DE3806340A1 - Matrix fuer magnetscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrix für Magnetscheider zur Abtrennung von paramagnetischen Bestandteilen sowie ferri- und ferromagnetischen Beimengungen aus Körnerhaufwerken in Naß- und Trockenarbeit.

Es sind Matrizen für Magnetscheider zur Abtrennung von paramagnetischen Bestandteilen wie Hämatit, Ilmenit, Wol­ framit, Biotit, Limonit, Siderit usw. aus Körnerhaufwer­ ken bekannt. Solche Matrizen werden in den bekannten In­ duktionskörpermagnetscheidern der verschiedensten Ausfüh­ rungen (Jones-Magnetscheider, Humboldt-Wedag, DE-AS 11 32 062; Aufbereitungstechnik (1973) 3, S. 142-149/ Beilage; MIW Magnetic Separator England, Firmendruck Box­ mag-Rapid BR 18, HMC/4000/379; SALA HGMS Series 480 Carou­ sel USA, Firmendruck SALA-International; SALA-HGMS Series 185 Carousel USA, Firmendruck SALA Magnetic, HGMS von elezorudn´ bane Spiská Nová Ves, SSR, Hornická Pibram vo vde a technice, Symposium 18.-22. 10. 1982) in Form von stark magnetisierbaren Rillenplatten, Profildrähten, Streckmetall, Stahlwolle, Kugeln, Stäben usw. verwendet. Allen diesen Matrizen ist gemeinsam, daß sie Induktions­ körper beliebiger geometrischer Form mit starken Krüm­ mungen der Oberflächen besitzen und daher in äußeren Magnetfeldern hohe Gradienten erzeugen, die wiederum zu hohen Magnetkräften auf Partikel in der Umgebung führen. Das Arbeitsprinzip dieser Matrizen bei der Magnetscheidung beruht darauf, daß zwischen ihre Induktionskörper bei An­ wesenheit eines starken Magnetfeldes eine Trübe geeigneter Feststoffkonzentration eingeleitet wird. Durch das Magnet­ feld und die hohen Feldgradienten an den Induktionskörpern lagern sich an diese stärker paramagnetische, ferri- und ferromagnetische Bestandteile der Trübe an, während schwächer paramagnetische und diamagnetische Bestand­ teile frei abfließen. Die an den Induktionskörpern haftenden magnetischen Teilchen werden zunächst im Magnet­ feld gewaschen, wodurch ein Zwischenprodukt ausgetragen wird, und nach dem Waschvorgang ohne Magnetfeld mit Spül­ flüssigkeit unter hohem Druck ausgespült.

Ferro- und ferrimagnetische Beimengungen in der Trübe wie Antriebeisen bzw. Magnetit haften auch ohne Magnetfeld teilweise noch so fest an den Induktionskörpern, daß selbst hoher Wasserdruck nicht ausreicht, um diese auszuschwem­ men. Das wird insbesondere durch die Remanenz in Verbin­ dung mit den starken Krümmungen an der Oberfläche der In­ duktionskörper verursacht, weil das magnetische Restfeld und der Feldgradient und damit auch die magnetische Rest­ kraft auf die ferro- und ferrimagnetischen Beimengungen unvertretbar hoch sind. Die Folge ist, daß die Induktions­ körper verkrustet und gereinigt bzw. vorzeitig ausge­ wechselt werden müssen, da die Matrix sonst magnetisch blockiert. Beide Maßnahmen erfordern Arbeitszeiten und ver­ ursachen erhebliche Kosten, so daß man häufig den In­ duktionskörpermagnetscheidern zusätzlich Schwachfeld­ magnetscheider zur Abtrennung ferro- und ferrimagneti­ scher Beimengungen vorschaltet.

Obwohl der Aufwand für die Aufstellung und das Betreiben dieser zusätzlichen Aggregate hoch ist, bringen sie keine Lösung des Problems, da die Schachfeldscheider nur einen Teil der stark magnetischen Beimengungen des Aufgabemate­ rials abscheiden und daher das magnetische Blockieren der Matrix lediglich verzögert wird. Nachteilig ist auch der große Platzbedarf und die Notwendigkeit mehrerer Trenn­ stufen. In einem Fall (DD-PS 2 02 638) wurden Matrizen aus unmagnetischen Trennkörpern in Form von zueinander parallel und zum Feld senkrecht angeordneten Stäben oder Platten vorgeschlagen. Die unmagnetischen Trennkörper können auch von Strukturen aus Drähten oder Schüttkörpern gebildet werden. Führt man einer solchen Matrix im magne­ tischen Feld ein Aufgabematerial zu, so werden dessen stär­ ker magnetisierbare Bestandteile in Feldrichtung als Ket­ ten polarisierter Teilchen zwischen den in geeignetem Ab­ stand befindlichen unmagnetischen Trennkörpern festgehalten, während schwach paramagnetische und diamagnetische Be­ standteile frei aus der Matrix abfließen. Nach Verlas­ sen oder Abschalten des Magnetfeldes zerfallen die Polari­ sationsteilchenketten aus paramagnetischen Teilchen auch bei Verunreinigung durch stark magnetische Teilchen und können leicht ausgespült werden. Nachteilig ist dabei, daß die Art der Abscheidung lediglich auf Schlämme beschränkt bleibt, da die schwachen Haftkräfte zwischen den unmagne­ tischen Trennkörpern und den Polarisationsketten diese nur dann zurückhalten, wenn sie eine geringe Masse besit­ zen, d. h., wenn ihre Teilchen sehr klein sind. Beispiels­ weise kann man in einer Matrix aus parallelen Aluminium­ platten in 1 mm Abstand bei einer Induktion von 1,2 T Hä­ matitteilchen <10 µm aus einer Trübe abtrennen. Nachteilig ist ferner, daß die Abscheidung paramagnetischer sowie ferromagnetischer Bestandteile nur dann möglich ist, wenn sie einen gewissen Mindestgehalt in der Aufgabe überschrei­ tet, da sich sonst keine Polarisationsteilchenketten aus­ bilden können. Ein Mangel besteht auch darin, daß gegen­ über bestimmten Induktionskörpermatrizen (z. B. Rillenplat­ ten-, Streckmetall- bzw. Kugelmatrizen) für gleiche Induk­ tion zwischen den unmagnetischen Trennkörpern eine um etwa ¹/₄ höhere Durchflutung erforderlich ist, was infolge ihres Platzbedarfes nicht durch höheren Durchsatz als in ver­ gleichbaren Induktionskörpermatrizen ausgeglichen wird.

Der höhere Durchflutungsbedarf erfordert höhere Kosten für erhöhte elektrische Stromstärke und/oder Investitions­ kosten für Wicklungen mit größeren Windungszahlen im verwen­ deten Scheider.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch entsprechen­ de Gestaltung der Matrix die Abscheidung paramagnetischer, ferri- und ferromagnetischer Bestandteile des Aufgabenmaterials zu gewährleisten und die Wirkung remanenzbedingter magneti­ scher Restkräfte außerhalb des Magnetfeldes auf die abgetrenn­ ten ferro- und ferrimagnetischen Teilchen weitgehend zu be­ seitigen, die Beschränkung der Abscheidung auf Schlämme und Gehalte an magnetischer Komponente über einem gewissen Min­ destgehalt zu vermeiden sowie einen erhöhten Durchflutungsbe­ darf zu verhindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß in der Matrix korrosionsarme, vorzugsweise korrosionsfreie, an der Oberfläche glatte, weichmagnetische Platten (1) parallel und im Abstand zueinander und senkrecht zum Magnetfeld des verwendeten Scheiders als Matrixelemente angeordnet sind, so daß die magnetische Wechselwirkungskraft der Platten (1) mit Ketten magnetisierter Teilchen nicht durch Korrosionsschichten verringert wird und keine äußeren magne­ tischen Feldgradienten entstehen können. Kennzeichnend ist, daß der Abstand der weichmagnetischen Platten (1) durch un­ magnetische Abstandelemente (2) bestimmt wird, um einen partiellen magnetischen Kurzschluß zwischen den Platten (1) zu verhindern. Weiter ist kennzeichnend, daß die weichmagne­ tischen Platten (1) über die unmagnetischen Abstandelemente (2) verbunden sind und die Verbindungselemente (3) ebenfalls unmagnetisch sind, um einen partiellen magnetischen Kurz­ schluß zwischen den Platten (1) zu verhindern. Wird die Ma­ trix in das annähernd homogene Magnetfeld eines Induktions­ körpermagnetscheiders gebracht, so entstehen aufgrund der senkrecht zum Feld orientierten und an der Oberfläche glat­ ten weichmagnetischen Platten (1) keine magnetischen Feld­ gradienten, sondern die Feldhomogenität wird noch verbessert. Führt man der Matrix das zu trennende Material als Trübe oder trockene Körnung zu, dann werden stärker paramagnetische so­ wie ferro- und ferrimagnetische Bestandteile bei genügender Stärke des nahezu homogenen Magnetfeldes durch magnetische interpartikuläre Wechselwirkungskräfte als Ketten polarisier­ ter Teilchen zwischen den weichmagnetischen Platten (1) fest­ gehalten, während schwächer paramagnetische und diamagneti­ sche Bestandteile aus der Matrix abfließen und als unmagneti­ sches Produkt aufgefangen werden. Entscheidend ist dabei, daß die Haftkräfte zwischen den weichmagnetischen Platten (1) und den Enden der Polarisationsteilchenketten durch die magnetischen Dipolkräfte zwischen diesen und den Platten (1) bestimmt werden, welche von der gleichen Größenordnung wie die interpartikulären Wechselwirkungskräfte sind. Da­ durch wird die Beschränkung der Abscheidung auf Schlämme be­ seitigt. Desgleichen wird die Beschränkung auf Gehalte größer als ein gewisser Mindestgehalt an magnetischer Komponente vermieden, da die Dipolbildkräfte auch Einzelkörner an den weichmagnetischen Platten festhalten. Die weichmagneti­ schen Platten (1) im Magnetfeld verhindern, daß gegenüber bekannten Induktionskörpermatrizen, beispielsweise aus Rillen­ platten, Streckmetall bzw. Kugeln, ein erhöhter Durchflutungs­ bedarf auftritt. Anschließend wird das in der Matrix festgehal­ tene magnetische Gut durch Waschflüssigkeit bzw. Druckluft im Magnetfeld gereinigt und damit ein Zwischenprodukt unter der Matrix aufgefangen. Ohne äußeres Magnetfeld zerfallen dann die Polarisationsteilchenketten. Im remanenten Magnetfeld der weichmagnetischen Platten (1) sind die nur durch die magneti­ sierten Teilchen selbst erzeugten Gradienten und damit die in­ terpartikulären Wechselwirkungskräfte sowie die Dipolbildkräfte so klein, daß sie die Polarisationsteilchenketten nicht mehr stabilisieren bzw. zwischen den Platten (1) festhalten können. Durch die glatten, plattenförmigen Induktionskörper werden äu­ ßere Feldgradienten ebenfalls vermieden, so daß beim Spülen ohne Magnetfeld auch ferro- und ferrimagnetische Teilchen nicht in der Matrix festgehalten werden. Das magnetische Produkt wird durch Spülflüssigkeit bzw. Druckluft vollständig ausgetragen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispie­ les und einer Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt den Aufbau einer Matrix aus weichmagnetischen Platten.

Die Matrix setzt sich aus weichmagnetischen Platten 1 zu­ sammen, die aus einem geeigneten korrosionsfreien Chromstahl­ blech bestehen. Der Abstand zwischen den Platten 1 wird durch Lochscheiben 2 aus Aluminium gehalten. Als Verbindungselemente 3 der Matrix dienen Stäbe aus Aluminium, die durch entsprechen­ de Bohrungen in den Platten 1 sowie durch die Lochscheiben 2 ragen und an beiden Enden vernietet sind. Die äußeren Abmessungen der Matrix sind so gewählt, daß diese bei senk­ recht zum Magnetfeld orientierten Platten 1 in die Arbeits­ boxen des verwendeten Rotor- bzw. Kanister-Induktionskörper­ magnetscheiders paßt. Dabei beträgt die Matrixhöhe mindestens 15-20 cm. Der Abstand der weichmagnetischen Platten ist der Körnung und der Suszeptibilität des zu verarbeitenden Aufgabe­ materials angepaßt. Er beträgt für feine Körnungen etwa 1 mm. Die Matrix wird dem annähernd homogenen Magnetfeld in der Arbeitsbox eines Rotor- bzw. Kanister-Induktionskörpermagnet­ scheiders ausgesetzt und das Aufgabematerial als Trübe bzw. trockene Körnung zugeführt. Bei ausreichender magnetischer Induktion werden stärker paramagnetische, ferri- und ferro­ magnetische Bestandteile des Aufgabematerials zwischen den zum Magnetfeld senkrecht stehenden weichmagnetischen Platten 1 als Ketten polarisierter Teilchen abgeschieden, während schwä­ cher paramagnetische und diamagnetische Bestandteile unbe­ einflußt aus der Matrix herausfließen und als unmagnetisches Produkt ausgetragen werden. Durch Waschen mit einer Wasch­ flüssigkeit bzw. mit Druckluft werden die abgeschiedenen magnetischen Bestandteile gereinigt und dabei ein Zwischen­ produkt ausgetragen. Ohne Magnetfeld zerfallen die Polarisa­ tionsteilchenketten bzw. verlieren ihre Stabilität und wer­ den durch Spülflüssigkeit bzw. Druckluft als magnetisches Produkt ausgetragen.

Im Gegensatz zu den bekannten Matrizen mit stark gekrümmten Oberflächen eignet sich die erfindungsgemäße Matrix dazu, stärker paramagnetische Bestandteile auszuscheiden, ohne vor­ her ferri- und ferromagnetische Beimengungen des Aufgabema­ terials auf Schwachfeldscheidern abtrennen zu müssen, da die Polarisationsteilchenketten, in denen das magnetische Pro­ dukt festgehalten wird, bei Remanenzmagnetisierung der weich­ magnetischen Platten 1 zerfallen bzw. ihre Stabilität verlie­ ren und daher durch Spülflüssigkeit bzw. Druckluft vollstän­ dig ausgetragen werden. Die hohen Kosten und der Arbeitsauf­ wand für die Reinigung bzw. den vorzeitigen Ersatz sowie für den dadurch bedingten Verlust an Verfügbarkeit entfallen.

Des weiteren entfallen gegenüber einem anderen bekannten Vor­ schlag die Beschränkung auf die Trennung von Schlämmen und auf Haufwerke mit Gehalten an magnetischer Komponente über einem gewissen Mindestgehalt sowie die Kosten für eine erhöh­ te Durchflutung infolge der Verwendung unmagnetischer Trenn­ körper. Die aus korrosionsfreien, glatten, weichmagnetischen Platten bestehende Matrix ist einfacher, mit weniger Zeitauf­ wand und billiger herstellbar als Matrizen aus Rillenplatten, Profildrähten, Stahlwolle, Stäben usw.

Aufstellung der verwendete Bezugszeichen

1 weichmagnetische Platten
2 Abstandselemente
3 Verbindungselemente

Claims (2)

1. Matrix für Magnetscheider zur Abtrennung paramagnetischer Bestandteile aus Körnerhaufwerken in Naß- und Trockenar­ beit unter Vermeidung des magnetischen Blockierens infol­ ge ferri- und ferromagnetischer Beimengungen, dadurch gekennzeichnet, daß korrosionsarme, vorzugsweise korrosions­ freie, an der Oberfläche glatte, weichmagnetische Plat­ ten (1) parallel und im Abstand zueinander und senkrecht zum Magnetfeld des verwendeten Scheiders als Matrixele­ mente angeordnet sind, so daß die magnetische Wechselwir­ kungskraft der Platten (1) mit Ketten magnetisierter Teil­ chen nicht durch Korrosionsschichten verringert wird und keine äußeren magnetischen Feldgradienten entstehen kön­ nen.

2. Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetischen Platten (1) durch unmagnetische Ab­ standselemente (2) im Abstand gehalten werden und durch unmagnetische Verbindungselemente (3) verbunden sind.