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Vorrichtung zur magnetischen Trennung von Mischprodukten Vorliegende
Erfindung betrifft einen Magnetscheider und insbesondere eine Vorrichtung zum Trennen
von schwach oder sehr schwach magnetischen Produkten, wie Schiefer und Salze, aus
denen das Rohkalisalzfördergut sich zusammensetzt.
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Es sind bereits Magnetscheider bekannt, in denen die zu behandelnden
Stoffe in dem zwischen den Polschuhen der Elektromagneten erzeugten Feld frei fallen
und nach beiden Seiten von der Fallbahn abgelenkt werden. Die bekannten Vorrichtungen
üben jedoch keine Wirkung aus auf so schwach magnetische Produkte, wie oben angegeben
wurde. Um jedoch auf Schieferteilchen eine zur wirksamen Scheidung geeignete Kraft
ausüben zu können, ist ein außergewöhnlich starkes magnetisches Feld von der Größenordnung
von 15 ooo bis 2o ooo Gauß erforderlich. Aber dadurch steht man vor einer
besonders schwierigen Aufgabe. Um ein derartig starkes Feld mit einem annehmbaren
Energieaufwand zu erbalten, muß man für die Elektromagnete Polschuhe anwenden, die
in einer Spitze enden, damit genügend Kraftlinien konzentriert werden. Aber unter
diesen Bedingungen ist die Bahn der zwischen den Polschuhen fallenden Teilchen,
auf der die Teilchen dem starken Feld unterworfen sind, sehr kurz, so daß die Wirkung
eines derartigen Scheiders noch immer sehr schwach ist.
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In der Vorrichtung, welche den Gegenstand der Erfindung bildet, sind
diese Schwierigkeiten beseitigt, und die gewünschte Wirkung wird dadurch erzielt,
daß die Polschuhe die Form von Zylindern haben, deren Leitlinien ebenfalls angenähert
Kreisbögen sind, deren gemeinsame Mitte mit dem Krümmungsmittelpunkt der Bahn im
Bahnanfang übereinstimmt, so daß eine stark gekrümmte Bahn beschrieben wird, wenn
das aufgegebene Material horizontal oder fast horizontal mit einer kleinen Anfangsgeschwindigkeit
sich selbst überlassen wird. Unter diesen Bedingungen ist, jedes Teilchen unter
dem Einfluß der Schwerkraft bestrebt, eine Parabel zu beschreiben, deren Scheitel
im Anfang des Falles liegt. Bekanntlich kann eine Parabel in der Nähe ihres Scheitels
als Kreis aufgefaßt werden, dessen Mittelpunkt mit dem Krümmungsmittelpunkt der
Parabel im Scheitel zusammenfällt. Da außerdem die Polschuhe durch Zylinder begrenzt
werden, deren Leitlinien ihren Krümmungsmittelpunkt im Krümmungsmittelpunkt im Scheitel
der Parabel besitzen, so erhält man ein stark konzentriertes Feld senkrecht zur
Fallbahn und einen außerordentlich engen Zwischenraum,
sobald die
Bahn, auf der jedes Teilchen der starken Feldwirkung unterworfen ist, bis zum Maximum
verlängert worden ist.
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Es zeigt sich, daß man mit einer derartigen Anordnung eine tatsächlich
wirksame Trennung von so schwach magnetischen Stoffen wie das Fördergut aus Kalisalzgruben
erzielen kann.
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Um die Feldstärke zu erhöhen, ist es zweckmäßig, das kürzeste Ende
der Polschuhe aus Eisenkobalt oder einem anderen Werkstoff von hoher Permeabilität
zu bilden.
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Es sind zwar Magnetscheider bekannt, in denen einer der Polschuhe
eine Spitzform besitzt, aber in diesen Scheidern werden die Teilchen sich selbst
im Felde überlassen mit einer stark nach unten geneigten Anfangsgeschwindigkeit;
infolgedessen durchlaufen die Teilchen nicht die Fallparabel anfangend beim Scheitel,
wie es gemäß der Erfindung vorgesehen ist. Bekanntlich ist der Punkt, in welchem
eine Parabel die größte Krümmung zeigt, der Scheitel, und nur in der Nähe dieses
Scheitels kann die Parabel durch einen Kreis ersetzt werden, dessen Radius dem Scheitelkrümmungsradius
entspricht. Deshalb ist der Teil der Bahn, auf der die Teilchen dem vom Spitzpol
erzeugten starken Felde unterworfen werden, sehr viel kürzer in den bekannten Magnetscheidern
als in einem Scheider nach der Erfindung. Außerdem kann in jenen Scheidern das Feld
nicht senkrecht zur Bahn in der Nähe des Fallanfanges stehen; infolgedessen ergibt
sich eine erheblich kleinere Wirkung und lassen sich die bekannten Scheider für
schwach magnetische Stoffe nicht verwenden.
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Nachstehend wird an Hand der Zeichnungen eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Fig. z stellt den Aufriß, Fig. 2 den Grundriß der Vorrichtung dar.
Fig.3 stellt in größerem Maßstab eine Form der Polschuhe dar, die sich als sehr
vorteilhaft erwiesen hat.
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Fig.4 zeigt in vergrößertem Maßstab die wirksamen Enden der Polschuhe.
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Die durch die Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem
Trichter i, der das zu behandelnde Gut enthält, welches auf eine Rutsche
l in n p fällt. Diese Rutsche setzt sich aus drei verschiedenen Teilen zusammen.
Auf den ersten, l m, fällt aus dem Trichter i das zu behandelnde Gut. Dieser
Teil ist so angeordnet, daß die Kante m an der Stelle vorgesehen ist, bis zu der
sich die im Gleichgewicht befindliche Böschung des aus dem Trichter herabrutschenden
Gutes erstrecken würde. Darüber hinaus ist der Teil m iz stärker geneigt, und der
Teil n p nähert sich der Horizontalen. Die Rutsche 1 m n p wird transversalen
Schwingungen unterworfen, so daß ein Teil der Gutsanhäufung die Kante m mit einer
Geschwindigkeit überschreitet, die kleiner ist als Va. Diese Geschwindigkeit nimmt
auf dem Teil m n der Rutsche zu und wird größer als ha, so daß die Übereinander-,
lagerung der Teilchen aufgehoben wird, und auf dem Teil n p, wo die Geschwindigkeit
abnimmt, nähern sich die Teilchen und bilden eine gleichmäßige Schicht, die die
Kante p mit der horizontalen Geschwindigkeit Tja überschreitet. Die Anordnung in
Form einer Flächenschicht gestattet eine scharfe Trennung, weil die Teilchen, die
sich in der Horizontalen in einer einzigen Schicht befinden, in der vertikalen Ebene
jedes wie für sich isoliert -sind und zwischen ihnen keine die Wirkung der Schwerkraft
und der des magnetischen Feldes beeinträchtigenden Stöße und kinetischen Reaktionen
auftreten. Die Trennung erfolgt also in einer vertikalen Ebene für jedes Teilchen;
das Ausbringen nimmt proportional der Vergrößerung der Schlitzlänge zu.
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Diese Anordnung ist jedoch, insbesondere für feine Produkte, nicht
unbedingt erforderlich. Die transversalen Schwingungen der Rutsche l m n
p werden durch eine Vorrichtung wie eine Kurbelstange nebst Exzenter 7,
7,1 (Fig. 2) oder durch irgendein anderes entsprechendes Mittel erhalten.
Das Gut würde infolge der Anfangsgeschwindigkeit Vo, welche es beim Verlassen der
Rutsche Z m n p besitzt, die in Fig. 3 strichpunktierte Parabel des freien Falles
8 beschreiben, wenn das magnetische Feld nicht vorhanden wäre. Da dasselbe aber
vorhanden ist, beschreiben nur die nichtmagnetischen Anteile diese Parabel B. Dagegen
werden die paramagnetischen oder diamagnetischen Anteile, die der Wirkung des Feldes
unterworfen werden, nach links oder rechts von dieser Parabel abgelenkt und in entsprechend
aufgestellten Behältern oder Trichtern 9 und io gesammelt. Die von dem Feld wenig
beeinflußten Anteile fallen auf ein elastisches Band, beispielsweise eine Klaviersaite
i i, werden dort zurückgeworfen und fallen schließlich in einen der Behälter 12
und 13.
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Die Polschuhe des Elektromagneten erhalten vorteilhafterweise die
in Fig.3 dargestellte Form oder ähnliche Formen.
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In Fig. 4 bedeutet 21 den Krümmungsmittelpunkt der Parabel des freien
Falles 8 im Scheitel 22. Einer der Polschuhe 4 schließt mit einem Zylinder 4a ab,
dessen Leitlinie ein Kreis 23 mit kleinem Radius ist, der auf der Vertikalen des
Endstückes p der Rutsche 3a beginnt und seinen Mittelpunkt in 21 hat. Der andere
Polschuh 5 wird mit Rücksicht auf den Teil 4a von einem Zylinder
begrenzt,
dessen Leitlinie 24 eine der Parabel 8 parallele Parabel ist, mit ihrem Scheitel
in 25, auf der Vertikalen des Endstückes p der Rutsche. Das durch diesen Polschuh
erzeugte Feld ist außerordentlich stark; es ist außerdem radial und scheint von
dem Krümmungsmittelpunkt 21 auszugehen, der dem Zylinder 23 und der Parabel 8 gemein
ist, wie es die Linien F andeuten, welche die Kraftlinien darstellen.
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Wie man sieht, stehen diese Kraftlinien senkrecht zur Parabel am Anfang
des Falles. In Abwesenheit des Feldes folgen die sich selbst überlassenen Teilchen
der Parabel des freien Falles B. Wenn das Feld vorhanden ist, folgen lediglich die
nichtmagnetischen Teilchen, die vom Feld nicht beeinflußt werden, dieser Bahn, während
die magnetischen Teilchen, die bestrebt sind, vom Polschuh 4a angezogen zu werden,
die Parabel verlassen und sich dem Polschuh 4a nähern: In dem Maße, wie dieselben
sich diesem Polschuh 4a nähern; nimmt die magnetische Wirkung, der sie unterworfen
sind, zu, was sich aus dem radialen Verlauf des Feldes ergibt. Diese Teilchen werden
also immer mehr abgelenkt und folgen ungefähr der Bahn 8a. . Außerdem ist ein Abstreicher
vorgesehen, um stark magnetische, an der Kante 46 festhaftende Anteile laufend zu
entfernen.
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Bei einem Versuch wurde ein Elektromagnet mit Eisenkernen von 7,5
cm Durchmesser benutzt. Die Schichtdicke des Gutes, das über die Rutsche
l m ra p geführt wurde, war ungefähr 6 mm, die horizontale Fortbewegungsgeschwindigkeit
17 cm pro Sekunde und die Intensität des Feldes etwa 2o ooo Gauß. Die Fallhöhe,
d. h. die Höhe zwischen der magnetischen Kante 4a und den Behältern, war 2o cm.
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Die Vorrichtung kann als Doppelvorrichtung zusammengesetzt werden,
wobei der magnetische Kreislauf dann vier Polschuhe und zwei Schlitze enthält.
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Die oben beschriebene Vorrichtung hat mit einer Mischung aus diamagnetischem
Salz und Kupfersulfat zu sehr guten Ergebnissen geführt, indem letzteres, obgleich
sehr wenig magnetisch (to # io-°), sehr gut getrennt wurde: Das in einem der Behälter
9 und to aufgefangene. Material enthielt 98 °t° diamagnetisches Salz, während das
in dem anderen Behälter aufgefangene Material 994 °t° Kupfersulfat enthielt.
| Mit Kalisalzen wurden folgende Ergebnisse erzielt: |
| 855 g Salz (4 mm bis io mm) mit geringer Geschwindigkeit (i
t pro Stunde pro Meter Schlitz) |
| und der Zusammensetzung |
| i6,20/0 bis 138g KCl, |
| 25,5 °/° - zig g Unlösliches, |
| 54,i °l° - 462 g NaCl, |
| 4,2 °j° - 36 g M9C12, Ca S 04, Lösliches |
| ergaben nach Durchgang durch die Vorrichtung: |
| 21o g Schiefer . . . . . . . . . . . . . = 166 g Unlösliches,
wovon 35 g Anhydrit, |
| 8 g K Cl, |
| 36 g Na Cl - 2 g Mg C12 und 7 g lösliches An- |
| hydrit; |
| 61o g Salz . . . . . . . . . . . . 49 g Unlösliches, wovon
39 g Anhydrit, |
| 114g KCl, |
| 4479 Na Cl -% g Mg C12 und 22 g lösliches An- |
| hydrit; |
| 35 g Gemischtes ....... . . . . . = 16 g Unlösliches,
wovon to g Anhydrit, |
| 3 g KCl, |
| 16g NaCI - i g M9C12 und 2 g lösliches An- |
| hydrit. |
| Bei einem zweiten Versuch wurden verarbeitet: |
| iooo g Feinsalz (o bis 4 mm) bei, langsamem Durchgang (i t
pro Stunde) |
| und der Zusammensetzung |
| 28,9 % bis 289 g KCl, |
| 61,3 °@° - 6139 Na Cl, |
| 1o,8 °@° - 1o8 g Unlösliches. |
| Es wurden erhalten: |
| 14o g Schiefer und Unlösliches - 63 g Unlösliches, wovon 6
g Anhydrit, |
| ' 249 K Cl, |
| 539 Na Cl; |
| 86o g Salz . . . . . . . . . . . . . . . . . = 439 Unlösliches,
wovon 14 g Anhydrit, |
| 266 g K Cl, |
| 5519 Na Cl. |
Die beschriebene Vorrichtung soll natürlich nur als Beispiel dienen,
und man kann, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, in jeder geeigneten Weise
die Ausführungsform der Vorrichtung ändern.