EP0242773A2 - Verfahren zur kontinuierlichen Separation magnetisierbarer Partikel und Einrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

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EP0242773A2
EP0242773A2 EP87105496A EP87105496A EP0242773A2 EP 0242773 A2 EP0242773 A2 EP 0242773A2 EP 87105496 A EP87105496 A EP 87105496A EP 87105496 A EP87105496 A EP 87105496A EP 0242773 A2 EP0242773 A2 EP 0242773A2
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EP
European Patent Office
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perforated
feed
branch
particles
field
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EP87105496A
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French (fr)
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EP0242773A3 (en
EP0242773B1 (de
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Horst-Eckart Dr. Vollmar
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication of EP0242773A3 publication Critical patent/EP0242773A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/035—Open gradient magnetic separators, i.e. separators in which the gap is unobstructed, characterised by the configuration of the gap

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous separation of magnetizable paramagnetic and / or diamagnetic particles from a fluid stream loaded with the particles, which is passed through a separation region penetrated by a high gradient magnetic field along a main flow path, according to the preamble of claim 1.
  • a non-generic method which is mainly used for kaolin cleaning, is known, which does not work continuously, but cyclically with high gradient magnetic separators, the magnetizable particles being deposited on the steel wool filling and the latter therefore having to be rinsed cyclically.
  • the processing of substances with a high proportion of magnetizable particles becomes uneconomical due to the short cycle times.
  • a method of the generic type is known from US Pat. No. 4,261,815, which operates with high field gradients for continuous magnetic separation.
  • the device of a magnetic separator specified for its implementation consists of a first matrix of wires perpendicular to the magnetic field for generating field gradients and particle deflection and a second grid matrix for separating the particle streams flowing in the wire direction.
  • the first and second matrix form the flow guide matrix, the main problem with this known device in the difficult manufacture of the plurality of thin wires arranged parallel to the axis, the diameter of which is e.g. Is 0.2 mm and their distances from each other e.g. Amount to 2 mm.
  • the high-performance magnetic field passes through the tubular magnetic separator in the transverse direction, the housing of which is accordingly made of non-magnetic material. Due to the difficult arrangement in its interior, a method using such a magnetic separator is relatively dirt-prone and therefore susceptible to failure in continuous operation.
  • a second variant of a flow guide matrix for the deposition process according to the aforementioned US PS is published in the magazine "IEEE Trans. Magn. MAG 19, 2127 (1983) and also consists of a wire grid matrix, the magnetic field being applied perpendicular to the wire direction and
  • the separation of the particles is also mentioned by means of repulsive magnetic forces.
  • the range of attractive forces is covered by plates made of non-magnetizable material.
  • the object of the invention is to design it in such a way that the problem of the continuous concentration of magnetizable particles in the range of forces of the high gradient magnetic separators can be realized in a more robust and less prone to clogging manner and therefore overall with a better efficiency.
  • the object is achieved in a generic method according to claim 1 by the features specified in the characterizing part of claim 1.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method according to claim 1, as described in the preamble of claim 2 and known in principle by the aforementioned US Pat. No. 4,261,815.
  • this device defined in the preamble of claim 1, the object of creating a particularly advantageous, process- and production-friendly and robust device for carrying out the method according to the invention is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 2.
  • Advantageous developments of the subject matter of claim 2 are specified in subclaims 3 to 20.
  • the device shown in Figures 1 to 8 implements a method according to claim 1.
  • the core of this device of a continuous magnetic separator is a perforated plate-like fine structure, which serves both for the formation of the magnetic field gradients required for the separation and also leads the partial currents enriched and depleted in magnetizable material.
  • the fine structure of the flow guide matrix has separating perforated fields designated as a whole and feed perforated fields ZL arranged therebetween in the direction of the main flow path z.
  • the pole body orifices 1 and the pole body wall parts 2 delimiting them are formed by a perforated plate-like fine structure with hollow cone-shaped, projecting nozzles in the hole area.
  • the pole body wall parts 2 consist of ferromagnetic material, the remaining wall parts 3 of the perforated sheet-like fine structure made of non-magnetizable or diamagnetic or weakly paramagnetic material.
  • Another perforated plate-like fine structure for the feed perforated fields ZL has pairs of perforated plates 5 spaced plane-parallel to one another and arranged with their feed openings 4 congruent to the pole body orifices 1, the gap 6 between the paired perforated plates 5, 5 serving as the feed zone for the particle-laden fluid flow A.
  • the perforated plates 3 are stacked in pairs, in particular mirror images of one another, so that the pole body openings 1 and the pole body wall parts 2 each lie on a common axis.
  • the left upper pole body arrangement shows schematically the field constriction generated by the pole body designated as a whole by PK, the magnetic field designated as a whole by H, the main direction of flow of which points in the direction of the arrow f 1. Because of the local rotational symmetry, the field is narrowed even more than shown in Fig. 1, namely two-dimensionally. To the right of the schematically represented field course, the flow direction of the incoming particle-laden fluid stream A is shown schematically by broken lines.
  • the magnetic forces acting on paramagnetic particles are indicated by arrows F m and bring about a concentration of the paramagnetic particles in the core current flowing into the pole body orifices, while that between the perforated plate 5 and the separating perforated field TL or the associated pole bodies PK and perforated plates 3 remaining partial stream d is depleted of paramagnetic particles.
  • This partial stream d is referred to as the second branch stream and the branch stream p directed into the pole body orifices 1 is referred to as the first branch stream.
  • the magnetic forces see arrows F m ), which coincide with the corresponding gradient field, act in the opposite direction, so that there is a depletion of diamagnetic particles in the core stream or first branch stream p.
  • the perforated plates 5 of the feed perforated fields ZL consist of non-magnetic or diamagnetic or weakly paramagnetic material. They are arranged at a distance a1 from one another and form the feed zone A1 between them.
  • the perforated plates 3 of the flow guide matrix designated as a whole by PK / 3, are likewise arranged at a distance from one another, which is designated by a2. This spacing gap forms the first collection chamber SK1 for the first branch flows p, which are designated M in the collected form.
  • the flow zone arranged between the perforated plate 5 and the flow guide matrix PK / 3 is a second collecting chamber SK2 for the fraction d (second branch flow) depleted of paramagnetic particles p, and the second branch flows give the total flow NM in the second collecting chamber SK2.
  • FIG. 1 shows a variant of the fine structure shown in FIG. 1, which does not work with attractive forces for paramagnetic particles, but with repulsive forces. It consists of Two pairs of perforated plates 3 ⁇ , 3 ⁇ stacked on top of each other, the particle-laden fluid flow A being fed between the thin pairs of perforated plates 5 ⁇ , 5 ⁇ made of non-magnetizable material and the fraction d depleted in paramagnetic particles between the stronger perforated plates 3 ⁇ , 3 ⁇ made of ferromagnetic material (collection chamber SK1) is discharged, however, the fraction enriched in paramagnetic particles within the collection chamber SK2.
  • the magnetic field lines are locally greatly diluted, which leads to repulsive forces on paramagnetic particles, which are correspondingly depleted in the core current d.
  • diamagnetic particles are enriched in the core stream.
  • the perforated plates 3 provided with the pole bodies PK or PK ⁇ and the perforated plates 5 having the feed openings 4 can be combined to form modules and stacked to form a separating tube TR.
  • the separating tube TR is slotted in segments to supply the incoming particle-laden fluid streams (fluid streams can in principle not only be understood to mean liquid streams but also gas streams) and to discharge the magnetic and non-magnetic fractions.
  • the feed openings 4 and the polar body orifices 1 or nozzles are each one above the other in a hexagonal grid arrangement.
  • FIG 4 shows, for example, favorable dimensions for a single separating tube (in millimeters).
  • a large number of separating tubes of the type shown in FIG. 3 can be combined to form a separating canister, as is shown in FIG. 5 or is shown in perspective in FIG. 6, which together with the solenoid surrounding the separating canister and the supply units (not shown in detail) forms the magnetic separator.
  • the particle-laden fluid stream is fed to the separating canister TK via the pipe socket 11 of a main feed line and fed to each separating pipe TR from three sides via a flow inlet plate 10 and the pipe interspaces 20, while the non-magnetic fraction is discharged separately from one another via the other pipe interspaces.
  • the intermediate plate 30 (flow guide plate) separates the two fractions in such a way that the channels leading the magnetic fraction end above and the channels leading the non-magnetic fraction below the intermediate plate 30.
  • the first and second main collecting lines 60 and 70 for discharging the two fractions are welded into the intermediate plate 30 and into the base plate 40 with their corresponding pipe connections.
  • the six filling bodies 50 resulting from the hexagonal arrangement of the separating tubes TR can be used as pipeline in a cascade connection, compare FIG. 8, the magnetic separator consisting of several separating canisters in the magnetic field of a solenoid S.
  • the cross section according to FIG. 7 shows the separating pipes TR arranged in a hexagonal grid within the separating canister, an individual separating pipe being shown in more detail.
  • Both the separating pipe TR shown in FIGS. 3 and 4 and the separating canister TK shown in FIGS. 5 to 7 with their main flow paths z can be regarded as separator containers in the sense of the invention.
  • the feed line function take over the line volumes v1, v2 and v3, which have the shape of columns with a ring-shaped cross section and are each limited between two successive circumferential bulkhead walls 9.
  • the bulkhead walls 9 are arranged hexagonally, ie they lie on radii which span sectors with a sector angle of 60 ° between them.
  • the three line volumes v1, v2 and v3 are evenly distributed over the circumference of the separating tube.
  • the line volume v4 is directly adjacent and communicating with or with the second slots 8.2 for discharging the first branch flows M collected in the first collecting chambers SK1 of the modules (FIG. 1).
  • the first branch flows are designated NM by definition, but this will be dealt with later.
  • the dashed line indicates within the line volume v4 the exit of the first partial flows M collected in the respective modules. Seen in the clockwise direction follows the line volume v2, the line volume v5, then the line volume v3 and then the line volume v6.
  • the line volumes v5 and v6 are arranged adjacent to and communicating with the third slots 8.3, that is, they serve as a collecting line for the radially emerging second partial flows NM emerging from the respective modules, as indicated by the dashed flow line in the right part of FIG. 3.
  • These manifolds v5 and v6 therefore communicate with the second manifolds SK2 (see FIG 1).
  • the local gradient fields H1 already mentioned are then generated by the polar bodies PK because the magnetic field lines preferably enter these ferromagnetic bodies, so that the constrictions and field line densifications shown in FIG. 1 result.
  • the first paramagnetic particle group as well as the partial stream enriched with it are denoted by p and the second diamagnetic particle group as well as the partial stream enriched with it are designated by d. If one assigns the first particle group p a first magnetic susceptibility ⁇ 1 and the second particle group d a second magnetic susceptibility ⁇ 2, which differ from one another and also with respect to the magnetic susceptibility ⁇ F of the fluid or carrier fluid, then one can use the local gradient fields H1 of the polar body PK exert different magnetic deflection forces on the two groups of particles due to different magnetic dipole moments.
  • the flow guide matrix PK / 3 is now formed by at least one separating hole field TL over the cross section of the separating region of pole body orifices 1 and associated ferromagnetic pole body wall parts 2 of a flow guide body.
  • the main magnetic flux H runs, as mentioned, in the axial direction 1.0 of the pole body orifices 1 and thus parallel to the main flow path or the main flow direction z.
  • the acting as a flow guide perforated perforated plate ZL divides it from the outer periphery of the separation region via feed zones v1, v2, v3 (compare (FIG 3) inflowing fluid flow A in the polar body orifices 1 inflowing partial flows p + d.
  • On the outlet side at least one first collecting chamber SK1 communicates with the pole body orifices 1.
  • the flow volume between the feed perforated plate ZL of the diamagnetic flow guide body and the separating perforated field TL of the pole body wall parts 3 serves as a second collecting chamber SK2.
  • the first manifold SK1 is connected to a manifold v4 (FIG 3), and the second manifold SK2 is connected to the other manifold v5, v6.
  • the first manifolds v4 are then connected to the first main manifold 60 and the second manifolds v5, v6 are connected to the second main manifold 70 as part of the combination of a plurality of separating pipes TR according to FIG. communicate with these main lines.
  • the polar body orifices 1 and wall parts 3 of the respective separating perforated field TL are formed by a perforated plate-like fine structure with hollow-cone-shaped, projecting nozzles PK in the perforated area and the field line compression in the area of the nozzle orifices 1 local Gradient fields H1 result which exert attractive forces on paramagnetic particles flowing in the direction of the nozzle axis 1.0, see arrows F m , and repulsive forces on correspondingly flowing diamagnetic particles d, so that the core branch flow p entering paramagnetic through the nozzles PK or polar body Particles is enriched, on the other hand, the other or second branch stream d flowing past the nozzles PK is depleted of paramagnetic particles and enriched on diamagnetic particles.
  • the boundary edges 1.1 of the pole body or nozzle orifices 1 are, as shown, rounded, which is favorable in relation to the field line and the flow resistance and thus improves the degree of separation.
  • the feed openings 4 of the feed perforated plate ZL are to the Pole body mouths 1 of the separating perforated field TL are each arranged coaxially.
  • a perforated sheet-like fine structure is provided for the pole body orifices 1 and the pole body wall parts 3 of the flow guide matrix PK / 3, each in pairs with a plane-parallel spaced apart (distance a2) and congruent arrangement of the two paired perforated sheets 3-3, the space between the paired perforated plates 3-3 serve as a collecting chamber SK1 of the first branch flows p and the space lying outside the perforated plates and adjacent to the feed perforated fields ZL serves as a second collecting chamber SK2 for the second branch flows d.
  • the flow guide body for the feed perforated field ZL is also designed as a perforated plate-like fine structure, specifically with a spaced plane-parallel spacing (distance a1) and congruent arrangement of the two paired perforated plates 5-5, the space between the paired perforated plates 5-5. 5 serves as feed zone A0.
  • a separating effect can already be achieved if a feed perforated field ZL with a single perforated plate 5 is assigned to a separating perforated field TL with a single perforated plate 3 with pole bodies PK on its pole body side.
  • the separation module should be understood to mean the smallest, satisfactorily functioning basic unit MO1, which is arranged axially in the main flow direction z in the context of a separation tube TR.
  • Each of these separating modules MO1 consists of a perforated plate pair 3-3 for the flow guide matrix PK / 3 and a perforated plate 5 for the feed perforated fields ZL, which is arranged on both sides of this perforated plate pair at a distance a3 in mirror image.
  • modules M01 are stacked at intervals a1 such that the feed-in zones A0 are formed by the perforated plates 5 of the feed perforated fields ZL of the successive modules which are adjacent to one another.
  • the separation module MO2 can also be regarded as the smallest module unit that repeats itself several times or repeatedly in the stacking direction, each of which be standing from a perforated plate pair 5-5 for the feed zones A0 and one perforated plate 5 arranged on both sides of this perforated plate pair at a distance a3 for the separating perforated fields TL.
  • modules MO2 are stacked analogously to the modules MO1 at intervals a2 such that the first collecting chambers SK1 are formed by the perforated plates 3-3 of the perforated panels TL of the successive modules which are adjacent to one another.
  • This stacked arrangement of the individual modules MO1 and MO2 results in the double-flow inflow in direction z and in direction -z and also a double-flow outflow in these two directions, which results in very good utilization of the volume of a separating tube TR (FIG. 3).
  • a separating pipe TR preferably has a circular cross section, so that the perforated fields or perforated plates ZL, TL, as can be seen from FIG. 3, also have a circular plan.
  • the separation modules MO1 or MO2 are stacked one above the other in the direction z and mechanically firmly connected to one another to form the separation tube TR (corresponding screw or welded connections are not shown in detail), the separation modules being separated from the tube wall 7 on their outer circumference are surrounded, this tube wall 7 being provided with the slots 8.1, 8.2, 8.3, as already explained.
  • the pole body orifices 1 ⁇ and wall parts 3 ⁇ of a separating perforated field TL are each formed by a perforated plate-like fine structure in such a way that the field line thinning in the perforated area results in local gradient fields H2, which cause repulsive forces and para-magnetic particles p flowing in the direction of the perforated axis 1.0 exert attractive forces on correspondingly flowing diamagnetic particles, as shown by arrows F symbolizes so that the core branch stream d flowing through the polar body orifices 1 ⁇ is enriched with diamagnetic particles, whereas the branch stream p flowing past the pole body orifices 1 ⁇ is enriched with diamag netic particles are depleted or enriched in paramagnetic particles.
  • the separation modules analogous to FIG. 1 are designated here as MO1 ⁇ or MO2 ⁇ .
  • a separating tube TR can then be constructed from these individual separating modules in a manner corresponding to the arrangement according to FIG. 3.
  • the advantage of such a separating tube from the modules MO1 ⁇ or MO2 ⁇ is, in particular, that the production of the flow guide matrix PK / 3 ⁇ is cheaper than that of the flow guide matrix according to FIG. 1, because only the remaining parts of a ferromagnetic perforated plate serve as the polar body PK ⁇ and special nozzle bodies are not provided here.
  • a single separation tube TR is shown in FIG. 3 if it is provided with a suitable housing for supplying the particle-laden fluid streams A and for discharging the two fractions M (enriched in paramagnetic particles p) and NM (enriched in diamagnetic particles), already functional, but more for laboratory or experimental use.
  • a plurality of separating pipes TR are combined in an axially parallel arrangement to form a separating pipe field and together with a container 100 surrounding the separating pipe field, which has at least one common main feed line 11 on the top side and first and bottom side has second main manifolds 60, 70, is combined to form a separating canister TK.
  • FIGS. 5 to 7 are almost identical except for the fact that the main feed line 11 in FIG. 5 is connected centrally to the separating canister, but according to FIG. 6 is eccentric to its axis of rotation. 5 to 7, a high-performance solenoid or magnet MM is not shown; it is understood that such a high-performance magnet, arranged separating canister, also around a single one Separating canister according to FIGS. 5 to 7 can be arranged around so that its field lines enforce the multiple arrangement of the separating pipes TR inside the separating canister TK essentially in the axial direction.
  • the separating pipes TR are arranged in a hexagonal grid and that the gusset alleys remaining free between these separating pipes are divided into feed or collecting lines 20 by the bulkheads 9, the feed lines being v 1 to through the line volumes v3 are formed and the first collecting lines through the line volumes v4 and the second collecting lines through the line volumes v5, v6 (see FIG 3).
  • the loaded fluid flow A is via the main feed line 11 on the cover side of a prechamber 12 of the separating canister TK and from there via feed openings 10.1 provided in a correspondingly perforated flow guide plate 10, the outline of which corresponds to the cross section of the gusset spaces 20 between the separating pipes TR and bulkheads 9, all feed lines v1, v2, v3 fed in parallel.
  • a correspondingly perforated flow guide plate 10 the outline of which corresponds to the cross section of the gusset spaces 20 between the separating pipes TR and bulkheads 9, all feed lines v1, v2, v3 fed in parallel.
  • two further, axially adjacent secondary switching chambers 13, 14 are provided (FIG.
  • the outer support structure for the separating canister TK according to FIG 5 to 7 has been omitted for reasons of clarity.
  • the collected second branch flows NM1 from this first canister TK1 are fed via line nm12 from the pump P12 as feed fluid stream A2 to the downstream second canister TK2.
  • the collected first branch flows M1 from the first canister TK1, on the other hand, are fed to the third canister TK3 via line m13 through the pump P13 as feed fluid flow A3.
  • the collected second branch streams NM2 from the second canister TK2 and the collected first partial streams M3 from the third canister TK3 are fed via the lines nm2 or m2 as waste stream NM or as useful stream M to their utilization.
  • the collected first branch flows M2 from the second canister TK2 and the collected second branch flows NM3 from the third canister TK3 are brought together via the two lines m2 and nm3, respectively, and fed into the return line nmm31, and this feedback flow is pumped as a mixed flow M2 + by the pump P31 NM3 fed into line 11 and admixed with the raw feed current A.
  • the invention realizes a method according to which the particle-laden fluid stream A of the separation region is supplied in each case via feed zones supplied from the outer periphery of the separation region A0 and through the cross-section of the separation region in the form of at least one feed perforated field ZL, feed openings 4 of flow guide bodies are supplied as a plurality of particle streams d + p.
  • the partial currents d + p are then conducted within the separation region via at least one separation hole field TL from pole body orifices 1 and 1 ⁇ distributed over the cross section of the separation region and associated wall parts 2 and 3 ⁇ of ferromagnetic pole bodies PK and PK ⁇ as a flow guide matrix.
  • polar bodies are in the direction of their mouth axes 1.0 from the main magnetic flux H penetrates, and with their pole body orifices 1 and 1 ⁇ corresponding to the respectively adjacent feed openings 4, they divide the partial streams containing at least two groups of particles into the at least two branch streams: - A first branch flow p (FIG 1) or d (FIG 2), on which from the gradient field of the pole body PK (FIG 1) or PK ⁇ (FIG 2) exerted attractive forces in the direction of the pole body orifices 1 and 1 ⁇ will, - And in a second branch flow d (FIG 1) or p (FIG 2), on which from the gradient field H1 the pole body PK (FIG 1) or from the gradient field H2 the pole body PK ⁇ (FIG 2) repulsive forces in one direction be exercised away from the respective polar body mouth 1 or 1 ⁇ .
  • the first branch streams p (FIG. 1) or d (FIG. 2) flowing through the pole body orifices 1 or 1, and enriched on the first group of particles are fed to first collection chambers SK1 communicating with the pole body orifices 1 and 1 ⁇ on the outlet side .
  • the second branch flows d (FIG. 1) and p (FIG. 2), deflected by the polar body orifices 1 and 1 ⁇ and enriched on the second group of particles, are each fed to second collecting chambers SK2, which each contain the flow volume in the separation region between the feed -Hole field ZL and the separating hole field TL without the first branch flows p (FIG. 1) or d (FIG. 2) entering the pole body orifices 1 or 1 ⁇ .
  • the first and second branch flows M and NM brought together in the first and second collecting chambers SK1, SK2 are supplied to the at least one first and at least one second collecting line v4 or v5, v6.
  • the method according to the invention and the device for carrying it out are suitable, inter alia, for kaolin purification, ore processing, concentration of gold, uranium and Cobalt from tailings piles, pyrite separation from coal (also siderite and calcite), for coal cleaning in liquefaction, for the recovery of catalyst material in hydrogenation plants, for the recovery of steel particles from waste water and process dust in steel plants, to name just a few applications.

Landscapes

  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

Verfahren zur kontinuierlichen Separation magneti­sierbareer para- und/oder diamagnetischer Partikel aus einem mit den Partikeln beladenen Fluidstrom (A), der durch eine von einem hochgradienten-Magnetfeld (H) durch­setzte Trennregion längs eines Strömungshauptpfades (z) geleitet wird. Der partikelbeladene Fluidstrom (A) wird der Trennregion jeweils über vom Außenumfang der Trenn­region her versorgte Einspeisezonen (6) und durch über den Querschnitt der Trennregion in Form wenigstens eines Zufuhr-Lochfeldes (ZL) verteilte Einspeiseöffnungen (4) als Vielzahl von Partialströmen zugeleitet. Die Partial­ströme werden sodann innerhalb der Trennregion über wenig­stens ein Trenn-Lochfeld (TL) über den Querschnitt der Trennregion verteilter Polkörper-Mündungen (1) und zuge­höriger ferromagnetischer Polkörper-Wandteile (2) gelei­tet, welch letztere in Richtung ihrer Mündungsachsen vom Hauptmagnetfluß (H) durchsetzt werden. Dadurch erfolgt eine Aufteilung in einen ersten Zweigstrom (p) und in einen zweiten Zweigstrom (d), auf welche Zweigströme von dem Gradientenfeld der Polkörper-Mündungen (1) attraktive Kräfte (Fm) bzw. repulsive Kräfte in eine Richtung hin zu bzw. weg von den Polkörper-Mündungen (1) ausgeübt wer­den.
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durch­führung des Verfahrens mit lochblechartigen feinstruktu­ren (3,3) für die Strömungsleit-Matrix (TL) der Polkör­per (PK) und (5,5) für die Zufuhr-Lochfelder (ZL)./

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierli­chen Separation magnetisierbarer paramagnetischer und/oder dia­magnetischer Partikel aus einem mit den Partikeln beladenen Fluidstrom, der durch eine von einem Hochgradienten-Magnetfeld durchsetzte Trennregion längs eines Strömungshauptpfades gelei­tet wird, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist ein nicht gattungsgemäßes Verfahren, das überwiegend zur Kaolin-Reinigung eingesetzt wird, bekannt, welches nicht konti­nuierlich, sondern zyklisch mit Hochgradienten-Magnetseparato­ren arbeitet, wobei die magnetisierbaren Partikel an der Stahl­wollefüllung angelagert werden und letztere deshalb zyklisch gespült werden muß. Die Aufarbeitung von Substanzen mit hohem Anteil magnetisierbarer Partikel wird wegen der kurzen Zyklus­zeiten unwirtschaftlich.
  • Es sind weiterhin nach einem nicht gattungsgemäßen Verfahren, d.h. diskontinuierlich, arbeitende Hochgradienten-Magnetschei­der in Karussellbauweise bekannt, welche eine aufwendige Spu­lenkonstruktion haben und das vom Magnetfeld erfüllte Volumen relativ schlecht ausnutzen; außerdem müssen große Massen durch die Magnetspulen bewegt werden.
  • Schließlich sind auch nicht gattungsgemäß nach dem OGMS-Verfah­ren arbeitende Magnetscheider (OGMS = Open Gradient Magnetic Separation), welche kontinuierlich arbeiten und bei denen die Feldgradienten von gegensinnig erregten supraleitenden Spulen erzeugt werden. Diese sind aber aufgrund der um etwa zwei Größenordnungen kleineren Kraftdichten im Vergleich zu einem gattungsgemäßen Verfahren nur zu Separation größerer, stark paramagnetischer Partikel geeignet.
  • Durch die US-PS 4 261 815 ist ein gattungsgemäßes Verfahren be­kannt, welches zur kontinuierlichen Magnetscheidung mit hohen Feldgradienten arbeitet. Die zu seiner Durchführung angegebene Einrichtung eines Magnetscheiders besteht aus einer ersten Ma­trix von senkrecht zum Magnetfeld stehenden Drähten zur Feldgra­dienten-Erzeugung und Partikelablenkung und einer zweiten Git­ter-Matrix zur Separation der in Drahtrichtung fließenden Par­tikelströme. Erste und zweite Matrix bilden die Strömungsleit-­Matrix, wobei das Hauptproblem bei dieser bekannten Einrichtung in der schwierigen Fertigung der achsparallel angeordneten Viel­zahl von dünnen Drähten, deren Durchmesser z.B. 0,2 mm beträgt und deren Abstände voneinander z.B. 2 mm betragen, liegt. Das Hochleistungs -Magnetfeld durchsetzt den rohrförmigen Magnet­scheider in achsquerer Richtung, dessen Gehäuse demgemäß aus nicht magnetischem Material besteht. Aufgrund der diffizilen Anordnung in seinem Inneren ist ein mit einem solchen Magnet­scheider arbeitendes Verfahren im kontinuierlichen Betrieb re­lativ schmutz- und demgemäß störanfällig.
  • Eine zweite Variante einer Strömungsleit-Matrix für das Abschei­deverfahren nach der genannten US-PS ist veröffentlicht in der Zeitschrift "IEEE Trans. Magn. MAG 19, 2127 (1983) und besteht ebenfalls aus einer Drahtgittermatrix, wobei senkrecht zur Drahtrichtung das Magnetfeld angelegt wird und der Partikelstrom in Drahtrichtung oder achsparallel dazu fließt. Bei dieser zwei­ten Variante ist die Separation der Partikel auch über repulsive magnetische Kräfte erwähnt. Der Bereich attraktiver Kräfte wird durch Platten aus nicht magnetisierbarem Material abgedeckt. Auf dieses im Labormaßstab erprobte System treffen die im bezug auf die erste Variante nach der genannten US-PS erwähnten Pro­bleme sinngemäß zu.
  • Ausgehend von dem gattungsgemäßen Verfahren, liegt der Erfin­dung die Aufgabe zugrunde, dieses so auszugestalten, daß das Problem der kontinuerlichen Aufkonzentrierung magnetisierbarer Partikel im Kräftebereich der Hochgradienten-Magnetseparatoren auf robustere und weniger zu Verstopfungen neigende Weise und deshalb insgesamt auch mit besserem Wirkungsgrad verwirklicht werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem gattungs­gemäßen Verfahren nach Anspruch 1 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die mit diesem Verfahren erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß zu seiner Verwirklichung für die Lochfelder relativ robuste Lochplatten Verwendung finden können. Die Ein­leitung des Hochgradienten-Magnetfeldes mit seinen Kraftlinien gleichgerichtet zur Richtung des Hauptströmungspfades bzw. in Achsrichtung der Polkörper-Mündungen ermöglicht die Verwendung von zylindrischen Hochleistungs-Solenoidspulen mit einer äus­serst günstigen Feldeinleitung in das Innere der Trennregion. Das Verfahren ist kontinuierlich mit großen Durchsatz und er­heblich reduzierter Verstopfungsgefahr durchführbar.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Einrichtung zur Durch­führung des Verfahrens nach Anspruch 1, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 2 umschrieben und durch die erwähnte US-PS 4 261 815 prinzipiell bekannt ist. Mit dieser im Gattungsbe­griff des Anspruchs 1 definierten Einrichtung wird die Aufgabe, eine besonders vorteilhafte, verfahrens- und herstellungs-­freundliche sowie robuste Einrichtung zur Durchführung des Ver­fahrens nach der Erfindung zu schaffen, erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Anspruchs 2 sind in den Unteransprüchen 3 bis 20 angegeben.
  • Im folgenden werden anhand der Zeichnung, in der mehrere Aus­führungsbeispiele dargestellt sind, das Verfahren nach der Er­findung und die Einrichtung zu seiner Durchführung noch näher erläutert.
  • Darin zeigt in zum Teil vereinfachter, schematischer Darstel­lung:
    • Fig. 1 einen vergrößerten Ausschnitt der im Innern eines Trenn­rohres angeordneten Trennstruktur mit einer aus Polkör­per-Mündungen, Polkörper-Wandteilen sowie verbindenden Lochblech-Wandteilen bestehenden Strömungsleit-Matrix und mit korrespondierenden Zufuhr-Lochfeldern;
    • Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Fig. 1 ent­sprechenden Darstellungsweise, wobei die Polkörper-Mün­dungen nicht als Düsenkörper, sondern als Öffnungen in ebenen Lochblechen ausgeführt sind;
    • Fig. 3 perspektivisch und in verkürzter Darstellung ein Trenn­rohr, welches eine Trennstruktur nach Fig.1 aufweist;
    • Fig. 4 einen Querschnitt durch das Trennrohr nach Fig.3 mit eingetragenen Maßangaben zur Verdeutlichung der Größen­verhältnisse;
    • Fig. 5 ein aus einer Vielzahl von Trennrohren nach Fig. 3 und 4 aufgebauten Trenn-Kanister, perspektivisch, mit zum Teil weggebrochenen Wandteilen;
    • Fig. 6 in entsprechender Darstellung zu Fig. 5, jedoch ver­größert eine geringfügig modifizierte Ausführung des Trenn-Kanisters nach Fig. 5;
    • Fig. 7 einen vergrößerten Querschnitt durch den Trenn-Kanister nach Fig. 6 und
    • Fig. 8 eine Kaskadenschaltung für kontinuierlich arbeitende Hochgradienten-Magnetscheider unter Verwendung dreier unterschiedlich langer Trenn-Kanister nach Fig. 5 bzw. 6.
  • Die in Figuren 1 bis 8 dargestellte Einrichtung verwirklicht ein Verfahren nach Anspruch 1. Kernstück dieser Einrichtung ei­nes kontinuierlichen Magnetscheiders ist eine lochblechartige Feinstruktur, die sowohl zur Ausbildung der zur Separation er­forderlichen Magnetfeldgradienten dient, als auch die an ma­gnetisierbarem Material angereicherten und verarmten Teilströme getrennt führt.
  • Die Feinstruktur der Strömungsleit-Matrix weist gemäß Fig. 1 als Ganzes mit TL bezeichnete Trenn-Lochfelder auf und in Rich­tung des Strömungshauptpfades z dazwischen angeordnete Zufuhr-­Lochfelder ZL. Die Polkörper Mündungen 1 und die diese begren­zenden Polkörper-Wandteile 2 werden von einer lochblechartigen Feinstruktur mit hohlkegelförmigen, vorspringenden Düsen im Lochbereich gebildet. Die Polkörper-Wandteile 2 bestehen aus ferromagnetischem Material, die übrigen Wandteile 3 der loch­blechartigen Feinstruktur aus nicht magnetisierbarem bzw. dia­magnetischem oder schwach paramagnetischem Material. Eine wei­tere lochblechartige Feinstruktur für die Zufuhr-Lochfelder ZL weist jeweils zueinander planparallel beabstandete und mit ihren Einspeiseöffnungen 4 kongruent zu den Polkörper-Mündungen 1 angeordnete Paare von Lochblechen 5 auf, wobei der Zwischen­raum 6 zwischen den gepaarten Lochblechen 5,5 als Einspeisezone dient für den partikelbeladenen Fluidstrom A.
  • Auch bei der Strömungsleit-Matrix aus den Trenn-Lochfeldern TL sind die Lochbleche 3 paarweise, insbesondere spiegelbildlich zueinander, so übereinander gestapelt, daß die Polkörper-Mün­dungen 1 und die Polkörper-Wandteile 2 jeweils auf einer ge­meinsamen Achse liegen. Eingezeichnet ist bei der linken oberen Polkörper-Anordnung schematisch die durch die als Ganzes mit PK bezeichneten Polkörper erzeugte Feldverengung des als Ganzes mit H bezeichneten magnetischen Feldes, dessen Hauptflußrich­tung in Richtung des Pfeiles f₁ weist. Wegen der lokalen Rota­tionssymmetrie erfolgt die Feldverengung sogar noch stärker als in Fig. 1 dargestellt, und zwar zweidimensional. Rechts neben dem schematisch dargestellten Feldverlauf ist schematisch die Flußrichtung des ankommenden partikelbeladenen Fluidstromes A durch unterbrochene Linien dargestellt. Die auf paramagnetische Partikel wirkenden magnetischen Kräfte sind durch Pfeile Fm angedeutet und bewirken eine Konzentration der paramagnetischen Partikel im in die Polkörper-Mündungen fließenden Kernstrom, während der zwischen dem Lochblech 5 und dem Trenn-Lochfeld TL bzw. den zugehörigen Polkörpern PK und Lochblechen 3 verblei­bende Teilstrom d an paramagnetischen Partikeln verarmt. Dieser Teilstrom d wird als zweiter Zweigstrom und der in die Polkör­per Mündungen 1 gelenkte Zweigstrom p als erster Zweigstrom be­zeichnet. Für diamagnetische Partikel wirken die magnetischen Kräfte (siehe Pfeile Fm), welche mit dem entsprechenden Gradi­entenfeld zusammenfallen, in entgegengesetzter Richtung, so daß sich eine Verarmung diamagnetischer Partikel im Kernstrom bzw. ersten Zweigstrom p ergibt.
  • Die Lochbleche 5 der Zufuhr-Lochfelder ZL bestehen ebenso wie die Lochblech-Wandteile 3 aus nicht magnetischem bzw. diamag­netischem oder schwach paramagnetischem Material. Sie sind mit Abstand a1 zueinander angeordnet und bilden zwischen sich die Einspeisezone A1. Die Lochbleche 3 der als Ganzes mit PK/3 be­zeichneten Strömungsleit-Matrix sind ebenfalls mit Abstand zu­einander angeordnet, der mit a2 bezeichnet ist. Dieser Abstands­zwischenraum bildet die erste Sammelkammer SK1 für die ersten Zweigströme p, die in gesammelter Form mit M bezeichnet sind. Die zwischen dem Lochblech 5 und der Strömungsleit Matrix PK/3 angeordnete Strömungszone ist eine zweite Sammelkammer SK2 für die an paramagnetischen Partikeln p verarmte Fraktion d (zwei­ter Zweigstrom), und die zweiten Zweigströme ergeben den Gesamt­strom NM in der zweiten Sammelkammer SK2.
  • Eine Variante der in Fig. 1 gezeigten Feinstruktur, die nicht mit attraktiven Kräften für paramagnetische Partikel, sondern mit repulsiven Kräften arbeitet, zeigt Fig. 2. Sie besteht aus je zwei übereinander gestapelten Lochblechpaaren 3ʹ, 3ʹ, wobei der partikelbeladene Fluidstrom A zwischen den dünnen Lochblech­paaren 5ʹ, 5ʹ aus nicht magnetisierbarem Material zugeführt wird und die an paramagnetischen Partikeln verarmte Fraktion d zwischen den aus ferromagnetischem Material gefertigten stärke­ren Lochblechen 3ʹ, 3ʹ (Sammelkammer SK1) abgeführt wird, da­gegen die an paramagnetischen Partikeln angereicherte Fraktion innerhalb der Sammelkammer SK2.
  • Zur Separation werden hierbei die magnetischen Feldlinien lokal stark verdünnt, was zu repulsiven Kräften auf paramagnetische Partikel führt, die im Kernstrom d entsprechend verarmt werden. Diamagnetische Partikel dagegen werden im Kernstrom angerei­chert. Der Vorteil dieser Trennstruktur ist die noch geringere Verstopfungsgefahr, falls ein gewisser Anteil an ferro- oder stark paramagnetischen Partikeln im ankommenden Fluidstrom A vorhanden ist. Außerdem ist diese Trennstruktur einfacher her­zustellen.
  • Gemäß FIG 3 lassen sich die mit den Polkörpern PK oder PKʹ ver­sehenen Lochbleche 3 und die die Einspeiseöffnungen 4 aufweisen­den Lochbleche 5 zu Modulen zusammenfassen und zu einem Trenn­rohr TR stapeln. Dabei wird das Trennrohr TR segmentweise ge­schlitzt zur Zufuhr der ankommenden partikelbeladenen Fluidströ­me (unter Fluidströmen können grundsätzlich nicht nur Flüssig­keitsströme, sondern auch Gasströme verstanden werden) und zur Ableitung der magnetischen und der nichtmagnetischen Fraktionen. Die Einspeisöffnungen 4 und die Polkörper-Mündungen 1 bzw. Dü­sen befinden sich jeweils übereinander in hexagonaler Gitteran­ordnung.
  • FIG 4 vermittelt beispielsweise günstige Abmessungen für ein einzelnes Trennrohr (in Millimeter).
  • Eine Vielzahl von Trennrohren der in FIG 3 gezeigten Art lassen sich zu einem Trenn-Kanister zusammenfassen, wie er in FIG 5 bzw. in FIG 6 perspektivisch dargestellt ist, der zusammen mit dem den Trenn-Kanister umgebenden Solenoid und den (nicht näher dargestellten) Versorgungseinheiten den Magnetseparator bildet.
  • Gemäß FIG 5 wird der partikelbeladene Fluidstrom über den Rohr­stutzen 11 einer Haupt-Einspeiseleitung dem Trennkanister TK zugeführt und über ein Strömungseinleitblech 10 und die Rohr­zwischenräume 20 jedem Trennrohr TR von drei Seiten zugeleitet, während die nicht magnetische Fraktion über die übrigen Rohr­zwischenräume getrennt voneinander abgeleitet wird. Die Zwi­schenplatte 30 (Strömungsausleitblech) trennt die beiden Frak­tionen auf die Weise, daß die die magnetische Fraktion führen­den Kanäle oberhalb und die die nicht magnetische Fraktion führenden Kanäle unterhalb der Zwischenplatte 30 enden. Die erste und die zweite Haupt-Sammelleitung 60 bzw. 70 zur Ab­leitung der beiden Fraktionen sind mit ihren entsprechenden Rohrstutzen in die Zwischenplatte 30 bzw. in die Grundplat­te 40 eingeschweißt.
  • Die sich aus der hexagonalen Anordnung der Trennrohre TR er­gebenden sechs Füllkörper 50 können als Rohrleitung bei einer Kaskadenschaltung verwendet werden, vergleiche FIG 8, wobei der Magnetseparator aus mehreren Trenn-Kanistern im Magnetfeld eines Solenoids S besteht.
  • Der Querschnitt nach FIG 7 zeigt die in einem hexagonalen Raster angeordneten Trennrohre TR innerhalb des Trenn-Ka­nisters, wobei ein einzelnes Trennrohr detaillierter darge­stellt ist.
  • Als Separator-Behälter im Sinne der Erfindung können sowohl das in FIG 3 und 4 dargestellte Trennrohr TR als auch der in FIG 5 bis 7 dargestellte Trennkanister TK mit ihren Strömungshaupt­pfaden z aufgefaßt werden. Zunächst im einzelnen zum Ausfüh­rungsbeispiel nach FIG 1, 3 und 4. Die durch die Stapelung in Richtung z der Module MO1 bzw. MO2 (vergleiche FIG 1) gebilde­ ten Schlitze werden durch die am Außenumfang 7 des Trennrohres TR angebrachten radial-axial verlaufenden Schottwände 9 in drei Gruppen von Schlitzen unterteilt: erste Schlitze 8.1 zur Zufuhr des Fluidstromes zu den Einspeisezonen A0 der Module von einer Einspeiseleitung. Die Einspeiseleitungsfunktion übernehmen hierbei die Leitungsvolumina v₁, v₂ und v₃, welche die Gestalt von Säulen mit ringsektorförmigem Querschnitt haben und jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Schott­wänden 9 begrenzt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schottwände 9 hexagonal angeordnet, d.h. sie liegen auf Radien, die zwischen sich jeweils Sektoren mit einem Sek­torwinkel von 60° aufspannen. Die drei Leitungsvolumina v₁, v₂ und v₃ sind gleichmäßsig über den Umfang des Trennrohres ver­teilt. Zwischen den Leitungsvolumina v₁ und v₂ befindet sich das Leitungsvolumen v₄ unmittelbar anliegend und kommunizierend zu bzw. mit den zweiten Schlitzen 8.2 zur Abfuhr der in den ersten Sammelkammern SK1 der Module (FIG 1) gesammelten ersten Zweigströme M. Im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels nach FIG 2 sind die ersten Zweigströme definitionsgemäß mit NM be­zeichnet, worauf aber noch eingegangen wird. Durch die gestri­chelte Linie ist innerhalb des Leitungsvolumens v₄ der Austritt der in den jeweiligen Modulen gesammelten ersten Teilströme M angedeutet. In Uhrzeigerrichtung gesehen folgt auf das Lei­tungsvolumen v₂ das Leitungsvolumen v₅, darauf das Leitungsvo­lumen v₃ und darauf wiederum das Leitungsvolumen v₆. Die Lei­tungsvolumina v₅ und v₆ sind anliegend zu und kommunizierend mit den dritten Schlitzen 8.3 angeordnet, d.h., sie dienen als Sammelleitung für die aus den jeweiligen Modulen radial austre­tenden gesammelten zweiten Teilströmen NM, wie durch die ge­strichelte Strömungslinie im rechten Teil der FIG 3 angedeutet. Diese Sammelleitungen v₅ und v₆ kommunizieren mithin mit den zweiten Sammelkammern SK2 (vergleiche FIG 1).
  • Zurückkommend auf die Detaildarstellung nach FIG 1 ist erkenn­bar, daß über die Einspeisezone A0 und das jeweilige Zufuhr-­Lochfeld ZL der ankommende partikelbeladene Fluidstrom A pro Loch 4 in die Partialströme d + p jeweils unterteilt wird, wel­che jeweils para- und diamagnetische Partikel enthalten. Die Hauptströmungsrichtung z und die Hauptfeldrichtung des Hochgra­dienten-Magnetfeldes H fallen zusammen bzw. laufen achsparallel zueinander; durch die Polkörper PK werden dann die schon er­wähnten lokalen Gradientenfelder H1 erzeugt, weil die magneti­schen Feldlinien bevorzugt in diese ferromagnetischen Körper eintreten, so daß sich die in FIG 1 dargestellten Einschnürun­gen und Feldlinien-Verdichtungen ergeben. Der Einfachheit hal­ber sei für die folgenden Betrachtungen die erste, paramagneti­sche Partikelgruppe ebenso wie der mit ihr angereicherte Teil­strom mit p und die zweite diamagnetische Partikelgruppe ebenso wie der mit ihr angereicherte Teilstrom mit d bezeichnet. Ord­net man der ersten Partikelgruppe p eine erste magnetische Sus­zeptibilität κ₁ und der zweiten Partikelgruppe d eine zweite magnetische Suszeptibilität κ₂ zu, die voneinander und auch im Bezug auf die magnetische Suszeptibilität κF des Fluids bzw. Trägerfluids unterschiedlich sind, so kann man mit den lokalen Gradientenfeldern H1 der Polkörper PK jeweils auf die beiden Gruppen der Partikel unterschiedlich starke magnetische Ablenkkräfte aufgrund unterschiedlicher magnetischer Dipolmo­mente ausüben. Zur Erzielung dieses bereits erläuterten Ablenk­vorganges ist nun die Strömungsleit-Matrix PK/3 durch wenig­stens ein Trenn-Lochfeld TL über den Querschnitt der Trennre­gion verteilter Polkörper-Mündungen 1 und zugehöriger ferroma­gnetischer Polkörper-Wandteile 2 eines Strömungsleitkörpers ge­bildet. Der Hauptmagnetfluß H verläuft, wie erwähnt, in Achs­richtung 1.0 der Polkörpermündungen 1 und damit parallel zum Strömungshauptpfad bzw. der Hauptströmungsrichtung z. Stromauf­wärts und im Abstand a3 zur Strömungsleit-Matrix PK/3 ist wenigstens ein Zufuhr-Lochblech ZL eines weiteren Strömungs­leitkörpers angeordnet, dessen Einspeiseöffnungen 4 mit den Polkörper-Mündungen 1 korrespondieren und insbesondere mit die­sen gleichachsig angeordnet sind. Das als Strömungsleitkörper fungierende Zufuhr-Lochblech ZL teilt den ihm vom Außenumfang der Trennregion her über Einspeisezonen v₁, v₂, v₃ (vergleiche (FIG 3) zuströmenden Fluidstrom A in den Polkörper-Mündungen 1 zuströmende Partialströme p + d auf. Mit den Polkörper-Mündun­gen 1 kommuniziert auslaßseitig wenigstens eine erste Sammel­kammer SK1. Das Strömungsvolumen zwischen dem Zufuhr-Lochblech ZL des diamagnetischen Strömungsleitkörpers und dem Trenn-Loch­feld TL der Polkörper-Wandteile 3 dient als zweite Sammelkammer SK2. Die erste Sammelkammer SK1 ist an eine Sammelleitung v₄ angeschlossen (FIG 3), und die zweite Sammelkammer SK2 ist an die andere Sammelleitung v₅, v₆ angeschlossen. Es sind also wenigstens zwei Sammelleitungen, je eine für den ersten Zweig­strom p bzw. den zweiten Zweigstrom d, erforderlich. Wie es weiter unten noch erläutert wird, sind dann im Rahmen der Ver­einigung einer Vielzahl von Trennrohren TR nach FIG 3 zu einem Trennkanister TK die ersten Sammelleitungen v₄ an die erste Hauptsammelleitung 60 und die zweiten Sammelleitungen v₅, v₆ an die zweite Hauptsammelleitung 70 angeschlossen bzw. kommunizie­ren mit diesen Hauptleitungen.
  • Man erkennt aus FIG 1 und FIG 3, daß die Polkörper-Mündungen 1 und -Wandteile 3 des jeweiligen Trenn-Lochfeldes TL von einer lochblechartigen Feinstruktur mit hohlkegelförmigen, vorsprin­genden Düsen PK im Lochbereich gebildet sind und die Feldli­nienverdichtung im Bereich der Düsen-Mündungen 1 lokale Gradi­entenfelder H1 ergibt, welche auf in Richtung der Düsenachse 1.0 zuströmende paramagnetische Partikel attraktive Kräfte, siehe Pfeile Fm, und auf entsprechend zuströmende diamagneti­sche Partikel d repulsive Kräfte ausüben, so daß der durch die Düsen PK bzw. Polkörper eintretende Kern-Zweigstrom p an para­magnetischen Partikeln angereichert ist, dagegen der vor den Düsen PK vorbeiströmende andere bzw. zweite Zweigstrom d an paramagnetischen Partikeln verarmt und an diamagnetischen Par­tikeln angereichert ist. Die Begrenzungskanten 1.1 der Polkör­per- bzw. Düsenmündungen 1 sind, wie dargestellt, abgerundet, was günstig in Bezug auf den Feldlinienverlauf und den Durch­strömungswiderstand ist und somit den Abscheidegrad verbessert. Die Einspeiseöffnungen 4 des Zufuhr-Lochbleches ZL sind zu den Polkörper-Mündungen 1 des Trenn-Lochfeldes TL jeweils gleich­achsig angeordnet. Insbesondere ist eine lochblechartige Fein­struktur für die Polkörper-Mündungen 1 und die Polkörper-Wand­teile 3 der Strömungsleit-Matrix PK/3 jeweils paarweise mit zu­einander planparallel beabstandeter (Abstand a2) und kongruen­ter Anordnung der beiden gepaarten Lochbleche 3-3 vorgesehen, wobei der Zwischenraum zwischen den gepaarten Lochblechen 3-3 als Sammelkammer SK1 der ersten Zweigströme p dient und der außerhalb der Lochbleche liegende, an die Zufuhr-Lochfelder ZL angrenzende Raum als zweite Sammelkammer SK2 für die zweiten Zweigströme d dient. Dabei ist gemäß FIG 1 auch der Strömungs­leitkörper für das Zufuhr-Lochfeld ZL jeweils als lochblechar­tige Feinstruktur ausgebildet, und zwar mit zueinander plan­parallel beabstandeter (Abstand a1) und kongruenter Anordnung der beiden gepaarten Lochbleche 5-5, wobei der Zwischenraum zwischen den gepaarten Lochblechen 5-5 als Einspeisezone A0 dient.
  • An sich läßt sich bereits ein Trenneffekt erzielen, wenn man einem Trenn-Lochfeld TL mit einem einzigen Lochblech 3 mit Pol­körpern PK auf dessen Polkörperseite ein Zufuhr-Lochfeld ZL mit einem einzigen Lochblech 5 zuordnet. Hier wie im folgenden soll jedoch unter Trenn-Modul die kleinste, zufriedenstellend funk­tionierende und im Rahmen eines Trennrohres TR in Hauptströ­mungsrichtung z mehrfach axial aneinandergereihte Grundeinheit MO1 verstanden werden. Jedes dieser Trenn-Module MO1 besteht aus einem Lochblech-Paar 3-3 für die Strömungsleit-Matrix PK/3 und je einem beidseits dieses Lochblechpaares im Abstand a3 spiegelbildlich angeordneten Lochblech 5 für die Zufuhr-Loch­felder ZL. Diese Module M01, von denen eines aus FIG 1 voll­ständig erkennbar ist, sind derart mit Abständen a1 übereinan­der gestapelt, daß durch die einander benachbarten Lochbleche 5 der Zufuhr-Lochfelder ZL der aufeinanderfolgenden Module die Einspeisezonen A0 gebildet sind. Als kleinste in Stapelrich­tung sich mehrfach oder vielfach wiederholende Moduleinheit kann auch der Trenn-Modul MO2 angesehen werden, jeder davon be­ stehend aus einem Lochblech-Paar 5-5 für die Einspeisezonen A0 und je einem beidseits dieses Lochblech-Paares im Abstand a3 spiegelbildlich angeordneten Lochblech 5 für die Trenn-Lochfel­der TL. Diese Module MO2 sind sinngemäß zu den Modulen MO1 der­art mit Abständen a2 übereinander gestapelt, daß durch die ein­ander benachbarten Lochbleche 3-3 der Trenn-Lochfelder TL der aufeinanderfolgenden Module die ersten Sammelkammern SK1 gebil­det sind. Durch diese gestapelte Anordnung der einzelnen Module MO1 bzw. MO2 ergibt sich die zweiflutige Zuströmung in Richtung z und in Richtung -z und auch eine zweiflutige Abströmung in diesen beiden Richtungen, was eine sehr gute Ausnutzung des Volumens eines Trennrohres TR (FIG 3) ergibt. Bevorzugt hat ein solches Trennrohr TR einen kreisförmigen Querschnitt, so daß also auch die Lochfelder bzw. Lochbleche ZL, TL, wie aus FIG 3 zu ersehen, einen kreisförmigen Grundriß aufweisen. Die Trenn-­Module MO1 bzw. MO2 sind entsprechend FIG 3 in Richtung z über­einandergestapelt und mechanisch fest miteinander zum Trennrohr TR verbunden (entsprechende Schraub- oder Schweiß-Verbindungen sind nicht näher dargestellt), wobei die Trenn-Module von der Rohrwand 7 an ihrem Außenumfang umgeben sind, wobei diese Rohr­wand 7 mit den Schlitzen 8.1, 8.2, 8.3 versehen ist, wie be­reits erläutert.
  • Das anhand von FIG 1 erläuterte Grundprinzip der Lochblechan­ordnung ist auch beim zweiten Ausführungsbeispiel nach FIG 2 beibehalten worden. Dort sind die Polkörper-Mündungen 1ʹ und -Wandteile 3ʹ eines Trenn-Lochfeldes TL jeweils von einer loch­blechartigen Feinstruktur derart gebildet, daß die Feldlinien­verdünnung im Lochbereich lokale Gradientenfelder H2 ergibt, welche auf in Richtung der Lochachse 1.0 zuströmende para-­magnetische Partikel p repulsive Kräfte und auf entsprechend zuströmende diamagnetische Partikel d attraktive Kräfte aus­üben, wie anhand der Pfeile F
    Figure imgb0001
    symbolisiert, so daß der durch die Polkörper-Mündungen 1ʹ strömende Kern-Zweigstrom d an dia­magnetischen Partikeln angereichert ist, dagegen der vor den Polkörper-Mündungen 1ʹ vorbeiströmende Zweigstrom p an diamag­ netischen Partikeln verarmt bzw. an paramagnetischen Partikeln angereichert ist. Sinngemäß zum ersten Ausführungsbeispiel nach FIG 1 ist es auch hierbei vorteilhaft, die Lochbegrenzungskan­ten 1.1ʹ, wie dargestellt, auf der Zu- und auf der Abströmseite abzurunden. Die zu FIG 1 analogen Trenn-Module sind hier mit MO1ʹ bzw. MO2ʹ bezeichnet. Aus diesen einzelnen Trenn-Modulen kann dann wieder ein Trennrohr TR sinngemäß zur Anordnung nach FIG 3 aufgebaut werden. Der Vorteil eines solchen Trennrohres aus den Modulen MO1ʹ bzw. MO2ʹ ist insbesondere der, daß die Herstellung der Strömungsleit-Matrix PK/3ʹ preiswerter ist als diejenige der Strömungsleit-Matrix nach FIG 1, weil als Polkör­per PKʹ lediglich die stehenbleibenden Partien eines ferromag­netischen Lochbleches dienen und besondere Düsenkörper hier nicht vorgesehen sind.
  • Wie bereits angedeutet, ist ein einzelnes Trennrohr TR nach FIG 3, wenn es mit einem geeigneten Gehäuse zur Zuleitung der partikelbeladenen Fluidströme A und zur Ableitung der beiden Fraktionen M (an paramagnetischen Partikeln p angereichert) und NM ( an diamagnetischen Partikeln angereichert) versehen ist, schon funktionstüchtig, allerdings eher für labormäßigen bzw. experimentellen Gebrauch. Für kommerzielle Zwecke empfiehlt es sich, gemäß FIG 5 bis 7, daß eine Vielzahl von Trennrohren TR in achsparalleler Anordnung zu einem Trennrohrfeld vereinigt wird und zusammen mit einem das Trennrohrfeld umgebenen Behäl­ter 100, welcher deckseitig wenigstens eine gemeinsame Haupt-­Einspeiseleitung 11 und bodenseitig erste sowie zweite Haupt-­Sammelleitungen 60, 70 aufweist, zu einem Trenn-Kanister TK zu­sammengefaßt wird. Die Ausführungen nach FIG 5 und FIG 6 sind fast identisch bis auf die Tatsache, daß die Haupt-Einspeise­leitung 11 in FIG 5 zentral an den Trenn-Kanister angeschlos­sen ist, nach FIG 6 dagegen exzentrisch zu dessen Rotations­achse. In FIG 5 bis 7 ist ein Hochleistungs-Solenoid bzw. -Magnet MM nicht dargestellt; es versteht sich, daß ein solcher Hochleistungs-Magnet, scht angeordnete Trenn-Kanister, auch um einen einzigen Trenn-Kanister nach FIG 5 bis 7 herum angeordnet sein kann, so daß dessen Feldlinien die Mehrfach-Anordnung der Trennrohre TR im Inneren des Trenn-Kanisters TK im wesentlichen in axialer Richtung durchsetzen.
  • Man erkennt insbesondere aus FIG 6 und 7, daß die Trennrohre TR in einem hexagonalen Raster angeordnet sind und daß die zwi­schen diesen Trennrohren freibleibenden Zwickel-Gassen durch die Schottwände 9 in Einspeise- oder Sammelleitungen 20 unter­teilt werden, wobei die Einspeiseleitungen durch die Leitungs­volumina v₁ bis v₃ gebildet werden und erste Sammelleitungen durch die Leitungsvolumina v₄ sowie die zweiten Sammelleitungen durch die Leitungsvolumina v₅, v₆ (vergleiche dazu FIG 3). Der beladene Fluidstrom A wird über die deckseitige Haupt-Ein­speiseleitung 11 einer Vorkammer 12 des Trenn-Kanisters TK und von dieser über in einem entsprechend gelochten Strömungsleit­blech 10 vorgesehene Einspeiseöffnungen 10.1, deren Grundriß dem Querschnitt der Zwickelräume 20 zwischen den Trennrohren TR und Schottwänden 9 entspricht, allen Einspeiseleitungen v₁, v₂, v₃ parallel zugeführt. Bodenseitig sind am Trenn-Kanister TK zwei weitere, axial benachbarte Nachschaltkammern 13, 14 vor­gesehen (FIG 6), welche über die zwickelförmigen Auslaßöffnun­gen 30.1 bzw. 31.1 der gelochten Strömungsausleitbleche 30, 31 mit den ersten bzw. zweiten Sammelleitungen v₄ bzw. v₅, v₆ kom­munizieren und in die erste bzw. zweite Haupt-Sammelleitung 60 für die Fraktion M bzw. 70 für die Fraktion NM münden.
  • Die äußere Stützkonstruktion für den Trennkanister TK nach FIG 5 bis 7 ist aus Gründen der übersichtlichen Darstellung weggelassen worden.
  • Dies gilt auch für die schematische Darstellung nach FIG 8 ei­ner Separator-Kaskade mit drei Trennkanistern TK1, TK2 und TK3, welche in axialer Flucht zueinander übereinander angeordnet und von einem Hochleistungsmagneten MM mit Magnetspule S umgeben sind. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel wird der partikel­ beladene, aufzubereitende Fluid-Teilstrom A1 dem ersten Kanister TK1 als Mischung aus dem frischen Fluidstrom A und einem vom Ausgang der Kaskade rückgeförderten Fluidstrom M2 + NM3 zugeleitet. Die gesammelten zweiten Zweigströme NM1 aus diesem ersten Kanister TK1 werden über die Leitung nm12 von der Pumpe P12 als Einspeise-Fluidstrom A2 dem nachgeschalteten zweiten Kanister TK2 zugeführt. Die gesammelten ersten Zweig­ströme M1 aus dem ersten Kanister TK1 werden dagegen dem drit­ten Kanister TK3 über Leitung m13 durch die Pumpe P13 als Ein­speise-Fluidstrom A3 zugeleitet. Die gesammelten zweiten Zweig­ströme NM2 aus dem zweiten Kanister TK2 und die gesammelten ersten Teilströme M3 aus dem dritten Kanister TK3 werden über die Leitungen nm2 bzw. m2 als Abfallstrom NM bzw. als Nutzstrom M ihrer Verwertung zugeführt. Die gesammelten ersten Zweig­ströme M2 aus dem zweiten Kanister TK2 und die gesammelten zweiten Zweigströme NM3 aus dem dritten Kanister TK3 werden über die beiden Leitungen m2 bzw. nm3 zusammengeführt und in die Rückführleitung nmm31 eingespeist, und dieser Rückspeise­strom wird durch die Pumpe P31 als Mischstrom M2 + NM3 in die Leitung 11 eingespeist und dem Roh-Einspeisestrom A zugemischt.
  • Zurückkommend auf die beiden Ausführungsbeispiele nach den Fi­guren 1 bis 3, in denen der Kern der Erfindung dargestellt ist, wird deutlich, daß durch die Erfindung ein Verfahren verwirk­licht wird, nach welchem der partikelbeladene Fluidstrom A der Trennregion jeweils über vom Außenumfang der Trennregion her versorgte Einspeisezonen A0 und durch über den Querschnitt der Trennregion in Form wenigstens eines Zufuhr-Lochfeldes ZL ver­teilte Einspeiseöffnungen 4 von Strömungsleitkörpern als Viel­zahl von Partikelströmen d + p zugeleitet wird. Die Partial­ströme d + p werden sodann innerhalb der Trennregion über wenigstens ein Trenn-Lochfeld TL von über den Querschnitt der Trennregion verteilten Polkörper-Mündungen 1 bzw. 1ʹ und zu­gehörigen Wandteilen 2 bzw. 3ʹ ferromagnetischer Polkörper PK bzw. PKʹ als Strömungsleit-Matrix geleitet. Diese Polkörper werden in Richtung ihrer Mündungsachsen 1.0 vom Hauptmagnetfluß H durchsetzt, und sie teilen mit ihren zu den jeweils benach­barten Einspeiseöffnungen 4 korrespondierenden Polkörper-­Mündungen 1 bzw. 1ʹ die wenigstens zwei Gruppen von Partikeln enthaltenden Partialströme jeweils in die wenigstens zwei Zweigströme auf:

    - einen ersten Zweigstrom p (FIG 1) bzw. d (FIG 2), auf welchen von dem Gradientenfeld der Polkörper PK (FIG 1) bzw. PKʹ (FIG 2) attraktive Kräfte in Richtung auf die Polkörper-Mün­dungen 1 bzw. 1ʹ ausgeübt werden,
    - und in einen zweiten Zweigstrom d (FIG 1) bzw. p (FIG 2), auf welchen von dem Gradientenfeld H1 der Polkörper PK (FIG 1) bzw. von dem Gradientenfeld H2 der Polkörper PKʹ (FIG 2) repulsive Kräfte in einer Richtung weg von der jeweiligen Polkörper-Mündung 1 bzw. 1ʹ ausgeübt werden.
  • Die durch die Polkörper-Mündungen 1 bzw. 1ʹ hindurchströmenden, an der ersten Gruppe von Partikeln angereicherten ersten Zweig­ströme p (FIG 1) bzw. d (FIG 2) werden ersten, mit den Polkör­per-Mündungen 1 bzw. 1ʹ auslaßseitig kommunizierenden Sammel­kammern SK1 zugeleitet. Die von den Polkörper-Mündungen 1 bzw. 1ʹ abgelenkten, an der zweiten Gruppe von Partikeln ange­reicherten zweiten Zweigströme d (FIG 1) bzw. p (FIG 2) werden jeweils zweiten Sammelkammern SK2 zugeleitet, welche jeweils das Strömungsvolumen in der Trennregion zwischen dem Zufuhr-­Lochfeld ZL und dem Trenn-Lochfeld TL ohne die in die Polkör­per-Mündungen 1 bzw. 1ʹ eintretenden ersten Zweigströme p (FIG 1) bzw. d (FIG 2) umfassen. Schließlich werden die in den ersten und zweiten Sammelkammern SK1, SK2 zusammengeführten ersten und zweiten Zweigströme M bzw. NM der wenigstens einen ersten bzw. der wenigstens einen zweiten Sammelleitung v₄ bzw. v₅, v₆ zugeführt.
  • Das Verfahren nach der Erfindung sowie die Einrichtung zu sei­ner Durchführung eignen sich unter anderem zur Kaolin-Reini­gung, Erzaufbereitung, Aufkonzentrierung von Gold, Uran und Kobalt aus Abraumhalden, Pyrit-Abscheidung aus Kohle (auch Siderit und Calcit), zur Kohlereinigung bei der Verflüssigung, zur Rückgewinnung von Katalysatormaterial bei Hydrieranlagen, zur Rückgewinnung von Stahlpartikeln aus Abwasser und Prozeß­stäuben in Stahlwerken, um nur einige Anwendungen zu nennen.
  • Die Herstellung der Lochbleche 3, 5, 3ʹ, 5ʹ für die Trenn-Loch­felder TL und Zufuhr-Lochfelder ZL ist mit sehr guter Präzision möglich durch Materialbearbeitung mittels Laserstrahlen.

Claims (20)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Separation magnetisierbarer para- und/oder diamagnetischer Partikel aus einem mit den Partikeln beladenen Fluidstrom (A), der durch eine von einem Hochgradienten-Magnetfeld (H) durchsetzte Trennregion längs eines Strömungshauptpfades (z) geleitet wird,

wobei das Hochgradienten-Magnetfeld (H) durch eine Vielzahl ferromagnetischer Polkörper (2) erzeugt wird, welche innerhalb der Trennregion in einer Strömungsleit-Matrix angeordnet und vom Magnetfluß eines äußeren Hochleistungsmagneten durchsetzt werden, sowie dabei den Hauptmagnetfluß des äußeren Hochlei­stungsmagneten in eine ihrer Anzahl und Anordnung entsprechende Vielzahl von Partialflüssen mit inhomogener Feldverteilung um­formen,

und wobei der Fluidstrom (A) wenigstens zwei Gruppen von Parti­keln enthält, deren jeweilige magnetische Suszeptibilitäten κ₁ bzw. κ₂, bezogen auf diejenige κF des Fluids, vonein­ander derart unterschiedlich sind, daß aufgrund unterschiedlich großer magnetischer Dipolmomente der Partikel im Fluidstrom der Trennregion die eine Gruppe von Partikeln jeweils in einem er­sten Zweigstrom (p bzw. d) in Richtung steigender Feldgradienten und die andere Gruppe jeweils in einem zweiten Zweigstrom (d bzw. p) in Richtung fallender Feldgradienten abgelenkt wird oder zumindest die eine Gruppe als erster Zweigstrom (p) stär­ker als die andere Gruppe als zweiter Zweigstrom (d) in Rich­tung steigender bzw. fallender Feldgradienten abgelenkt wird,

und wobei ferner die beiden wenigstens zwei Zweigströme (p, d) voneinander getrennt und der an der erste Gruppe von Partikeln angereicherte erste Zweigstrom (p) einer ersten Sammelleitung (60) sowie der an der zweiten Gruppe von Partikeln angereicher­te zweite Zweigstrom einer zweiten Sammelleitung (70) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der partikelbeladene Fluidstrom (A) der Trennregion je­weils über vom Außenumfang der Trennregion her versorgte Einspeisezonen (AO) und durch über den Querschnitt der Trenn­region in Form wenigstens eines Zufuhr-Lochfeldes (ZL) ver­teilte Einspeiseöffnungen (4) von Strömungsleitkörper als Vielzahl von Partialströmen (d + p) zugeleitet wird,
- daß die Partialströme (d + p) sodann innerhalb der Trennre­gion über wenigstens ein Trenn-Lochfeld (TL) über den Quer­schnitt der Trennregion verteilten Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) und zugehörigen Wandteilen (2) ferromagnetischer Polkör­per (PK; PKʹ) als Strömungsleit-Matrix geleitet werden, wel­che in Richtung ihrer Mündungsachsen (1.0) vom Hauptmagnet­fluß (H) durchsetzt werden und welche mit ihren zu den je­weils benachbarten Einspeiseöffnungen (4) korrespondierenden Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) die wenigstens zwei Gruppen von Partikeln enthaltenden Partialströme jeweils in die wenig­stens zwei Zweigströme aufteilen:
-- einen ersten Zweigstrom (p bzw. d), auf welchen von dem Gradientenfeld der Polkörper (PK) attraktive Kräfte in Rich­tung auf die Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) ausgeübt werden,
-- und in einen zweiten Zweigstrom (d bzw. p), auf welchen von dem Gradientenfeld der Polkörper (PK) repulsive Kräfte in eine Richtung weg von der jeweiligen Polkörper-Mündung (1; 1ʹ) ausgeübt werden und
- daß die durch die Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) hindurchströmen­den, an der ersten Gruppe von Partikeln angereicherten ersten Zweigströme (p bzw. d) ersten, mit den Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) auslaßseitig kommunizierenden Sammelkammern (SK1) zugelei­tet werden
- und daß die von den Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) abgelenkten, an der zweiten Gruppe von Partikeln angereicherten zweiten Zweigströme (d bzw. p) jeweils zweiten Sammelkammern (SK2) zugeleitet werden, welche jeweils das Strömungsvolumen in der Trennregion zwischen dem Zufuhr-Lochfeld (ZL) und dem Trenn-­Lochfeld (TL) ohne die in die Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) eintretenden ersten Zweigströme (p bzw. d) umfassen,
- und daß schließlich die in den ersten und zweiten Sam­melkammern (SK1, SK2) jeweils zusammengeführten ersten und zweiten Zweigströme (M bzw. NM) der wenigstens einen ersten bzw. der wenigstens einen zweiten Sammelleitung (v₄ bzw. v₅, v₆) zugeführt werden.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 1,
mit wenigstens einem Separator-Behälter, (TR, TK), der längs eines Strömungshauptpfades (z) von dem mit Partikeln wenigstens einer ersten und einer zweiten Gruppe beladenen Fluidstrom Ptd) kontinuierlich durchströmbar ist, an einem Ende des Strö­mungspfades mindestens einen Anschluß (11) zur Einspeisung des Fluidstromes und am anderen Ende des Strömungspfades einen auf wenigstens zwei Sammelleitungen (v₄ bzw. v₅, v₆; 60 bzw. 70) unterteilten Fluidstrom-Ausgang aufweist, wobei die eine Sammelleitung (v₄; 60) die an einer Partikelgruppe angereicher­te Fluidstrom-Fraktion (M) und die andere Sammelleitung (v₅, v₆; 70) die an der anderen Partikelgruppe angereicherte Fluid­strom-Fraktion (NM) transportiert, mit wenigstens einer Trenn­region im Inneren des Behälters (TR; TK); mit einer innerhalb der Trennregion in einer Strömungsleit-Matrix (PK/3; Pkʹ/3ʹ) angeordneten Vielzahl ferromagnetischer Polkörper (PK; PKʹ)zur Erzeugung eines Hochgradienten-Magnetfeldes (H) und mit einer mit den Polkörpern (PK; PKʹ) zur Strömungsleit-Matrix gehören­den Anordnung von Strömungsleitwänden (3; 3ʹ) zur Aufteilung der an den Gradientenfeldern der Polkörper (PK; PKʹ) verschieden stark abgelenkten wenigstens zwei Zweigströme (p bzw. d) auf die zugehörigen Sammelleitungen, ferner mit einem am Außenumfang des Separator-Behälters (TR, TK) angeordneten Hochleistungs­magneten (MN), dessen Hauptmagnetfluß die Trennregion und die darin befindlichen Polkörper (PK; PKʹ) unter Erzeugung inhomogener Partialflüsse an den einzelnen Polkörpern durchsetzt, wobei die erste Partikelgruppe (p bzw d) eine erste magnetische Suszeptibi­lität κ₁ und die zweite Partikelgruppe (d bzw. p) eine zweite magnetische Suszeptibilität κ₂ aufweist, welche Sus­zeptibilitäten κ₁, κ₂, bezogen auf die magnetische Suszep­tibilität κF des Fluids derart unterschiedlich sind, daß von den Gradientenfeldern (H) der Polkörper (PK; PKʹ) auf die beiden Gruppen der Partikel unterschiedlich starke magnetische Ablenk­kräfte aufgrund unterschiedlicher magnetischer Dipolmomente ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Strömungsleit-Matrix (PK/3; PKʹ/3ʹ) durch wenigstens ein Trenn-Lochfeld (TL) über den Querschnitt der Trennregion verteilter Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) und zugehöriger ferro­magnetischer Polkörper-Wandteile (2; 3ʹ) eines Strömungsleit­körpers gebildet ist,
- daß der Hauptmagnetfluß in Achsrichtung (1.0) der Polkörper­Mündungen (1; 1ʹ) orientiert ist,
- daß stromaufwärts und im Abstand (a3) zur Strömungsleit-Ma­trix wenigstens ein Zufuhr-Lochblech (ZL) eines weiteren Strö­mungsleitkörpers angeordnet ist, dessen Einspeiseöffnungen (4) mit den Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) korrespondieren, und welcher den ihm vom Außenumfang der Trennregion her über Ein­speisezonen zuströmenden Fluidstrom (A) in den Polkörper-­Mündungen (1; 1ʹ) zuströmende Partialströme (p + d) aufteilt,
- daß mit den Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) auslaßseitig wenig­stens eine erste Sammelkammer (SK1) kommuniziert,
- daß das Strömungsvolumen zwischen dem Zufuhr-Lochblech (ZL) des diamagnetischen Strömungsleitkörpers und dem Trenn-Loch­feld (TL) der Polkörper-Wandteile (3; 3ʹ) als zweite Sammel­kammer (SK2) dient,
- und daß die erste Sammelkammer (SK1) an die eine und die zweite Sammelkammer (SK2) an die andere der wenigstens zwei Sammelleitungen (v₄/60 bzw. v₅, v₆, 70) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet daß die Polkörper-Mündungen (1ʹ) und -wandteile (3ʹ) eines Trenn-Lochfeldes (TL) jeweils von einer lochblech­artigen Feinstruktur gebildet sind und die Feldlinienverdünnung im Lochbereich lokale Gradientenfelder (H2) ergibt, welche auf in Richtung der Lochachse (1.0) zuströmende paramagnetische Partikel repulsive und auf entsprechend zuströmende diamagneti­sche Partikel attraktive Kräfte ausüben, so daß der durch die Polkörper-Mündungen (1ʹ) strömende Kern-Zweigstrom (d) an dia­magnetischen Partikeln angereichert, dagegen der vor den Pol­körper-Mündungen (1ʹ) vorbeiströmende Zweigstrom (p) an diamag­netischen Partikeln verarmt bzw. an paramagnetischen Partikeln angereichert ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Lochbegrenzungskanten (1. 1ʹ) auf der Zu- und auf der Abströmseite abgerundet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Polkörper-Mündungen (1) und -wandteile (3) eines Trenn-Lochfeldes (TL) von einer lochblechartigen Fein­struktur mit hohlkegelförmigen, vorspringenden Düsen (PK) im Lochbereich gebildet sind und die Feldlinienverdichtung im Be reich der Düsen-Mündungen lokale Gradientenfelder (H1) ergibt, welche auf in Richtung der Düsenachse (1.0) zuströmende paramag­netische Partikel attraktive und auf entsprechend zuströmende diamagnetische Partikel repulsive Kräfte ausüben, so daß der durch die Düsen (PK) eintretende Kern-Zweigstrom (p) an para­magnetischen Partikeln angereichert, dagegen der vor den Düsen vorbeiströmende andere bzw. zweite Zweigstrom (d) an paramagne­tischen Partikeln verarmt und an diamagnetischen Partikeln ange­reichert ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Begrenzungskanten (1.1) der Düsenmündungen (1) abgerundet sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch kennzeichnet, daß die Einspeiseöffnungen (4) des Zufuhr-Lochbleches (ZL) zu den Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) des Trenn-Lochfeldes (TL) gleichachsig angeordnet sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine lochblechartige Fein­struktur für die Polkörper-Mündungen (1; 1ʹ) und -wandteile (3; 3ʹ) der Strömungsleit-Matrix (PK/3; PKʹ) jeweils paarweise mit zueinander planparallel beabstandeter und kongruenter Anordnung der beiden gepaarten Lochbleche (3 - 3 bzw. 3ʹ - 3ʹ) vorgesehen ist und daß der Zwischenraum zwischen den gepaarten Lochblechen als Sammelkammer (SK1) der ersten Zweigströme (p bzw. d) dient und der außerhalb der Lochbleche liegende, an die Zufuhr-Loch-­felder (ZL) angrenzende Raum als zweite Sammelkammer (SK2) für die zweiten Zweigströme (d bzw. p) dient.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Strömungsleitkörper für das Zufuhr-Lochfeld (ZL) als lochblechartige Feinstruktur ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß eine lochblechartige Feinstruktur für das Zufuhr-Lochfeld (ZL) jeweils paarweise mit zueinander planparallel beabstandeter und kongruenter Anordnung der beiden gepaarten Lochbleche (5-5 bzw. 5ʹ - 5ʹ) vorgesehen ist und daß der Zwischenraum zwischen den gepaarten Lochblechen als Einspei­sezone (AO) dient.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 10, da­durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl gleichartiger Trenn-Module (Mo 1), jeder bestehend aus einem Lochblech-Paar (3 - 3 bzw. 3ʹ - 3ʹ) für die Strömungsleit-Ma-­trix (PK/3 bzw. PKʹ/3ʹ) und je einem beidseits dieses Lochblech­paares angeordneten (5 bzw. 5ʹ) Lochblech für die Zufuhr-Loch­felder (ZL), derart mit Abständen (a1) übereinander gestapelt sind, daß durch die einander benachbarten Lochbleche der Zu-­fuhr-Lochfelder (ZL) der aufeinanderfolgenden Module die Ein­speisezonen (AO) gebildet sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 10, da­durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl gleichartiger Trenn-Module (Mo 2), jeder bestehend aus einem Lochblech-Paar (5 - 5 bzw. 5ʹ - 5ʹ) für die Einspeisezonen (AO) und je einem beidseits dieses Lochblech-Paares angeordneten Lochblech für die Trenn-Lochfelder, derart mit Abständen (a2) übereinander gestapelt sind, daß durch die einander benachbar-­ten Lochbleche (3 bzw. 3ʹ) der Trenn-Lochfelder (TL) der aufein­anderfolgenden Module die ersten Sammelkammern (SK1) gebildet sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Außenumfang der gestapelten Trenn-Module von einer Rohrwand (7) unter Bildung eines Trenn­rohres (TR) umgeben ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­durch gekennzeichnet, daß die Lochfelder bzw. Lochbleche (ZL, TL) einen kreisförmigen Grundriß aufwei-­sen.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Mantel (7) des Trennrohres (TR) ent­sprechend der Anzahl und Anordnung der in ihm enthaltenen Modu­le (Mo 1 bzw. Mo 2) segmentweise mit auf Umfangslinien liegen­den Schlitzen (8) versehen ist:

Ersten Schlitzen (8.1) zur Zufuhr des Fluidstromes zu den Einspeisezonen (AO) der Module von einer Einspeiseleitung,

zweiten Schlitzen (8,2) zur Abfuhr der in den ersten Sammelkam­mern (SK1) der Module gesammelten ersten Zweigströme (M bzw. NM) zur ersten Sammelleitung und

dritten Schlitzen (8.3) zur Abfuhr der in den zweiten Sammelkam­mern (SK 2) der Module gesammelten zweiten Zweigströme (NM bzw. M) zu einer zweiten Sammelleitung.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­zeichnet, daß in hexagonaler Anordnung die ersten bis dritten Schlitze (8.1, 8.2, 8.3) jeweils in mehreren Schlitz­gruppen über den Umfang des Trennrohres (TR) verteilt sind, wo­bei die Schlitze jeder Schlitzgruppe übereinanderliegen und et­wa 1/6 des Trennrohr-Umfanges überstreichen.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­zeichnet, daß entsprechend den zu- bzw. abströmenden Fluidstrom-Mengen den ersten Schlitzen (8.1) drei über den Um­fang des Trennrohres verteilte Sektor-Bogenstücke zugeordnet sind und daß von den verbleibenden Sektor-Bogenstücken den zwei­ten Schlitzen (8.2) ein Sektor-Bogenstück und den dritten Schlitzen (8.3) zwei Sektor-Bogenstücke zugeordnet sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge-­kennzeichnet, daß am Außenumfang des Trennrohres (TR) in radial-axial verlaufenden Ebenen liegende Schottwände (9) dichtend befestigt sind, welche entsprechend der hexagona­len Schlitz-Anordnung ein Ringraumvolumen am Außenumfang des Trennrohres in sechs verschiedene Leitungsvolumina (v₁ - v₆ ) unterteilen, von denen drei Leitungsvolumina (v₁ - v₃ ) mit den ersten Schlitzen (8.1) kommunizieren und Einspeiseleitungen bil­den,
ein Leitungsvolumen (v₄) mit den zweiten Schlitzen (8.2) kommu­niziert und eine erste Sammelleitung bildet und zwei weitere Leitungsvolumina (v₅, v₆) mit den dritten Schlitzen (8.3) kommu­nizieren und zweite Sammelleitungen bilden.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­durch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Trennrohren (TR) in achsparalleler Anordnung zu einem Trennrohr­feld vereinigt ist und zusammen mit einem das Trennrohrfeld um­gebenden Behälter (100), welcher deckseitig wenigstens eine ge­ meinsame Haupt-Einspeiseleitung (11) und bodenseitig erste sowie zweite Haupt-Sammelleitungen (60, 70) aufweist, zu einem Trenn-­Kanister (TK) zusammengefaßt ist, welcher von einem Hochlei-­stungs-Solenoid (MM) zur Erzeugung des Hochgradienten-Magnetfel­des (H) umgeben ist, wobei die zwischen den in einem hexagona-­len Raster angeordneten Trennrohren (TR) freibleibenden Zwickel-­Gassen durch die Schottwände (9) in Einspeise- oder Sammellei­tungen (20) unterteilt werden und wobei der beladene Fluidstrom (A) über die deckseitige Haupt-Einspeiseleitung (11) einer Vor­kammer (12) des Kanisters und von dieser über ein entsprechend gelochtes Strömungseinleitblech (10) allen Einspeiseleitungen (v₁ - v₃ ) parallel zugeführt wird, wogegen bodenseitig des Kani­sters zwei weitere, axial benachbarte Nachschaltkammern (13, 14) vorgesehen sind, welche über gelochte Strömungsausleitbleche (30, 31) mit den ersten bzw. zweiten Sammelleitungen (V₄ bzw. v₅, v₆ ) kommunizieren und in die erste bzw. zweite Haupt-Sammel­leitung (60 bzw. 70) münden.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­zeichnet, daß mehrere Trennkanister (TK) zu einer Separa­tor-Kaskade zusammengeschaltet sind,
wobei die gesammelten zweiten Zweigströme (NM 1) aus einem er­sten Kanister (TK 1) als Einspeise-Fluidstrom (A2) einem zwei­ten Kanister (TK 2) zuführbar sind, die gesammelten ersten Zweigströme (M1) aus dem ersten Kanister (TK 1) einem dritten Kanister (TK 3) als Einspeise-Fluidstrom (A3) zuleitbar sind, die gesammelten zweiten Zweigströme (NM 2) aus dem zweiten Ka­nister und die gesammelten ersten Teilströme (M3) aus dem drit­ten Kanister als Abfallstrom bzw. als Nutzstrom verwertbar sind und wobei schließlich die gesammelten ersten Zweigströme (M2) aus dem zweiten Kanister (TK 2) und die gesammelten zweiten Zweigströme (NM 3) aus dem dritten Kanister (TK 3) zusammenge­führt und als Einspeise-Fluidstrom (A1) der Haupt-Einspeiselei­tung des ersten Kanisters (TK 1) wieder zugeführt werden.
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