DE3102414A1

DE3102414A1 - "verfahren zur reinigung einer magnetischen trennvorrichtung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens"

Info

Publication number: DE3102414A1
Application number: DE19813102414
Authority: DE
Inventors: Mr. Jacob Ipe 3701 Zeist Dijkhuis
Original assignee: Holec NV
Current assignee: Holec NV
Priority date: 1980-01-30
Filing date: 1981-01-26
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB2069878B; JPS56133011A; PL124822B1; FR2475935A1; GB2069878A; PL229454A1; AU525563B2; DE3102414C2; NL8000579A; AU6673881A; US4352730A; FR2475935B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. JOaChim StraSSe München *'*»***<***.*

Dr. Hans-Herbert Stoffregen Hanau

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HOLEC N.V.

93 Stationsplein

3500 GP Utrecht München, den 22. Januar 1981

Niederlande pu-fu 12 259

"Verfahren zur Reinigung einer

magnetischen Trennvorrichtung und

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Teilchen aus der Filtermatrix einer magnetischen Trennvorrichtung in Gegenwart eines Magnetfeldes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Verfahren der magnetischen Trennung von mehr magnetischen Teilchen und weniger magnetischen Teilchen, die sich beide in einer Flüssigkeit befinden, die dem Einfluß eines Magnetfelds unterworden ist, ist bekannt und wird in weitem Maße beispielsweise für die Reinigung von Kaolin und Metallerzen verwendet. Eine Filtermatrix aus beispielsweise Stahlwolle wird in ein intensives Magnetfeld gebracht; aufgrund der unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der Teilchen, abhängig von der Feldstärke sowie der Geschwindigkeit, Viskosität und Temperatur der Flüssigkeit werden bestimmte Teilchen in der Filtermatrix festgehalten, andere dagegen nicht.

Das Verfahren ist beispielsweise in: IEEE Transactions on Magnetics, Vd. Mag-12, no. 5, Sept. 1976 und in den U.S. Patentschriften 3,887,457 und 3,988,240 beschrieben.

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Mit gebräuchlichen Magnetanordnungen, die einige Megawatt verbrauchen, ist die Erzeugung einer magnetischen Feldstärke von bis zu 2 T (Tesla) in einem begrenzten Volumen möglich. Bestimmte Anwendungen, wie die Reinigung von Kaolin, Zurückhalten von Flugasche und die Reinigung von Metallerzen erfordern sehr hohe Feldstärken, was die Verwendung supraleitender, mit flüssigem Helium gekühlter Magnetanordnungen erforderlich macht.

Im Verlaufe des Prozesses ist nach einer gewissen Zeit die Filtermatrix durch festgehaltene Teilchen gesättigt und muß gereinigt werden. Jedoch bereitet die Struktur bekannter magnetischer Trennvorrichtungen, insbesondere deren Magnetanordnung, Schwierigkeiten beim Entfernen der Filtermatrix und beim Wiedereinsetzen der Matrix in Gegenwart des Magnetfeldes. Wird ein starker Elektromagnet, beispielsweise ein supraleitender Magnet, verwendet, so werfen das Abschalten dieses Magneten und die nachfolgende Reinigung der Filtermatrix in der Praxis zahlreiche Probleme auf. Der Vorgang ist außerordenltich zeitaufwendig; weiterhin geht beim Abschalten eines supraleitenden Magneten eine beträchtliche Menge von Helium durch Verdampfung verloren und eine beträchtliche Energie ist zur Wiederverflüssung dieses gasförmigen Heliums erforderlich.

Die Erfindung steht unter der Aufgabe die voranstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden oder wesentlich zu verringern.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine zeitweise Aufhebung der Trenn- und Filtereigenschaften der Filtermatrix, die auf deren ferromagnetischen Eigenschaften beruhen, durch Erhöhung der Temperatur der Filtermatrix bis zu einem Wert oberhalb der Curie-Temperatur möglich ist. In diesem Fall kann eine Reinigung des Filters durch eine Reinigungsflüssigkeit »«* &t*tm*/tir{ de* Magnetfeldes erfolgen.

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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Reinigungsflüssigkeit durch die Filtermatrix zu senden, wobei die Filtermatrix auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur des Filtermatrix-Materials aufgeheizt wird.

Die Aufheizung der Filtermatrix kann durch Verwendung vorgeheizter Reinigungsflüssigkeit erfolgen, die durch Wärmeleitung die Matrix aufheizt, die Matrix kann jedoch auch durch direkte Heizung geheizt werden.

Weiterhin kann die Heizung der Filtermatrix auch mittels Stromdurchgang durch die Matrix erfolgen, das Lösen der in der Filtermatrix festgehaltenen Teilchen kann dadurch vergrößert werden, daß die Filtermatrix während des Durchströmens der Reinigungsflüssigkeit in Schwingung versetzt wird. Das kann mittels eines Wechselstroms durch die Flußmatrix in einer solchen Richtung, daß eine Flußkomponente senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes auftritt, erreicht werden.

Weiterhin stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung, die aus einem Magnet, einem Einlaß für das zu filtrierende Material, einem Auslaß für gereinigtes Material und einer zwischen Einlaß und Auslaß angeordneten Filtermatrix besteht, durch die das zu filtrierend Material geleitet wird, und die weiterhin mit einer Einrichtung zum Bereitstellen von Reinigungsflüssigkeit kombiniert mit einer Heizvorrichtung versehen ist, um die Reinigungsflüssigkeit derart zu heizen, daß durch Wärmeleitung von der Reinigungsflüssigkeit zur Filtermatrix diese auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur des Filtermaterials geheizt wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur direkten Heizung der Filtermatrix vorgesehen, wodurch diese auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur des Filtermatrix-Materials gebracht werden kann.

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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind elektrische Anschlußvorrichtungen vorgesehen, die mit der Filtermatrix und einer Stromquelle zur Durchleitung eines elektrischen Stromes durch die Filtermatrix verbunden sind.

Der Heizstrom ist vorzugsweise Wechselstrom mit einer an die geometrische Struktur und die Impedanz der Fäden der Filtermatrix angepaßten Frequenz.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Filtermatrix in einzelne Sektionen aufgeteilt, die zu Reihen- und Parallelkreisen zusammengeschaltet werden können, um ihren Widerstand dem Innenwiderstand der Stromquelle anzupassen.

Das Filtermatrix-Material kann beispielsweise aus Edelstahl, Nickel, Kobalt oder Gadolinium bestehen.

Obwohl die Reinigungsflüssigkeit einem getrennten Vorrat entnommen werden kann, erfolgt vorzugsweise die Versorgung mit Reinigungsflüssigkeit in Verbindung mit der Versorgung für zu filtrierende Materialien.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen deutlich.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer magnetischen Trennvorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung abgeändert ist,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform,

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Fig. 3 a eine erste Ausführungsform einer Trennvorrichtung, die zur Durchleitung eines elektrischen Stromes abgeändert ist,

Fig. 3 b eine zweite Ausführungsform einer derartigen Filtermatrix,

Fig. 4 a eine weitere Ausführungsform einer Filtermatrix,
Fig. 4 b eine weitere Ausführungsform dieser Matrix,

Fig. 4 c eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Filtermatrix, die mit einer Wechselstromquelle verbunden wird.

In Figur 1 ist eine an sich bekannte magnetische Trennvorrichtung 1 dargestellt, die einen Elektromagnet 2 zur Erzeugung eines Magnetfeldes hoher Feldstärke über die Filtermatrix 3 umfaßt. Die Filtermatrix besteht beispielsweise aus (Edel-) Stahl, Nickel, Kobalt oder Gadolinium.

Die zu filtrierende Teilchen sowie weitere nichtmagnetische Teilchen enthaltende Flüssigkeit wird der Trennvorrichtung 1 durch die Leitung 4, das Ventil 5 und den Filtereinlaß 6 zugeführt. In der Filtermatrix 3 werden die magnetischen Teilchen festgehalten und die Flüssigkeit mit den nichtmagnetischen Teilchen, die die Filtermatrix 3 passiert haben, fließt ab durch den Auslaß 7, das Ventil 8 und die Abflußleitung 9.

Nach längerem Gebrauch ist die Filtermatrix mehr oder weniger mit festgehaltenen Teilchen gesättigt, die entfernt werden müssen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieser Arbeitsgang in Gegenwart des Magnetfeldes ausgeführt werden, so daß der Elektromagnet 2 nicht abgeschaltet werden muß. Hierzu wird das Ventil 5 geschlossen und durch die

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Leitung 10 und das Ventil 11 wird eine Reinigungsflüssigkeit (die dieselbe Flüssigkeit wie die zum Transport der festzuhaltenden Teilchen verwendete Flüssigkeit, aber auch eine andere Flüssigkeit sein kann) zur Einlaßleitung geleitet; die Flüssigkeit wird durch einen schematisch dargestellten Brenner 12 oder eine Heizschnecke 13 auf eine so hohe Temperatur geheizt, daß das Material der Filtermatrix beim Fluß der geheizten Flüssigkeit durch die Filtermatrix 3 auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur des Matrix-Materials geheizt wird. Die Flüssigkeit fließt ab durch den Auslaß 7, das Ventil 14 und die Leitung 15.

Bekanntlich verliert das Material der Filtermatrix bei Temperaturen oberhalb der Curie-Temperatur seine ferromagnetischen Eigenschaften, so daß die hierin festgehaltenen Teilchen nunmehr frei werden, mit der Reinigungsflüssigkeit weggespült werden und durch die Leitung 15 abfließen. Nach erfolgter Reinigung der Filtermatrix werden der Brenner 12 und/oder die Heizschnecke 13 abgeschaltet, die Ventile 11 und 14 werden geschlossen, die Ventile 5 und 8 geöffnet und ein neuer Filterzyklus begonnen.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform sind Teile gleicher Funktion und Struktur wie in Figur 1 mit gleichen Bezugsziffern und dem Zusatz "a" bezeichnet. Diese Ausführungsform verwendet eine Trennvorrichtung 16 mit einem Permanentmagnet 17; die Heizung der Filtermatrix erfolgt in einer anderen Weise, die ebenfalls in der Ausführungsform gemäß Figur 1 Verwendung finden kann.

In dieser Ausführungsform kann die Filtermatrix auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur durch den Brenner 18 geheizt werden, der im Gehäuse des Filters 16 angeordnet ist.

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Die Reinigung des Filters wird auf die selbe Weise wie voranstehend im Zusammenhang mit Figur 1 geschildert durchgeführt.

Eine Heizung der Filtermatrix durch Stromdurchgang durch die Filtermatrix ist ebenfalls möglich. Dabei kann Gleichoder Wechselstrom verwendet werden.

Die Figuren 3a und 3b zeigen schematisch die Struktur einer mittels elektrischem Strom heizbaren Filtermatrix. Figur 3a ist eine Ansicht von oben, Figur 3b eine Seitenansicht einer derartigen Matrix.

Das Filtermaterial 19, beispielsweise Stahlwolle, ist zwischen einer Anzahl plattenähnlicher Elektroden 20 bis 23 angeordnet. In Figur 3b ist dargestellt, wie die Filtermatrix-Abschnitte 19a,19b,19c über die Elektroden 20 und 22 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Elektroden 21 und 23 sind mit der Stromquelle 25 durch den Schalter 24 verbunden.

Im Normalbetrieb des Filters ist der Schalter 24 offen und kein Strom fließt durch die Filtermatrizen 19a,19b und 19c, die demzufolge nicht geheizt werden. Nach Schließen des Schalters 24 fließt ein Heizstrom durch die drei Filtermatrizen 19a, 19b, 19c in Reihe, die so auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur geheizt werden.

Figur 4a zeigt schematisch die Struktur einer Filtermatrix 26 mit Matrixmaterial 29 aus dünnen Fäden zwischen den Elektroden 27 und 28. In Figur 4b ist eine Struktur aufgezeigt, in der die Matrix 30 aus zwischen den Elektroden 32 und 33 angeordneten gedehntem Bandmaterial 31 besteht. Figur 4c zeigt die Serienschaltung der drei Abschnitte 34a,34b und 34c unter Verwendung der Elektroden 35,36,37

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38 zur Leitung des Stroms; die gesamte Struktur ist über den Schalter 39 mit der Wechselstromquelle 40 verbunden.

Mittels des Schalters 41 können die Abschnitte 34b und 34c parallel geschaltet werden, so daß die Möglichkeit des Anpassung der Gesamtimpedanz der Kombination von Filtermatrizen an den Innenwiderstand der Stromquelle 40 besteht.

Die Verwendung von Wechselstrom bewirkt nicht nur die Aufheizung der Abschnitte 34a,34b,34c, sondern auch, daß das Filtermaterial infolge der auf dieses Material wirkenden elektromagnetischen Kräfte in Vibration versetzt wird; Amplitude und Frequenz der Vibration sind von der Stärke des Stroms durch den Filter bzw. der Frequenz des Wechselstromes abhändig. Diese Vibration vergrößert den Wirkungsgrad der Reinigung des Filters.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Entfernung von Teilchen von der Filtermatrix einer magnetischen Trennvorrichtung in Gegenwart eines auf eine Filtermatrix wirkenden Magnetfeldes,

dadurch gekennzeichnet,
daß eine Reinigungsflüssigkeit durch die Filtermatrix (3), die auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur des die Filtermatrix (3) bildenden Materials geheizt wird, geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizung des Materials der Filtermatrix (3) durch Verwendung vorgeheizter Reinigungsflüssigkeit erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizung des Materials der Filtermatrix (3) durch direkte Wärmeversorgung erfolgt.

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4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizung des Materials der Filtermatrix (3) mittels elektrischem Stromdurchgang durch das Material erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Filtermatrix (3) in Vibration versetzt wird, während die Reinigungsflüssigkeit sie durchströmt.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vibration der Filtermatrix (3) durch Durchgang von Wechselstrom durch die Filtermatrix (3) erfolgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Magneten, einem Einlaß für das zu filtrierende Material, einem Auslaß für gereinigtes Material und einer zwischen Einlaß und Auslaß angeordneten Filtermatrix, durch die das zu filtrierende Material geleitet wird,

dadurch gekennzeichnet,
daß in Verbindung mit einem Vorrat an Reinigungsflüssigkeit eine Heizvorrichtung (12,13) zur Beheizung der Reinigungsflüssigkeit derart vorgesehen ist, daß die Filtermatrix (3) durch Wärmeleitung von der Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur des Filtermaterials aufgeheizt wird.

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8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Magneten, einem Einlaß für das zu filtrierende Material, einem Auslaß für gereinigtes Material und einer zwischen Einlaß und Auslaß angeordneten Filtermatrix, durch die das zu filtrierende Material geleitet wird,

dadurch gekennzeichnet,
daß ein Vorrat für Reinigungsflüssigkeit und eine Heizvorrichtung (18) zur direkten Heizung der Filtermatrix (3) auf eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur des Materials des Filtermatrix (3) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Magneten, einem Einlaß für das zu filtrierende Material, einem Auslaß für gereinigtes Material und einer zwischen Einlaß und Auslaß angeordneten Filtermatrix, durch die das zu filtrierende Material geleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein Vorrat für eine Reinigungsflüssigkeit vorgesehen ist und elektrische Anschlüsse zwischen der Filtermatrix (3) und einer Stromquelle (25) zur Leitung eines elektrischen Stromes durch die Filtermatrix (3) angeordnet sind.

10. Magnetische Trennvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß als Stromart Wechselstrom verwendet wird, dessen Frequenz an die geometrische Struktur und Impedanz von Fäden (26) der Filtermatrix (29) angepaßt ist.

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11. Magnetische Trennvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Filtermatrix (3) in einzelne Abschnitte (34a,34b,34c) aufgeteilt ist, die zur Anpassung ihres Widerstandes an den Innenwiderstand einer Stromquelle (40) in Reihen- und Parallelschaltung betrieben werden können.

12. Magnetische Trennvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,
daß das Material der Filtermatrix (3) aus der die Materialien rostfreier Stahl, Nickel, Kobalt und Gadolinium umfassenden Gruppe hergestellt ist.

13. Magnetische Trennvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Versorgung von Reinigungflüssigkeit mit der Versorgung der zu filtrierenden Materialien kombiniert ist.

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