DE2749661A1

DE2749661A1 - Magnetscheider

Info

Publication number: DE2749661A1
Application number: DE19772749661
Authority: DE
Inventors: Jerzy A Bartnik
Original assignee: JONES FERRO MAGNETICS Inc
Current assignee: JONES FERRO MAGNETICS Inc
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-11-05
Publication date: 1978-05-24
Also published as: JPS573424B2; SE7712967L; JPS5366061A; BR7707670A; GB1590034A; DE2749661C2; SE434016B; AU511612B2; AU3022077A; CA1090295A; ZA776453B

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetscheider mit einem Rotor zur Abscheidung von dispergierten magnetischen Teilchen aus Flüssigkeiten.

Die magnetische Abscheidung hat sich seit langem "bewährt bei der Mineralabscheidung und ist besonders zweckmäßig beim Abscheiden stark magnetischen Materials von amagnetischem Material. Der größte wirtschaftliche Nutzen der Magnetabscheider lag bisher in Trockenabscheideverfahren, jedoch werden seit kurzem neue Ausführungsformen von Magnetscheidern erfolgreich bei feuchten Medien eingesetzt.

Bisher bekanntgewordene Magnetscheider haben im allgemeinen die Form einer axial drehbaren Trommel, in deren Innenraum eine Vielzahl fester Magneten angeordnet sind. Diese Magneten sind üblicherweise dicht neben dem gewünschten Bereich der Trommelinnenfläche angebracht, so daß dann, wenn magnetische Teilchen tragendes Material gegen den über den ortsfest angebrachten Magneten liegenden Trommelumfangsteil zugeführt wird, diese magnetischen Teilchen an der TrommeIwandung haften und dann zu einer Abführstellung gebracht werden. Das von dem Magnetfeld unbeeinflußte amagnetische

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Material fällt unter Wirkung der Schwerkraft herab und kann so separat abgeführt werden. Wird eine solche Einrichtung für Naßtrennverfahren eingesetzt, wird der aufzubereitende Schlamm o.dgl. entweder in gleicher V/eise wie Trockenmaterial der Trommelperipherie zugeführt, oder aber die Drehtrommel wird so angeordnet, daß sie teilweise in den aufzubereitenden Schlamm o.dgl. eintaucht.

In neuerer Zeit wurde für die Naßabscheidung ein hochintensiver Naßmagnetabscheider entwickelt, dessen wirtschaftlich erfolgreichste Typ der sogenannte "Jones Separator" ist. Eine typische Ausführungsform dieses Modells ist in der US-PS 3 326 374 (erteilt am 20. Juni 1967) beschrieben. Dieser Separator ist kreisförmig ausgebildet und weist eine Anzahl vertikal orientierter Rillenplatten auf, die in einem kreisförmigen Ring angeordnet sind, der j in einer Horizontalebene durch Wechselmagnetfelder gedreht wird. Auf diese Weise wird in den Rxllenplattensektionen, wenn sie einen j Magnetpol passieren, ein Magnetfeld induziert, anschließend er- j gibt sich ein Nullmagnetfeld zwischen den Polen entgegengesetzter I Polarität und schließlich ein Hochmagnetfeld bei dem nächsten · i Magnetpol. Der aufzubereitende Schlamm wird in die Rillenplatten : !im Bereich eines Magnetpols eingebracht, so daß magnetische Par- | tikel an den Plattenwandungen haften bleiben. Mit Hilfe einer Wasserspülung werden amagnetische Materialien abgespült, während die ,magnetischen Teilchen an einer Stelle mit niedrigem Magnetfeld odetf bei einem Nullmagnetfeld von den Rillenplatten freigegeben werden jund zwar unterstützt von einer Hochdruckwasserreinigung. Die magnetischen und amagnetischen Teilchen werden in getrennten Lutten ge- . sammelt. Magnetische Polteile sind bei dieser Ausführungsform üblicherweise an sich gegenüberliegenden Seiten der Rillenplattensektionen vorgesehen und bestehen üblicherweise aus Elektromagneten, um starke Magnetfelder zu erzielen.

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Derartige Durchflußabscheider weisen einen Horizontalrotor auf» der auf einen Ring Rillenplatten trägt und zu seiner Drehung auf einer Vertikalwelle montiert ist. Insbesondere bei sehr großen j Maschinen ergeben sich vom mechanischen Standpunkt aus Problese j bei der Lagerung der Vertikalachse. Wird nicht bei jeden Zyklus alles Material mit großer Sorgfalt von den Rillenplatten entfernt, besteht die Gefahr, daß sich Material zwischen den Platten sam- ; melt und so den Wirkungsgrad der Vorrichtung verringert. Soweit

nicht mit großer Sorgfalt sichergestellt wird, daß alle abzuachei- ! denden Teilchen unter einer bestimmten Größenordnung liegen, z.B. kleiner als 1 mm sind, ergeben sich Schwierigkeiten, da die überdimensionierten Partikel oben auf den Rillenplattensektionen lie- genbleiben, oder aber zwischen diesen Platten eingeklemmt werden.

Ein Versuch zur Behebung einiger dieser Probleme ist in der OS-PS 3 375 925 (erteilt am 2. April 1968) erläutert. Bei dieser Ausführung s form sind zahlreiche lose und einzeln verschiebbare Polstücke wie z.B. vertikal ausgerichtete Spiralstäbe oder Kugellager vorgesehen. In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß durch Rost und zunehmende Ablagerungen diese Polstücke innerhalb kurzer Zeit zusammenbacken, so daß der Zweck der losen, unbefestigten Pol stücke völlig verloren geht.

Es wurden auch Versuche unternommen mit einem sich in einer Vertikalebene drehenden Rotor. Eine derartige Ausführungsform ist beschrieben in der US-PS 3 690 454 (erteilt am 12. Sept. 1972). Hier werden ebenfalls Weicheisenkugeln als induzierte Polstücke verwendet, wobei der Gedanke der war, daß diese Kugeln frei beweglich sind, außer wenn sie unter dem Einfluß eines Magnetfeldes stehen. Theoretisch werden die Kugeln im magnetisierten Bereich bei jeder

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Umdrehung der Trommel aufgenommen. Die tatsächliche Arbeitsweise dieser Maschinen konnte jedoch in der UdSSR überprüft werden. Es

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' stellte sich die Notwendigkeit heraus, einen separaten Elevator vorzusehen, um die Stahlkugeln in einen oberen Bereich zu fördern,, wo sie über eine Zuführeinrichtung in Kontakt mit dem magnetisierten Bereich der Drehtrommel gebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Naßmagnet- abscheider zu verbessern, um die vorstehend erläuterten Schwierig keiten zu beheben. _:

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) Der Rotor ist um eine horizontale Achse drehbar und umfaßt eine: ringförmige Trennzone, die von einem Paar mit Abstand vonein ander angeordneten ringförmigen Seitenwandungen gebildet wird, zwischen denen sich mehrere radiale Trennstege aus amagnetischem Material erstrecken, die mehrere magnetisch isolierte Abscheidekammern mit offenen radial innen- und außenllegenden · Enden bilden;

b) in den Abscheidekamniern sind induzierte Polstücke so angeordnet« daß zwischen ihnen Partikel hindurchtreten können;

c) unten und oben ist unmittelbar neben einer der beiden genannten Seitenwandungen zumindest ein Magnet angeordnet, der in jeder

, den Magneten passieren Abscheidekammer ein Magnetfeld erzeugt;

;d) eine erste Zufuhreinrichtung ist so angeordnet, daß der aufzubereitende Schlamm o.dgl. nach unten durch ein offenes Ende

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einer sich jeweils qerade im Magnetfeld des genannten Magneten befindlichen Abscheidekammer in diese eingeführt wird;

e) an einer von dem Magneten entfernten Stelle ist eine zweite Zufuhreinrichtung für Spülflüssigkeit vorgesehen, die nach unten durch die Abscheidekammerh in gegenüber der Schlammzufuhr umgekehrter Richtung hindürchströmt;

f) unterhalb von den sich gerade im Magnetfeld befindlichen Abscheidekammern sind eine erste Auffangeinrichtung für amagnetisches Granulat und unterhalb von den sich gerade unterhalb der Zufuhreinrichtung für die Spülflüssigkeit befindlichen Abscheidekammern eine zweite Auffangeinrichtung für magnetisches Granulat angeordnet.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann stromab von der ersten Zuführeinrichtung für den aufzubereitenden Schlamm aber noch in- ; nerhalb des Magnetfeldes eine dritte Zufuhreinrichtung für Spülflüssigkeit vorgesehen sein, die nach unten in die Abscheidekammern strömt.

Die zweite Zufuhreinrichtung ist gegenüber dem Magneten vorzugsweise um etwa 180° versetzt angeordnet, liegt also in einem Bereich, wo das Magnetfeld angenähert Null ist. Bei dieser zweiten Zufuhreinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Hochdruckwassersprüher oder Luft-Hasser-Sprüher, die die magnetischen Teilchen von den Oberflächen der induzierten Polstücke abwaschen.

Die obengenannte, sich noch innerhalb des Magnetfeldes befindliche dritte Zufuhreinrichtung für Spülflüssigkeit arbeitet vorzugsweise mit Niederdruckwasser und dient zur Entfernung des amagnetischen Materials, das von den magnetischen Teilchen mit erHaßt worden ist.

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Dabei können unterhalb von den sich gerade im Maqnetfeld befindlichen Abseheidekammerη zwei Auffanqeinrichtunqen vorgesehen sein, vondenen die eine unterhalb von der Zufuhreinrichtung für den aufzubereitenden Schlamm 1ieqt und das amaqnetische Material aufnimmt, während die andere unterhalb von der dritten Zufuhreinrichtung für Spülflüssiqkeit lieqt und Mittelprodukte aufnimmt. Letztere können noch einige magnetische Teilchen enthalten, so daß die Mittelprodukte in die Zufuhr für den aufzubereitenden Schlamm rückgeführt werden können.

Die Zuführeinrichtung für den aufzubereitenden Schlamm liegt zweckmäßig unmittelbar am Anfang des Magnetfeldes, bezogen auf die Umdrehungsrichtung des Rotors. Die magnetischen Teilchen haften dann sofort an den Oberflächen der induzierten Pol stücke, während die aiuagnetisehen Teilchen durch die Abscheidekammern hindurchfließen und von den darunter angeordneten Lutten aufgenommen werden.

Um die Lutten u.dgl. neben den radial innenliegenden Enden der Abscheidekammern unterbringen zu können, ist die ringförmige Trennzone des Rotors mit der Rotornabe durch axial versetzte Streben verbunden. Zum Beispiel kann die Nabe mit der einen Seitenwandung der ringförmigen Trennzone über ein scheibenähnliches Gitter oder aber Radialstreben verbunden sein.

Da sich die Magnete neben den flachen Ringendstücken des Rotors befinden, können die gegen den Rotor weisenden Flächen der Magnetpolstücke flach sein. Die Magnete können auf einer oder aber auf beiden Seiten des Rotors und entweder in einem unteren oder einem oberen Bereich des Rotors angeordnet sein. Vorzuqsweise sind die Magnete paarweise mit entgegengesetzten Polen auf beiden Seiten des Rotors montiert, wobei die unterschiedlichen Magnetpole durch ein magnetisch durchlässiges Joch aus Weichstahl miteinander ver-

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bunden sind, um den Magnetkreis zu schließen. Es können Elektromagneten oder Permanentmagneten verwendet werden, wobei die Verwendung von Permanentmagneten wegen der flachen Polstirnflächen in der Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders einfach ist. Ein für die neue Vorrichtung besonders geeigneter Permanentmagnet ist ein keramischer Permanentmagnet, der z.B. aus Bariumferrit hergestellt sein kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein keramischer Permanentmagnet verwendet werden, der auf derselben Seite einen Nordpol und einen Südpol aufweist.

Um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen, sollten die aus amagnetischem Material bestehenden radialen Trennstege des Rotors eine ausreichende Dicke aufweisen, vorzugsweise eine Dicke von einem Inch bis mehreren Inch. Dadurch wird eine ausreichende Trennung der Magnet Wirkungen in den einzelnen Kammern sichergestellt, so daß jede Abscheidekammer im wesentlichen unabhängig von den benachbarten Abscheidekammern arbeiten kann.

Die induzierten Polstücke können aus magnetisch durchlässigem Stahl, z.B. Weichstahl, rostfreiem Stahl (400 series), niedriggekohltem Stahl o.dgl. bestehen und die Form von Rillenplatten, Keildraht (wedge wire), Spi ral stäl>en, Würfeln, Kugeln, Stahlwolle o.dgl. aufweisen. Insbesondere bei Verwendung eines Permanentmagneten mit Nord- und Südpol auf der gleichen Seite eignen sich für die induzierten Polstüokc? insbesondere Rillenplatten, da sie Kurzschlußbrücken des Magnetflusses verhindern. Diese Rillenplatten ermöglichen auch einen ungehinderten Durchfluß der Festpartikel sowie ein einfaches Reinigen von den Magnetteilchen mit Hilfe von Druckwasser. Die induzierten Polstücke sind vorzugsweise gekennzeichnet durch mehrere scharfe Kanten, Ecken oder Flächen, die eine Konvergenz der Kraftlinien des wirksamen Magnetfeldes bewirken, in dem die Stücke angeordnet sind.

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Werden lose Polstücke wie z.B. Stahlkugeln verwendet, dann werden diese Polstücke in den Abscheidekanunern vorzugsweise durch radial innen- und außenliegende Rückhaltesiebe gehalten, die einen Durchtritt von Materialteilchen zulassen. In jeder Abscheidekammer ist ein freier Raum vorgesehen, so daß sich die Kugeln bei der Umdrehung des Rotors bewegen und dadurch eine Art Selbstreinigung hervorrufen, die ein Zusammenbacken der Polstücke verhindern. Dadurch wird ein Verstopfen des Durchgangs infolge des durch die Ab-i scheidekammern strömenden Materials verhindert, so daß die Betriebszeiten ohne zwischenzeitlichen Stillstand der Vorrichtung wesentlich verlängert werden können.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, können die Magnete entweder neben einem oberen oder einem unteren Bereich der-ringförmigen Trennzone des Rotors angeordnet sein. Liegen die Magnete im oberen Bereich, dann wird der aufzubereitende Schlamm o.dgl. durch den Außenumfang der ringförmigen Trennzone zugeführt, während das j ■ amagnetische Material durch die radial innenliegende Wandung der i ringförmigen Trennzone abgeführt wird; die magnetischen Teilchen | haften dabei an den sich innerhalb der Abscheidekammer befind- "

liehen induzierten Polstücken. Wenn dann diese Abscheidekammer in j die untere Stellung außerhalb des Magnetfeldes gelangt, werden die j ¹ i

imagnetischen Teilchen durch Wassersprüher oder Luft-Wasser-Düsen ; !abgespült, die gegen den radial innenliegenden Bereich der ring- ! (förmigen Trennzone sprühen. Das Ausspülen der magnetischen Teil- ' chen erfolgt somit immer gegenläufig zu dem Zufuhrfluß des Schlammes o.dgl., bezogen auf die Abscheidekammer. Das hochmagneti-; sehe Material, das sich während der Schlammzufuhr auf der Ober- , seite der induzierten Polstücke ansammelt, wird somit zuerst ausge-| spült, wenn sich der Rotor um 180° gedreht hat. Dadurch wird die \ Gefahr eines Verstopfens der Abscheidekanunern durch hochmagnetische|

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j Teilchen beträchtlich reduziert. Außerdem werden grobe Partikel, j die zu groß sind, um durch die Zwischenräume zwischen den induzielten Polstücken durchzuströmen, während der Entfernung des ' magnetischen Materialanteils weggespült.

Mit der neuen Vorrichtung können in einem weiten Bereich unterschiedliche Materialien abgeschieden werden. Die neue Vorrichtung kann beispielsweise zur Erzeugung eines magnetischen Konzentrats dienen, wenn das magnetische Material das gewünschte Nutzprodukt darstellt (z.B. Konzentration von Erzen mit relativ niedrigmagnetischer Empfindlichkeit wie z.B. Hämatit oder Chromeisen). Die neue Vorrichtung kann aber auch verwendet werden zur Sammlung und Entfernung von magnetischen Verunreinigungen aus amagnetischen Materialien, z.B. zur Entfernung magnetischer Verunreinigungen wie Brolit, Granatstein oder Eisenoxyden aus Keramik,'Chemikalien, öl und Stahlwerkabflüssen. Besonders vorteilhaft lassen sich schwachmagnetische Verunreinigungen aus Industrieabwässern entfernen. Hierfür eignet sich in erster Linie ein Permanentmagnet, da Ier sehr niedrige Betriebskosten ermöglicht. Außerdem können auch igroße Verunreinigungsbeständteile der Industrieabwässer die Arbeit 'der neuen Vorrichtung nicht blockieren, da diese Verunreinigungen aufgrund der Gegenstromabscheidung der magnetischen Partikel entfernt werden können.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen Magnetscheider in Seitenansicht und zum Teil im Schnitt;

Figur 2 die Darstellung gemäß Figur 1 in Stirnansicht;

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V^s

Figur 3 einen Vertikalschnitt durch den in Figur 1 dargestellten Rotor;

Figur 4 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Figur 1;

Figur 5 einen Schnitt gemäß der Linie V - V in Figur 4;

Figur 6 Details einer abgewandelten Ausführungsform in
Draufsicht;

Figur 7 einen Schnitt durch die in Figur 6 dargestellte AusfUhrungsform;

Figur 8 die Ausführungsform gemäß Figur 6 in schema-

tischer Darstellung der magnetischen Flußlinien;

Figur 9 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Fig. 3 und

Figur 10 die Ausführungsform gemäß Figur 9 in einer Darstellung gemäß Figur 1.

Die in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellte Ausführungsform besteht aus einem Rotor 10, der auf einer horizontalen Achse 11
sitzt. Der Rotor umfaßt eine ringförmige Trennzone, die von einem Paar mit Abstand voneinander angeordneten ringförmigen Seitenwandungen 12 gebildet wird, die aus Weichstahlblech bestehen, zwischen denen sich mehrere radiale Trennstege 13 aus amagnetischem Material erstrecken, die zwischen sich jeweils magnetisch isolierte Abscheidekammern 17 bilden. Die Trennstege 13 weisen einen

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keilförmigen Querschnitt auf, so daß die Abscheidekammern 17 einen angenähert rechteckigen Querschnitt erhalten. Die Trennstege können z.B. aus "300 series", rostfreiem Stahl, Aluminium, Kupfer o.dgl. bestehen. Die Abscheidekammern 17 weisen ein offenes radial innenliegendes Ende 3t sowie ein offenes radial außenliegendes Ende 32 auf. Jeweils im Abstand von den genannten Enden ist ein radial innenliegendes Rückhaltesieb 14 sowie ein radial außenliegendes Rückhaltesieb 15 vorgesehen, die zwischen sich zahlreiche Polstücke 16 in Form von Stahlkugeln halten. Letztere können zweckmäßigerweise übliche Lagerkugeln sein, deren Durchmesser zwischen 1/4 " und 1" liegt. Diese Kugeln bilden eine magnetische Sammelzone und stellen induzierte Polstücke dar, wenn sie unter Einwirkung eines Magnetfeldes stehen.

Figur 3 läßt erkennen, daß die Abscheidekammern 17 nicht vollständig mit den Kugeln 16 gefüllt sind. Dadurch wird sichergestellt, daß die Kugeln 16 in der Schlammzufuhrstellung auf dem Außensieb 15 aufliegen und gegenüber dem Innensieb 14 einen freien Raum bilden. In der Abfuhrstellung des Rotors für die Magnetteilchen liegen dann die Kugeln 16 auf dem Innensieb 14 auf und bilden gegenüber dem Außensieb 15 einen freien Raum. Dies stellt ein wesentliches Merkmal bei der Verwendung von Kugeln als induzierte Polstücke dar. Die Kugeln bilden für den durchlaufenden Schlamm eine verschlungene Bahn und sorgen so für eine sehr effektive Abscheidung der magnetischen Teilchen. Würden die Kugeln jedoch in dieser Stellung in allen Phasen des Arbeitsverfahrens bleiben, würden sie durch die aus dem Schlamm abgeschiedenen Partikel, die sich in den kleinen Spalten zwischen den Kugeln festsetzen, schnell zusammenbacken. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden sich die Kugeln jedoch während jeder Umdrehung des Rotors in beträchtlicher Bewegung und garantieren so eine Selbstreinigung bzw. verhindern dadurch ein Zusetzen der Spalte zwischen den jeweils benachbarten Kugeln. Dadurch wird ein sehr hoher Wirkungsgrad bei der

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Abscheidung erreicht, der über eine sehr lange Betriebszeit aufrechterhalten werden kann.

Die Trennstege 13 gehen auf ihrer radial außenliegenden Seite in Außentrennstege 18 und auf ihrer radial innenliegenden Seite in Innentrennstege 19 über, die gemäß Figur 1 aus einfachen Radialblechen bestehen können, oder aber einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, um eine reibungslose Zufuhr des Schlamms bzw. des Reinigungswassers in die Abscheidekammern zu unterstützen.

Die ringförmige Trennzone des Rotors 10 ist auf einem Nabenteil befestigt, der so versetzt angeordnet ist, daß neben den radial innenliegenden Enden 31 der Abscheidekammern 17 ein freier Raum entsteht. Das Nabenteil 20 ist auf der Achse 11 befestigt, die ihrerseits in einem Gehäuse 21 gelagert ist und von einem nicht dargestellten Elektromotor über ein Zahnrad 22 angetrieben werden kann.

Im unteren Bereich des Rotors 10 ist ein Permanentmagnet 23 angeordnet, der auf der einen Seite des Rotors einen Nordpol 24 und auf der anderen Seite einen Südpol 25 aufweist. Die Polflächen sind so angeordnet, daß zwischen ihnen und der Rotorwandung nur ein kleiner Spalt verbleibt. Die Pole 24,25 sind über ein Weichstahljoch 26 miteinander verbunden, das gegenüber den Seiten der Pole 24,25 einen Zwischenraum 27 bildet. Durch das Joch 26 wird der Magnetfluß geschlossen und so die Flußintensität in den Polspalten erhöht. In dem Joch ist eine öffnung 28 vorgesehen, durch die Wasser und amagnetische Teilchen ablaufen können. Im Zwischenraum 27 sind Leitbleche 58 angebracht, die das aus dem Rotor 10 austretende Material in die öffnung 28 leiten.

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Ober eine Zufuhrleitung 29 und einen Einspeisekopf 30 wird Schlamm o.dgl. in das radial innenliegende Ende 31 der Abscheidekammern 17 geleitet, wenn sich letztere in der untersten Stellung bei der Drehung des Rotors befinden. Dabei sollte die Schlammzufuhr zu Beginn des durch den Magneten 23 erzeugten Magnetfeldes erfolgen und zwar bezogen auf die Umdrehungsrichtung des Rotors. Wenn der zugeführte Schlamm die Abscheidekammern 17 nach unten durchläuft, bleiben die magnetischen Teilchen an den Stahlkugeln 16 haften, während Flüssigkeit und amagnetisches Material durch die Abscheide kammern hindurch und durch deren radial außenliegendes Ende 32 ablaufen, wo sie in einer amagnetischen Lutte 33 gesammelt und über i

eine Leitung 34 abgeführt werden. Neben dem offenen, radial innenliegenden Ende der sich jeweils im unteren Bereich befindlichen Abscheidekammer liegt ein Niedrigdruck-Wassersprühkopf 35, der mit !seinem Spülwasser amagnetisches Material abspült, das auf oder zwischen den magnetischen Teilchen sitzt. Diese Spülung erfolgt !vorzugsweise noch im unmittelbaren Einflußbereich des Magnetfeldes, so daß durch die Spülung keine magnetischen Teilchen mit entfernt werden können.

Bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform wird das vorstehend erwähnte Spülwasser auch von der Lutte 33 aufgefangen. Es kann aber auch zum Auffangen des Spülwassers eine separate Lutte vorgesehen werden, die dann lotrecht unterhalb des Wassersprühkopfes 35 liegt und ein Mittelprodukt sammelt.

huf der dem Magneten 23 diametral gegenüberliegenden Seite des Rotors 10 liegen Hochdruckwassersprüher oder Druckluft- und Wasserlüsen 36. Jede Spüleinrichtung liegt somit im Bereich des minimalen 4agnetfeldes, das vom Magneten 23 erzeugt wird, so daß sich die nagnetisehen Teilchen leicht von den Stahlkugeln 16 abspülen lassen )as Reinigungswasser sowie die entfernten Magnetteilchen werden in

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' einer Lutte 56 aufgefangen und über eine Leitung 57 abgeführt.

Bei der in Figur 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsform liegt ein Magnet 37 im oberen Bereich des Rotors 10, also gegenüber der Darstellung gemäß Figur 1 um 180° versetzt. Dieser Magnet, umfaßt einen Nordpolpermanentmagneten 38 und einen entsprechenden Südpol 39, die zwischen sich die ringförmige Trennzone des Rotors 10 einschließen. Die Pole 38,39 sind über ein Weichstahljoch 4 0 miteinander verbunden, das mit den Seiten der Magnetpole einen Zwischenraum 41 einschließt. Für den aufzubereitenden Schlamm ist wiederum eine Zufuhrleitung 42 mit einem Einspeisekopf 43 vorgesehen, die bei dieser Ausführungsform jedoch im oberen Bereich des Rotors 10 angeordnet sind und wiederum am Anfang

des durch den Magneten 37 erzeugten Magnetfeldes liegen. Der Einspeisekopf 43 ragt durch eine Ausnehmung des Jochs 4 0 und leitet i den Schlamm o.dgl. durch die jeweils radial außenliegenden Enden

32 der Abscheidekammern 17. Dementsprechend treten die amagnetischen Teilchen sowie das Spülwasser durch die radial innenliegenden Enden der Abscheidekammern 17 aus, wo sie von einer Lutte 29 · aufgefangen und über eine Leitung 60 abgeführt werden.

Ebenfalls im oberen Bereich des Rotors 10 ist ein Spülwasserkopf noch innerhalb des Magnetfeldes vorgesehen, der ebenfalls durch , das Joch 4 0 ragt und Spülwasser durch die genannten radial außen- | liegenden Enden 32 der Abscheidekammern 17 sprüht. Dieses Wasser wird bei der dargestellten Ausführungsform von der Lutte 59 aufgefangen. Jedoch können auch zwei nebeneinander angeordnete Lutten vorgesehen werden, von denen eine lotrecht unterhalb des Einspeise-j

jkopfes 4 3 liegt und die amagnetischen Teilchen auffängt, während ι

jdie andere Lutte unter dem Spülwasserkopf 53 liegt und Mittelprodukte sammelt.

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Eine Sprüheinrichtung 46 für Reinigungswasser bzw. für ein Wasser-Luft-Hochdruckgemisch ist im Innenbereich des Rotors 10 an dessen | unterer Seite angeordnet, so daß das Reinigungswasser nach unten ; durch die radial innenliegenden Enden 31 der Abscheidekammern 17 ; eingesprüht und von einer Lutte 44 aufgefangen und über eine Leitung 45 abgeführt wird.

Sind die Trennstege 13 verhältnismäßig breit ausgebildet, kann es zweckmäßig sein, die sich jeweils anschließenden Außentrennstege bzw. Innentrennstege keilförmig auszubilden. So können, wie Fig.4 zeigt, z.B. äußere keilförmige Leitbleche 54 und innere keilförmige Leitbleche 55 vorgesehen werden. Diese Bleche bestehen vor- izugsweise aus demselben Material wie die Trennstege 13 und vereinfachen die Strömung in die Abscheidekammern 17 und vermeiden ein ^Spritzen beim Einleiten in die Abscheidekammern und verhindern !einen Materialaufbau an den Enden der Trennstege.

-Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen für die Magneten sowie die induzierten Polstücke abgewandelte Ausführungsformen, wobei die Magneten entweder im oberen oder unteren Bereich des Rotors 10 angeordnet sein können. Die Magneten sind wiederum an sich gegenüberliegenden Seiten des Rotors 10 vorgesehen, wobei jeder Magnet aus einem Block aus orientiertem Bariumferrit besteht. Jeder Block ist so orientiert, daß eine Blockhälfte einen Südpol 47 und die andere Blockhälfte einen Nordpol 48 bildet. Eine magnetisch durchlässige Stahlabdeckung 4 9 ist an jedem Magnetblock befestigt, um den Magnetfluß zu schließen. Die durch diese Anordnung erzeugten magnetischen Fluß linien sind in Figur 8 schematisch dargestellt. Eine magnetische Anordnung dieser Art kann zwischen den induzierten Polstücken einen Magnetkreis von über 8.000 Gauss erzeugen.

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Um Kurzschlußbrücken des Magnetflusses zu verhindern, erscheint ! es bei dieser Magnetanordnung zweckmäßig, als induzierte Polstücke ι Rillenplatten 51 zu verwenden. Diese sind an sich bekannt und in der US-PS 3 830 367 erläutert. Diese Rillenplatten sind in Plattenkästen angeordnet und dort durch amagnetische Trennbleche 50 voneinander getrennt. Das aufzubereitende Material fließt durch den Spalt 52 zwischen den Platten 51 hindurch, wobei die magnetischen Teilchen auf den gerillten Oberflächen der Platten gesammelt wer den. Alle anderen Konstruktiondetails des Abscheiders einschließlich der Zufuhr- und Wascheinrichtungen sowie der Produktabfuhr können den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 5 entsprechen,

i Bei der in Figur 6 dargestellten speziellen Ausbildung des Per- ^:manentmagneten gelangen die magnetischen Teilchen" dann, wenn der Schlamm o.dgl. über den Einspeisekopf zugeführt wird, unter den

j Einfluß des Südpoles und orientieren sich auf den Rillenplatten !unter dem Südpoleinfluß. Bewegt sich die Abscheidekammer nunmehr I in den Einflußbereich des Nordpoles, so orientieren sich die magnet

:tischen Teilchen unter diesem neuen Magneteinfluß um; diese Um-I orientierung der magnetischen Teilchen unterstützt das Abspülen ; der amagnetischen Teilchen insbesondere soweit sie von den fest haftenden Magnetteilchen erfaßt sind.

Die Figuren 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform mit einem im oberen Rotorbereich angeordneten Magneten. Der Rotor sitzt wiederum auf einer horizontalen Achse 61 und besteht aus einem Weichstahlblech 62, das an dem Stirnende der Achse 61 befestigt ist. Außerdem ist mit Abstand zu dem genannten Blech 62 ein Ring angeordnet, der mit dem Blech 62 eine ringförmige Trennzone 64 bildet. Diese weist einen sich nach außen konisch erweiternden ' Ringteil 66 mit einem sich erweiternden Ende 67 auf. Die Ringzone

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I let über Trennstege 71 In einzelne Abscheidekammern unterteilt. !

Innerhalb dieser Kammern werden wiederum durch ein radial außen- j liegendes Rückhaltesieb 69 sowie durch ein radial innenllegendes Rückhaltesieb 70 Stahlkugeln 69 gehalten. Ein Paar Magneten 63 sind beidseitig der ringförmigen Trennzone vorgesehen und liegen - wie Figur 10 erkennen läßt - gegenüber der Horizontalen in Umlaufrichtung des Rotors nach unten geneigt.

;Unterhalb der Magneten ist der Rotor von einer Verkleidung 72 mit !einem im Boden vorgesehenen Auslaß 73 umschlossen. Unmittelbar ;über den Magneten 63 befindet sich eine Einlaßhaube 74 mit einer Zufuhrleitung 75. Unterhalb von der Zufuhröffnung dieser Zufuhrleitung 75 liegt ein Sammler 76 zur Aufnahme des amagnetischen Materials, das nicht an den Kugeln 68 innerhalb des von den Magneten 63 gebildeten Magnetfeldes haftet. Hochdruckwassersprüher 77 sind zum Abwärtsspülen durch die Abscheidekammern (von der radial innenliegenden Seite zur Außenseite) angeordnet und zwar dort, wo sich die Abscheidekammern am weitesten entfernt vom Magnetfeld befinden. Diese Sprüher unterstützen das Abwaschen der magnetischen Teilchen von den Stahlkugeln 68 sowie das Hinauswaschen durch den Auslaß 73. Im Bereich der Magneten können zusätzliche Wassersprüher 78 vorgesehen werden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen sind lediglich Permanentmagneten erwähnt. Jedoch können selbstverständlich auch Elektromagneten Verwendung finden, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 830 367 erläutert sind.

Eine weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand nachfolgender Beispiele:

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Beispiel 1

Der ^Versuch wurde mit einem Magnetscheider gemäß den Figuren 9 und 10 durchgeführt. Das Zufuhrmaterial bestand aus Uranerz, das Brannerit und üraninit als Haupturanerze enthielt. Das Erz war \ \ aufbereitet auf -150 Siebfeinheit (U.S.-Sieb) mit 90,4 % ent- ; sprechend -325 Siebfeinheit und enthielt 0,081 % U₃O₉ .

ί Ein Schlamm dieses Grunderzes wurde gebildet mit 25 % Festkörpern, ι und dieser Schlamm wurde dem Magnetscheider zugeführt. Das Erz '·■ wurde in 13,7 % magnetischen Teilchen und 8 6,3 % amagnetischen Teilchen getrennt. Der magnetische Materialstrom enthielt 0,4 93 % U-Og , oder 83,4 % des im Zufuhrstrom enthaltenen U₃Og . Der

amagnetische Materialstrom enthielt 0,0156 % U,0_o· oder aber

J O

16,6 % des im Zufuhrstrom enthaltenen U₃O₈ . |

Beispiel 2

Zur Trennung von eisenhaltigen Mineralen von Bauxit wurde der j gleiche Magnetscheider wie in Beispiel 1 verwendet. Das zu verar- j beitende Erz enthielt über 60 % -10 Micronfestkörper mit einem I Eisengehalt von 9,4 % (Fe₃O₃ ). Die Hauptverunreinigungen waren Siderit, Eisentitanoxyde, Eisenoxyde, Magnesiaglimmer, Muskovit (Kaliglimmer), Granatstein u.dgl.

Dieses Erz wurde dem Magnetscheider als Schlamm mit 20 % Festsubstanzen zugeführt. Das Erz wurde in 14,0 % magnetischen Teilchen und 86,0 % amagnetischen Teilchen getrennt, wobei der Magnetteilchenstrom 48,2 % Fe₃O₃ enthielt oder 71,7 % des in der Zufuhrmasse enthaltenen Fe₂O. . Der amagnetische Teilchenstrom enthielt nur 3/1 % Fe₃O₃ oder 28,2 % des in der Zufuhrmasse enthaltenen Fe₃O₃ .

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Claims

Patentanwalt DipMng. 27 A 9661

Werner Gramm

JONES FERRO-MAGNETICS, INC.

„ . . χ. ο Theodor-Heuss-Straße 2

Unterbosch 2 J₃₀₀ Braunschweig,<jen 4.Nov. 1977

CH- 63 31 Oberhunenberg Telefon: 0531-800 79

Telex : 952620

Patentansprüche: Anwaltsakte 3708 Pt.

1. Magnetscheider mit einem Rotor zur Abscheidung von dispergierten magnetischen Teilchen aus Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der Rotor (10; 62, 65) ist um eine horizontale Achse (11; 61) drehbar und umfaßt eine ringförmige Trennzone, die von einem Paar mit Abstand voneinander angeordneten ringförmigen Seitenwandungen (12; 62,65) gebildet wird, zwischen denen sich mehrere radiale Trennstege (13; 71) aus amagnetischem Material erstrecken, die mehrere magnetisch isolierte Abscheidekammern (17; 64) mit offenen radial innen- und außenliegenden Enden (31,32; 67) bilden;

b) in den Abscheidekammern (17; 64) sind induzierte Polstücke (16;51;68) so angeordnet, daß zwischen ihnen Partikel hindurchtreten können;

c) unten oder oben ist unmittelbar neben einer der beiden genannten Seitenwandungen (12;62,65) zumindest ein Magnet (23; 37; 63) angeordnet, der in jeder den Magneten passierenden Abscheidekammer (17;64) ein Magnetfeld erzeugt;

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d) eine erste Zufuhreinrichtung (29,30; 42,43; 74,75) ist so angeordnet, daß der aufzubereitende Schlamm o.dgl. nach un-

* ten durch ein offenes Ende einer sich jeweils gerade im Magnetfeld des genannten Magneten (23; 37; 63) befindlichen Abscheidekammer (17; 64) in diese eingeführt wird;

e) an einer von dem Magneten (23;37;63) entfernten Stelle ist eine zweite Zufuhreinrichtung (36;46;77) für Spülflüssigkeit vorgesehen, die nach unten durch die Abscheidekammern (17; 64) in gegenüber der Schlammzufuhr umgekehrter Richtung hindurchströmt;

f) unterhalb von den sich gerade im Magnetfeld befindlichen Abscheidekammern (17; 64) sind eine erste Auffangeinrichtung (33, 34; 59,60; 76) für amagnetisches Granulat und unterhalb von den sich gerade unterhalb der Zufuhreinrichtung (36; 46; 77) für die Spülflüssigkeit befindlichen Abscheidekammern eine zweite Auffangeinrichtung (56,57; 44,45; 72,73) für magnetisches Granulat angeordnet.

Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromab von der ersten Zufuhreinrichtung (29,30; 42,43; 74,75) für den aufzubereitenden Schlamm aber noch innerhalb des Magnetfeldes eine dritte Zufuhreinrichtung (35;53;78) für Spülflüssigkeit vorgesehen ist, die nach unten in die Abscheidekammern (17;64) strömt.

Magnetscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zufuhreinrichtung (36;46;77) gegenüber dem Magneten (23;37;63) um etwa 180° versetzt angeordnet ist.

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4. Magnetscheider nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstege (13;7t) einen keilförmigen Querschnitt aufweisen und zwischen sich Abscheidekammern (17; 64) mit angenähert rechteckigem Querschnitt bilden.

5. Magnetscheider nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb von den sich gerade im Magnetfeld befindlichen Abscheidekammern (17; 64) zwei Auffangeinrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine unterhalb von der Zufuhreinrichtung (29,30; 42,43; 74,75) für den aufzubereitenden Schlamm liegt

und das amagnetische Material aufnimmt, wahrend die andere unterhalb von der dritten Zufuhreinrichtung (35; 53; 78) für ' Spülflüssigkeit liegt und Mittelprodukte aufnimmt.

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6. Magnetscheider nach,einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch! gekennzeichnet, daß die induzierten Polstücke als magnetisch j durchlässige Stahlwolle ausgebildet sind» I

7. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-t zeichnet, daß die induzierten Polstücke als magnetisch durch- j lässige Stahlkugeln (16; 68) ausgebildet sind, die in den Abscheidekammern (17; 64) durch radial innen- und außenliegende j Rückhaltesiebe (14,15; 70,69) gehalten werden. |

8. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die induzierten Polstücke als magnetisch durch- j

lässige Stahlrillenplatten (51) ausgebildet sind. \

9. Magnetscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ; gekennzeichnet, daß ein Paar Elektromagneten auf gegenüberliegenden Seiten der ringförmigen Trennzone des Rotors (10; 62,65) angeordnet ist. :

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10. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Permanentmagneten (24,25; 38,39; 47,48; 63) auf sich gegenüberliegenden Seiten der ringförmigen Trennzone des Rotors (10; 62,65) angeordnet ist.

11. Magnetscheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten(24,25; 38,39; 47,48; 63) durch ein magnetisch durchlässiges Joch (26; 40; 49) miteinander verbunden sind.

12. Magnetscheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnet permanent orientiert ist und zwar die eine Hälfte als Südpol (47) und die andere Hälfte als Nordpol (48).

13. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis. 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (37) unmittelbar neben dem oberen Bereich des Rotors (10) auf der Vertikalachse des Rotors angeordnet sind.

14. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (23) unmittelbar neben dem , unteren Bereich des Rotors (10) auf der Vertikalachse des Rotors angeordnet sind.

ι DiR]J. -Tng. Werner Gramm
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Gr/Gru.

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