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Die Erfindung bezieht sich auf Magnetanlage zur Verwendung
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bei der Trennung von Mineralien und auf Verfahren hierfür.
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Die Erfindung ist besonders auf eine Trennanlage gerichtet, bei der
das abzuscheidende Material an einem sehr kräftigen Magneten vorbei frei fallen
kann. Das verhältnismäßig magnetische Material wird zum Magneten hin angezogen und
das verhältnismäßig nicht-magnetische Material geht weiter eine verhältnismäßig
gerade Bahn. Es können somit Trenneinrichtungen zum Trennen der beiden Ströme verwendet
werden.
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Bisherige magnet sche Trenneinrichtungen, die von der Anmelderin vorgeschlagen
worden sind, verwendeten ein umgekehrtes Paar superleitender runder Spulen, um ein
hohes magnetisches Feld und hochgradiges Feld im Trennkanal zu erhalten. Dies hat
den Aufbau ringförmiger Trennkanäle notwendig gemacht. Wenn die Kanäle zwecks Trennung
der Mineralien von komplexer Form sind, erhöht die Ringförmigkeit die Komplexität
und die Kosten der Kanalanlage.
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Nach der Erfindung sind die Spule oder die Spulen linear und liefern
ein starkes Magnetfeld, dessen Gradient durch entsprechenden Aufbau eingestellt
werden kann. Während es wie bei der erwähnten Anlage stark sein kann, ist es schwächer
und ergibt somit eine Kraft, die über einem größeren Volumen liegt.
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Vorzugsweise sind die Spulen seitlich ausgerichtet, wobei eine Langskante
jeder Spule sich über der anderen Kante
derselben Spule befindet,
so daß ihre lange Kante horizontal verläuft und ihre Seiten vertikal in einem Cyrostat
(Kälteregler) mit rechteckigem Abschnitt liegt. Mit einem solchen Dipolmagneten
mit hoher Feldstärke wird eine gute Feldtiefe und eine Trennzone erzielt, die rechteckig
und flach ist. Somit kann dann ein geradliniger Trennkanal an jeder Se.ite der beiden
Spulen angeordnet werden.
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Die Verwendung eines geradlinigen Kanals ermöglicht eine Anordnung
der Tremnplatten in den Kanälen, um sie viel leichter besonders zu und von dem oder
den Magneten im Vergleich mit gekrümmten Ringplatten einstellen zu können, Es kann
mehr als ein Spulenpaar verwendet werden, wobei ein Paar sich über den anderen befindet
und einen cryogenischen Magneten bildet.
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Es können aber auch Spulenpaare in besonderen Cryostaten oder in einem
einzigen Cryostaten kaskadisch übereinander angeordnet sein. Die Spulen können entweder
in derselben Richtung und in umgekehrter Richtung erregt werden, um den Feldmodul
und den Gradienten in der Trennzone zu verändern Die Kräfte zwischen benachbarten
Spulen sollen jedoch von einem starren Aufbau getragen werden. Wenn -sie sich dicht
nebeneinander befinden, werden sie vorzugsweise von einem einzigen Cryostaten aufgenommen
und an einem gemeinsamen Joch gehalten.
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Vortelie einer Anlage nach der Erfindung enthalten die geringere Beanspruchung
an den supergekühlten Anordnungen, was ein leistungsfähigeres Magnetfeld bei einer
gegebenen Masse von Superleitungen ergibt, und die Verwendung beider Seiten der
Spule.
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Die Konstruktion von Maschinen großen Maßstabes wird ebenfalls durch
die Verwendung eines linearen Aufbaues vereinfacht. Bei einem runden Magneten bewegt
das thermische
Zus-=menziehen der Spulen im Betrieb die Spule in
radialer Richtung von der Außenseite des Cryostaten weg.
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Bei einem linearen Magneten ist diese Bewegung sehr viel kleiner.
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Zum Trennen von Mineralien dient ein vertikaler Zuführkanal, der kaskadisch
oder freifallend sein kann, ist aber vorzugsweise so, wie er nachstehend beschrieben
wird.
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Beispielsweise ist ein mineralisches Aufnahmevermögen von 10 5 cgs
- Einheiten pro Nasseneinheit in einem Feld-Zeit-Gradienten-Produkt von 50 x 606
Gauss 2cm 1 der Kraft des Magnetfeldes die Hälfte der Schwerkraft. Wenn das Erz
als Strom zu einer vertikalen Wand geführt wird, hält die magnetische Kraft alle
magnetischen Mineralien an der Wand. Eine Reibung an der Wand verringert dann die
Fallgeschwindigkeit und das Trennen des Erzes-erfolgt in diesem Zustand. Es ist
ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung, daß die Wand so ausgebildet sein soll, daß
das an oder neben der Wand gehaltene Material und besonders der nicht-magnetische
Anteil vom Magneten und der Wand horizontal weg abgeleitet werden soll. In einer
vorteilhaften Ausbildung ist die Wand sc angeordnet, daß sie mindestens einen, und
wenn es der Platz erlaubt, vorzugsweise mehrere Uberhöhungen oder Rippen aufweist,
die das Hinerzlmoment vom Magneten weg erheben. Es werden im wesentlichen nicht-magnetische
Mineralien aus dem Reststrom abgeleitet, während die magnetischen Mineralien der
Wandfläche folgen. Die nicht-magnetischen Mineralien werden von der Trenneinrichtung
gesammelt, die sich unter jeder Rippe befindet, und dadurch von den übrigen Mineralien
getrennt.
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Die Erfindung wird anhand eines Beispiels mit Hilfe der Zeichnungen
beschrieben In diesen ist:
Figur 1 eine Seitenansicht einer linearen
Magnetspule, Figur 2 ein Schnitt der Spule nach Figur 1; Figur 3 ein detaillierter
abschnitt eines Spulenpaares und Figur 4 die Skizze eines Teils der magnetischen
Trenneinrichtung nach der Erfindung neben dem Magneten.
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Jede cryogenische Magnetspule besteht aus zwei nahezu geraden parallelen
Wicklungsabschnitten 10, die gewöhnlich zwei j eter lang sind, und deren Enden 1-
sind halbrund (Figur 1).
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Das Trennen der geradlinigen Abschnitte ist gewöhnlich 50 x 150 mm
und der Querschnitt etwa 25 x 40 mm.
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Bei Verwendung zweier linearer Spulen 10 und 10' sind, wie die Figuren
1 und 2 zeigen, Rücken an Rücken mit ihren langen Seiten horizontal und ihren vertikalen
Seiten angeordnet, wie es Figur 3 zeigt. Die beiden Spulen sind durch einen Abstand
von etwa 5 bis 10 mm voneinander getrennt. Um zwischen den geraden Abschnitten die
Kräfte zu unterstützen, ist ein Joch 14 aus glasfaserverstärktem Material oder aus
Metall vorgesehen. Das Joch befindet sich zwischen den beiden identischen Spulenwicklungen,
anstatt eine einzige Spule zu umgeben, so das sie das starkste Reld an jeder flachen
Fläche 15 und 15' des Cryostaten ergeben.
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Zwischen den Spulen und den Seiten des Cryostaten befinden sich Superisolations-
und Strahlungsschirme 18. Die Wände 16 werden von einem Tragglied 20 in Abstand
gehalten und die Ober- und Unterseite dieses Gliedes ist von Kappen 22 verschlossen.
Der Magnet wird mit einer üblichen' Kühlanlage betrieben, um supergekühlte und superleitende
Spulen zu erhalten.
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Das Feld eines solchen linearen Dipolmagneterr wird in Figur 4 gezeigt,
das an jeder Seite ausläuft. ^n jeder Seite des Magnetgliedes kann ein Kanal S liegen.
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Das Magnetglied nach Figur 3 wird in einer Magnettrenneinrichtung
nach Figur 4 verwendet, die nur von der rechten Seite zeigt. Die linke Seite ist
ähnlich.
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Das zu trennende Material wird aus dem Behälter 21 durch eine einstellbare
Drpssel 23 neben der Wandfläche 15 des Magneten (5/1) in einem Strom von etwa 10
mm Dicke fallengelassen.
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Die magnetische Kraft wird abhängig vom zu trennenden Erz so eingestellt,
daß das Erz 25 an der Seite des Magneten unter dem Einfluß der Schwerkraft des magnetischen
Teils des Erzes hinabfällt, das zum M-1Ileten gezoge.n und an der Wand gehalten
wird. Dadurch wird die Fallgeschwindigkeit verringert und so die Trennung durchgeführt.
in der Wand 16 ist ein glatter Abweiser 24 (oder Gleichartiges) vorgesehen, der
bewirkt, daß das gegen die Wand oder an iimr fällt und das fallende Erz, besonders
der nicht-magnetische Anteil, horizontal von der Wand weggeführt wird.
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Die nicht-magnetischen Mineralien werden von den magnetischen Mineralien
abgeleitet, die versuchen vom Magneten zur Wandfläche 15 wieder angezogen z-u werden
J Es können mehrere Abweiser untereinander angeordnet sein Der Gedanke der Verwendung
solcher Abweiser bildet den Gegenstand einergleichzeltig eingereichten Patentanmeldung.
Schließlich fällt das magnetische Material neben dem Magneten und das nicht-magnetische
Material vom Magneten weg, wobei die beiden Ströme M und NM von einem einstellbaren
flachen Trennglied 26 getrennt werden, dessen Lage leicht zur Wandfläche 15 eingestellt
werden kann. Der Erzstrom ist gewöhnlich 3 bis 6 mm dick und die Rippen oder Abweiser
24 ragen 4 bis 10 mm aus der Wandfläche 15 heraus. Es ist erwünscht, daß die Form
an der Oberseite so glatt ist, daß ein Zurückmischen der Mineralien vermieden wird.
Ein scharfer Schritt
bewirkt, daß die Mineralien willkurlich aufprallen,
was eine Verschlechterung der Trennung bewirkt.
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Die Materialien werden an jeder aufeinanderfolgenden Rippe oder Abweiser
getrennt., Der Zuführkanal kann in eine horizontale Reihe dünner vertikaler Kanale,
z .3. die je 20 mm breit sind, unterteilt werden, von denen jeder zonen Strom gebrochenen,
zu trennenden Erzes anstatt aus einem breiten Kanal aufnimmt, damit das magnetische
Feld ausreichend groß ist (z.B. 100 mm}, um alle Kanäle zu umfassen.
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Wenn beispielsfeise ein zweiter Kanal an beiden Seiten verwendet wird,
ist dieser aus dem Kanal S herausgerichtet, wie es an einer Seite bei S' in Figur
4 zu sehen ist, wo das magnetische Feld schwächer ist. - Der Kanal S' ist an der
Magnetseite durch eine Wand 16' begrenzt, die mit einer Rippe oder einem Abweiser
24', ähnlich dem Abweiser 24, versehen ist. Durch diesen zweiten Kanal S' kann ein
Materialdurchgang hindurchgehen und dann geht ein zweiter Durchgang durch den ersten
Kanal S' neben dem Magneten hindurch, wo das Feld stärker ist.
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Als Beispiel der Trennung wurden Versuche an Phosphaten mit etwa 14%
Apatit durchgeführt und als 5,8% P205 analysiert. Beim Tre.nnen an einem schwachen
Magnetfeld von 24.00 Gauss bei einer Strömungsrate von 9 ronnen/tunde pro Meter
Magnetlänge wurde Erz über zwei um 10 mm herausragende Abweiser vom linearen Behälter
geleitet, während dessen Fallen es vom Magnetfeld gegen die Fläche des Kanals neben
dem Magneten gehalten wird. Unter jedem Abweiser wird das Erz in magnetische und
nicht-magnetische Anteile getrennt.
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Die magnetischen Anteile aus dem ersten Abweiser gelangten über den
zweiten Abweiser und die beiden nicht-magnetischen Anteile wurden zum Behandeln
an einem stärkeren Feld zusammengefaßt. Die Trenneinrichtung unter jedem Abweiser
befand
sich 30 mm von der Magnetfläche entfernt und 70 mm unter
der Mitte des Abweiser. Das nicht-magnetische ErzeugnL betrug 36% der Masse. Das
magnetische Erzeugnis wurde als Abf allmineral ausgeschieden. Die Gewinnung von
Apatit betrug 77% in dem nicht-magnetischen erzeugnis, das dann an einem starkeren
Feld von 31.000 Gauss nachbehandelt wurde.
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Die über die beiden um 10 irna herausragenden Abweiser geführten Mineralien
fallen nach 100 mm frei. Die Trenneinrichtung war 20 mm von der Magnetband entfernt
und 70 mm unter dem Abweiser angeordnet. Das nicht-magnetische Erzeugnis aus dem
ersten Abweiser wurde zu 38,3% P203 oder 90,3% Phosphat analysiert. Magnetische
Messungen des Aufnahmevermögens zeigten 93% Phosphat. Das nicht-magnetische Erzeugnis
von zweiten Abweiser zeigte 32,4% P205 oder 76% Apatit. Die Rückgewinnung dieser
zweiten Dcppeltrennstufe betrug 78%.
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Das fertige Erzeugnis ist von ausreichend kommerzieller Qualität.