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Verfahren und Vorrichtung zur elektromagnetischen Trennung von mineralischem
Gut Die vorliegende Erfindung betrifft die elektromagnetische Trennung oder Anreicherung
von Mineralien, die auf die Wirkung eines Magnetfeldes vor anderem Gut ansprechen,
welches nicht oder in anderer Weise auf ein derartiges Feld anspricht.
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Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektromagnetischen
Scheidung oder Konzentrierung von fein verteiltem Gut bekannt, bei welchem ein Strom
des betreffenden Gutes in der Längsrichtung durch einen verhältnismäßig langen und
schmalen Trog hindurchgeleitet wird, der oberhalb oder unterhalb der Parallelpole
eines langgestreckten mehrphasenwechselstromelektromagnetischen Systems angeordnet
ist. Dieser Mineralstrom wird der Einwirkung des mehrphasenbeweglichen Magnetfeldes
oder Felder, die durch das genannte elektromagnetische System erzeugt werden, in
einer zur Stromrichtung rechtwinklig liegenden Richtung unterworfen, so daß das
auf die Einwirkung eines derartigen beweglichen Magnetfeldes oder -felder ansprechende
Material (kurz beeinflußbare Masse genannt), von dem nicht ansprechenden (kurz mit
träge Masse bezeichnet) getrennt wird und durch ein derartiges Feld stufenweise
in seitlicher Richtung nach der einen Längsseite oder einem bestimmten Teil des
genannten Troges bewegt wird, während die träge Masse stufenweise in entgegengesetzter
seitlicher Richtung zu der entgegengesetzten Längsseite oder dem entgegengesetzten
Teil des .erwähnten Troges bewegt wird.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses auf wechselweiser
Wirkung des elektromagnetischen Systems beruhenden Verfahrens und ist demgegenüber
darin zu sehen, daB die Wanderrichtung des Gutstromes derjenigen des Magnetfeldes
parallel ist. Gemäß der Erfindung wird das zu behandelnde Mineral oder Erz in bekannter
Weise in fein verteiltem Zustande durch ein langg:estrecktes Elektromagnetfeld bewegt,
welches durch ein oder mehrere in der Stromrichtung angeordnete mehrphasenelektromagnetische
Systeme derart erzeugt wird, daß die beeinflußbare Masse durch ein derartiges langgestrecktes
Feld seitlich in entgegengesetzten Richtungen und in der Längsrichtung mit Beziehung
zu der Hauptrichtung des Stromes abgestoßen wird, so daß diese beeinflußbare Masse
von Gangart und anderen Stoffen (träge Masse) getrennt wird, die durch ein derartiges
Feld oder Felder nicht oder wenig beeinflußt wird und unbeeinflußt. vorwärts fließt.
Die beeinflußbare Masse wird auch aufwärts von den Polflächen abgestoßen.
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Das mehrphasenelektromagnetische System umfaßt eine einzelne Reihe
von Polen, die sich in der Längsrichtung parallel zu der
Richtung
des Troges für den zu behandelnden Gutstrom erstreckt. Die Einzelreihe von aufeinanderfolgenden
Polen wird durch eine Mehrphasenwicklung erregt, vorzugsweise eine Zweiphasenwicklung.
Die Pole können ebenso breit sein wie der Trog oder auch noch breiter, und jeder
Pol der Reihe kann jede gewünschte Breite, Länge und Tiefe haben.
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Das fein verteilte, zu behandelnde Gut wird mit Wasser gemischt oder
auch trocken verwendet, wobei in jedem Falle der Trog so geneigt sein muß, daß der
Strom der Trübe oder des trockenen, pulverförmigen Gutes allein durch seine Schwere
durch den Trog voranfließt. Ist der Trog nur wenig geneigt oder waagerecht, so kann
in bekannter Weise die Bewegung des fein verteilten Stoffes den Trog entlang durch
Schwingungen oder Stöße bewirkt werden, die in senkrechter und waagerechter Richtung
erfolgen. Das Gut känn aber auch in der Längsrichtung durch das langgestreckte Magnetfeld
durch den oberen waagerechten oder geneigten Teil eines endlosen beweglichen Transportbandes
bewegt werden, oder man gestaltet den Weg für das Material senkrecht frei in der
Luft oder durch ein Rohr oder Gehäuse unter einer Füllvorrichtung oder Füllrutsche
oder einem Trichter. Für diesen Fall kann die Ausflußöffnung der Füllrutsche oder
des Trichters im Grundriß gerade oder gekrümmt oder kreisrund sein, und das mehrphasenelektromagnetische
System kann entsprechend angepaßt werden und eine oder mehrere aufrechte Reihen
oder Gruppen übereinander angeordneter Pole umfassen, die sich in der Richtung des
senkrechten Fallweges erstreckt und so, daß er dem fallenden Stoffe -egenübersteht.
Es kann auch eine oder mehrere senkrechte Reihen von übereinandergelagerten Polen
von flacher oder gekrümmter oder kreisrunder Gestalt gemäß der Gestalt der Ausflußöffnung
der Füllrutsche oder des Trichters dem fallenden Strom des Materials entsprechend
benutzt werden, die in geeigneter Weise durch eine Mehrphasenwicklung erregt werden.
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Die Erfindung kann verschiedenartig ausgeführt werden.
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In den Zeichnungen zeigt Abb. r in Seitenansicht, Abb. z im Grundriß
und Abb. 3 im Schnitt eine zur Ausführung der Erfindung geeignete Vorrichtung. Abb.
4. und 5 sind Schnitte durch eine geänderte Ausführung. Abb.6 und 7 sind eine Seiten-
und eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform.
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Bei dem in Abb. z bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist ein verhältnismäßig langer und schmaler Mehrphasenelektromagnet verwandt, dessen
Eisenkern, in der Längsrichtung unterteilt, die Form eines langen Rechens mit einer
Reihe aufrechter Zähne oder Pole a auf der Oberseite hat. Die Pole haben Spulen
oder Wick-Iungen b für Mehr-, zweckmäßig Zweiphasenstrom, und durch diesen wird
ein in der einen oder anderen Richtung den Elektromagneten entlang wanderndes elektromagnetisches
Feld erzeugt, wobei der Magnet mehrere Meter lang und beliebig breit sein kann.
Des Mehrphasenelektromagnet ist in bekannter Weise mit aufwärts gerichteten Polen
unter einem verhältnismäßig langen und schmalen Trog c aus unmagnetisierbarem, den
Strom nicht leitendem Stoff angeordnet, so daß das Feld des Magneten auch den Trog
entlang wandert und nicht, wie bereits bekannt, quer zu diesem. Das zu behandelnde
fein verteilte Mineral wird in Form eines dünnen Stromes trocken oder mit Wasser
gemischt von einem Füllrumpf d in den Trog c aufgegeben, in dem es durch das wandernde
magnetische Feld geführt wird.
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Der Trog hat eine leicht einwärts gewölbte bekannte Form oder einen
waagerechten mittleren Teil mit leicht aufwärts gebogenen Rändern zu beiden Seiten,
wie Abb. 3 und ¢ zeigen, oder die Ränder stoßen in einer mittleren Linie zusammen,
wie in Abb. 5 dargestellt. In jedem Fall soll erreicht werden, daß der magnetunempfindliche
Teil des behandelten Gutes von selbst durch den mittleren Teil des Troges fließt.
Die Oberfläche des mehrphasigen Elektromagneten wird zweckmäßig der unteren Seite
des Troges angepaßt, besonders, wenn die Vorrichtung sehr breit ist. Der Trog ruht
gewöhnlich, wie dargestellt, auf den Magnetpolen auf, oder er ist möglichst nahe
daran angebracht. Der Abstand kann aber nach später erläuterten Gesichtspunkten
verändert werden.
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Wird bei der beschriebenen Anordnung ein Strom fein verteilten mineralischen
Gutes in der Längsrichtung durch den Trog c geführt und der Einwirkung des in derselben
Richtung wandernden magnetischen Feldes ausgesetzt, dann wird der zu sammelnde magnetempfindliche
Teil des Gutes auf folgender Bahn geführt werden. Es wird von der Mitte der Pole
a nach beiden Seiten abgestoßen und gleichzeitig den Trog c entlanggetrieben werden,
daraus ergibt sich eine nach den Trogseiten hin auseinanderweichende, in dessen
Längsrichtung fortschreitende Bewegung, wie in Abb.a durch die dünnen unterbrochenen
Linien e, angedeutet. Dabei findet noch eine Abstoßung aufwärts von den Magnetpolen
a statt; je nach dem Wechsel der Phasen wird dabei das empfindliche Gut in der allgemeinen
Strömungsrichtung oder entgegengesetzt dazu abgestoßen, im letzteren Fall
wird
die Bewegung des magnetempfindlichen Gutteiles verzögert und dadurch eine vollständigere
Trennung desselben von der Gangart oder dem unempfindlichen Gut/ erreicht.
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Die völlige Trennung erfolgt auf folgende Weise: Angenommen, der Trog
sei in geeigneter Weise geneigt, so wird die beeinflußbare Masse an den beiden Seiten
des Troges durch die Schwerkraft hinabgleiten, während die träge Blasse ebenfalls
infolge der Schwerkraft im mittleren Teil des Trichters abfließen und am unteren
Ende als A'usschuß abgestoßen werden kann. Die beeinflußbare Massee wird also nach
den Seiten oder Kanten des Tr oges c abgestoßen (siehe Abb. 4.), während die träge
Masse f oberhalb der Mitte der Polreihe ai nach unten nach dem Ende des Troges hin
abfließti und dort durch die Schwerkraft nach unten fällt.
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Ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gutes nicht genügend groß, so
wird die konzentrierte oder beeinflußbare Masse eine ständige Ablagerung oder einen
Niederschlag auf beiden Seiten des Troges bilden, von dem es von Zeit zu Zeit entfernt
werden kann. Dies kann erfolgen, indem die Beschickung des Troges unterbrochen oder
der Erregerstrom für den Elektromagneten abgeschaltet und dann, nachdem die im Troge
befindliche träge -Masse infolge der Schwerkraft abgeflossen ist, Wasser in den
Trog geleitet wird, das das angereicherte Mineral längs der Trogmitte in ein Aufnahmegefäß
spült. Der erforderliche Wechsel für diesen zeitweiligen Arbeitsgang kann durch
einen Kippbottich oder eine andere geeignete selbsttätige Vorrichtung erfolgen.
Zwei parallele Tröge und Magnete können vereinigt werden, um ein beständiges Abfließen
des Gutes herzustellen, wobei jeder Trog abwechselnd von einem Strom des Gutes und
einem Wasserstrom durchflossen wird.
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Die Länge des Mehrphasenelektromagneten a, b und des Troges
c hängt von der Stärke seines magnetischen Feldes sowie von dem Abstand zwischen
Trog und Elektromagnet ab und weiter von der Fließgeschwindigkeit des Gutes und
davon, welcher Konzentrationsgrad bei einem einmaligen Durchgang des Gutes durch
den Trog erreicht werden soll. Der Trog wird schmal gehalten, damit die magnetempfindlichen
Gutteilchen bei ihrer Trennung von den unempfindlichen nur einen kurzen Weg in der
Querrichtung zurückzulegen haben.
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Ein Mehrphasenelektromagnet a und b mit Trog c bilden eine Einheit
von gegebenem Fassungsvermögen. Für eine größere Gutmenge können zwei oder mehr
solcher Einheiten verwandt werden. Das mehrphasige Magnetfeld kann durch verschieden
starke Erregung oder durch verschiedene Bemessung des Luftraumes zwischen dem Magnetkern
und dem Boden des Troges abgestuft sein. Nimmt z. B. nach dem unteren Ende des Troges
hin die Erregung zu oder der Luftzwischenraum ab, so wird am oberen Ende des Troges
eine Trennung des mehr beeinflußbaren Stoffes stattfinden und das Mitwandern desselben
mit der Gangart verhütet, während der weniger beeinflußbare Stoff durch das stärkere
Feld am unteren Ende des Troges getrennt wird.
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Der Mehrphasenmagnet kann auch in bekannter Weise über dem Trog statt
unter ihm angeordnet sein, und in diesem Falle kann der Trog aus Eisenblech hergestellt
sein, wobei, wie bekannt, der Gutstrom mit dem Eisen oder mit einem zwischengelegten
nichtleitenden Futter oder einer Bekleidung in Berührung sein kann. Der Trog kann
auch zwischen einem oberen und einem unteren Magneten angeordnet sein.
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Der Boden des Troges kann mit Nuten oder Scheidewänden versehen sein,
die aufwärts gerichtet sind oder auch nach Richtung der Längskanten des Troges sich
neigen, um die Trennung der beeinflußbaren Masse von der trägen Masse zu unterstützen.
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Bei den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen sind die Tröge und
Elektromagnete a, b waagerecht, sie können aber bei Gebrauch in der Längsrichtung
so weit geneigt werden, daß das Gut, wie erwähnt, durch seine Schwere weiterfließt.
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Wenn man aus einer Zuflußöffnung am Boden einer Rutsche oder eines
Trichters einen dünnen Strom trockenen Materials senkrecht, z. B. durch die freie
Luft oder durch ein senkrechtes Rohr oder Gehäuse, herabfallen läßt, so wird das
Einphasen- oder Mehrphasenmagnetsystem senkrecht unter der Rutsche oder dem Trichter
angebracht und vermag dann ebenfalls den beeinflußbaren Stoff aus dem trägen Stoff
herauszutreiben. Der Strom teilt sich dann in drei äußere und einen inneren Strom,
von welchem die ersteren infolge der Abstoßtuig von der Polfläche ;oder den Polflächen
entstehen und gänzlich oder überwiegend aus beeinflußbarer Masse bestehen und der
vierte, innere Strom zwischen den Polflächen und dem mittleren der drei äußeren
Ströme liegt und aus träger Masse besteht. Der getrennte beeinflußbare Stoff und
der träge Stoff werden unten in getrennten Behältern gesammelt. Vorrichtungen, wie
z. B. Verteiler, oder schiefe Ebenen, können vorgesehen sein, um die Trennung des
abgestoßenen beeinflußbaren Stoffes von trägem Stoff zu unterstützen.
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In den Abb.6 und 7 ist ein senkrechter
mehrphasiger
Magnet.f, b unter .einem Füllrumpf d angeordnet, aus dem das zu behandelnde Gut
ausströmt, so daß es als dünner Strom oder Streifen vor der Reihe aufeinanderfolgender
Pole herunterfällt und von dem mehrphasigen magnetischen Feld in der beschriebenen
Weise beeinflußt wird. Eine solche senkrechte Vorrichtung kann als Einheit betrachtet
werden. Für die Behandlung gräßerer Mengen von Material können deren mehrere aufgestellt
werden, z. B. nebeneinander unter .einem Aufgabetrichter. Das magnetempfIndliche
Gut fällt dabei infolge der Querabstoßung in schräger Richtung, wenn das gesamte
Gut, wie an sich bekannt, in dünnem Strom vor dem senkrechten Elektromagneten herabfällt.
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Die Erfindung eignet sich besonders für die Trennung und Anreicherung
von Spiegelhänmatit und anderen ähnlich schwach magnetischen Stoffen aus Erzen und
ähnlichen solche enthaltenden Materialien, ebenso aber auch für die Trennung und
Konzentrierung von Magnetit und anderen Stoffen, die der magnetischen Wirkung stärker
unterliegen.
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Bei der Behandlung von spiegelhämatithaltigem Gut ist es vorteilhaft,
ein starkes Feld und einen schmalen Luftspalt zwischen Elektromagnet und Trag zu
benutzen. Unter diesen Bedingungen findet eine Einwirkung auf den Spiegelhämatit
und eine Abstoßung von dem Felde statt. lm Falle des Magnetits erfolgt indessen
in Verbindung mit anderem Gut eine Anziehung des Magnetits zu dem Magneten, und
der Magnetit strebt gewöhnlich danach, sich nahe dem Pol oder den Polen zu sammeln
oder bleibt nahe dem Magnetpol oder den Polen hängen; wird aber der Magnet geschwächt
oder der _ Luftspalt oder Raum zwischen der Fläche des Magneten und dem Strom des
Gutes vergrößert, so läßt die magnetische Anziehungskraft -nach, und bei weiterer
Vergrößerung des Luftspaltes oder Zwischenraumes oder bei größerer Feldschwächung
wird sie überwunden, und es tritt eine Abstoßung zwischen Magnetit und - Feld ein,
sie -hat ihren , Grund in dem Uberwiegen der Abstoßung über die Anziehung infolge
der Hysteresis. Durch Ändern des Luftspaltes oder der Erregung kann die Abstufung
der Abstoßung dem zu behandelnden Gut entsprechend verändert werden. Auf diese Weise
kann man Abstoßung oder Voraneilung von Magnetit erreichen, indem man einen Luftspalt
von mehr als z5 mm Breite benutzt und so die Schwierigkeiten der Polanziehung vermeidet,
die sonst die Behandlung dieses Materials schwierig oder unpraktisch machen.
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Die Erfindung kann auch in Verbindung mit der Behandlung gepulverter
Erze oder Mineralien in Form von Trüben oder in trockenem Zustande in den verschiedenen
Formen von Erzaufbereitungsvorrichtungen, wie Schütteltischen, Transportbändervorrichtungen,
Trennungsvorrichtungen und ähnlichen, zur Anwendung kommen.