim bekannten Spülvorgang unter alleiniger Anwendung von Flüssigkeit.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahren wird beispielsweise die Abreinigung mit einem Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Medium vorgenommen.

Dabei kann außerdem von der Maßnahme Gebrauch gemacht werden, daß das kompressible Medium unter erhöhtem Druck durch die Matrix hindurcbgeführt wird.

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Das Verfahren kann auch zweckmäßig so abgewandelt werden, daß jedes der beiden Medien in zeitlicher Phasenverschiebung zur Anwendung gelangt.

Beispielsweise kann die Aufgabe des kompressiblen Mediums einige Zeit nach der Aufgabe der Flüssigkeit vorgenommen und gegebenenfalls noch fortgesetzt werden, nachdem das flüssige Medium bereits abgestellt ist.

In diesem FaIIe wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß die zeitlich verschobenen Phasen sich mindestens teilweise überlappen.

Auch kann es zweckmäßig sein, den Abreinigungsvorgang so zu gestalten, daß die Dauer der Phasen unterschiedlich lang ist. Beispielsweise kann ein kurzer Druckluftstoß gegen Ende des flüssigen Spülvorganges die gewünschte Wirkung erzielen.

Die Druckgas - Zugabe kann jedoch langer oder kürzer als die Flüssigkeits - Zugabe sein.

Wie man im einzelnen das Verfahren nach der Erfindung modifiziert, um die Abreinigung der Matrix eines Rückhaltescheiders zu optimieren, liegt je nach der vorliegenden Aufbereitungsanforderung im Ermessen des Fachmannes.

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Des weiteren ergibt sich eine Verbesserung des Verfahrens nach der Erfindung noch dadurch, daß das !compressible Medium mit pulsierendem Druck zugegeben wird. Auch kann dabei die Maßnahme von Vorteil sein, daß während der Abreinigung zusätzlich Schwingungen in die Matrix eingeleitet werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in der Anordnung einer an die Aufgabeseite der Matrix mindestens größtenteils abdichtend anschließenden Aufgabekammer, welche Anschlüsse zum Einleiten der Reinigungsmedien aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung dieser Vorrichtung weist die Aufgabekammer ein Gleitstück auf, welches die abdichtende Verbindung zwischen der feststehenden Aufgabekammer und der beweglichen Matrix herstellt.

Ferner kann zum Betrieb der Vorrichtung mit Vorteil ein Verfahren vorgesehen sein, welches darin besteht, daß die Aufgabekammer beim Spülvorgang mit der sich bewegenden Matrix mitgeführt und nach Beendigung des Spülvorganges von der Matrix abgehoben und in die Ausgangsposition zurückgebracht wird.

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Dabei kann von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß die Bewegungen von Aufgabekammer und Matrix in Übereinstimmung mit der Betätigung der Steuerorgane für die Spülmedien nach einem Punktionsprogramm automatisch gesteuert werden.

Die Erfindung wird anschließend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele eines Rückhaltemagnetscheiders näher erläutert.

Es zeigen:

Pig. 1 einen erfindungsgemäßen Magnetscheider in Draufsicht.

fig. 2 einen anderen Magnetscheider der gleichen Kategorie, sowie eine Matrix mit aufgesetzter Aufgabekammer, im Schnitt.

Der Magnetscheider nach flg. 1 besitzt zwei Magnetpolpaare mit den vier Magnetpolen ( 1-2; 3-4) in ¹¹S-N" - "N-S" Anordnung.

Zwischen den Magnetpolpaaren 1-2; 3-4 dreht sich eine kreis-

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ringförmige Behälteranordnung 5 in Richtung des Pfeiles R. Diese Behälteranordnung 5 ist unterteilt in zellenartige Trennräume 5'; 5". Diese sind, wie beispielhaft gezeigt, mit Packungen von ferromagnetischen Körpern 13 ausgefüllt. Eine solche einzelne mit ferromagnetischen Körpern gefüllte Zelle 5¹; 5" wird "Matrix" genannt. Bei den die Induktionspole bildenden ferromagnetischen Körpern handelt es sich beispielsweise um Rillenplatten oder sphärische, kugelförmige oder andere lose ^füllkörper, oder wie ebenso bekannt, um Hillungen aus Streckmetall, Eisengeflecht etc. Mit 6 und 6¹ sind zwei Aufgabestationen bezeichnet, bei welchen das zu behandelnde Gut mit dem flüssigen Trägermedium jeweils in die vorbeiwandernde Matrix 5¹, 5" aufgegeben wird. Die Aufgabestationen 6, 6· befinden sich jeweils im Eintrittsbereich eines zwischen einem der Magnetpolpaare 1-2; 3-4; herrschenden Magnetfeldes. Am Austrittsbereich aus dem Magnetfeld sind jeweils Stationen 7, 7' für eine Mitteldruckspülung vorgesehen, und außerhalb der Magnetfelder sind schließlich die Spül - Stationen 8, 8¹ erkennbar, in welchen die vollständige Abreinigung des rückgehaltenen Magnetgutes aus den Trennräumen 5^f, 5'' der Matrix erfolgt. Die Stationen 8, 8¹ für die Hochdruckspülung weisen je einen Anschluß 9 für das flüssige Reinigungsmedium und je einen

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Anschluß 10 für das !compressible Medium auf.

Pig. 2 zeigt einen Magnetscheider der gleichen Funktionsgattung im Schnitt.

Man erkennt die Magnetpole 1, 2 entsprechend "S-K" mit den Erregerwicklungen 11. Zwischen diesen Magnetpolen 1, 2 dreht sich um die Rotationsachse 12 die Behälteranordnung 5. Man erkennt die Mllung einer einzelnen Matrix 5'' mit den ferromagnetischen Körpern 13. Nach unten zu ist die Matrix 5" durch einen porösen Boden 14 abgeschlossen. Darunter befindet sich die Auffangrinne 15, in welcher sich das ausgespülte Gut sammelt.

Oberhalb der Matrix 5¹¹ befindet sich die Aufgabekammer 16, in welche je ein Anschluß 17 für das flüssige Reinigungsmedium und ein Anschluß 18 für das kompressible Medium einmünden. Zwischen der Matrix 5'^f und der Aufgabekammer 16 befindet sich als Dichtungselement das Gleitstück 19, welches die abdichtende Verbindung zwischen der feststehenden Aufgabekammer 16 und dem beweglichen Trennraum 5'', der Matrix herstellt. Das Gleitstück ist über die Aufgabekammer 16 durch eine Federanordnung 20 elastisch gegen die Oberkante

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der Matrix 5^ft angedrückt.

Die Punktion der Anordnung ist folgende: Zwischen je zwei Polpaaren 1-2; 3-4» entsprechend "Süd-Nord/ Nord-Süd", welche zwischen sich ein starkes Magnetfeld erzeugen, dreht sich kontinuierlich die Behälteranordnung 5. Diese ist in einzelne zellenartige Trennräume 5', 5'' unterteilt, welche ihrerseits als magnetische Induktionspole eine Füllung oder Packung ferromagnetiscber Körper 13 aufweisen, genannt Matrix. Solche ferromagnetischen Körper 13 können entsprechend dem Stand der Technik beispielsweise Rillenplatten, lose Kugeln oder andere lose Körper aus weichmagnetischem Eisen sein, ebenso wie Packungen aus Streckmetall, Eisenwolle etc. Die Behälteranordnung 5 dreht sich in Richtung der Pfeile R, angetrieben mit annähernd konstanter Geschwindigkeit von einer nicht näher dargestellten Antriebsanordnung. Beim Eintritt einer Matrix 5" in eines der Magnetfelder zwischen den Polen 1-2; 3-4 gelangt diese gleichzeitig in den Bereich einer der beiden Aufgabestationen 6, 6* und wird mit dem zu scheidenden Gut, einer Suspension von magnetischen und unmagnetischen Partikeln in einer Trägerflüssigkeit, beaufschlagt. Dabei wird der überwiegende Xexl des Unmagnetischen als Abgang durch die

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Matrix durchgespült, während die magnetisch suszeptiblen Partikeln als Magnetgut an den ferrumagnetisehen Körpern im Innern der Matrix festgehalten weraen. Kurz Tür uem Ausurxtii aus dem Magnetfeld passiert die Matrix Station bzw. 7' für die Mitteldruckspülung. Dort wird das Magnetkonzentrat vom anhaftenden Unmagnetischen freigewaschen und - je nach Energie des Abreinigungsvorganges - gegebenenfalls ein magnetisches Mittelgut als Mittelprodukt ausgetragen.

Nach völligem Herausdrehen einer Matrix 5' _t 5'' aus dem Bereich eines der Magnetfelder gelangt diese zu einer der Stationen 8, 8* für die Hochdruckspülung. Dort wird mittels flüssigem und erfindungsgemäß zusätzlich mittels eines kompressiblen Reinigungsmediums unter erhöhtem Druck das vom Scheider eingefangene Magnetgut aus der Matrix ausgespült.

Aus der dem oberen Rand der Matrix dichtend aufliegenden Aufgabekammer strömt gleichzeitig oder nacheinander flüssiges beziehungsweise kompressibles Reinigungsmedium unter erhöhtem Druck durch die Packung der ferromagnetischen Körper und reinigt deren Zwischenräume schnell und gründlich

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anhaftendem Magnetgut

Die überraschende Wirkung der Erfindung beruht darauf, daß das !compressible Medium gegen die Unterseite 14 des Trennraumes der Matrix zu expandiert und dabei die freiwerdende kinetische Energie auf das in den Räumen zwischen den ferromagnetischen Körpern befindliche flüssige Reinigungsmedium mindestens größtenteils überträgt. Hierdurch wird der Abreinigungsvorgang in ungewöhnlicher Weise intensiviert und auch zeitlich verkürzt und es tritt - wie Versuche gezeigt haben - ein ungleich besserer Abreinigungsvorgang in kürzerer Zeit ein, als dieser bei ausschließlicher Anwendung von flüssigem Reinigungsmedium bisher möglich war, insbesondere bei dichter Struktur der Matrix.

Dabei ist es, wie bereits weiter oben erwähnt wurde, eine Aufgabe für den Durchschnittsfachmann, die Druckverhältnisse beider Spülmedien sowie deren zeitlichen Einsatz optimal aufeinander abzustimmen.

So hat es in einigen Pällen bereits zu ausgezeichneten Ergebnissen geführt, wenn man am Ende des Spülvorganges mit flüssigem Spülmedium einen kurzen und gegebenenfalls pul-

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sieren&en Druckstoß mit dem kompressiblen Medium, das beißt mit ölfreier Druckluft in Anwendung brachte. Bei diesen Versuchen hat sich überdies herausgestellt, daß die Zugabe der Druckluft mit pulsierendem Druck einen besonders guten , überraschend wirkungsvollen Abreinigungseffekt hervorbrachte.

Andere Versuche, bei denen während des Spülvorganges in die Matrix Schwingungen eingeleitet wurden, brachten ebenfalls überraschend gute Ergebnisse.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der entsprechenden Vorrichtung ist weiterhin darin begründet, daß diese bei einem vorhandenen Magnetscheider der entsprechenden Gattung nachträglich als zusätzliche Verbesserung durchgeführt bzw. angebracht werden können. Hierdurch ist es möglich bei älteren Magnetscheider - Anlagen durch qualitative und quantitative Steigerung der Betriebsergebnisse einen erheblichen Rationalisierungseffekt mit relativ geringen Kosten zu erzielen.

Das Verfahren, aber insbesondere auch die Vorrichtung nach der Erfindung sind nicht an die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. Sie können in Anpassung an

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die jeweiligen apparatetecboiscben oder betriebstechnischen Verhältnisse modifiziert oder optimiert werden und fallen unter die Erfindung, sofern sie einem der folgenden Ansprüche genügen.

Patentansprüche

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Claims

2BSQ925 KHD - Vf - H 76/60 Patentansprüche

1. Verfahren zur Abreinigung der Matrix eines Magnetscheiders von Magnetgut, wobei die Matrix mit einem flüssigen Medium abgereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Reinigungsmedium ein kompressibles Medium verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreinigung mit einem Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Medium vorgenommen wird.

3. Verfahren nach ainem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kompressible Medium unter erhöhtem Druck durch die Matrix hindurchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Medien in zeitlicher Phasenverschiebung zur Anwendung gelangt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich verschobenen Phasen sich mindestens teilweise

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überlappen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Phasen unterschiedlich lang ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das !compressible Medium mit pulsierendem Druck zugegeben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Abreinigung zusätzlich Schwingungen in die Matrix eingeleitet werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine an die Aufgabeseite der Matrix ( 5', 5'') mindestens größtenteils abdichtend anschließende Aufgabekammer (16), welche Anschlüsse (17» 18) zum Einleiten der Reinigungsmedien aufweist,

10. Vorrichtung nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabekammer (16) ein Gleitstück (19) aufweist, welches die abdichtende Verbindung zwischen der feststehenden

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Aufgabekammer (16) und der beweglichen Matrix ( 5¹, 5¹¹) herstellt.

11. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabekammer (16) beim Abreinigungsvorgang mit der sich bewegenden Matrix ( 5', 5¹¹) mitgeführt und nach Beendigung des Abreinigungsvorganges von der Matrix ( 5^f, 5'^f) abgehoben und in die Ausgangsposition zurückgebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen von Aufgabekammer (16) und Matrix (5^f»5") in Übereinstimmung mit der Bestätigung der Steuerorgane für die Reinigungsmedien nach einem Punktionsprogramm automatisch gesteuert werden.

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