DE2902219C2 - Magnetscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetscheider, wie sie zur Scheidung und Klassierung von unmagnetischen Schüttgütern nach ihrer elektrischen Leitfähigkeit und Dichte gebraucht werden, z. B. in der geologischen Praxis bei der Aufbereitung von goldhaltigen Proben, bei der Verarbeitung von goldhaltigen Konzentraten oder zur Trennung von Buntmetallen aus Industrieabfällen oder auch Haushaltsabfällen.

Das Wirkungsprinzip solcher Magnetscheider beruht darauf, daß in elektrisch leitenden Teilchen in einem magnetischen Wechselfeld Wirbelströme induziert werden. Wenn es sich um ein inhomogenes magnetisches Wechselfeld handelt, so wirken die Wirbelströme mit diesem derart zusammen, daß Kräfte auftreten, die in Richtung der Verminderung der magnetischen Feldstärke gerichtet sind. Diese Kräfte beschleunigen die elektrisch leitenden Teilchen aus dem Bereich der größeren magnetischen Feldstärke in Richtung des Gradienten der Abnahme der magnetischen Feldstärke. Die Größe der Kräfte ist von der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der Teilchen, ihrer Maße und Form, der magnetischen Feldstärke sowie der Feldinhomogenität und -frequenz abhängig.

Die Erfindung geht aus von einem Magnetscheider zur magnetischen Scheidung von unmagnetischen Schüttgütern durch Hindurchleiten des zu scheidenden Gutes durch ein inhomogenes magnetisches Wechselfeld zur Einwirkung desselben auf die elektrisch leitenden Teilchen des zu scheidenden Gules mit einem an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Elektromagneten mit geschlossenem Magnctleiier, /wischen dessen Polschuhen die Scheidezonc gebildet ist. Magnetscheider dieser Art sind aus der DE-AS 20 59 166 bekannt.

Bei einer der aus dieser Quelle bekannten Ausbildungen verlaufen die Scheitellinien der Polschuhe waagerecht und liegen einander in einer waagerechten Ebene gegenüber; oberhalb von ihnen wird das Schüttgut auf einem Transportband durch das magnetische Wechselfeld geleitet, wobei die elektrisch leitenden Teilchen nach oben springen und dabei durch ein Gebläse ähnlich einer Windrichtung quer zur Förderrichtung des Transportbandes abgeführt werden. Diese Ausbildungsform ist kompliziert und apparativ aufwendig.

ίο Bei einer anderen aus der genannten Quelle bekannten Ausbildung verlaufen die Scheitellinien der Polschuhe ebenfalls waagerecht, liegen jedoch einander in einer senkrechten Ebene gegenüber, und der Strom des Schüttguts wird seitlich an ihnen vorbeigeführt, nachdem er über etwa ein Viertel des Umfangs einer Trommel gerutscht ist, in deren Innerem der Elektromagnet angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung fallen die elektrisch nichtleitenden Teilchen unbeeinflußt durch das Magnetfeld senkrecht nach unten, während die leitenden Teilchen eine waagerecht gerichtete Ablenkungskraft erfahren und diese ihren Fallweg schräg von der Trommeloberfläche weg richtet.

Als Nachteil dieser Ausbildung ist anzusehen, daß die Teilchen verschiedener elektrischer Leitfähigkeit nicht sehr wirksam voneinander getrennt werden, weil sie die Scheidezone recht schnell durchfallen und deshalb der ablenkenden Wirkung des Magnetfeldes nur sehr kurz ausgesetzt sind.

In beiden bekannten Ausbildungen befindet sich überdies die Scheidezone gar nicht zwischen den Polschuhen des Elektromagneten, sondern außerhalb des Zwischenpolraums, nämlich oberhalb bzw. seitlich neben demselben, was ebenfalls die Wirkung des Magnet-¹ feldes auf die Teilchen begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Magnetscheiders mit verbesserter Scheidungswirksamkeit, der dabei konstruktiv einfach und mithin billig bleiben soll.

Ausgehend von der gattungsgemäßen Ausgangsbildung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Polschuhe des Elektromagneten in waagerechten Schnittebenen keilförmig und mit zueinander weisenden Spitzen ausgebildet sind, wobei die die Spitzen verbindenden Scheitellinien der Polschuhe nach oben auseinanderlaufen.

Bei einer solchen Ausbildung wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen in Richtung der Feldstärkeabnahme gerichtete Gradienten schräg nach oben weisen, so daß auch die Magnetfeldkräfte entsprechend gerichtet sind und mithin eine waagerechte Komponente aufweisen, die die Ablenkungskraft darstellt, welche die Scheidung bewirkt, sowie eine senkrechte Komponente, die einen Teil der Gewichtskraft der Teilchen kompensiert und bewirkt, daß die Teilchen langsamer durch die Scheidezone fallen und der Wirkung der Ablenkungskraft mithin langer ausgesetzt sind. Dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Scheidungswirkung.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist über dem wechselstromgespeisten Elektromagneten

bo ein zusätzlicher Elektromagnet mit geschlossenem Magnetleilcr angeordnet, dessen Luftspalt von Polsehuhen gebildet wird, deren gegenüberliegende Oberflächen zueinander parallel und rechtwinklig zur Achse der Pole des wechselstromgespeislen Elektromagneten liegen,

b^r> Dieser zusätzliche Elektromagnet kann asymmetrische Teilchen vor deren Hindurchleitung durch das die Scheidung bewirkende inhomogene magnetische Wechselfcld im Raum so orientieren, daß die maximalen

Querschnittsflächen im wesentlichen senkrecht zu den magnetischen Kraftlinien des inhomogenen magnetischen Wechselfeldes verlaufen und diese somit ihre maximale Wirkung entfalten können.

Nachstehend wird die Erfindung durch dii Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert.

Es zeigt

r i g. 1 schematisch einen Magnetscheider zur magnetischen Scheidung von unmagnetischen Schüttgütern in perspektivischer Darstellung:

F i g. 2 die im Magnetscheider gemäß F i g. 1 auf ein elektrisch leitendes unmagnetisches Teilchen wirkenden Kräfte;

F i g. 3 schematisch einen Magnetscheider mit einem zusätzlichen Elektromagnetein zur Orientierung von räumlich asymmetrischen Teilchen vor deren Eintritt in die Scheidezone.

Der Magnetscheider besteht im wesentlichen aus einem Wechselstromelektromagneten 1 mit einem zwischen Polschuhen 2 gebildeten Luftspalt. Die Scheitellinien der Polschuhe liegen einander in einer senkrechten Ebene gegenüber und laufen nach oben auseinander.

Das zu scheidende Schüttgut besteht aus elektrisch leitenden Teilchen 3 und elektrisch nichtleitenden Teilchen 4, die voneinander zu trennen sind. Diese fallen von einer nicht gezeigten Zuführeinrichtung, z. B. aus einem Bunker, durch die Scheidezone zwischen den Polschuhen 2.

Auf den Magnetleiter 5 des Elektromagneten 1 ist eine an eine Hochfrequenzwechselstromquelle (nicht gezeigt) angeschlossene Erregerwicklung aufgebracht. Dadurch wird zwischen den Polschuhen 2 ein inhomogenes magnetisches Wechselfeld erzeugt.

Zum Sammeln der Scheidungsprodukte dient eine Aufnahmeeinrichtung in Form eines Bunkers 9, der in Abteile 10 und 10' eingeteilt ist, wobei die elektrisch nichtleitenden Teilchen 4 in das mittlere Abteil 10' fallen und die elektrisch leitenden Teilchen 3 in die beidseits angrenzenden Abteile 10.

In der Ausführung gemäß Fig.3 ist oberhalb des Elektromagneten 1 ein zusätzlicher Elektromagnet 14 zur Orientierung von räumlich asymmetrischen elektrisch leitenden Teilchen des zu scheidenden Gutes angeordnet. Dieser hat einen geschlossenen Magnetleiter 15 mit einem Luftspalt, der durch die Polschuhe 16 gebildet ist, deren gegenüberliegende Oberfläche zueinander parallel und rechtwinklig zur Achse der Pole des Elektromagneten i angeordnet sind.

Im Betrieb der beschriebenen Magnetscheider werden in den durch die Scheidezone fallenden Teilchen iVirbelströme induziert, deren Größe der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des jeweiligen Teilchens direkt proportional sind. Infolge der Wechselwirkung zwischen dem inhomogenen magnetischen Wechselfeld und den in den elektrisch leitenden Teilchen induzierten Wirbelströmen entstehen die Teilchen in der Richtung der Verminderung der magnetischen Feldstärke verdrängende Kräfte.

In Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit der Teilchen und ihrer Dichte werden sie aus der Zuführungs- bzw. Fallrichtung um verschieden große Winkel abgelenkt. Die schweren Teilchen und die mit kleinerer Leitungsfähigkeit werden in einem kleineren und umgekehrt die leichteren Teilchen und die mit größerer elektrischer Leitungsfähigkeit um einen größeren Winkel abgelenkt.

Fig. 2 zeigt die wirkenden Kräfte. Die schräg nach oben gerichtete Magnetfeldkraft kann zerlegt werden in zwei Komponenten Fi und F₂. von denen die waagerechte Komponente Fi die die Scheidung bewirkende Ablenkungskraft darstellt und die senkrecht nach oben gerichtete Komponente F2 einen Teil der Gewichiskraft des Teilchens 3 kompensiert.

Die Gewichtskraft selbst ist mit Fj bezeichnet. Die verbleibende, das Teilchen senkrecht nach unten beschleunigende Kraft beträgt mithin F3— F2. deren yektorie'fle Addition zur Ablenkungskraft Fi die Resultierende Fergibt, welche die Größe

hat und unter einem Winkel λ schräg nach unten gerichtet ist. Diese Richtung führt in die Abteile 10 für die elektrisch leitenden Teilchen. Die elektrisch nichtleitenden Teilchen 4 fallen frei ohne Ablenkung aus der Senkrechten in ihr Abteil 10' des Aufnahmebunkers 9.

Durch die Wirkung der einen Teil des Gewichts Fi kompensierenden Kraft F? wird die Fallgeschwindigkeit der schweren Teilchen verlangsamt, so daß sie der Einwirkung der Ablenkungski aft Fi langer ausgesetzt sind bzw. der Ablenkungswinkel λ der Resultierenden Fgrößer wird. Dies ist von besonderer Bedeutung bei der Aufbereitung schwerer Minerale, beispielsweise von Gold oder Platin, weil hier die Effektivität der Scheidung in bedeutendem Maße von der Dichte der elektrisch leitenden Teilchen abhängig ist.

Bei der Ausbildung gemäß F i g. 3 mit dem zusätzlichen Elektromagneten 14 zur Orientierung räumlich asymmetrischer Teilchen vor deren Scheidung gelangt der Fluß des zu scheidenden Gutes im freien Fall in den Luftspalt des zusätzlichen orientierenden Eklctromagneten 14. Dabei werden in den elektrisch leitenden Teilchen des zu scheidenden Gutes Wirbelströme induziert. Infolge der Wechselwirkung zwischen den JJiirbelströmen und dem magnetischen Wechselfeld werden die elektrisch leitenden Teilchen 3 so gewendet, daß die maximalen Flächen ihres Querschnitts sich längs der magnetischen Kraftlinien des zusätzlichen orientierenden Elektromagneten 14 erstrecken.

Beim weiteren Fall gelangt der Fluß des zu scheidenden Gutes mit auf die beschriebene Weise orientierten elektrisch leitenden Teilchen 3 in die Scheidungszone des Elektromagneten 1. Dadurch, daß die maximalen Flächen des Querschnitts der Teilchen jetzt im wesentlichen rechtwinklig zu den magnetischen Kraftlinien des Scheidungsfeldcs orientiert sind, kommt es zu einer Zunähme der auf die Teilchen wirkenden Krfifte und folglich einer Vergrößerung des Winkels der Ablenkung der elektrisch leitenden Teilchen aus der Richtung des freien Falls. Auch ist die Wahrscheinlichkeit des Zusammenstoßes der Teilchen untereinander vermindert. Die Qualität und die Leistung des Scheidens des Gutes mit räumlich asymmetrischen Teilchen steigt somit «n.

In einem praktischen Einsatzfall wurden zerkleinerte Abfälle von Kabeln, nämlich ein Kupfer-Blei-Gemisch mit einer Korngröße von 2 bis 3 mm bei einem Massenverhältnis 1 :1 der Scheidung unterworfen. Die Teilchen hatten eine etwa kugelige Form.

Die Scheidung erfolgte in einem Scheider, bei dem die Polschuhe 2 des Elektromagneten einen Keilwinkel von ca. 1J5° hatten und unter einem Winkel von ca. 10°

b5 auseinanderliefen; dabei betrug der Luftspalt zwischen den Scheitellinien der Polschuhe ca. 7 mm. Die Erregerwicklung 6 des Elektromagneten wurde von einer Hochfrequenzstromquelle mit Strom versorgt. Der ma-

ximale Wert der magnetischen Induktion betrug in der Mitte des Luftspaltes ca. 0,06 T. Die Scheidung erbrachte

Kupferkonzentrat mit 99,9% Kupfer und 0,1% Blei 5 sowie
Bleikonzentrat mit 99,4% Blei und 0,6% Kupfer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Magnetscheider zur magnetischen Scheidung von unmagnetischen Schüttgütern durch Hindurchleiten des zu scheidenden Gutes durch ein inhomogenes magnetisches Wechselfeld zur Einwirkung desselben auf die elektrisch leitenden Teilchen des zu scheidenden Gutes mit einem an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Elektromagneten mit geschlossenem Magnetleiter (5), zwischen dessen Polschuhen (2) die Scheidezone gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (2) des Elektromagneten (I) in waagerechten Schnittebenen keilförmig und mit zueinander weisenden Spitzen ausgebildet sind, wobei die die Spitzen verbindenden Scheitellinien der Polschi;.he nach oben auseinanderlaufen.

2. Magnetscheider nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen über dem wechselstromgespeisten Elektromagneten (1) angeordneten zusätzlichen Elektromagneten (14) mit geschlossenem Magnetleiter (15), dessen Luftspalt von Polschuhen (16) gebildet wird, deren gegenüberliegende Oberflächen zueinander parallel und rechtwinklig zur Achse der Pole des wechselstromgespeisten Elektromagneten (1) liegen.