EP0362380A1 - Ferrohydrostatischer separator - Google Patents

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EP0362380A1
EP0362380A1 EP88904708A EP88904708A EP0362380A1 EP 0362380 A1 EP0362380 A1 EP 0362380A1 EP 88904708 A EP88904708 A EP 88904708A EP 88904708 A EP88904708 A EP 88904708A EP 0362380 A1 EP0362380 A1 EP 0362380A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mechanical mixture
particles
poles
magnetic
ferromagnetic liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88904708A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0362380A4 (en
Inventor
Vladimir Nikolaevich Vlasov
Vladimir Nikolaevich Gubarevich
Mikhail Vladimirovich Zaskevich
Nikolai Dmitrievich Kravchenko
Vladimir Alexandrovich Zelenchuk
Alexandr Ivanovich Alipov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GOSUDARSTVENNY PROEKTNO-KONSTRUKTORSKY INSTITUT 'GIPROMASHUGLEOBOGASCHENIE'
Original Assignee
GOSUDARSTVENNY PROEKTNO-KONSTRUKTORSKY INSTITUT 'GIPROMASHUGLEOBOGASCHENIE'
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Filing date
Publication date
Application filed by GOSUDARSTVENNY PROEKTNO-KONSTRUKTORSKY INSTITUT 'GIPROMASHUGLEOBOGASCHENIE' filed Critical GOSUDARSTVENNY PROEKTNO-KONSTRUKTORSKY INSTITUT 'GIPROMASHUGLEOBOGASCHENIE'
Publication of EP0362380A1 publication Critical patent/EP0362380A1/de
Publication of EP0362380A4 publication Critical patent/EP0362380A4/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B03C1/32—Magnetic separation acting on the medium containing the substance being separated, e.g. magneto-gravimetric-, magnetohydrostatic-, or magnetohydrodynamic separation

Definitions

  • the present invention relates to the field of mineral resource processing and relates in particular to ferrohydrostatic separator.
  • This invention can be used particularly successfully in non-ferrous metallurgy to separate non-magnetic non-ferrous metals according to their density from the old material.
  • the invention can also be used in the mining industry to enrich mineral ores.
  • the Japanese company "Chitakky Seysaku” carried out the extraction of non-ferrous metals, namely aluminum, zinc, copper, from the motor vehicle scrap on a ferrohydrostatic test separator, which is a container containing a ferromagnetic, made of kerosene and disperse phase - with a Oleic acid surrounding magnetite grains of size 100 2 - existing liquid is filled, and comprises an electromagnetic system, in the interpole space of the aforementioned container is located.
  • the container is equipped with a device for feeding the automobile scrap metal scrap with a size of 6 to 25 mm.
  • no effective extraction of aluminum from the scrap has been achieved.
  • the aluminum recovery was only 80%, while the remaining 20% of the aluminum contained in the scrap was obtained in a mixture with copper and zinc, which led to the contamination of the latter.
  • ferrohydrostatic separator for extracting non-ferrous metals from a mechanical mixture created after the combustion of industrial and household waste was developed and tested by the mining office in the USA.
  • This separator contains a container located in the interpolar space of the magnet system and filled with the ferromagnetic liquid, which liquid is a suspension of the magnetite in the kerosene with an addition of oleic acid in an amount of? - represents 12%.
  • the poles of the electromagnetic system are inclined to the horizontal plane, which causes an inclination of the level of the ferromagnetic liquid in the direction of the removal of the separated mixture particles.
  • the separator is also equipped with a device for supplying the mechanical mixture to be separated, which device is attached to the liquid container, and also has a device for removing the separated particles of the mechanical mixture.
  • the essence of the separation process in the separation of a mechanical mixture in the ferrohydrostatic separator is that, in addition to the ejecting Archimedean buoyancy force, a solid particle in the ferromagnetic liquid is attacked by a hydrostatic compressive force which, within the ferromagnetic liquid, acts upon it as an inhomogeneous one the magnetic system of the separator excited magnetic field is generated.
  • the Reynolds number Re Vd e ⁇ f / ⁇ determines the flow of the liquid.
  • the level of this liquid occupies a position which corresponds to the shape of the magnetic force lines at the separation boundary of two media, namely the separation boundary between liquid and air.
  • the liquid level takes on a covex shape.
  • each material particle located on the surface liquid level is influenced by the action of a lateral component F gz of gravity, by means of which the particles are displaced to the magnetic poles and pressed against the wall surface of the container, which causes the material particles to accumulate at the poles.
  • the lateral component F gz of gravity can be determined from the dependency: where ß means the angle of inclination of the mirror of the ferromagnetic liquid to the horizontal plane with respect to the Z axis.
  • the particles have the shape of a sphere while a plane-parallel magnetic field is generated between the poles.
  • the mechanical mixture of non-ferrous metal fragments is separated within a layer of the ferromagnetic liquid whose height is restricted.
  • the height of this layer is determined by characteristic values of the magnetic field generated between the poles of the magnet system of the separator, the magnetization (j) of the ferromagnetic liquid and its physical density (pf).
  • a condition in which the equilibrium state of the layer of the ferromagnetic liquid is reached is to satisfy the equation: where F 1 is the magnetic force acting in the interpole space over the area of the smallest distance between the magnetic poles;
  • F 2 mean the magnetic force acting in the interpole space below the area of the smallest distance between the magnetic poles.
  • the height of the layer of the ferromagnetic liquid in the interpole space can be determined from the following equation:
  • a device for removing the separated particles In order to maintain a required height of the layer of the ferromagnetic liquid during the separation of the mechanical mixture at the low values of the magnetic field strength in the interpole space which do not ensure the equilibrium state of this layer, a device for removing the separated particles must be provided, by means of which hydrostatic congestion by means of a column another liquid which is immiscible with the ferromagnetic liquid is brought about.
  • Magnetic elements are provided on the poles in the area of the supply of the mechanical mixture and in the area of the discharge of the separated particles, each of which represents a triangular prism which is attached to the pole with one surface and the other surface is an extension of the end face of the pole and the third embodies an inclined plane that forms an acute angle with the longitudinal axis X of the interpolar space.
  • the magnetic elements mentioned generate local magnetic fields, in each of which the gradient of the magnetic field strength is directed towards the X axis of the interpole space.
  • the mixture particles on the mirror move towards the poles under the action of the lateral forces, they are pressed against the wall surface of the container, where they collect with the heavy particles and form flakes.
  • the aforementioned formation of flakes on the surface of the poles impedes the movement of the particles of the mixture across the level of the ferromagnetic liquid, which limits performance and affects the quality of the separation of the mechanical mixture by density.
  • the particles which are similar in density with respect to the apparent density of the ferromagnetic liquid move in the layer of this liquid at close heights, which makes it more difficult to remove the particles with the density which is lower than the apparent density of the ferromagnetic liquid.
  • the light particles obtained by separating the mechanical mixture from particles of a close density are contaminated by the heavy particles, and vice versa.
  • the said ferrohydrostatic separator comprises a magnetic system with two poles, the profile of which has a magnetic field. one over the height from the largest possible in the lower part of the poles to the smallest in the upper part of the ver variable strength, and a container made of non-magnetic material with a ferromagnetic liquid in the space between the poles.
  • a separating wall is provided for separating the separated particles of the mechanical mixture from one another, which is accommodated within the liquid layer with the possibility of its adjustment along one of the prism surfaces, which forms an acute angle with the gravity vector of the particle.
  • the base of the prism is attached to the side walls of the container.
  • the necessity to adjust the partition is caused by the limitation of the height of the layer of the ferromagnetic liquid in which the particles, which are lighter according to their density, move.
  • the known separator also contains a device for supplying the mechanical mixture of the non-ferrous metal fraction, which is arranged above the level of the ferromagnetic liquid and attached to the poles, and a device coupled to the container for removing the particles of the mechanical mixture separated by density.
  • the poles in the magnet system are inclined in the direction of movement of the light particles.
  • the mirror of the ferromagnetic liquid takes up a position that corresponds to the shape of the magnetic force lines at the separation boundary of media, namely liquid-air.
  • the mirror takes on a convex shape.
  • the force F gz acts on each particle with the density less than the apparent density of the ferromagnetic liquid, which presses the mentioned particles against the side surfaces of the container.
  • the lighter particles that accumulate at the poles carry the heavier particles with them and thus form flakes.
  • This formation of flakes on the surface of the poles greatly reduces the size of the Intermediate pole space in the plane perpendicular to the longitudinal axis of this space, which results in a decrease in performance and can possibly lead to the shutdown of the separator.
  • the known design of the separator is characterized by a relatively low quality of the products obtained due to contamination of the lighter particles with the heavier particles and vice versa.
  • the flow of particles with the density greater than the apparent density of the ferromagnetic liquid carries with its movement in the layer of the ferromagnetic liquid the lighter particles, which cannot rise to the surface of the ferromagnetic liquid in good time under the influence of the adhesion and viscosity forces and with the heavier particles get together in the finished product by impairing its quality.
  • the invention has for its object to develop a ferrohydrostatic separator in which by increasing the movement of the light or heavy particles in the direction of the X and Z axes intensifying additional magnetic forces in the interpole space, an increase in effectiveness in the separation of the mechanical Mixture is achieved.
  • ferrohydrostatic separator comprising a magnet system with at least two poles, the profile of which forms a magnetic field with the strength varying over the height of the interpole space from its greatest value in the lower part of the poles to the smallest value in the upper part, with a container made of non-magnetic material located in the interpole space the ferromagnetic liquid, a device for supplying the mechanical mixture of non-magnetic materials, which is arranged above the mirror of the ferromagnetic liquid and attached to the poles, and a device coupled to the container for removing the particles of the mechanical mixture separated according to their density, according to the invention
  • elements made of a ferromagnetic material are arranged, which form local magnetic fields within the layer of the ferromagnetic liquid, the vector of the magnetic force being less than one in each of the local magnetic fields m is directed to the vector of the movement of the particles of the mechanical mixture.
  • This constructive design of the ferrohydrostatic separator aims at a substantial increase in the quality of the separation of the mechanical mixture with both a large and a small difference in density of the particles.
  • the apparent density of the ferromagnetic liquid has a greater value than this apparent density in the separation zone.
  • the particles of the mechanical mixture are exposed to the action of the additional magnetic forces generated by the local magnetic fields.
  • the movement path of the particles can also be changed while increasing their dwell time within the layer of the ferromagnetic liquid.
  • the flakes When the flakes form on the surface of the fer Romagnetic liquid, the latter are exposed to the action of the additional magnetic forces while they are moving, these flakes receiving an alternating direction of movement along the Z axis as they move in the direction of the X axis.
  • This phenomenon favors overcoming the force of the surface tension of the ferromagnetic liquid and the force of the intermolecular interaction of the particles of the mechanical mixture.
  • the flakes disintegrate, releasing the heavy particles which are then deposited in the layer of the ferromagnetic liquid, while the lighter particles continue to move across the level of the ferromagnetic liquid in the direction of removing the separated particles from the container.
  • the heavy particles of the mechanical mixture entrain the particles with the smaller density in comparison to the apparent density of the ferromagnetic liquid in the separation zone and in their way hit the zones of the increased apparent density of the liquid, they change their trajectory and move in these zones towards the removal of the sunken particles from the container.
  • the particles with the smaller density compared to the apparent density of the ferromagnetic liquid in the separation zone are exposed to an increased hydrostatic pressure force. Under the influence of this increased force, the lighter particles are separated from the heavier ones, rise to the level of the ferromagnetic liquid and move together with the other lighter particles towards the distance from the container.
  • each of the elements is a rod, which rods are equally spaced from one another, while all rods are secured by non-magnetic bridges attached to the container, forming a direction of the vector of the speed of movement of the particles of the mechanical mixture within the layer of the ferromagnetic liquid are connected to one another in a plane parallel to one another, one end face of this plane, which is perpendicular to the rod axis, is located in the region of the supply of the mechanical mixture under the mirror of the ferromagnetic liquid and the other end face, likewise perpendicular to the rod axis, is located in the layer of the ferromagnetic liquid in the Range of maximum magnetic field strength is.
  • the heavy and non-floating light particles change their path of motion under the influence of this increased hydrostatic pressure force generated by the action of the local magnetic fields between the rods on the rerromagnetic liquid and directed at an angle to the vector of the gravity of the particles and move over the rods.
  • the light particles separate from the heavier ones under the influence of the increased hydrostatic pressure force and rise to the surface of the ferromagnetic liquid, where they are then discharged together with the other light particles. This increases the effectiveness ability to extract non-ferrous metals from their mechanical mixture.
  • each element represents a part of the cone with a spherical base, which is cut along the axis of symmetry and attached to the pole with its plane, which is located along the generatrix of the pole profile with respect to the other and at an equal distance from and against the other Element of the other pole is offset, while the tip of the cone points in the direction of the vector of the speed of movement of the particles of the mechanical mixture over the mirror of the ferromagnetic liquid.
  • the local magnetic fields are formed with an increased strength H and their gradients H compared to the same parameters in the separation zone of the mechanical mixture.
  • Each of the above-mentioned local magnetic fields by interacting with the ferromagnetic liquid, changes the shape of the mirror in the direction of the Z-axis, while the standing height of the ferromagnetic liquid varies in the area around each of the elements with respect to the total standing height of the liquid in the separation zone lifts. This type of interaction prevents the generation of a lateral force Fgz, which presses the particles of the mechanical mixture onto the side walls of the container, which increases the performance of the separator.
  • the flakes formed in the area of the supply of the mechanical mixture are exposed to the action of a moment of force which causes their rotation about the axis of their own, and the hydrostatic pressure force, by means of which their movement becomes zigzag.
  • the flakes are destroyed and the particles, the density of which is greater than the apparent density of the ferromagnetic liquid in the separation zone, sink. This increases the effectiveness of extracting non-ferrous metals from their mechanical mixture.
  • each of the poles in the ferrohydrostatic separator be designed along its longitudinal axis with a variable cross-section, ranging from its minimum value in the area of feeding the mechanical mixture of non-ferrous metals to its maximum value in the area of removal of the separated particles of the mechanical mixture changes.
  • the magnetic lines of force have different densities in the interpole space, whereby the strength of the magnetic field changes from the maximum values in the area of the supply of the mechanical mixture to the smallest values in the area of the removal of the light particles of the mechanical mixture.
  • the surfaces of the poles which form the same gap have a different magnetic potential along the longitudinal axis of the gap.
  • the difference in the sizes of the magnetic potential at the pole surfaces in the area of the supply of the mechanical mixture and in the area of the removal of the separated particles is achieved by a different degree of saturation of the metal of the poles in the areas mentioned.
  • the strength H of the magnetic field is distributed in the space between the poles in such a way that a gradient of the magnetic field strength gradH is generated, the vector of which is directed against the vector of the movement of the particles of the mechanical mixture across the mirror of the ferromagnetic liquid. Due to the action of H and gradH on the ferromagnetic liquid, a horizontal component F lx of the hydrostatic pressure force is generated within the liquid, which is directed parallel to the motion vector of the particles of the mechanical mixture via the mirror of the ferromagnetic liquid.
  • the ferrohydrostatic separator according to the invention which is provided for separating a mechanical mixture of the non-magnetic materials, for example the breakage of the radio-electronic household apparatus or the comminuted cable break and the waste in the lead sheathing with a size of up to 40 mm, comprises a magnet system 1 (FIG.
  • the magnet system 1 consists of two excitation windings 6, from each of which is mounted on a yoke 7, which is fastened by means of cantilever supports 8 to a subframe 9 placed on a foundation.
  • the poles NS of the magnet system 1 are also attached to the yoke 7.
  • the device 4 for feeding the mechanical mixture of non-ferrous metals contains a bunker 10 rigidly attached to the poles NS by means of a cantilever 11 and a shaker trough 12 kinematically connected to the container 2.
  • the bunker 10 is arranged above the shaker trough 12.
  • the device 5 for removing the separated particles of the mechanical mixture provides an.
  • the side walls of the container 2 in the area of the greatest distance from. the flat element 13 attached to the supply point of the mechanical mixture, the front end of which protrudes from the front side of the container 2, forming a channel 14 for removing the heavy particles and a channel 15 for removing the light particles.
  • each of the elements represents a rod 16 (FIG. 2), which rods are arranged at equal distances from one another. All rods 16 are under by non-magnetic bridges 17 which are attached to the container 2 (Fig. 3) Formation of a plane parallel to the direction of the vector of the velocity of movement V of the heavy particles connected to one another.
  • One end of the plane mentioned, which is perpendicular to the axis of the rod 16, is located in the area of the supply of the mechanical mixture below the level of the ferromagnetic liquid, while the other end, which is perpendicular to the axis of the rod 16, is in the zone of the maximum strength of the magnetic field lies.
  • each aer element represents a part of the cone 18 (FIG. 4) cut along the axis of symmetry with a spherical base surface, which is attached with its plane to the pole N or S .
  • Each of the cones 18 is arranged along the generatrix of the profile of the pole N or S, is equidistant from the adjacent cone and is offset with respect to the elements of the other pole.
  • the tip of the mentioned cone points in the direction of the vector of the speed of movement V of the particles of the material to be separated over the level of the ferromagnetic liquid.
  • the separator according to the invention is operated as follows.
  • the mechanical mixture of the starting materials is fed via the bunker 10 (FIG. 1) to the shaking channel 12, from which it falls onto the level of the ferromagnetic liquid.
  • the particles of the mechanical mixture in the layer of the ferromagnetic liquid 3 are exposed to the action of the vertical component F l y (FIG. 3) and the horizontal component F Ix of the hydrostatic pressure force F l , as a result of which the particles move.
  • the particles change their path of movement and shift in the direction of the channel 14 with support to these zones. If the particles of the mechanical mixture with the greater density than the apparent density ⁇ a of the ferromagnetic liquid 3 in the separation zone entrain the particles with the smaller density than the apparent density ⁇ a of the ferromagnetic liquid, these latter are separated under the effect of the increased hydrostatic pressure forces F 1 and increase Surface of the ferromagnetic liquid 3.
  • the floating particles of the mechanical mixture move under the action of the horizontal component F lx of the hydrostatic compressive force F 1 along the generatrix of the profile of the poles NS in the direction of the channel 15.
  • a local magnetic field is excited around each cone 18 (FIG. 4) whose influence the shape of the mirror of the ferromagnetic liquid 3 is changed in the direction of the Z-axis by lifting this mirror above the total height of the ferromagnetic liquid 3 in the separation zone.
  • the particles are additionally subjected to the action of the lateral forces F gz which arise as a result of the elevation of the level of the ferromagnetic liquid and change the path of movement of the particles, as a result of which the formation of flakes on the side walls of the container 2 is avoided.
  • the device 5 (Fig. 1) for removing the separated particles of the mechanical mixture unloads the separated heavy and light particles into respective collection vessels for separation products (not shown in the drawings).
  • the separator described above is expediently used when separating a mechanical mixture of non-magnetic non-ferrous metals, the density of which exceeds 5.103 kg / m 3 .
  • the ferrohydrostatic separator according to the invention which is shown in FIG. 5, is expediently used to separate the mechanical mixture of the non-magnetic materials, for example the crushed broken aircraft and motor vehicle, the aluminum alloys with a size of up to 120 mm and density 1.5.10 3 kg / m 3 and above is shown.
  • the separator comprises a magnet system 19 (FIG. 5) with two poles NS of variable cross-section, the profile of which magnetizes a magnetic field with the strength variable over the height of the interpole space, from the largest in the lower part of the poles to the smallest in the upper part of the same and with the longitudinal
  • the generator of the profile of the poles of variable magnetic field strength from the largest in the feed zone of the mechanical mixture of the non-magnetic materials to the smallest in the area of their removal a container 20 made of non-magnetic material with the ferromagnetic fluid 3 in the interpole space, a device 21 for feeding of the mechanical mixture of the non-ferrous metals, which is arranged above the level of the ferromagnetic liquid 3, and a device 22 for removing the separated particles of the mechanical mixture.
  • the magnet system 19 includes two excitation windings 23, each of which is attached to a yoke 24 which is fastened to a frame (not shown in the figure) by means of cantilever supports 25.
  • the poles N-S of this magnet system 19 are also attached to the yoke 24.
  • the device 21 for supplying the mechanical mixture of the non-ferrous metals contains a bunker 26 rigidly fastened to the poles N-S by means of an extension arm 27 and a shaking trough 28.
  • the bunker 26 is mounted above the shaking trough 28.
  • the size of the magnetic field strength H and the gradient gradH thereof must be reduced.
  • the ferromagnetic liquid is exposed to the pressure of the hydrostatic column of water or another liquid that cannot be mixed with the ferromagnetic liquid in order to maintain a layer of the ferromagnetic liquid with the height h necessary for the separation of the mixtures in accordance with the quality.
  • the height h w of the hydrostatic column of the liquid can be calculated from equation (8).
  • the device 22 for removing the separated particles of the mechanical mixture constitutes a V-shaped hollow box 29 which is connected to the container 20 and rigidly attached to it.
  • the hollow box 29 is filled with water 30, on the surface of which faces the container 20, a layer of the ferromagnetic liquid floats.
  • the cavity of the box 29 is divided into two channels 32 and 33 by a partition 31.
  • Any known conveying means (not shown in the drawing) is accommodated in the channel 32, through which the heavy particles of the mechanical mixture are discharged.
  • Any known conveying means (not shown in the drawing) for removing the lighter particles of the mechanical mixture is accommodated in the channel 33.
  • elements made of a ferromagnetic material are attached, each of which represents a rod 34.
  • each of the elements constitutes a part of the cone 36, which is cut along the axis of symmetry and has a spherical base surface, which is attached with its plane to the pole N or S.
  • Each of the elements 36 is arranged similar to the elements 18 (FIG. 4). The separator described functions similarly to the separator described earlier and shown in FIGS. 1-4.
  • the ferrohydrostatic separator according to the invention enables the crushed cable break and the waste in the lead sheathing (a mixture of metals: copper-lead, aluminum-lead) to be separated from the light goods represented by aluminum or copper, which do not exceed 1% due to the heavy goods. is contaminated, as well as the heavy goods represented by lead, whose contamination by the light product does not exceed 2%.
  • the ferrohydrostatic separator When the breakage of the radio-electronic household apparatus containing a metal mixture of aluminum, copper and tin-lead solder is separated, the ferrohydrostatic separator enables the aluminum and copper-tin-tin not contaminated by copper and tin-lead solder to be separated. Lead product whose contamination by the aluminum does not exceed 2%. The results obtained when separating the mechanical non-ferrous metal mixtures indicate the possibility of melting high-quality alloys from the products obtained.

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Abstract

Der ferrohydrostatische Separator umfaßt eine Magnetanlage (1) mit zwei Polen (N-S), deren Profil ein Magnetfeld mit einer über die Höhe des Zwischenpolraumes von der größten im Unterteil der Pole bis auf die kleinste im Oberteil veränderlichen Stärke (H) formiert, einen Behälter (2) aus unmagnetischem Werkstoff sowie eine Vorrichtung (4) zum Zuführen des mechanischen Gemisches der unmagnetischen Materialien und eine Vorrichtung (5) zum Entfernen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches. Im Raum zwischen den Polen (N-S) sind Elemente aus einem ferromagnetischen Werkstoff angeordnet, die lokale Magnetfelder innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit (3) formieren. Der Vektor der magnetischen Kraft (F|x) jedes der lokalen Magnetfelder ist unter einem Winkel zum Vektor (V) der Bewegungsgeschwindigkeit eines Teilchens des mechanischen Gemisches genchtet.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Aufbereitung von Bodenschätzen und betrifft insbesondere ferrohydrostatischen Separator.
  • Besonders erfolgreich kann diese Erfindung in der Nichteisenmetallurgie zur Trennung von unmagnetischen Buntmetallen nach ihrer Dichte aus dem Altmaterial eingesetzt werden.
    • Zugrundeliegender Stand der Technik
  • Die Erfindung kann auch in der bergbauverarbeitenden Industrie zur Anreicherung der Mineralerze verwendet werden.
  • Zur Zeit ist die Tendenz erkennbar, daß in den gewonnenen Buntmetallen der Gehalt an Nutzkomponente stets absinkt, während der Bedarf an Buntmetallen in der ganzen Welt ständig ansteigt, wodurch die Notwendigkeit auftritt, immer größere Mengen von mehrkomponentigem Buntmetallschrott, von Schrott der elektrotechnischen Industrie und aus gewissen Arten der elektrischen Kabel zu verwerten. Jedoch besteht jeweils keine Möglichkeit, den genannten Schrott zum Ausgleichen des Mangels an Buntmetallen vollkommen auszunutzen, da in der Welt keine Ausrüstungen zur Schrottrennung in Gruppen der Legierungssorten durch die Industrie fertiggestellt werden.
  • Einige Firmen aus Japan und den USA haben bei der Ausarbeitung der Technologie und der Durchführung der Untersuchungen zur Trennung der zerkleinerten Abfälle der Buntmetalle nach ihrer Dichte an experimentellen Modellen der ferrohydristatischen Separatoren bestimmte Erfolge erreicht.
  • Die japanische Firma "Chitakky Seysaku" hat die Gewinnung von Buntmetallen, und zwar Aluminium, Zink, Kupfer, aus dem kraftwagenbaulichen Schrott an einem ferrohydrostatischen Versuchs.separator durchgeführt, der einen Behälter, welcher mit einer ferromagnetischen, aus Kerosin und disperser Phase - mit einer Oleinsäurehülle umgebenen Magnetitkörnern der Größe 100 2 - bestehenden Flüssigkeit ausgefüllt ist, und eine Elektromagnetanlage umfaßt, in deren Zwischenpolraum der erwähnte Behälter befindlich ist. Der Behälter ist mit einer Vorrichtung zum Zuführen des kraftwagenbauliohen Metallschrotts mit einer Größe von 6 bis 25 mm ausgerüstet. In dem genannten Versuchsseparator ist keine wirkungsvolle Gewinnung von Aluminium aus dem Schrott erreicht worden. Die Aluminiumgewinnung betrug nur 80%, während die übrigen 20% von im Schrott enthaltenem Aluminium im Gemisch mit Kupfer und Zink gewonnen wurden, was zur Verunreinigung der letztgenannten führte.
  • Vom Bergbaubüro der USA wurde eine Versuohsausführung des ferrohydrostatischen Separators zur Gewinnung von Buntmetallen aus einem nach der Verbrennung der industriellen und Haushaltsabgänge entstehenden, mechanischen Gemisch entwickelt und erprobt.
  • Dieser Separator enthält einen im Zwischenpolraum der Magnetanlage befindlichen und mit der ferromagnetischen Flüssigkeit ausgefüllten Behälter, welche Flüssigkeit eine Suspension des Magnetits im Kerosin mit einem Zusatz der Oleinsäure in einer Menge von ? - 12% darstellt. Die Pole der Elektromagnetanlage stehen zu der Horizontalebene schrag, wodurch eine Neigung des Spiegels der ferromagnetische Flüssigkeit in Richtung der Entfernung der getrennten Gemischteilchen entsteht. Der Separator ist ebenfalls mit einer Vorrichtung zum Zuführen des zu trennenden, mechanischen Gemisches ausgestattet, welche Vorrichtung an dem FlüssigKeitsbehälter befestigt ist, und besitzt noch eine Vorrichtung zum Abführen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches.
  • In diesem Separator wurde ein mechanisches Gemisch getrennt, das 58,5% Al, 14,8% Zn, 19,7% Cu sowie Plumbum-, Zinn- und Siliziumoxidteilchen enthielt. Jedoch wurde im Separator keine wirkungsvolle gewinnung von Aluminium erreicht, weil das gewonnene Aluminium mit 5,5% Cu und 10,7%Pb verunreinigt war. Die Gewinnung eines solchen nicht standardgerechten Produktes erfordert zusätzliche Aufwendungen zwecks dessen Nachseparation, wodurch das Verfahren verteuert wird.
  • In der UdSSR ist ein ferrohydrostatischer Separator zur Durchführung der Schnellanalyse der unmagnetischen Erze bei der Untersuchung deren Aufbereitbarkeit und Mineralzusammensetzung entwickelt werden und wird serienmäßig produziert. Der praktische Einsatz dieser Separatoren hat deren hohe Genauigkeit bei der Durchführung der Schnellanalyse bestätigt. Jeoch kann der Separator nur zyklisch betrieben werden und weist eine geringe Leistung (50 kg/h) auf.
  • Das Wesen des Trennungsverfahrens bei der Trennung eines mechanischen Gemisches im ferrohydrostatischen Separator besteht darin, daß an einem in der ferromagnetischen Flüssigkeit befindlichen Feststoffteilchen außer der herausstoßenden archimedischen Auftriebskraft noch eine hydrostatische Druckkraft angreift, die innerhalb der ferromagnetischen Flüssigkeit bei der Einwirkung auf diese eines inhomogenen, durch die Magnetanlage des Separators erregten Magnetfeldes erzeugt wird.
  • Eine Bedingung der Trennung des aus Teilchen unterschiedlicher Dichte zusammengesetzten Gemisches in der ferromagnetischen Flüssigkeit ist die Erfüllung der folgenden Ungleichung:
    Figure imgb0001
    • worin ρa scheinbare Dichte der Flüssigkeit,
    • ρ1 die Dichte der leichten Teilchen,
    • ρ2 die Dichte der schweren Teilchen bedeuten.
  • Die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit ergibt sich bei dem inhomogenen Magnetfeld des Separators aus der Gleichung:
    Figure imgb0002
    • worin ρf physikalische Dichte der ferromagnetischen FlüssigKeit,
    • k die räumliche magnetische Suszeptibilität der ferromagnetischen Flüssigkeit,
    • µ0 Magnetkonstante,
    • H magnetische Feldstärke in der Verweilzone des jeweiligen Stoffteilchens,
    • grad H Gradient der magnetischen Feldstärke in der Verweilzone des jeweiligen Stoffteilchens und
    • g Erdbeschleunigung sind.
  • An jedem in der ferromagnetischen Flüssigkeit befindlichen Teilchen des mechanischen Gemisches greifen an:
    • 1) Schwerkraft Fg = V.ρ.g, wo V und ρ Volumen und Dichte eines kugelförmigen Stoffteilchens, sind wobei V = π.d3/6, während es für das Teilchen einer anderen Form gilt V = π.
      Figure imgb0003
      /6, worin d gleichwertigen Durchmesser bedeutet;
    • 2) hydrostatische Druckkraft F1, welche durch die an dem durch das Stoffteilchen verdrängten Flüssigkeitsvolumen angreifende ponderomotorische Kraft des Magnetfeldes bestimmt wird, und zwar
      Figure imgb0004
    • 3) archimedische Auftriebskraft
      Figure imgb0005
      Bel aer Belegung des Stoffteilchens innernalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit wirkt auf es die hydrodynamische Widerstandskraft, die von der Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung des Teilchens, dessen Dichte, Größe und Formgestaltung sowie von der Zähigkeit der ferromagnetischen Flüssigkeit abhängt. Wernn sich die Viskosität der ferromagnetischen Flüssigkeit durch die Reynolds--Zahlen Re = 20 + 350 kennzeichnet, so wird diese Widerstandskraft aus Newton-Rittinger-GLeichung ermittelt:
      Figure imgb0006
      wo V die Bewegungsgeschwindigkeit des Stoffteilchens ist.
  • Die Reynoldssche Zahl Re = V.de ρf/η bestimmt hierbei die Strömungsart der Flüssigkeit.
  • Bei der Trennung eines mechanischen Gemisches des Buntmetallbruchs mit der Teilchengröße unter 1 mm wird als Hauptkraft die Kraft des Viskositätswiderständes auf das Teilchen einwirken, die aus der folgenden Stokes-Gleichung errechnet wird:
    • Fv = 3π.η.V.de, wo η Koeffizient der absoluten Viskosität bedeutet.
  • Bei Einwirkung des durch die Magnetanlage des Separators erzeugten inhomogenen Magnetfeldes auf die ferromagnetisohe. Flüssigkeit nimmt der Spiegel dieser Flüssigkeit eine der Form der Magnetkraftlinien an der Trenngrenze von zwei Medien, und zwar der Trenngrenze Flüssigkeit--Luft, entsprechende Stellungslage ein. Der Flüssigkeitsspiegel erhalt eine kovexe Form.
  • Deswegen steigen die Stoffteilchen mit der Dichte, die kleiner als die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit ist, im Laufe der Trennung des mechanischen Gemisches aus Buntmetallen an die Oberfläche der erwähnten Flüssigkeit. Dabei wird jedes auf dem oberflächlichen Flüssigkeitsspiegel befindliche Stoffteilchen durch die Wirkung einer seitlichen Komponente Fgz der Schwerkraft beeinflußt, durch welche die Teilchen an die Magnetpole verschoben und an die Wandungsoberfläche des Behälters angedrückt werden, was eine Ansammlung der Stoffteilchen an den Polen verursacht. Die seitliche Komponente Fgz der Schwerkraft kann aus der Abhängigkeit ermittelt werden:
    Figure imgb0007
    wo ß den Neigungswinkel des Spiegels der ferromagnetischen Flüssigkeit zu der Horizontalebene bezogen auf die Z-Achse bedeutet.
  • Somit wirken auf jedes Stoffteilchen in der Tiefe der ferromagnetischen Flüssigkeit und an deren Oberfläche die obenerwähnten Kräfte ein, unter deren Einfluß das Stoffteilchen verschoben wird. Diese Verschiebung des Stoffteilchens kann durch das folgende Gleichungssystem beschrieben werden:
    Figure imgb0008
    worin α den Neigungswinkel des Spiegels der ferromagnetischen Flüssigkeit zu der Horizontalebene bezogen auf die X-Achse; ρax, ρay, ρaz die Komponenten der scheinbaren Dichte bedeuten.
  • Zwecks Vereinfachung dieses Gleichungssystems wird es angenommen, daß die Teilchen die Form einer Kugel besitzen, während zwischen den Polen ein planparalleles Magnetfeld erzeugt wird.
  • Eine analytische Lösung des Gleichungssystems kann nicht gefunden werden, und zwar aus dem Grunde, daß viele zu diesem System gehörende Größen die Veränderlichen sind und viele von ihnen zusammenhängen. Es ist nur eine besondere Lösung des Gleichungssystems für die konkrete Magnetanlage des Separators, die anwendbare ferromagnetische Flüssigkeit in seinem Behälter und für das gegebene, mechanische Gemisch, das getrennt wird,möglich.
  • Eine Trennung des mechanischen Gemisches aus Buntmetallbruch erfolgt innerhalb ein in ihrer Höhe eingeschränkten Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit. Die Höhe dieser Schicht wird durch Kennwerte des zwischen den Polen der Magnetanlage des Separators erzeugten Magnetfeldes, die Magnetisierung ( j ) der ferromagnetischen Flüssigkeit und deren physikalische Dichte ( pf) bestimmt.
  • In Hinsicht auf die Verteilung des Gradienten der magnetischen Feldstärke im Raum zwischen den Polen muß man in Betracht ziehen, daß im Zwischenpolraum unter dem Bereich des kleinsten Abstandes zwischen den Polen der Gradient der Feldstärke sein Vorzeichen gegen das entgegengesetzte wechselt. Die Höhe h der Schicht, die von der Einwirkungsart des Magnetfeldes auf die ferromagnetische Flüssigkeit abhängt, ergibt sich aus der Gleichung:
    Figure imgb0009
  • Eine Bedingung, bei der der Gleichgewichtszustand der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit erreicht wird, besteht in der Erfüllung der Gleichung:
    Figure imgb0010
    worin F1 die im Zwischenpolraum über dem Bereich des kleineten Abstandes zwischen den Magnetpolen wirkende magnetische Kraft;
  • F2 die im Zwischenpolraum unter dem Bereich des kleinsten Abstandes zwischen den Magnetpolen wirkende magnetische Kraft bedeuten.
  • Diese magnetischen Kräfte ergeben sich aus folgenden Beziehungen:
    Figure imgb0011
  • Ausgehend von der Analyse der obenerwähnten Beziehungen kann die Höhe der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit im Zwischenpolraum nachfolgender Gleichung bestimmt werden:
    Figure imgb0012
  • Zur Aufrechterhaltung einer erforderlichen Hohe der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit während der Trennung des mechanischen Gemisches bei den den Gleichgewichtszustand dieser Schicht nicht sichernden geringen Werten der magnetischen Feldstärke im Zwischenpolraum muß eine Vorrichtung zum Entfernen der getrennten Teilchen vorgesehen werden, durch welche eine hydrostatische Stauung vermittels einer Säule einer anderen, mit der ferromagnetischen Flüssigkeit nicht vermischbaren Flüssigkeit zustandegebracht wird.
  • Dieselbezüglich muß die folgende Beziehung erfüllt werden:
    Figure imgb0013
  • Hierbei ergibt sich die Höhe der Stausäule der anderen Flüssigkeit aus der Gleichung:
    Figure imgb0014
  • Versuche, die Qualität der Trennung eines mechanischen Gemisches des Buntmetallbruches zu verbessern, wurden im rerrohydrostatischen Separator nach US,A 2 265 458 vorgenommen. Dieser bekannte Separator enthält eine Magnetanlage mit zwei Polen, durch deren Profil ein Magnetfeld mit einer über die Höhe des Zwischenpolraums längs der y-Achse von der größtmöglichen im Unterteil desselben bis auf die kleinste in desen Oberteil veränderlichen Stärke formiert wird, und einen im Zwischenpolraum befindlichen Behälter aus einem unmagnetischen Werkstoff mit der ferromagnetischen Flüssigkeit.
  • An den Polen sind im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches und im Bereich der Austragung der getrennten Teilchen Magnetelemente vorgesehen, von denen jedes ein dreieckiges Prisma darstellt, das mit dessen einer Fläche am Pol befestigt ist, die andere Fläche eine Verlängerung der Stirnfläche des Pols darstellt und die dritte eine schiefe, mit der Längsachse X des Zwiechenpolraums einen spitzen Winkel bildende Ebene verkörpert.
  • Die genannten Magnetelemente erzeugen lokale Magnetfelder, in jedem von denen der Gradient der magnetischen Feldstärke zu der X-Achse des Zwischenpolraums hin gerichtet ist.
  • Bei der Zuführung des mechanischen Gemisches an den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit greift an den Gemischteilchen außer der Schwerkraft, der archimedischen Auftriebskraft und hydrostatischen Druckkraft noch eine durch die vorhandenen lokalen Magnetfelder verursachte zusätzliche magnetische Kraft an. Diese Kraft verhindert die Ansammlung der Teilchen an der Spiegelfläche der ferromagnetischen Flüssigkeit in der Nähe der Pole und beschleunigt die Bewegung der Teilchen in die Trennungszone des Gemisches.
  • Es ist allgemein bekannt, daß für eine qualitatsgerechte Trennung des mechanischen Gemisches des Buntmetallbruches nach der Dichte, der sich durch einen minimalen Anteil der nach ihrer Dichte leichten Teilchen in den schweren kennzeichnet und umgekehrt, eine bestimmte Länge dieser Trennungszone erforderlich ist, und zwar die Länge des Zwisohenpolraumes in Richtung der X-Achse, die durch die Absetzgeschwindigkeit der schweren Teilchen bestimmt wird. Daher muß die Länge der Trennungszone bei der Trennung des mechanischen Gemisches mit einem kleinen Unterschied der Teilcheadichten groß sein. In dem Separator der bekannten Ausführung verläuft die Trennung des mechanischen Teilohengemisches nach der Dichte außerhalb der Wirkungszone der lokalen Magnetfelder. In der Trennungszone bewegen sich die am Spiegel befindlichen Gemischteilchen unter Einwirkung der seitlichen Kräfte in Richtung zu den Polen, sie werden an die Wandungsoberfläche des Behälters angedrückt, wo sie sich unter Mitnahme der schweren Teilchen und Bildung von Flocken ansammeln. Durch die erwähnte Bildung der Flocken an der Oberfläche der Pole wird die Bewegung der Teilchen des Gemisches über den Spiegel der ferromagnetetischen Flüssigkeit behindert, wodurch die Leistung eingeschränkt und die Qualität der Trennung des mechanischen Gemisches nach der Dichte beeinträchtigt wird.
  • In der Trennungszone bewegen sich die nach ihrer Dichte einander ähnlichen Teilchen mit der scheinbaren Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit in der Schicht dieser Flüssigkeit in nahen Höhen, wodurch die Austragung der Teilchen mit der als die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit kleineren Dichte erschwert wird. Infolgedessen werden die leichten Teilchen, die man beim Separieren des mechanischen Gemisches aus Teilchen einer nahen Dichte gewinnt, durch die schweren Teilchen verunreinigt, und umgekehrt.
  • Die Verbesserung der Qualität der Trennung des mechanischen Gemisches aus den Teilchen einer ähnlichen Dichte wurde im ferrohydrostatischen Separator nach Patentschrift DE 3 321 102 C2 erzielt.
  • Der besagte ferrohydrostatisohe Separator umfaßt eine Magnetanlage mit zwei Polen, deren Profil ein Magnetfeld mit. einer über die Höhe von der größtmöglichen im Unterteil der Pole bis auf die kleinste im Oberteil derselben veränderlichen Stärke formiert, und einen im Raum zwischen den Polen befindlichen Behälter aus unmagnetischem Werkstoff mit einer ferromagnetischen Flüssigkeit. In diesem Behälter ist zum Absondern der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches voneinander eine Trennwand vorgesehen, die innerhalb der Flüssigkeitsschicht mit Möglichkeit ihrer Verstellung längs einer der Prismaflächen, die einen spitzen Winkel mit dem Schwerkraftvektor des Teilchens bildet, untergebracht ist. Das Prisma ist mit seinen Grundflächen an den Seitenwandungen des Behälters befestigt. Die Notwendigkeit, die Trennwand zu verstellen, ist durch die Einschränkung der Höhe der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit hervorgerufen, in der sich die nach ihrer Dichte leichteren Teilchen beweben. Der bekannte Separator enthält auch eine Vorrichtung zur Zuführung des mechanischen Gemisches des Buntmetallbruches, die über dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit angeordnet und an den Polen befestigt ist, sowie eine mit dem Behälter gekoppelte Vorrichtung zum Entfernen der nach der Dichte getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches. Die Pole in der Magnetanlage sind in Bewegungsrichtung der leichten Teilchen geneigt.
  • Bei der Zuführung des mechanischen Gemisches des Buntmetallbruches an den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit greifen an den Teilchen des Ausgangsgemisches eine Horizontalkomponente des Gradienten der magnetischen Feldstärke und die seitliche Komponente Fgz der Schwerkraft an. Dabei nimmt der Spiegel der ferromagnetischen FlüssigKeit eine Lage ein, die der Form der Magnetkraftlinlen an der Trenngrenze von Medien, und zwar Flüssigkeit-Luft, entspricht. Der Spiegel nimmt eine konvexe Form an. Dabei greift an jedem Teilchen mit der Dichte kleiner als die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit die Kraft Fgz an, welche die erwähnten Teilchen an die Seitenflächen des Behälters andrückt. Die leichteren Teilchen, die sich an den Polen ansammeln, reißen die schwereren Teilchen mit und bilden somit Flocken. Diese Flockenbildung an der Oberflache der Pole verKleinert stark die Größe des Zwischenpolraums in der zur Längsachse dieses Raums senkrechten Ebene, was eine Leistungsabnahme zur Folge hat und eventuell zur Stillsetzung des Separators führen kann. Die bekannte Ausführung des Separators wird durch eine relativ geringe Qualität der gewonnenen Produkte infolge Verunreinigung der leichteren Teilchen mit den schwereren Teilchen und umgekehrt gekennzeichnet.
  • Der Strom der Teilchen mit der Dichte größer als die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit trägt bei seiner Bewegung in der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit die leichteren Teilchen mit, die unter Einwirkung der Adhäsions-, Viskositätskrafte nicht an die Oberfläche der ferromagnetischen Flüssigkeit rechtzeitig steigen Können und mit den schwereren Teilchen zusammen in das Fertiggut gelangen, indem sie dessen Qualität beeinträchtigen.
  • Bei der Trennung des mechanischen Gemisches des Bruchs von Aluminiumlegierungen, dessen Teilchen eine äußerst ähnliche Dichte aufweisen, wie beispielsweise die Legierung Al.Mg mit der Dichte 2,63 g/cm3 und die Legierung Al.Si mit der Dichte 2,67 g/cm3, gestattet diese bekannte Ausführung des Separators eine genügend nohe Qualität des getrennten mechanischen Gemisches zu erreichen, wodurch das Fertiggut zum Schmelzen der hochwertigen Aluminiumlegierungen ausgenutzt werden kann. Durch Anwendung der Trennwand wurde es möglich, die Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit einzuschränken, in welcher Schicht sich die leichteren Teilchen mit ihrer mit der Dichte der schwereren Teilchen ähnlichen Dichte bewegen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ferrohydrostatischen Separator zu entwickeln, in dem durch Erzeugung von die Bewegung der leichten bzw. schweren Teilchen in Richtung der X- und Z-Achsen intensivierenden zusätzlichen magnetischen Kräften im Zwischenpolraum eine Steigerung der Wirksamkeit bei der Trennung des mechanischen Gemisches erreicht wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im ferrohydrostatischen Separator, umfassend eine Magnetanlage mit zumindest zwei Polen, deren Profil ein Magnetfeld mit der über die Höhe des Zwischenpolraums veränderlichen Stärke von ihrem größten Wert im Unterteil der Pole bis auf den kleinsten Wert im Oberteil formiert, einen im Zwischenpolraum befindlichen Behälter aus unmagnetischem Werkstoff mit der ferromagnetisohen Flüssigkeit, eine Vorrichtung zur Zuführung des mechanischen Gemisches aus unmagnetischen Materialien, die über dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit angeordnet und an den Polen befestigt ist, sowie eine mit dem Behälter gekoppelte Vorrichtung zum Entfernen der nach ihrer Dichte getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches, erfindungsgemäß im Zwischenpolraum Elemente aus einem ferromagnetischen Werkstoff angeordnet sind, die innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit lokale Magnetfelder formieren, wobei der Vektor der magnetischen Kraft in jedem der lokalen Magnetfelder unter einem Winkel zum Vektor der Bewegung der Teilchen des mechanischen Gemisches gerichtet ist.
  • Durch diese konstruktive Ausführung des ferrohydrostatischen Separators wird eine wesentliche Steigerung der Qualität der Trennung des mechanischen Gemisches sowohl mit einem großen als auch mit einem geringen Dichteunterschied der Teilchen zielt.
  • In der Einflußzone des lokalen Magnetfeldes hat die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit einen größeren Wert als diese scheinbare Dichte in der Trennungszone. Bei der Bewegung innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit und an der Flüssigkeitsoberfläche werden die Teilchen des mechanischen Gemisches einer Einwirkung der durch die lokalen Magnetfelder erzeugten zusätzlichen magnetischen Kräfte ausgesetzt. Durch diese Zusammenwirkung der Teilchen des mechanischen Gemisches mit den Zonen erhöhter scheinbarer Dichte kann auch die Bewegungsbahn der Teilchen unter verlängerung ihrer Verweilzeit innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit verändert werden.
  • Bei der Bildung der Flocken an der Oberfläche der ferromagnetiechen Flüssigkeit werden diese letztgenannten indem sie sich bewegen,einer Einwirkung der zusätzlichen magnetischen Kräfte ausgesetzt, wobei diese Flocken eine alternierende Bewegungsrichtung längs der Z-Achse bei deren Bewegung in Richtung der X-Achse erhalten. Diese Erscheinung begünstigt die Überwindung der Kraft der Oberflächenspannung der ferromagnetischen Flüssigkeit und der Kraft der intermolekularen Wechselwirkung der Teilchen des mechanischen Gemisches. Infolgedessen zerfallen die Flocken unter Freigabe der schweren Teilchen, welche dann sich in der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit niederschlagen, während die leichteren Teilchen sich über den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit in Hichtung der Entfernung der getrennten Teilchen aus dem Behälter weiterbewegen.
  • Falls die schweren Teilchen des mechanischen Gemisches bei dereh Durchgang durch die Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit die Teilchen mit der im Vergleich zur scheinbaren Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit in der Trennungszone kleineren Dichte mitreißen und auf ihrem Wege die Zonen der erhöhten scheinbaren Dichte der Flüssigkeit treffen, verändern sie ihre Bewegungsbahn und bewegen sich in diesen Zonen in Richtung der Entfernung der gesunkenen Teilchen aus dem Behälter. Dabei werden die Teilchen mit der im Vergleich zur scheinbaren Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit in der Trennungszone kleineren Dichte einer erhöhten hydrostatischen Druckkraft ausgesetzt. Un-ter Einwirkung dieser erhöhten Kraft werden die leichteren Teilchen von den schwereren abgetrennt, steigen an den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit und bewegen sich mit den anderen leichteren Teilchen zusammen in Richtung der Entfernung aus dem Behälter.
  • Es ist zweckmäßig, daß jedes der Elemente einen Stab darstellt, welche Stäbe in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind , während alle Stäbe durch unmagnetische am Behälter befestigte Überbrückungen unter Bildung einer zur Richtung des Vektors der Bewegungsgeschwindigkeit der Teilchen des mechanischen Gemisches innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit parallelen Ebene miteinander verbunden sind, wobei eine zur Stabsachse senkrechte Stirnseite dieser Ebene sich im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches unter dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit befindet und die andere, ebenfalls zur Stabsachse senkrechte Stirnseite in der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit im Bereich der maximalen magnetischen Feldstärke liegt.
  • In Räumen zwischen und über den Stäben erregen sich infolge von kleinen Abständen zwischen diesen Stäben lokale Magnetfelder mit der Stärke H und deren Gradienten gradH, die hier wesentlich größer als in der Trennungszone sind. Diese lokalen Magnetfelder,indem sie auf die ferromagnetische Flüssigkeit einwirken, erzeugen in den genannten Räumen die Bereiche einer wesentlich höheren, hydrostatischen Druckkraft als in der Trennungszone. Dieser Bereich ist in bezug auf die Stäbe äquidistant. Die Stärke der hydrostatischen Druckkraft ist durch die Größe der magnetischen Suszeptibilitäten der Stäbe und der ferromagnetischen Flüssigkeit bedingt. Sie ist an der unter dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches liegenden Stirnseite der durch die genannten Stäbe gebildeten Ebene die kleinste und nimmt dann in Richtung der anderen im Bereich der maximalen magnetischen Feldstärke befindlichen Stirnseite der erwännten Ebene bis auf ihren größten Wert stetig zu.
  • Die schweren und nicht aufgeschwommenen leichten Teilchen verändern ihre Bewegungsbahn unter dem Einfluß dieser erhöhten, durch die Wirkung der lokalen Magnetfelder zwischen den Stäben auf die rerromagnetische Flüssigkeit erzeugten und in einem Winkel zum Vektor der Schwerkraft der Teilchen gerichteten hydrostatischen Druckkraft und bewegen sich über den Stäben. Während dieser Bewegung trennen sich die leichten Teilchen von den schwereren unter Einwirkung der erhöhten hydrostatischen Druckkraft und steigen an die Oberfläche der ferromagnetischen Flüssigkeit, wo sie dann zusammen mit den anderen leichten Teilchen ausgetragen werden. Daaurch erhöht sich die Wirksamkeit der Gewinnung von Buntmetallen aus deren mechanischem Gemisch.
  • Es empfiehlt sich weiter, daß jeaes Element einen Teil des an der Symmetrieachse entlang zerschnittenen, mit seiner Ebene an dem Pol befestigten Kegels mit sphärischer Grundfläche darstellt, der sich längs der Erzeugenden des Polprofils in bezug auf den anderen in einem gleichen Abstand befindet und gegen das Element des anderen Poles versetzt ist, während die Spitze des Kegels in Richtung des Vektors der Bewegungsgeschwindigkeit der Teilchen des mechanischen Gemisches über den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit zeigt.
  • Durch diese Anordnung der erwähnten Elemente und deren Form werden die lokalen Magnetfelder mit einer erhöhten Stärke H und deren Gradienten grad H im Vergleich zu denselben Kenngrößen in der Trennungszone des mechanischen Gemisches formiert. Jedes der genannten lokalen Magnetfelder verändert, indem es mit der ferromagnetischen Flüssigkeit zusammenwirkt, die Form des Spiegels in Richtung der Z-Achse, während die Standhöhe der ferromagnetisohen Flüssigkeit sich im Bereich um jedes der Elemente herum in bezug auf die Gesamtstandhöhe der Flüssigkeit in der Trennungszone hebt. Durch diese Art der Zusammenwirkung wird die Erzeugung einer seitlichen Kraft Fgz vermieden, welche die Teilchen des mechanischen Gemisches an die Seitenwandungen des Behälters angedrückt, was die Leistung des Separators erhöht.
  • Unter dem Einfluß der lokalen Magnetfelder werden die im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches gebildeten Flocken der Einwirkung eines Kraftmomentes, das ihre Drehbewegung um die Eigenachse verursacht, und der hydrostatischen Druckkraft ausgesetzt, durch welche ihre Bewegung zickzackförmig wird. Infolgedessen werden die Flocken zerstört und die Teilchen, deren Dichte größer als die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit in der Trennungszone ist, versinken. Dadurch vergrößert sich die Wirksamkeit der Gewinnung von Buntmetallen aus deren mechanischem Gemisch.
  • Es ist wünschenswert, daß jeder der Pole in dem ferrohydrostatischen Separator entlang seiner Längsachse mit einem veränderlichen Querschnitt ausgeführt wird, der sich von seinem Kleinstwert im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches der Buntmetalle bis auf seinen Größtwert im Bereich der Entfernung der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches ändert.
  • Bei dieser konstruktiven Ausführung der Pole haben die magnetischen Kraftlinien unterschiedliche Dichte im Zwischenpolraum, wodurch sich die Starke des Magnetfeldes von den maximalen Werten in dem Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches bis auf die kleinsten Werte im Bereich der Entfernung der leichten Teilchen des mechanischen Gemisches verändert. Dies führt dazu, daß die Oberflächen der Pole, die einen gleichen Zwischenraum bilden,ein seiner Größe nach unterschiedliches magnetisches Potential entlang der Längsachse des Zwischenraumes aufweisen. Der Unterschied der Größen des magnetischen Potentials an den Poloberflächen im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches und im Bereich der Entfernung der getrennten Teilchen wird durch einen unterschiedlichen Sättigungsrad des Metalls der Pole in den genannten Bereichen erzielt. Folglich verteilt sich die Stärke H des Magnetfeldes im Zwischenraum zwischen den Polen derart, daß ein Gradient der magnetischen Feldstärke gradH erzeugt wird, dessen Vektor dem Vektor der Bewegung der Teilchen des mechanischen Gemisches über den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit entgegengerichtet ist. Durch die Wirkung von H und gradH auf die ferromagnetische Flüssigkeit wird innerhalb der Flussigkeitssohicht eine HorizontalKomponente Flx der hydrostatischen Druckkraft erzeugt, die zum Bewegungsvektor der Teilchen des mechanischen Gemisches über den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit parallel gerichtet ist. Unter der Wirkung dieser Horizontalkomponente auf die Teilchen des mechanischen Gemisches wird eine rechtzeitige Entfernung der Teilchen aus dem Zuführungsbereich begünstigt und den Teilchen des Gemisches, die sich sowohl innerhalb der Flüssigkeitsschicht als auch an deren Oberfläche befinden, eine Bewegung von dem Zuführungsbereich zum Bereich der Entfernung der getrennten Teilchen erteilt, was einerseits die Wirksamkeit der Teilchentrennung verbessert und andererseits die Leistung des Separators erhöht.
  • Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem nachfolgenden konkreten Beispiel ihrer Ausführung und aus den beiliegenden Zeichnungen verständlicher, in denen es zeigt
    • Fig. 1 den erfindungsgemäßen ferrohydrostatischen Separator zur Trennung des mechanischen Gemisches der Teilchen einer hohen Dichte in schematischer Isometriedarstellung;
    • Fig. 2 schematische Derstellung der Elemente, die lokale Magnetfelder formieren,im vergrößerten Maßstab gemäß der Erfindung;
    • Fig. 3 Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1;
    • Fig. 4 Draufsicht auf den zwischen den Polen N-S angeordneten Behälter;
    • Fig. 5 den erfindungsgemäßen rerrohydrostatisohen Separator zur Trennung des mechanischen Gemisches der Teilchen einer niedrigen Dichte in schematischer Tsometriedarstellung.
  • Der erfindungsgemäße ferrohydrostatische Separator, der zur Trennung eines mechanischen Gemisches der unmagnetischen Materialien, beispielsweise des Bruches der radioelektronischen Haushaltsapparatur bzw. des zerkleinerten Kabelbruchs und der Abfälle in der Bleiumhüllung mit einer Größe bis 40 mm vorgesehen ist, umfaßt eine Magnetanlage 1 (Fig. 1) mit zwei Polen N - S veränderlichen Querschnitts, deren Profil ein Magnetfeld formiert mit einer über die Höhe des Zwischenpolraums veränderlichen Stärke H von der größten im Unterteil der Pole bis auf die kleinste im Oberteil derselben und mit einer längs der Erzeugenden des Polprofils veränderlichen Stärke H von der größten im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches bis auf die kleinste in der Zone der Entfernung der getrennten Teilchen des Gemisches, einen im Zwischenpolraum befindlichen Behälter 2 aus unmagnetischem Werkstoff mit einer ferromagnetischen Flüssigkeit 3, eine Vorrichtung 4 zum Zuführen des mechanischen Gemisches der Buntmetalle, die über dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit angeordnet ist, und eine Vorrichtung zum Entfernen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches, Die Magnetanlage 1 besteht aus zwei Erregerwicklungen 6, von denen jede auf einem Joch 7 montiert ist, das vermittels Kragstützen 8 an einem auf einem Fundament aufgesetzten Unterrahmen 9 befestigt ist. Die Pole N-S der Magnetanlage 1 sind ebenfalls an dem Joch 7 befestigt.
  • Die Vorrichtung 4 zum Zuführen des mechanischen Gemisches aus Buntmetallen enthält einen an den Polen N-S vermittels eines Auslegers 11 starr befestigten Bunker 10 und eine kinematisch mit dem Behälter 2 verbundene Schüttelrinne 12. Der Bunker 10 ist über dsr Schüttelrinne 12 angeordnet.Zum besseren Verständnis der Erfindung sind schwere Teilchen des mechanischen Gemisches mit dunklen und leichte Teilchen mit hellen Kreisen bezeichnet. Die Vorrichtung 5 zum Entfernen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches stellt ein an.den Seitenwandungen des Behälters 2 im Bereich der größten Entfernung von. der Zuführungsstelle des mechanischen Gemisches befestigtes flaches Element 13 dar, dessen Stirnende aus der Stirnseite des Behälters 2 unter Bildung eines Kanals 14 zum Abführen der schweren Teilchen und eines Kanals 15 zum Entfernen der leichten Teilchen herausragt. Im Zwischenpolraum zwischen den Polen N-S sind Elemente aus einem ferromagnetischen Werkstoff untergebracht, durch welche lokale Magnetfelder innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit formiert werden, wobei der Vektor der magnetischen Kraft jedes der lokalen Magnetfelder in einem Winkel zum Vektor der Bewegungsgeschwindigkeit V eines Teilchens des mechanischen Gemisches gerichtet ist. Zum Einwirken auf die Gemischteilchen einer größeren Dichte stellt jedes der Elemente einen Stab 16 (Fig. 2) dar, welche Stabe in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind. Alle Stäbe 16 sind durch unmagnetische Uberbrückungen 17, die am Behälter 2 (Fig. 3) befestigt sind, unter Bildung einer zur Richtung des Vektors der Bewegungsgeschwindigkeit V der schweren Teilchen parallelen Ebene miteinander verbunden. Eine Stirnseite der erwähnten Ebene, die zur Achse des Stabes 16 senkrecht ist, befindet sich im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches unterhalb des Spiegels der ferromagnetischen Flüssigkeit, während die andere, zur Achse des Stabes 16 senkrechte Stirnseite in der Zone der maximalen Stärke des Magnetfeldes liegt.
  • Zum Einwirken auf die am Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit befindlichen Teilchen des mechanischen Gemisches stellt jedes aer Elemente einen Teil des längs der Symmetrieachse geschnittenen Kegels 18 (Fig. 4) mit einer sphärischen Grundfläche dar, der mit seiner Ebene am Pol N bzw. S befestigt ist. Jeder der Kegel 18 ist längs der Erzeugenden des Profils des Pols N bzw. S angeordnet, von dem benachbarten Kegel in gleichem Abstand angebracht und in bezug auf die Elemente des anderen Pols versetzt. Die Spitze des erwähnten Kegels zeigt in Richtung des Vektors der Bewegungsgeschwindigkeit V der Teilchen des Separationsgutes über den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit.
  • Der erfindungsgemäße Separator wird wie folgt betrieben.
  • Bei Stromzuführung in die Erregerwicklungen 6 (Fig.l) entsteht im Zwischenpolraum ein inhomogenes Magnetfeld, das auf die ferromagnetische Flüssigkeit einwirkt und durch Vorhandensein eines Gradienten der magnetischen Feldstärke gradH, dessen Vektor zum Bereich des kleinsten Abstandes zwischen den Polen N-S längs der Y-Achse gerichtet ist, sowie durch Vorhandensein eines gradH gekennzeichnet ist, dessen Vektor zum Bereich der Zufüh-rung des mechanischen Gemisches längs der X-Achse zugekehrt ist. Dabei erhält die ferromagnetische Flüssigkeit eine scheinbare Dichte (Ja, deren Größe sich aus folgender Beziehung ergibt:
    Figure imgb0015
    .H.gradH, worin
    • ρf physikalische Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit; k die räumliche magnetische Suszeptibilität der ferromagnetischen Flüssigkeit;
    • µ0 magnetische Konstante; H die magnetische Feldstärke in der Verweilzone eines Teilchens des mechanischen Gemisches; gradH den Gradienten der magnetischen Feldstärke in der Verweilzone des Teilchens des mechanischen Gemisches und g die Fallbeschleunigung bedeuten.
  • Das mechanische Gemisch der Ausgangsstoffe wird über den Bunker 10 (Fig. 1) der Schüttelrinne 12 zugerührt, von welcher es auf den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit herunterfällt. Die Teilchen des mechanischen Gemisches werden in der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit 3 der Einwirkung der Senkrechtkomponente Fly (Fig. 3) und der Horizontalkomponente FIx der hydrostatischen Druckkraft Fl ausgesetzt, wodurch sich die Teilchen bewegen. Dann steigen die Teilchen des mechanischen Gemisches, deren Dichte kleiner als die scheinbare Dichte ρa der ferromagnetischen Flüssigkeit ist, an die Oberflache dieser Flüssigkeit, während die Teilchen des mechanischen Gemisches mit einer größeren Dichte als die scheinbare Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit ρa unter Einwirkung der Schwerkraft Fg in die Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit 3 versinken. Zwischen den Staben 16 und über diesen erregen sich lokale Magnetfelder mit einer Stärke H und einem Gradienten gradH der magnetischen Feldstärke, der höher ist als in der Trennungszone des mechanischen Gemisches. Unter der Wirkung dieser lokalen Magnetfelder entstehen innerhalb der ferromagnetischen Flüssigkeit Zonen mit ihrer erhöhten scheinbaren Dichte ρa. Die in die Schicht versinkenden Teilchen des mechanischen Gemisches treffen auf ihrem Wege die Zonen mit der erhöhten scheinbaren Dichte der ferromagnetischen Flüssigkeit. Unter Einwirkung der stärkeren hydrostatischen Druckkräfte F1 in den erwähnten Zonen verändern die Teilchen ihre Bewegungsbahn und verschieben sich in Richtung des Kanals 14 unter Abstützung auf diese Zonen. Falls die Teilchen des mechanischen Gemisches mit der größeren Dichte als die scheinbare Dichte ρa der ferromagnetischen Flüssigkeit 3 in der Trennungszone die Teilchen mit der kleineren Dichte als die scheinbare Dichte ρa der ferromagnetischen Flüssigkeit mitreißen, werden diese letztgenannten unter der Wirkung der erhöhten hydrostatischen Druckkräfte F1 abgesondert und steigen an die Oberfläche der ferromagnetischen Flüssigkeit 3.
  • Die aufgeschwommenen Teilchen des mechanischen Gemisches bewegen sich unter Einwirkung der Horizontalkomponente Flx der hydrostatischen Druckkraft F1 längs der Erzeugenden des Profils der Pole N-S in Richtung des Kanals 15. Um jeden Kegel 18 (Fig. 4) herum erregt sich ein lokales Magnetfeld, unter dessen Einfluß die Form des Spiegels der ferromagnetischen Flüssigkeit 3 in Richtung der Z-Achse verändert wird, indem dieser Spiegel über der Gesamtstandhöhe der ferromagnetischen Flüssigkeit 3 in der Trennungszone hochgehoben wird. Bei ihrer Bewegung längs der Erzeugenden des Profils der Pole N-S werden die Teilchen der Wirkung der seitlichen Kräfte Fgz zusätzlich ausgesetzt,die infolge des Hebens des Höhenstandes der ferromagnetischen Flüssigkeit entstehen und die Bewegungsbahn der Teilchen verändern, wodurch die Flockenbildung an den Seitenwandungen des Behälters 2 vermieden wird.
  • Die Vorrichtung 5 (Fig. 1) zum Entfernen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches entladet die voneinander getrennten schweren und leichten Teilchen in jeweilige Sammelgefäße für Trennungsprodukte (in den Zeichnungen nicht gezeigt).
  • Der obenbeschriebene Separator ist zweckmäßigerweise bei der Trennung eines mechanischen Gemisches der unmagnetischen Buntmetalle zu verwenden, deren Dichte 5.103 kg/m3 übersteigt.
  • Zur Trennung des mechanischen Gemisches der unmagnetischen Materialien, beispielsweise des zerkleinerten Flugzeug- und Kraftfahrzeugbruches, der Aluminiumlegierungen mit einer Größe bis 120 mm und Dichte 1,5.103 kg/m3 und darüber ist zweckmäßigerweise der erfindungsgemäße ferrohydrostatische Separator anzuwenden, der in Fig. 5 dargestellt ist.
  • Der Separator umfaßt eine Magnetanlage 19 (Fig. 5) mit zwei Polen N-S veränderlichen Querschnitts, deren Profil ein Magnetfeld rormiert mit der über die Höhe des Zwischenpolraums veränderlichen Stärke von der größten im Unterteil der Pole bis auf die kleinste im Oberteil derselben und mit der längs der Erzeugenden des Profils der Pole veränderlichen magnetischen Feldstärke von der größten in der Zuführungszone des mechanischen Gemisches der unmagnetischen Materialien bis auf die kleinste im Bereich deren Entfernung, einen im Zwischenpolraum befindlichen Behälter 20 aus unmagnetischem Werkstoff mit der ferromagnetisohen Flüssigkeit 3, eine Vorrichtung 21 zum Zuführen des mechanischen Gemisches der Buntmetalle, die über dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit 3 angeordnet ist, und eine Vorrichtung 22 zum Entfernen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches. Die Magnetanlage 19 beschließt zwei Erregerwicklungen 23 ein, von denen jede an einem Joch 24 angebracht ist, das vermittels Kragstützen 25 auf einem Rahmen (aus der Fig. nicht ersichtlich) befestigt ist. Die Pole N-S dieser Magnetanlage 19 sind ebenfalls am Joch 24 befestigt. Die Vorrichtung 21 zum Zuführen des mechanischen Gemisches der Buntmetalle enthält einen vermittels eines Auslegers 27 an den Polen N-S starr befestigten Bunker 26 und eine Schüttelrinne 28. Der Bunker 26 ist dabei über der Schüttelrinne 28 montiert.
  • Bei der Trennung der mechanischen Gemische einer niedrigen Dichte muß die Größe der magnetischen Feldstärke H und des Gradienten gradH derselben herabgesetzt werden. Dabei wird die ferromagnetische Flüssigkeit dem Druck der hydrostatischen Säule des Wassers oder einer anderen, mit der ferromagnetischen Flüssigkeit nicht vermischbaren Flüssigkeit ausgesetzt, um eine für die qualitätsgerechte Trennung der Gemische notwendigen Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit mit der Höhe h aufrechtzuerhalten. Die Höhe hw der hydrostatischen Säule der Flüssigkeit kann aus der Gleichung (8) errechnet werden.
  • Die Vorrichtung 22 zum Entfernen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches stellt einen V-förmigen hohlen Kasten 29 dar, der mit dem Behälter 20 in Verbindung steht und an ihm starr befestigt ist. Der hohle Kasten 29 ist mit Wasser 30 ausgefüllt, an dessen dem Behälter 20 zugekehrter Oberfläche eine Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit schwimmt. Der Hohlraum des Kastens 29 ist durch eine Trennwand 31 in zwei Kanäle 32 und 33 eingeteilt. Im Kanal 32 ist ein beliebiges bekanntes beförderndes Mittel (in der Zeichnung nicht gezeigt) untergebracht, durch welches die schweren Teilchen des mechanischen Gemisches abgeführt werden. Im Kanal 33 ist ein beliebiges bekanntes beförderndes Mittel (aus der Zeichnung nicht ersichtlich) zum Entfernen der leichteren Teilchen des mechanischen Gemisches untergebracht. Im Zwischenpolraum zwischen den Polen N-S sind Elemente aus einem ferromagnetischen Werkstoff angebracht, denen jedes einen Stab 34 darstellt. Alle Stäbe 34 sind miteinander durch unmagnetische Überbrückungen 35 unter Bildung einer zum Vektor der Bewegungsgeschwindigkeit der schweren Teilchen parallelen Ebene verbunden. Zum Einwirken auf die Teilchen des Gemisches, die an dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit befindlich sind, stellt jedes der Elemente einen Teil des längs der Symmetrieachse zerschnittenen Kegels 36 mit einer sphärischen Grundfläche dar, der mit seiner Ebene am Pol N bzw. S befestigt ist. Jedes der Elemente 36 ist ähnlich den Elementen 18 (Fig. 4) angeordnet. Der geschilderte Separator funktioniert ähnlich dem früher beschriebenen und in den Fig. 1 - 4 abgebildeten Separator.
    • Gewerbliche Verwertbarkeit
  • Der erfindungsgemaße ferrohydrostatische Separator ermöglicht bei dem Separieren des zerkleinerten Kabelbruchs und der Abfälle in der Bleiumhüllung (ein Gemisch von Metallen: Kupfer-Blei,Aluminium-Blei) eine Aussonderung des durch Aluminium oder Kupfer vertretenen Leichtgutes, das durch das schwere Gut nicht über 1% verunreinigt ist, sowie des durch Blei vertretenen Schwergutes, dessen Verunreinigung durch das Leichtprodukt 2% nicht übertrifft.
  • Bei dem Separieren des Bruchs der radioelektronischen Haushaltsapparatur, enthaltend ein Metallgemisch aus Aluminium, Kupfer, Zinn-Blei-Lot, ermöglicht der ferrohydrostatische Separator die Aussonderung des durch Kupfer und Zinn-Blei-Lot nicht über 1% verschmutzten Aluminiums und des Kupfer-Zinn-Blei-Produktes, dessen Verunreinigung durch das Aluminium 2% nicht übersteigt. Die erzielten Ergebnisse bei der Trennung der mechanischen Buntmetallgemische weisen auf die Möglichkeit hin, aus den gewonnenen Produkten hochwertige Legierungen auszuschmelzen.

Claims (4)

1. Ferrohydrostatischer Separator, enthaltend eine Magnetanlage (1,19) mit zumindest zwei Polen (N-S), deren Profil ein Magnetfeld formiert mit einer über die Höhe des Zwi,schenpolraums von der größten im Unterteil der Pole bis auf die kleinste im Oberteil veränderlichen Stärke (H), einen im Zwischenpolraum befindlichen Behälter (2,20) aus unmagnetischem Werkstoff mit der ferromagnetischen Flüssigkeit (3), eine Vorrichtung (4, 21) zum Zuführen des mechanischen Gemisches der unmagnetischen Materialien, die über dem Spiegel aer ferromagnetischen Flüssigkeit (3) angeordnet und an den Polen (N-S) befestigt ist, sowie eine Vorrichtung (5, 22) zum Entfernen der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches, die mit dem Behälter (2, 20) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum zwischen den Polen (N-S) Elemente aus einem ferromagnetischen Werkstoff angeordnet sind, die lokale Magnetfelder innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit (3) formieren, wobei der Vektor der magnetischen Kraft (F1x,F1y) jedes der lokalen Magnetfelder unter einem Winkel zum Vektor der Bewegungsgeschwindigkeit (V) des Teilchens des mechanischen Gemisches gerichtet ist.
2. Ferrohydrostatischer Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Elemente einen in bezug auf die anderen im gleichen Abstand angeordneten Stab (16, 34) darstellt, während alle Stäbe (16, 34) durch unmagnetischen überbrückungen (17, 35) miteinander verbunden sind, welche am Behälter (2,20) befestigt sind, indem eine zur Richtung des Vektors der Bewegungsgeschwindigkeit (V) der Teilchen des mechanischen Gemisches innerhalb der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit parallele Ebene gebildet wird, deren eine zur Achse des Stabes (16, 34) senkrechte Stirnseite sich im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches unter dem Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit (3) befindet, während die andere, zur Achse des Stabes (16, 34) senkrechte Stirnseite in der Schicht der ferromagnetischen Flüssigkeit im Bereich der maximalen magnetischen Feldstärke (H) liegt.
3. Ferrohydrostatischer Separator nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Elemente einen Teil des an dessen Symmetrieachse entlang zerschnittenen Kegels (18, 36) mit sphärischer Grundfläche darstellt, der mit seiner Ebene an einem der Pole (N, S) befestigt, längs der Erzeugenden des Profils eines der Pole (N, S) in gleichem Abstand zu einem anderen Element angeordnet und gegen das Element des anderen Pols versetzt ist, während die Spitze des Kegels (18, 36) in Richtung des Vektors der Bewegungsgeschwindigkeit (V) der Teilchen des mechanischen Gemisches über den Spiegel der ferromagnetischen Flüssigkeit (3) zeigt.
4. Ferrohydrostatischer Separator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Pole (N, S) einen entlang seiner Längsachse veränderlichen Querschnitt aufweist, der sich von dem kleinsten im Bereich der Zuführung des mechanischen Gemisches bis auf den größten im Bereich des Entfernens der getrennten Teilchen des mechanischen Gemisches ändert.
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