DE3919685A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektrodynamischen trennung von nichtferromagnetischen, elektrisch leitenden partikeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der abfallverwertenden und der Nichteisenmetallurgie und kann zum Aufbereiten von Bunt- und Edelmetallerzen und zum Abtrennen von Buntmetallen aus einem Gemisch von festen Schüttstoffen, darunter zur Trennung eines gebrochenen Metallschrottes mit einer komplizierten Zusammensetzung, sowie zur Trennung von Buntmetallpartikeln nach deren spezifischer elektrischer Leitfähigkeit, z. B. zum Kupfer- bzw. Aluminiumabtrennen von Blei verwendet werden.

Es ist ein Verfahren zur elektrodynamischen Trennung von elektrisch leitenden nichtmagnetischen Materialien bekannt (US, A, 42 48 700), bei dem man auf ein bewegtes Schüttgut durch ein räumlich unhomogenes, ausgedehntes konstantes Magnetfeld einwirkt, wobei das Gut unter einem Winkel zu den Feldintensitätslinien bewegt wird.

Dieses Verfahren wird durch eine Vorrichtung durchgeführt (US, A, 42 48 700), die einen Förderer zum Guttransport enthält, unter dessen Gurt gegenpolarisierte Permanentmagnete angebracht sind, die in parallelen Reihen unter einem Winkel zur Fördererachse angeordnet sind.

Die erwähnten Verfahren und Vorrichtung stellen eine Trennung von nur verhältnismäßig großen elektrisch leitenden Partikeln sicher. Die untere Grenze des Korngrößenbereichs der abzutrennenden Partikeln ist durch die Magnetperiode der Magnete und die Laufgeschwindigkeit des Förderers begrenzt. Außerdem ist ein Magnetfeld, das durch Permanentmagnetreihen gebildet wird, ein nur schwaches, und eine merkliche Abweichung der elektrisch leitenden Partikeln von deren Bewegungsbahn wird nur in einem sehr ausgedehnten Feld erzielt. Eine Vergrößerung der Feldausdehnung bringt eine Wirksamkeitssenkung der Vorrichtung zur elektrodynamischen Trennung infolge größerer Streukraftflüsse mit sich.

Es ist ein Verfahren zur elektrodynamischen Trennung elektrisch leitender, nichtferromagnetischer Partikeln be­ kannt (FR, A, 24 47 754), bei dem man ein laufendes Magnetfeld erzeugt und senkrecht zur Feldlaufrichtung das zu trennende Schüttgut zuführt. Das Feld nimmt die im Schüttgut enthaltenen elektrisch leitenden Partikeln mit, ändert deren Bahn und leitet sie aus dem Schüttgutfluß senkrecht zur Zufuhrrichtung ab.

Die Vorrichtung (FR, A, 24 47 754), mit deren Hilfe dieses Verfahren durchgeführt wird, enthält einen Förderer und einen linearen Induktionsmotor, der unmittelbar unter dem Förderergurt derart angeordnet ist, daß die Intensität des durch den Induktionsmotor erzeugten Magnetfeldes eine Komponente aufweist, die senkrecht zur Richtung der Schüttgutzufuhr gerichtet ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß FR, A, 24 47 754 sind mit denselben Nachteilen behaftet, wie es vorstehend gezeigt ist. Unter anderem ist die untere Grenze des Korngrößenbereichs der abzutrennenden Partikeln hier durch den Magnetleiterschritt des linearen Induktionsmotors bestimmt und soll in reellen Einrichtungen wenigstens 10 mm betragen. Das laufende Magnetfeld, wie auch das durch Permanentmagnete im Verfahren und in der Einrichtung nach US, A, 42 48 700 gebildete Feld, bewirkt eine nur unbedeutende Abweichung der elektrisch leitenden Partikeln, sodaß für eine effektive Scheidung eine große Feldausdehnung erforderlich ist, die auf die energetischen Kennzahlen der Einrichtung negativ einwirkt.

Zum Stand der Technik gehört ein Verfahren zur elektrodynamischen Trennung von nichtferromagnetischen, elektrisch leitenden Partikeln (FR, A, 24 47 228), bei dem man ein elektromagnetisches HF-Feld erzeugt und diesem Feld das zu trennende nichtferromagnetische Schüttgut zuführt, das Partikeln enthält, die sich nach der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit voneinander unterscheiden. Das zu trennende Gut wird schichtweise in einer zu den Feldstärkelinien senkrechten Ebene längs einer Linie der maximalen Feldintensität zugeführt. Dabei befindet sich diese Linie der maximalen Feldintensität in der Ebene der Gutzufuhr und das Feld weist einen hohen Intensitätsgradienten in der Richtung auf, die zur Linie der maximalen Intensität in der Gutzufuhrebene senkrecht ist. In zwei anderen Richtungen, die zueinander und zur angegebenen Richtung der Intensitätsänderung senkrecht sind, weist das Feld eine konstante Intensität (einen Nullgradienten der Intensität) auf. Die Trennung der elektrisch leitenden Partikeln erfolgt dank deren Abweichung von der Zufuhrrichtung infolge Einwirkung einer elektrodynamischen Kraft, die nach der Seite der Verkleinerung der Feldintensität gerichtet ist, wobei die Größe dieser Kraft zur elektrischen Leitfähigkeit des Partikelstoffes proportional ist. Partikeln der elektrisch nicht leitenden Stoffe bzw. jener mit einer kleinen elektrischen Leitfähigkeit erfahren bei deren Verlauf über das Feld keine Bahnänderungen.

Dieses Verfahren wird durch eine Vorrichtung durchgeführt, die in der FR, A, 24 47 228 beschrieben ist und ein elektromagnetisches geschlossenes System enthält, das durch eine auf einen Magnetleiter, der einen schmalen Luftspalt zwischen Polen hat, aufgewickelte Spule und ein Mittel mit einer ebenen Tragfläche zur Zufuhr des zu trennenden Schüttguts in das durch das elektromagnetische System erzeugte Magnetfeld gebildet ist, wobei das genannte Mittel zur Gutzufuhr als eine Schwingrinne ausgebildet ist. Die Pole des Magnetleiters sind zur Erzeugung eines Hochgradientenfeldes keilförmig ausgeführt. Die Schwingrinne verläuft im Spalt zwischen den Polen, wobei die Rinnenebene zur Polachse senkrecht und die Rinnenachse zu den Kanten der Polkeile parallel ist.

Da im Verfahren und in der Vorrichtung gemäß FR, A, 24 47 228 das elektromagnetische Feld als ein Hochgradient- und Hochfrequenzfeld erzeugt wird, werden Streukraftflüsse vermindert und Begrenzungen in bezug auf den unteren Korngrößenbereich aufgehoben, d. h. es werden Nachteile der vorher beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur elektrodynamischen Trennung beseitigt.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß FR, A, 24 47 228 ist aber die obere Schwelle des Korngrößenbereichs des zu trennenden Guts begrenzt. Dies ist dadurch bedingt, daß das elektromagnetische Feld mit einem Intensitätsgradienten durch ein geschlossenes elektromagnetisches System erzeugt wird und die Feldausdehnung in der Richtung der Schichthöhe des zugeführten Guts durch die Größe des Spaltes zwischen Polen des Elektromagnetsystems begrenzt ist. Daher haben die größten Partikelabmessungen nicht über eine Hälfte des Spaltes zwischen den Polen zu betragen. Für reelle Vorrichtungen des beschriebenen Typs kann dieses Maß höchstens 5 mm betragen. Wie bekannt, ist die Feldintensität in einem Spalt zwischen Polen und folglich die elektrodynamische Kraft, die auf die elektrisch leitenden Partikeln einwirkt, zur Spaltgröße in dritter Potenz umgekehrt proportional. Daher ist bei einer Spaltvergrößerung z. B. um das Zweifache zur Erzeugung einer zur Ablenkung der elektrisch leitenden Partikeln erforderlichen elektrodynamischen Kraft eine achtfache Vergrößerung der Feldintensität erforderlich. Folglich führt eine Vergrößerung des Spaltes zwischen den Polen des elektromagnetischen Systems zwecks Vergrößerung der oberen Grenze des Korngrößenbereichs der abzutrennenden Partikeln einen derart hohen energetischen Aufwand herbei, daß eine Durchführung dieses elektromagnetischen Systems praktisch unmöglich ist.

Eine andere Ursache, wodurch die obere Grenze des Korngrößenbereichs der abzutrennenden Partikeln festgelegt wird, besteht darin, daß bei einer Vergrößerung der Partikelabmessungen auch die Reibungskraft zwischen Partikeln und Fördererfläche zunimmt und sich die Größe der elektrodynamischen Kraft als zur Ablenkung der Partikeln aus deren ursprünglicher Bahn unzureichend erweisen kann.

Außerdem weisen die beschriebenen Verfahren und Vorrichtung eine verhältnismäßig niedrige Trennungsleistung auf, weil das zu trennende Gut längs einer Linie der maxi­ malen Intensität eines Hochgradientenfeldes zugeführt wird und dessen Schichtbreite durch eine Feldausdehnung in der Richtung, worin ein hoher Intensitätsgradient vorliegt, d. h. durch eine sehr schmale Zone begrenzt ist. Anders gesagt, je höher der Intensitätsgradient des Feldes ist (was vom Standpunkt einer Verkleinerung der Streukraftflüsse und einer Steigerung der Betriebseffektivität zweckmäßig ist), desto kleiner muß die Schichtbreite des dem Feld zugeführten Guts sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrodynamischen Trennung von nichtferromagnetischen, elektrisch leitenden Partikeln mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes zu schaffen, bei denen das genannte Feld so gebildet wird, daß mechanische Hindernisse im Beförderungsweg des zu trennenden Guts ausgeschlossen und eine Teilkompensation der Reibungskräfte zwischen den elektrisch leitenden Partikeln und der Oberfläche ihrer Beförderung sichergestellt, sowie die Feldausdehnung in der Richtung der Schichtbreite des beförderten Guts vergrößert werden, wodurch die obere Grenze des Korngrößenbereichs der abzutrennenden Partikeln erhöht und die Trennungsproduktivität gesteigert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Verfahren zur elektrodynamischen Trennung von nichtferromagnetischen, elektrisch leitenden Partikeln, bestehend darin, daß ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld gebildet und diesem Feld das zu trennende Schüttgut zugeführt wird, das nicht­ ferromagnetische Partikeln mit verschiedenen Werten der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit enthält, wobei die Linie der maximalen Intensität des elektromagnetischen Feldes in der Gutzufuhrebene liegt und das Feld einen hohen Intensitätsgradienten in einer Richtung aufweist, die zur Linie der maximalen Intensität in der Gutzufuhrebene senkrecht ist, erfindungsgemäß das elektromagnetische Feld auch einen hohen Intensitätsgradienten in der Richtung senkrecht zur Gutzufuhrebene aufweist und die Linie der maxi­ malen Feldintensität unter einem Winkel zur Gutzufuhrrichtung angeordnet ist.

Die Aufgabe wird apparativ dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung zur elektrodynamischen Trennung von nichtferromagnetischen, elektrisch leitenden Partikeln mit einem Elektromagnetsystem und einem Mittel mit einer ebenen Tragfläche zur Zufuhr eines zu trennenden Guts ins durch das Elektromagnetsystem erzeugte Feld, erfindungsgemäß das Elektromagnetsystem einen linearen einschleifigen Induktor aufweist, der wenigstens auf einem Teil seiner Länge durch einen U-förmigen Magnetleiter umschlossen ist, wobei der Induktor unter der Tragfläche des Mittels zur Zufuhr des zu scheidenden Guts so angebracht ist, daß die Induktorachse zur Ebene der Tragfläche des besagten Mittels zur Zufuhr des zu trennenden Guts parallel und unter einem Winkel zur Richtung der Gutzufuhr angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung weist das elektromagnetische Feld zwei Gradienten auf, d. h. es wird in einem freien Raum gebildet, der durch keine Pole des Elektromagnetsystems bzw. keine beliebige andere Elemente begrenzt ist, die einen Durchlauf großer Partikeln des zu trennenden Guts verhindern können. Das Vorhandensein eines Gradienten der Feldintensität in der Richtung, die zur Ebene der Gutzufuhr senkrecht ist, bewirkt eine Komponente der elektrodynamischen Kraft, die in dieser Richtung wirkt und mehr oder weniger die Schwerkraft der Partikeln kompensiert, wodurch die Trennung großer elektrisch leitender Partikeln erleichtert wird.

Da das Feld mit einer unter einem Winkel zur Gutzufuhrrichtung verlaufenden Linie der maximalen Intensität erzeugt wird, entsteht eine Komponente der elektrodynamischen Kraft, die auf die elektrisch leitenden Partikeln in Richtung der Linie der maximalen Intensität einwirkt und eine Ableitung dieser Partikeln längs dieser Linie von der Fläche der Partikelbeförderung bewirkt. Außerdem wird es möglich, bei dieser Feldorientierung in bezug auf die Gutzufuhrrichtung das zu trennende Gut in einer breiten Schicht zuzuführen, dabei wird die maximale Breite "C" dieser Schicht durch den Ausdruck C=l · sin α bestimmt, worin 1-l Ausdehnung der Linie der maximalen Feldintensität und α-Winkel zwischen dieser Linie und der Gutzufuhrrichtung bedeuten. Im Ergebnis wird die Trennungsleistung gesteigert.

Es ist zweckmäßig, daß im Verfahren zur elektrodynamischen Trennung die Linie der maximalen Feldintensität unter einem Winkel von 30. . . 45° zur Gutzufuhrrichtung und daß in der Einrichtung zur elektrodynamischen Trennung die Induktorachse unter einem Winkel von 30 . . . 45° zur Gut­ zufuhrrichtung angeordnet sind.

Bei Werten des Winkels zwischen der Linie der maximalen Feldintensität und der Gutzufuhrrichtung, die im genannten Bereich liegen, ist der energetische Aufwand zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes bei vorgegebener Trennungseffektivität minimal.

Es ist auch zweckmäßig, daß in der Einrichtung zur elektrodynamischen Trennung der Magnetleiter des Elektromagnetsystems im Querschnitt die Form eines Cartesischen Blattes hat, das auf der Knotenpunktseite abgestumpft ist.

Bei dieser Ausführung des Magnetleiters hat das durch das Elektromagnetsystem gebildete elektromagnetische Feld das maximale Intensitätsgefälle, wodurch die Trennungseffektivität gesteigert wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens zur elektrodynamischen Trennung von nichtferromagnetischen elektrisch leitenden Partikeln;

Fig. 2 Diagramme der Abhängigkeit der zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes erforderlichen reduzierten Leistung vom Winkel der Orientierung der Linie der maximalen Feldintensität in bezug auf die Gutzufuhrrichtung beim erfindungsgemäßen Verfahren zur elektrodynamischen Trennung;

Fig. 3 eine Vorrichtung, die das Verfahren zur elektrodynamischen Trennung erfindungsgemäß durchführt;

Fig. 4 Draufsicht auf die Fig. 3;

Fig. 5 den Querschnitt des Magnetleiters im Elektromagnetsystem der Vorrichtung, die das Verfahren zur elektrodynamischen Trennung erfindungsgemäß durchführt, und Diagramme der Intensitätsänderung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrodynamischen Trennung von nichtferromagnetischen elektrisch leitenden Partikeln besteht im folgenden. Nichtferromagnetisches Schüttgut und zwar eine Mischung, worin Partikeln mit verschiedenen Werten der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit, z. B. Partikeln 1 (Fig. 1) aus NE- bzw. Edelmetallen und Partikeln 2 elektrisch nicht leitender Stoffe enthalten sind, werden in einer Schicht in einer Ebene 3 einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld mit einem hohen Intensitätsgradienten mit einer Geschwindigkeit V zugeführt. Die Gutzufuhrrichtung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil angezeigt. Das elektromagnetische Feld wird so gebildet, daß sich eine Linie 4 dessen maximaler Intensität ("Intensität" wird hier durchweg für "Feldstärke" gebraucht) in der Ebene 3 der Gutzufuhr befindet und unter einem Winkel α zur Zufuhrrichtung orientiert ist. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen elektrodynamischen Trennung ist in Fig. 1 ein rechteckiges Koordinatensystem dargestellt, worin die Achsen X und Y in der Gutzufuhrebene 3 liegen, die Achse Y mit der Linie 4 der maximalen Feldintensität zusammenfällt und die Achse Z zur Gutzufuhrebene 3 senkrecht ist. Komponenten der Feldintensität in den genannten Achsen sind demgemäß Hx, Hy und Hz. Das elektromagnetische Feld wird mit zwei Gradienten erzeugt, d. h. seine Intensität wird in zwei gegenseitig senkrechten Richtungen und zwar in der Richtung der X-Achse und der Z-Achse geändert. In der Richtung der Y-Achse ist der Gradient der Feldintensität gleich Null, und die Feldausdehnung in der Y-Achse soll der Schichtbreite des dem Feld zugeführten Guts entsprechen. Dabei wird das elektromagnetische Feld in einem freien Raum gebildet, wodurch keine Begrenzungen in bezug auf maximale Partikelabmessungen des zu trennenden Guts entstehen. Praktisch werden diese maximalen Abmessungen durch den Energieaufwand zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes begrenzt.

Die im Gut enthaltenen elektrisch nicht leitenden Partikeln 2 werden, wenn sie in das elektromagnetische Feld gelangen, keiner Wirkung ausgesetzt und passieren die Linie 4 der maximalen Intensität ohne Bahnänderung.

Wenn ins elektromagnetische Feld metallische nichtferromagnetische Partikel 1 gelangen, werden darin Wirbelströme induziert, die den Abmessungen der Partikeln und der elektrischen Leitfähigkeit deren Stoffes proportional sind. Man wählt die Frequenz des elektromagnetischen Feldes nach der Bedingung aus, daß ein ausgeprägter Oberflächeneffekt in den Partikeln 1 zu erzielen ist, d. h. die effektive Eindringungstiefe des Wechselstroms in die Substanz der Partikel 1 um das 3- bis 6fache kleiner als deren mittlere Abmessung sein soll. Damit diese Bedingung erfüllt ist, soll die Frequenz f des elektromagnetischen Feldes dem Verhältnis genügen

worin d - Mittelmaß der Metallpartikel 1 in m und ρ - spezifischen Widerstand der Partikelsubstanz 1 (Ohm · m) bedeu­ ten.

Wirbelströme, mit denen die Oberflächen der Partikeln 1 durchflossen werden, erzeugen ihrerseits um diese Partikeln herum elektromagnetische Felder, deren Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen Ausgangsfeld, das diese Wirbelströme induziert, eine elektrodynamische Kraft F erzeugt die auf die Partikel 1 in einer zur Linie 4 der maximalen Feldintensität senkrechten Richtung und unter einem Winkel β zur Gutzufuhrfläche 3 einwirkt, der von den Werten der Feldintensitätsgradienten in den Richtungen X und Z abhängt. Die elektrodynamische Kraft F ist bestrebt, die metallischen Partikeln 1 in die Richtung der Verkleinerung der Feldintensität "hinauszustoßen" und der Betrag dieser Kraft ist desto größer, je näher sich die Partikeln 1 zur Linie 4 der maximalen Feldintensität befinden.

Die elektrodynamische Kraft F hat zwei Komponenten:
eine Komponente F_z, die senkrecht zur Gutzufuhrebene 3 gerichtet ist, und eine Komponente F_x, die in der Ebene 3 wirkt und senkrecht zur Linie 4 der maximalen Feldintensität gerichtet ist. Die Komponente F_z ist bestrebt, die Partikeln 1 über die Ebene 3 anzuheben und auf diese Weise gleicht sie teilweise deren Gewicht aus sowie verkleinert die Reibungskräfte zwischen den Partikeln 1 und der Oberfläche ihrer Bewegung.

Infolge der Orientierung der Linie 4 der maximalen Feldintensität unter dem Winkel α zur Gutzufuhrrichtung kann die Komponente F_x der elektrodynamischen Kraft F ihrerseits in zwei Komponenten zerlegt werden: eine Kraft F1, die in einer zur Gutzufuhrrichtung entgegengesetzten Richtung wirkt, und eine Komponente F2, die längs der Linie 4 der maximalen Feldintensität wirkt. Die Kraft F1 übt auf die Partikeln eine Bremswirkung aus, diese Kraft ist einer Trägheitskomponente der Grenzruhereibungskraft der Partikeln 1 dem Betrag nach gleich und der Richtung nach gegensinnig. Die Kraft F2 überschreitet dem Betrag nach die tangentiale Komponente der Grenzruhereibungskraft der Partikeln 1 und hat eine dieser tangentialen Komponente gegensinnige Richtung. Diese Kraft F2 bewirkt eine Ablenkung der metallischen Partikeln 1 aus deren ursprünglicher Bahn und eine Ableitung der Partikeln 1 aus dem zu trennenden Gut längs der Linie 4 der maximalen Feldintensität.

Also soll der Wert H der Feldintensität so groß sein, daß er eine Bildung der elektrodynamischen Kräfte F_x und F_z gewährleistet, die für eine Kompensation der Reibungskräfte der metallischen Partikeln 1 im Sollbereich deren Korngröße mit der Oberfläche der Partikelzufuhr und für eine Ableitung dieser Partikeln aus dem zu trennenden Gut unter einem Sollwinkel α ausreicht. Dabei wird die Größe der Kraft F₂, die die Partikeln 1 aus deren Ausgangsbahn ablenkt, durch den Ausdruck bestimmt:

F₂=K H_x grad H_x cos α

mit K-Faktor, der zur spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Stoffes der Partikeln 1, deren Volumen und Masse proportional ist, und H_x-Komponente der Feldintensität in der Achse X in der aktuellen Partikelposition.

Da im Ergebnis der Einwirkung der Kraft F_z Reibungskräfte zwischen den Partikeln 1 und der Oberfläche deren Bewegung verkleinert werden, können dementsprechend die beiden Kräfte F₁ und F₂ vermindert werden, so daß der energetische Aufwand zur Trennung von Metallpartikeln in einem Zweigradientenfeld, das erfindungsgemäß gebildet wird, kleiner sind als in einem Eingradientenfeld. Andererseits können bei ein und demselben energetischen Aufwand für die Feldbildung in einem Zweigradientenfeld größere Partikeln nichtferromagnetischer Metalle ausgetrennt werden.

Die Geschwindigkeit V der Gutzufuhr wählt man aufgrund der vorgegebenen Anforderungen an die Trennungsgüte und an die Leistung des Trennungsvorgangs aus.

Die Größe des Winkels α zwischen der Linie 4 der maximalen Feldintensität und der Gutzufuhrrichtung wählt man nach der Bedingung aus, daß dabei eine optimale Ableitung der Metallpartikeln 1 aus dem zu trennenden Gut längs der Linie 4 sicherzustellen ist. Dazu soll die Kraft F₂ größer als die Kraft F₁ sein, d. h. F₂/F₁=ctgα<1 und α<±45°. Falls angenommen wird, daß in Fig. 1 der Winkel α von der Zufuhrrichtung im Uhrzeigersinn abgelesen wird, werden bei α<+45° die Partikeln 1 nach rechts (in der Gutzufuhrrichtung gesehen) und bei α<-45° werden sie nach links abgeleitet. Wenn die Kraft F₂ die Kraft F₁/α<45°/ unterschreitet, werden sich die Metallpartikeln 1 nicht genau längs der Linie 4 bewegen und die Geschwindigkeit ihrer Ableitung aus dem Feld wird kleiner. Im Ergebnis davon sammeln sich die Partikeln 1 im Bereich der Feldwirkung, ver­ hindern dabei eine Zufuhr des zu trennenden Guts ins Feld und die Trennungsleistung wird herabgesetzt.

Die Wahl eines optimalen Wertes des Winkels α wird durch Fig. 2 erläutert, worin Abhängigkeiten eines Faktors ε der Gewinnung nichtferromagnetischer elektrisch leitender Partikeln und einer reduzierten Leistung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes erforderlich ist das eine Trennung dieser Partikeln sicherstellt, vom Winkel α angeführt sind. Unter einer reduzierten Leistung gilt hier ein Verhältnis der Leistung P_l, die zur Bildung eines Feldes erforderlich ist, worin die Linie der maximalen Intensität eine Länge l hat und unter einem Winkel α zur Gutzufuhrrichtung angeordnet ist, zu einer Leistung Pc, die zur Bildung desselben Feldes mit einer Linie der maximalen Intensität, die senkrecht zur Gutzufuhrrichtung angeordnet ist und eine Länge c=l sin α hat. Die in Fig. 2 eingezeichneten Kurven sind in Versuchen gewonnen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist ein Bereich der Werte des α-Winkels von 30° bis 45° ein optimaler in bezug sowohl auf den Faktor ε, der die Trennungseffektivität widerspiegelt, als auch auf den energetischen Aufwand für die Felderzeugung. Bei α<30° nimmt der Faktor ε merklich ab und vergrößert sich stark die Energie, die zur Feldbildung erforderlich ist.

Eine Vorrichtung, die das beschriebene Verfahren zur elektrodynamischen Trennung durchführt, enthält erfindungsgemäß ein Elektromagnetsystem, das einen linearen Einwindungs- Induktor 5 (Fig. 3) mit einem Magnetleiter 6, ein Mittel mit einer ebenen Tragfläche zur Zufuhr eines zu trennenden Guts in das durch das Elektromagnetsystem erzeugte Feld, einen Aufgabebunker 7, einen Aufnahmebehälter 8 für elektrisch leitende, z. B. metallene Partikeln und einen Aufnahmebehälter 9 für elektrisch nicht leitende Partikeln 2 einschließt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt das Mittel zur Zufuhr des zu trennenden Guts einen Förderer 10 dar, doch als dieses Mittel kann z. B. eine schräge Fläche aus einem nichtmagnetischen Stoff sein, worüber ein zu trennendes Schüttgut unter Schwerkraftwirkung bzw. infolge Schwingungen dieser Fläche fließt.

Der Induktor 5 ist unterhalb des Gurtes des Förderers 10 in unmittelbarer Nähe davon angebracht, dabei ist die Längsachse 11 des Induktors 5 zur Gurtfläche des Förderers 10 parallel. Da der Induktor 5 einen linearen Induktor darstellt, d. h. die Form einer in einer Richtung langgezogenen Windung hat, gilt als die Achse 11 des Induktors 5 die Achse deren geradlinigen Abschnittes, der das elektromagnetische Feld erzeugt. Oberhalb des Gurtes des Förderers 10 ist vor dem Induktor 5 (in der Laufrichtung des Förderers) der Aufgabebunker 7 angeordnet und die Behälter 8 und 9 befinden sich unterhalb des Gurtes des Förderers 10, wobei sich der Behälter 8 für die elektrisch leitenden Partikeln am Rand des Förderergurtes, wo der Magnetleiter endet, und der Behälter 9 für die elektrisch nicht leitenden Partikeln am Ende des Förderers 10 befindet. Der Induktor 5 ist als ein Hohlleiter mit einem Rechteckquerschnitt ausgeführt, der in eine Nut des Magnetleiters 6 eingesteckt ist, der einen U-förmigen, z. B. rechteckigen Querschnitt aufweist. Der Induktor 5 ist mit seiner offenen, durch den Magnetleiter 6 nicht umschlossenen Seite dem Gurt des Förderers 10 zugekehrt. Ein Hohlraum 12 im Inneren des Induktors 5 dient zur Zufuhr der Kühlflüssigkeit.

Der Induktor 5 wird von einem Hochfrequenzgenerator 13 (Fig. 4) gespeist. Rohre 14, die mit dem Hohlraum 12 des Induktors 5 verbunden ist, dienen zur Zufuhr und Ableitung der Kühlflüssigkeit. Wie es Fig. 4 zeigt, ist die Achse 11 des Induktors 5 unter einem Winkel α zur Längsachse des Förderers 10, d. h. zur Zufuhrrichtung des zu trennenden Guts angeordnet. Nach den vorstehend bei der Beschreibung des Verfahrens zur elektrodynamischen Trennung dargelegten Überlegungen, liegen die bevorzugten Werte des α-Winkels in einem Bereich von 30° bis 45°.

In dem in Fig. 4 dargestellten Elektromagnetsystem umschließt der Magnetleiter 6 den Induktor 5 an dessen geradlinigem Abschnitt auf der ganzen Breite des Förderergurtes. In diesem Falle bewirkt die Einrichtung eine Trennungszone, deren Länge l der Länge des Magnetleiters 6 und Breite h der Breite seiner Arbeitsfläche gleich ist. Der Induktor 5 kann aber von dem Magnetleiter an seinen beiden geradlinigen Abschnitten umschlossen werden, dann werden zwei parallel angeordnete Trennungszonen gebildet, was für eine Steigerung der Trennungseffektivität wünschenswert sein kann. Außerdem kann der zweite geradlinige Induktorabschnitt, der von dem Magnetleiter nicht umschlossen ist, in bezug auf die Transportebene beliebig angeordnet sein.

Es ist auch eine Ausführungsvariante der Erfindung möglich, bei der im Unterschied von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante der Magnetleiter des Induktors 5 den Gurt des Förderers 10 nicht auf dessen Gesamtbreite "überdeckt", d. h. nicht bis zu den Gurträndern reicht.

Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung weist der Magnetleiter 15 (Fig. 5) des Induktors 5 im Querschnitt die Form einer "Cartesisches Blatt"-Kurve auf, die auf der Seite ihres Knotenpunktes 16 abgestumpft ist. Eine Nut für den Induktor 5 ist im Magnetleiter 15 von der Seite seiner ebenen Fläche ausgeführt. Diese Form des Magnetleiters 15 stellt die Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes mit minimalen durch Randeffekte bewirkten Verzerrungen und mit maximalen Intensitätsgradienten im Bereich der Arbeitsfläche des Magnetleiters 15 sicher. Zur Steigerung der Feldintensitätsgradienten soll die Breite h der Arbeitsfläche des Magnetleiters 15 so klein sein, wie es nur der Wärmezustand zuläßt. Im Magnetleiter 15 sind Kanäle 17 für eine Kühlflüssigkeit ausgeführt. Kühlkanäle können gegebenenfalls auch im Magnetleiter 6 in Fig. 3 vorgesehen werden.

Die Einrichtung funktioniert wie folgt.

Wenn der Induktor 5 (Fig. 4) von einem HF-Strom durchflossen wird, wird im Raum über dem Magnetleiter 6 ein elektromagnetisches Zweigradientfeld erzeugt, dessen Wirkungsbereich in der Gurtebene des Förderers 10 durch die Länge l und die Breite b des Magnetleiters 6 bestimmt ist. Das elektromagnetische Feld weist die maximale Intensität in der Achse 11 des Induktors 5 (in der Y-Achse) auf der ganzen Länge des Magnetleiters 6 auf und klingt jäh in der zur Achse 11 des Induktors 5 in der Gurtebene des Förderers 10 (in der X-Achse) sowie in der zur Gurtebene des Förderers 10 senkrechten Richtung (in der Z-Achse, die in Fig. 4 senkrecht zur Zeichnungsebene gerichtet ist) ab.

Die Änderung in den erwähnten Richtungen der Intensität F des durch das Elektromagnetsystem mit einem Magnetleiter 15, der im Querschnitt ein abgestumpftes Cartesisches Blatt darstellt, erzeugten Feldes ist in Fig. 5 dargestellt, worin drei Kurven 18, 19 und 20 der Intensität in drei parallelen Ebenen 18¹ bzw. 19¹ und 20¹ angeführt sind, die in verschiedenen Abständen von der Arbeitsfläche des Magnetleiters 15 verlaufen. In der Richtung der Y-Achse (d. h. über die Länge des Magnetleiters) findet keine Änderung der Feldintensität statt.

Aus dem Bunker 7 (Fig. 4) wird ein nichtferromagnetisches Schüttgut aus Metallpartikeln 1 und Partikeln 2 elektrisch nicht bzw. nur schwach leitender Stoffe in einer Schicht auf den Gurt des Förderers 10 aufgegeben. Das zu trennende Gut gelangt in die Trennungszone, die sich über dem Magnetleiter 6 befindet und durch die maximalen Gradienten der Feldintensität gekennzeichnet ist, wobei die Fläche dieser Trennungszone gleich l×h ist. Die elektrisch nicht leitenden Partikeln 2 werden vom Förderer 10 durch die genannte Trennungszone mitgenommen und in den Aufnahmebehälter 9 geschüttet. Die Metallpartikeln 1 werden, indem sie in die Trennungszone gelangen, der Wirkung der elektrodynamischen Kraft unterzogen. Eine Zerlegung der elektrodynamischen Kraft in Komponenten und die Wirkung jeder von diesen Komponenten auf die elektrisch leitenden Partikeln sind ausführlich bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorstehend beschrieben und durch Fig. 1 erläutert. Die Komponente F₂ der elektrodynamischen Kraft, die auf die Partikeln 1 in der Richtung der maximalen Feldintensität, d. h. längs der Achse 11 des Induktors 5 einwirkt, stellt eine Bewegung der Partikeln 1 in dieser Richtung und deren Ableitung von der Oberfläche des Förderers 10 in den Aufnahmebehälter 8 sicher.

Im Falle, wenn der Magnetleiter nicht bis zu den Gurträndern des Förderers 10 reicht, werden die Metallpartikeln 1 längs der Achse 11 des Induktors 5 auf einen Randabschnitt des Gurtes bewegt, unterhalb dessen kein Magnetleiter vorhanden ist, und werden weiter parallel zum Fluß der elektrisch nicht leitenden Partikeln 2 transportiert. Der Behälter 8 zur Aufnahme der elektrisch leitenden Partikeln 1 wird in diesem Falle am Ende des Förderers 10 in einem entsprechenden Abstand vom Aufnahmebehälter 9 für die elektrisch nicht leitenden Partikeln angeordnet.

Obwohl die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung bezüglich Abscheidung der elektrisch leitenden (metallenen) Partikeln von den elektrisch nicht leitenden beschrieben sind, ist es ersichtlich, daß die Erfindung auch zur Trennung elektrisch leitender Partikeln von Stoffen mit verschiedenen Werten der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit, z. B. Kupfer und Blei, zum Einsatz kommen kann. Zu diesem Zweck wird ein elektromagnetisches Feld mit solch einer Intensität gebildet, daß Kupferpartikeln aus ihrer Ausgangsbahn abgelenkt werden, während die Bahn der Bleipartikeln, die eine bedeutend niedrigere spezifische elektrische Leitfähigkeit im Vergleich mit Kupfer haben, unverändert bleibt.

Die bei einer praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielten Ergebnisse sind in den nachstehenden Beispielen angegeben.

Beispiel 1

Durch einen linearen Einwindungs-Induktor wurde ein elektromagnetisches Zweigradientenfeld mit einer maximalen Intensität 0,1 bis 0,3 T und einer Frequenz von 10 kHz erzeugt. Dem Feld wurde durch einen Förderer mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min ein gebrochener Kabelschrott zugeführt, der die folgenden Stoffe (in %) enthielt: Aluminium 81, Blei 16, Kabelisolation 3. Partikelabmessungen betrugen 2,5 bis 40 mm, die Leistung der Vorrichtung betrug 0,6 t/h. Der Faktor der Aluminiumgewinnung betrug 98,6 bis 99,2%.

Beispiel 2

Durch einen linearen Einwindungs-Induktor wurde ein elektromagnetisches Zweigradientenfeld mit einer maximalen Intensität 0,1 bis 0,3 T und einer Frequenz von 440 kHz erzeugt. Dem Feld wurden durch einen Förderer mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min verschrottete Funk- und Elektronengeräte zugeführt, deren Gehalt an Aluminium, Messung und Kupfer 60%, an Keramik und Gummi 40% betrug. Partikelabmessungen lagen in einem Bereich von 1 bis 5 mm, die Leistung der Einrichtung betrug 0,3 t/h. Der Winkel zwischen der Induktorachse und der Gutzufuhrrichtung betrug 45°. Der Faktor der Gewinnung der angegebenen Buntmetalle betrug 91 bis 92%.

Claims (6)

1. Verfahren zur elektrodynamischen Trennung von nicht­ ferromagnetischen, elektrisch leitenden Partikeln, bestehend darin, daß man

• - ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt,
• - und diesem Feld ein zu trennendes Schüttgut zuführt, das nichtferromagnetische Partikeln (1, 2) mit verschiedenen Werten der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit enthält,
• - wobei die Linie (4) der maximalen Intensität des elektromagnetischen Feldes in der Ebene (3) der Gutzufuhr liegt, und
• - das Feld einen hohen Intensitätsgradienten in der Richtung aufweist, die zur Linie (4) der maximalen Intensität in der Ebene (3) der Gutzufuhr senkrecht ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das elektromagnetische Feld auch einen hohen Intensitätsgradienten in der Richtung aufweist, die zur Ebene (3) der Gutzufuhr senkrecht ist, und
• - die Linie (4) der maximalen Feldintensität unter einem Winkel zur Gutzufuhrrichtung angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie (4) der maximalen Feldintensität unter einem Winkel von 30 bis 45° zur Gutzufuhrrichtung angeordnet ist.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit

• - einem Elektromagnetsystem und
• - einem Mittel (10) mit einer ebenen Tragfläche zur Zufuhr eines zu trennenden Guts in das durch das Elektromagnetsystem erzeugte Feld, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das Elektromagnetsystem einen linearen Einwindungs-Induktor (5) einschließt, der wenigstens auf einem Teil seiner Länge von einem U-förmigen Magnetleiter (6) umschlossen ist,
• - wobei der Induktor (5) unterhalb der Tragfläche des Mittels (10) zur Zufuhr des zu trennenden Guts derart angebracht ist, daß die Achse (11) des Induktors (5) zur Ebene der Tragfläche des genannten Mittels (10) zur Zufuhr des zu trennenden Guts parallel und unter einem Winkel zur Gutzufuhrrichtung angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (11) des Induktors (5) unter einem Winkel von 30 bis 45° zur Gutzufuhrrichtung angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetleiter (15) des Elektromagnetsystems im Querschnitt die Form eines Cartesischen Blattes hat, das auf der Seite des Knotenpunktes (16) abgestumpft ist.