EP2556894A1 - Magnetischer Trommelscheider - Google Patents

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EP2556894A1
EP2556894A1 EP11177103A EP11177103A EP2556894A1 EP 2556894 A1 EP2556894 A1 EP 2556894A1 EP 11177103 A EP11177103 A EP 11177103A EP 11177103 A EP11177103 A EP 11177103A EP 2556894 A1 EP2556894 A1 EP 2556894A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drum
magnets
separator
drum separator
magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11177103A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Böhnlein
Argun Gökpekin
Ralph Oliver Schmidt
Andreas Lekscha
Bernd Zehentbauer
Frank Schmidt
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP11177103A priority Critical patent/EP2556894A1/de
Priority to PCT/EP2012/064864 priority patent/WO2013020849A1/de
Priority to US14/236,800 priority patent/US9016478B2/en
Priority to RU2014108887/03A priority patent/RU2014108887A/ru
Priority to CN201280039154.0A priority patent/CN103732328B/zh
Priority to BR112014003093A priority patent/BR112014003093A2/pt
Priority to AU2012292992A priority patent/AU2012292992A1/en
Priority to EP12745811.5A priority patent/EP2723500A1/de
Publication of EP2556894A1 publication Critical patent/EP2556894A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B03C1/10—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers
    • B03C1/14—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers with non-movable magnets
    • B03C1/145—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers with non-movable magnets with rotating annular or disc-shaped material carriers
    • 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
    • B03C1/10—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers
    • B03C1/12—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers with magnets moving during operation; with movable pole pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/20—Magnetic separation of bulk or dry particles in mixtures
    • 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
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/24—Details of magnetic or electrostatic separation for measuring or calculating of parameters, e.g. efficiency

Definitions

  • the invention relates to a magnetic drum separator.
  • Magnetic separation is a method of separating materials that have different magnetic properties. This process is carried out with a separator.
  • the most commonly used in the processing industry, especially in ferromagnetic materials magnetic separators are magnetic drum separator or drum separators.
  • Drum separators exist in various embodiments, e.g. equalizing and countercurrent drum separators.
  • the drum separator separates a feed into a recyclable material and a waste stream.
  • valuable substances are to be separated from non-valuables into a material stream and a waste stream.
  • mining magnetic enrichment weak field drum separator are used.
  • This process or this process can be realized with a magnetic constant or alternating field. For example, in the ore processing of magnetite ores most permanent magnets are used.
  • the drum of the drum separator itself is not magnetic.
  • a magnet system consisting of permanent magnets or electromagnets.
  • the drum represents the part of the separator which is movable during operation, namely about its positional or spatial or stationary axis of rotation.
  • the magnet system forms a substantially immovable part.
  • the input of raw material to the separator in the form of a feed material takes place at an upper or lower region of the rotating drum.
  • the magnetic poles of the separator are distributed at certain intervals or in a specific geometry along the drum circle. Through the geometric magnet arrangement the field geometry is set in the separation zone.
  • the so-called gap size ie the distance between the magnet system and the feed material or drum, determines the mode of operation of the separator and has a decisive influence on the output streams leaving the drum separator, namely the waste stream and the valuable material stream. If the gap is too small, too much material is attracted by the magnetic attraction of the magnet system, so that even grains are attracted to the drum wall with only a small ferromagnetic content and get into the recyclable material flow.
  • the selectivity of the separator is thus limited and the quality of the valuable material is then too low. If, on the other hand, the gap is too large, only very strongly magnetized particles are entrained into the recyclable material due to high ferromagnetic contents in the particle and thus the throughput of the separator is limited. Recyclable material, ie eg magnetic material, then also enters the waste stream, which reduces the yield of valuable material. In both cases, the specific energy consumption of the drum separator, which increases in the above-mentioned first case in addition by the fact that more waste, ie, dead rock, are present in the stream and thus transported, for example, in a next grinding stage.
  • the distance of the magnets from each other is an essential design feature.
  • the geometric feature of the distance of the magnets to one another in combination with the above gap distance between magnet system and drum wall is therefore adapted to the respective ore composition, the freeness, the solids content in the pulp and thus to the pulp composition.
  • the respective Separator can thus only be used for the respective given conditions.
  • the separator is not always optimally adapted to the properties of the feed material, e.g. of the ore, and thus is tuned to the product quality to be achieved or output in the output streams.
  • the magnetic separator does not react to altered properties of the input material, ie the feedstock. Altered properties are, for example, altered proportions of magnetic ores to non-magnetic rocks.
  • Such changes in the structural design can not currently be performed during operation of the drum separator. This must be stopped, ie an operating stop must be carried out. A machine operator then takes a corresponding change on the drum separator or magnet system.
  • Such an adaptation of the magnetic drum separator is also referred to as a manual control as so-called open-loop control by the machine operator. Necessary adaptations are first recognized by the operator and then carried out with the aid of constructive adaptation measures on the machine when the machine is shut down. For example, the permanent magnet set is adjusted.
  • a drum separator in which a roller-shaped magnet system rests against the inner wall of the rotating drum.
  • the contact pressure of the magnetic roller and the contact location to the drum can be adjusted by a change in position of the magnetic roller at standstill of the machine.
  • drum shakers are known in which the magnets of the magnet set are each rotatable about an axis extending through the respective magnet.
  • the orientation of the magnetic field of the individual magnets and the strength and the profile of the resulting total magnetic field is changeable.
  • the axes of rotation are parallel to the axis of rotation of the drum.
  • the object of the invention is to provide an improved magnetic drum separator.
  • the object is achieved by a drum separator according to claim 1.
  • the magnetic drum separator has a drum rotatable about a rotation axis.
  • a magnet arrangement is arranged in the interior of the drum.
  • the magnet arrangement has a plurality of magnets.
  • In the outer space of the drum is a separation zone.
  • the separation zone can be flowed through by a feed material. In other words - e.g. caused by the rotation of the drum - the feed material is moved through the separation zone.
  • the feed material is separated into a waste stream and a valuable material stream in accordance with a separating behavior of the drum separator with the aid of a magnetic field generated in the magnetic field.
  • the separation of the feedstock in waste stream and waste stream thus takes place mainly by action or by means of the magnet arrangement or its configuration.
  • its relative position to the axis of rotation can be changed in at least one of the magnets.
  • the relative position of the magnets is changed to the drum or to the separation zone.
  • the change in position should be understood to mean that during operation of the drum separator, the drum rotates and yet the magnet system does not rotate with it, but is in a generally fixed, albeit variable position.
  • An adjustment of this "Fixed" relative position of the magnet system here means a change between different relative positions of the magnets with respect to the axis of rotation, which are to be regarded as stationary relative to the drum rotation. In other words, such an adjustment thus different "fixed locations" of the magnet system or the magnets are varied relative to the axis of rotation.
  • relative position is here to be understood in contrast to a "situation" in the strict sense.
  • the spatial orientation or orientation of magnets would also be detected. would mean a rotation about an axis that passes through the magnet itself or in its immediate vicinity.
  • the change in position means changing a distance of the magnet to the axis of rotation (and thus to the drum) and / or a change in the circumferential position with respect to the axis of rotation, ie a change in position in the circumferential direction of the drum.
  • the change of the relative position thus takes place with a single, several or all magnets of the magnet system.
  • the relative position can be performed in common for several or all magnets the same or individually and differently for individual magnets or groups of magnets. It can be influenced by the change in position, e.g. the magnetic field strength or field strength gradients generated by the magnets in the separation zone.
  • At least one of the magnets may be an electromagnet.
  • the electric quantity supplied to the electromagnet can then be influenced in order to change the field properties in the separation zone.
  • field strength, phase angle and frequency of the electromagnet supplied quantities such as current, voltage or power can be influenced.
  • the excitation current, the phase or the excitation frequency are changed for electromagnets.
  • the invention results in an increased flexibility of the installed magnet set to react to fluctuations in the feed and a control option in the drum separator.
  • the invention provides the advantage of improving and stabilizing the quality of the starting material, i. the recyclable material despite fluctuating composition of the input current takes place.
  • the result is a reduction of the relative energy consumption when considering the entire system, part of which is the magnetic drum separator, such as a treatment plant.
  • the magnetic drum separator such as a treatment plant.
  • Such is used for example in mining to increase the concentration of a valuable material in a feedstock in the form of the recyclable material, are sorted out in the unwanted parts of the feedstock in the waste stream.
  • According to the invention therefore, also increases the relative throughput of the drum separator and there is the possibility of applying a continuous control method in the entire system.
  • the positional changes affect the effective magnetic field in the separation zone.
  • a variable magnetic field is implemented in the separation zone.
  • the field can be designed such that, for example, ferromagnetic material can be separated from non-magnetic material more reliably and efficiently.
  • the goal here is to achieve an optimized application / product quality ratio and / or higher selectivity at any time with a simple and inexpensive method.
  • the possibility is created in particular by influencing the magnet system, the gap between the magnetic poles of the magnet system and the non-magnetic drum and thus also to the material to be separated - even during operation - variable, ie influenced by parameters to make.
  • the ratio between output and selectivity can be set in the drum separator by the operator by changing the parameter describing the relative position, without having to change the separator constructively.
  • the changeable by the parameter configuration of the drum separator is then an inherent property that counts to its actual construction.
  • the construction of the drum separator on its own does not have to be fundamentally changed anymore, only the parameter has to be adjusted.
  • the relative position e.g. the distance that each magnet on a set of magnets are adjusted to each other.
  • the magnet set itself can thus be adjusted to different degrees of grinding or pulp compositions.
  • the invention is based on the following finding: In order to be able to determine the separation result of a magnetic separator with respect to application and concentrate quality, either external parameters, e.g. the flow rate, the solids content or the pulse density or internal machine parameters such as the drum speed, the magnetic field strengths or the magnetic field profile are adjusted. It is known to set external parameters manually or (partially) automatically. In the case of permanent magnet sets, however, the internal parameters still provide the possibilities according to the invention, i. In general, some further adjustment possibilities of the (individual) permanent magnets to each other and relative to the drum wall - apart from the methods already mentioned above. There is thus an adjustment of the magnets relative to the drum wall.
  • external parameters e.g. the flow rate, the solids content or the pulse density or internal machine parameters such as the drum speed, the magnetic field strengths or the magnetic field profile are adjusted. It is known to set external parameters manually or (partially) automatically. In the case of permanent magnet sets, however, the internal parameters still provide the possibilities according to the invention, i. In
  • the field profile in addition to magnet positioning, is also affected by magnet specific properties, e.g. the magnetic material used and its remanent magnetization.
  • the relative position can be changed from outside the drum separator.
  • the relative position from outside the drum is variable or adjustable. This is especially important if the relative position during operation of the drum separator is to be adjusted, since the interior of the drum is not accessible during operation, to there the o.g. perform known manual adjustments.
  • By influencing the relative position from outside the drum separator or, in particular, the drum it is therefore possible to provide the separation properties, e.g. the magnetic gap, even during operation to change and thus to be able to adapt the behavior of the separation process more frequently than before.
  • the relative position of at least two magnets is independently variable.
  • the change can thus take place independently of one another for two or more or all the magnets. This applies mutatis mutandis to other subsequent embodiments in which "at least two" magnets is mentioned.
  • the relative position in the circumferential direction and / or in the radial direction to the axis of rotation is variable. So a rotation angle of the magnet is changed around the axis of rotation. Also changed is the radial distance of the magnet to the drum or its wall or its axis of rotation.
  • the distance between two magnets is changed to each other.
  • the distance may be e.g. be measured in the circumferential direction about the axis of rotation arc length, which is variable with it.
  • an adjustment of the tangential or occurring in the circumferential direction of the drum magnet spacings and the pole center distances (so-called "pole pitch").
  • the relative positions of at least two magnets can only be changed depending on one another. In other words, there is a synchronous adjustment of the respective magnets, which, however, does not necessarily have to be uniform or similar.
  • the magnets are arranged on a rigid frame. changeable is then the relative position, ie, for example, radial distance, angle of rotation or tilting of the frame to the axis of rotation.
  • the magnets are arranged on a frame in the form of a circular arc segment.
  • the frame is then rotatably mounted, for example, at one end about a pivot axis parallel to the axis of rotation in order to adjust this.
  • the relative position of at least one of the magnets is variable to the frame.
  • the effective position change should be understood to be as above with respect to the axis of rotation, that is, no rotation about the magnet itself.
  • one or more magnets are slidably mounted on a rail.
  • the rail runs concentrically to the axis of rotation.
  • the displacement of magnets on a track is concentric with the axis of rotation, i. equidistant from the drum.
  • the displacement thus takes place in the circumferential direction of the drum.
  • the same or different distances between individual magnets can be maintained in the circumferential direction again.
  • the displacement position along the rail is then changed.
  • here is a 1D leadership of the magnets on the rail.
  • the rail itself can again in the sense of o.g. Frame can be understood, and is then also changeable in their position.
  • the drum separator contains a drive which brings about a change in the relative position of at least one magnet.
  • the drive can act on at least two of the magnets together.
  • the drive also acts on a plurality of magnets together to change the location. In this case, for example, all distances between these magnets or magnets to the drum are uniformly or proportionally changed via a single drive, whereby different positional or geometric changes, for example different regions, can also be made here. This depends on the mechanical embodiment of the coupling between the drive and movement of the magnets. In other words, a synchronous adjustment of several magnets is also possible.
  • the drum separator on a vorgebare target size for a process value in the drum separator.
  • the process value is a detectable quantity in the drum separator, e.g. a measurable property of the recyclable or waste stream.
  • the process value is influenced by the adjustable parameter of the relative position of the magnets relative to the axis of rotation, since this in turn influences the sheath behavior and thus, for example, the axis of rotation. determines the properties of recyclable material and waste stream in the form of the process value.
  • the drum separator also contains a - in particular this upstream or downstream - measuring device, which determines an actual size of the process value.
  • the drum separator also contains a regulator which is designed such that it changes the relative position such that the actual size is adjusted to the desired size. In other words, this results in a particular working during operation of the drum separator control circuit for adjusting the parameter.
  • Measured variables can be: measurement of the valuable substance content, e.g. Magnetite ore or iron and / or a measurement of selected non-value elements.
  • selected non-value elements e.g. phosphorus or silica to call. This serves to monitor maximum allowable non-recyclable contents. The measurement is useful here only in the concentrate stream.
  • Another measure is the particle size distribution of the concentrate.
  • permanent magnets e.g. the relative positions of the magnets to each other or to the drum as control variables available.
  • X-ray fluorescence for measuring the substance composition or substance concentration
  • laser diffraction laser diffraction
  • Ultrasound can be used to measure particle size or distribution and solids concentration.
  • the control objective for such a control with regard to the product quality (grades) are, for example, the change in the relative positions of the magnets and thus the influenceable separation process parameters until a measured actual material concentration in the concentrate stream corresponds to the desired material concentration.
  • a change in the control variables and thus the flowable Trennluiparameter is conceivable until the measured actual concentration of non-recyclable material in the concentrate stream of the desired concentration of non-recyclable material corresponds.
  • a control target can also result in terms of the degree of recovery (recovery): here, a change in the control variables and thus the influenceable separation process parameters until the maximum possible output of the recyclable material is reached.
  • a minimization of the amount of material in the waste stream can alternatively take place.
  • an automatic closed-loop control of the drum separator with respect to the permanent magnet or electromagnetic systems is described, which is a reaction to changed conditions, in particular the ore composition in the feed material or the characteristic of the pulp (eg particle size distribution, solids content, magnetite content in the solid ) allows.
  • the separation process can thus be operated at any time at the optimum operating point.
  • the adaptation of the relative positions of the permanent magnets of a magnet set relative to one another or relative position between the magnet set and the separation zone is thus carried out by a control loop with the aid of a desired-actual-value comparison between predefined value of the controlled variable and measured actual value. Both the measurement of the actual value, and thus the adaptation of the control variables takes place during operation and thereby allow an uninterrupted adaptation of the machine parameters by means of the change of influenceable separation process parameters to the respective ore composition of the machine task.
  • the control variable influences the separation process parameter. This in turn influences the measured variable.
  • the process value is a process value of the waste and / or valuable stream. This is e.g. the so-called “recovery" value in the concentrate stream.
  • the process value is a concentration of a substance in the recycling or waste stream. This is e.g. the so-called "grade" value in the concentrate stream.
  • FIG. 1 This shows a drum 6 rotatable about a rotation axis 4.
  • a magnet arrangement 10 which contains a multiplicity of magnets 12.
  • the magnet assembly 10 is mounted movable relative to the axis of rotation 4. More specifically, the magnet assembly 10 is shown in FIG Fig. 1 usually remains while the drum 6 rotates about the axis of rotation 4. In relation to the drum rotation relatively rarely occurring adjustment processes in the drum separator 2, however, also moves the magnet assembly 10 and the magnets 12 relative to the rotation axis 4 in the short term. In any case, this means that the magnet assembly 10 does not rotate permanently with the drum 6.
  • a machine bed 16 In an outer space 14 of the drum 6 is a machine bed 16. Between the machine bed 16 and drum 6, a separation zone 18 is present or enclosed between them. In other words, the separation zone 18 describes the gap between the machine bed 16 and drum 6.
  • the drum separator 2 also comprises a feed device 20, which feeds a feed material 22 in the direction of the arrow 24 into the separation zone 18.
  • a feed device 20 By means of a magnetic field 26 generated by the magnet arrangement 10 in the separation zone 18, a separation process takes place with the rotating drum 6, due to which feed 22 flowing in the direction of the arrow 24 is separated into a waste stream 28 represented by an arrow and a waste stream 30 likewise represented by an arrow or separated or divorced.
  • the drum 6 or its movement, the design of the machine bed 16 and the separation zone 18 and the magnet assembly 10 and the generated magnetic field 26 determine a symbolically represented sheath behavior 32 of the drum separator 2, which is expressed in which portions of the feed material 22 in which Amount and concentration in the waste stream 28 and which enter the waste stream 30.
  • a variation of a parameter 34 in FIG Fig. 1 indicated by two double arrows 36 changes the respective relative position R of the magnet arrangement 10 relative to the rotation axis 4. This is possible in particular during operation.
  • the x or ⁇ positions of the entire magnet arrangement 10 are changed in each case in directions perpendicular to the axis of rotation 4. This also changes the magnetic field 26 in the separation zone 18 and thus the sheath behavior 32.
  • Fig. 2 and Fig.3 show further variants of the invention for the parameter 34 for changing the relative position R, the change also change the magnetic field 26 in the separation zone 18.
  • the respective distances of individual magnets 12 of the magnet assembly 10 to each other along the double arrows 36 are varied. Thus, their distance varies in approximately tangential direction of the drum 6.
  • the radial distance between individual magnets 12 of the magnet assembly 10 and the drum 6, again along the double arrows 36 changed.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show a further embodiment according to the invention for variable parameters 34 for changing the relative position R.
  • Fig. 1 the entire magnet assembly 10 along the double arrow 36 in the circumferential direction about the rotation axis 4 movable.
  • the magnets 12 are each fixed on a fixed frame 40, symbolized by dots.
  • the entire frame 40 is rotatably mounted on an axle 38, which is parallel to the axis of rotation 4, but here does not coincide with this.
  • the pivot angle about the axis 38 of the entire frame 40 represents another degree of freedom in the form of a parameter to be influenced 34, again represented by a double arrow 36.
  • the parameter 34 may again be the relative position R of the frame 40 to the axis of rotation 4.
  • Fig. 4 The corresponding movement will be in Fig. 4 is accomplished by a drive 42 which engages on the one hand on the axis of rotation 4 and on the other hand on the axis 38 opposite end of the frame 40.
  • the actuation of the drive 42 causes a common adjustment of the relative positions R of all magnets 12 to the drum 6 together.
  • the parameter 34 is here the position of the drive.
  • Fig. 4 are each two situations for different parameters 34 and relative positions R pulled out and shown in dashed lines. Extracted is a basic position of the magnet assembly 10 and dashed a corresponding adjusted with a changed parameter 34 position of the magnet assembly 10 is shown.
  • the pivoting about the axis 38 causes a distance adjustment of the magnets 12 to the separation zone 18th
  • An arrow 44 illustrates the direction of rotation of the drum 6 in the cutting operation.
  • the situations in 4 and FIG. 5 show two different embodiments of the invention which the frame 40 is mounted on the axis 38 relative to the drum rotation direction at its respective other end. This has the consequence that upon adjustment of the respective parameter 34 for pivoting the frame 40 about the axis 38 different geometries of a magnetic field 26 in the separation zone 18 arise. Once there is seen in the direction of rotation of the arrow 44 of the drum 6, a larger, once a decreasing distance of the magnets 10 to the drum 6. Thus, according to fundamentally changed separation behavior in the drum separator. 2
  • Fig. 6 shows a further embodiment of a drum separator 2 and a magnet assembly 10.
  • the individual magnets 12 are slidably mounted in a circumferential direction about the rotation axis 4 on a rail 46 to change their relative positions R.
  • Each of the magnets 12 is also associated with a rotatably mounted on the rail 46 about an axis 48 gear 50.
  • a crank 52 is arranged with a slot 54. In the slot 54 engages a connected to the magnet 12 pin 56 a.
  • a distance between the respective pins 56 and axes 48 increases along the rail 46 from magnet position to magnet position, for which reason the cranks 52 also become longer in each case.
  • a change of the magnet arrangement 10 is accomplished in such a way that all toothed wheels 50 are in turn assigned a toothed drive pulley 58 which simultaneously engages in all the toothed wheels 50.
  • the drive pulley 58 is rotatably mounted about a drive axis 60, which is parallel to the rotation axis 4, but offset eccentrically to this. If the drive pulley 58 is rotated about the drive shaft 60, be all gears 50 are moved or rotated by the same angle of rotation and the cranks 52 pivoted accordingly. Due to the different effective lever lengths to the pins 56, however, the magnets 12 are then displaced on the rail 46 by different distances and therefore by different angular differences about the axis of rotation 4. Thus, their distances vary in the circumferential direction differently.
  • the rotational position of the drive pulley 58 about the drive axis 60 forms a parameter 34.
  • Fig. 7 and Fig. 8 show a principle similar, but alternative embodiment Fig. 6 , All cranks 52 are rotatably supported on the rail 46 again by means of the respective axes 48. However, the combination of gears 50 and drive pulley 58 is here replaced by a drive 62 which acts on a push rod 64, which in turn is connected to each crank 52. Moving the push rod 64 in the circumferential direction about the rotation axis 4 therefore also acts on all the cranks 52 in the same way as in FIG Fig. 6 ,
  • Fig. 7 shows the push rod 64 and, by way of example, three of the cranks 52 in a home position.
  • the push rod 64 is displaced in the direction of the arrow 65.
  • the three exemplary illustrated cranks 52 thus rotate about their axes 48 by the same angle of - in the example - 25 °. Due to the respective different lengths l 1 > l 2 > l 3 between axis 48 and pin 56, the respective magnets move 12 to different distances on the rail 46. Relative to the axis of rotation 4 so angular displacements of the magnets 12 of 4 °, 3 arise ° and 2 °.
  • Fig. 9 is essentially the same as Fig. 6 , in which case even the gears 50 are retained. Only the drive pulley 58 is replaced by a jointly acting on all gears chain 66, which is driven by a drive 68.
  • Fig. 10 schematically shows the Erzaufleungsrea in a drum separator according to Fig. 1 .
  • the feedstock 22 is fed to the actual separation process 70, which takes place in the separation zone 18.
  • the sheath behavior 32 results in the distribution of the feedstock 22 in the waste stream 28 and the waste stream 30.
  • a concentrate analysis 72 in which an actual size I of a process value 78 measured by a measuring device 74 is determined. If the comparison is satisfactory, nothing is done. If a significant deviation between setpoint size S and actual size I is ascertained, an adaptation of control variables in the form of process parameters 34 takes place along arrow 80, ie an adaptation of the relative positions R of magnets 12 in separation process 70.
  • Fig. 11 schematically shows the representation of a control loop for the separation process 70, which is supplied as the input variable, the target size S, for example, an iron concentration in percent or gangue concentration in percent.
  • the set value S is compared with the measurement result of the measuring device 74, that is to say the process value 78.
  • the resulting error ⁇ e is fed to a controller 82.
  • a controlled system 84 which is the adaptation of the control variables, so the process parameters 34 in the form of relative positions R, in addition a disturbance 86 influences, resulting in the result, the actual size I results.
  • the process value 78 is, for example, a concentration of iron in% in the recyclable material stream 28.
  • the disturbance variable 86 is the freeness or, alternatively or additionally, the content of gangue particles or the degree of pulping.
  • the actual size I is then set as the actual iron content in the recyclable stream 28.
  • the process value 78 is set by the sheath behavior 32 or caused by this and thus a measure of the sheath behavior 32.
  • the sheath behavior 32 is adjustable by the parameter 34 in the form of relative positions R, which then affects the process value 78.
  • the adaptation of the electromagnet system that is to say the magnet arrangement 10 to the separation task, ie the sheath behavior 32, is possible to a certain degree via adjustment of the current I flowing through the electric magnet.
  • B ⁇ 0 ⁇ r I n / l, wherein the current I from outside the machine, so the drum separator 2 and the drum 6 is both manually and automatically adjusted.
  • Further adjustment measures with respect to the relative positions R - as explained above - may still be necessary for electromagnets 12, in order to allow a complete, flexible adaptation to the material to be separated. Including, for example, the above-mentioned adjustment of the distance of the electromagnets 12 to each other.
  • Fig. 12 shows that there is a negative correlation between grade of concentrate g and recovery r.
  • Each separation process must be adapted to a desired separation goal, which consists of a combination of a defined grade g and a defined recovery r.
  • the input stream (feed 22) or its composition input into the separation plant, ie the drum separator 2 can be adapted to maintain the same grade-recovery ratio by adapting the magnet set, ie the magnet arrangement 10 to be necessary. This adaptation occurs as an additional or even substitutive option to the previous known variation of other process parameters such as pulse density, flow, or an exchanged magnet set.
  • grade / recovery are decisively influenced by the magnetic attraction force acting on the ferromagnetic / ferrimagnetic iron particles, ie the magnetic field 26 in the separation zone 18.
  • This is itself affected by the magnetic field strength / flux density, magnetic conductivity or susceptibility of the iron, "prehistory" of the magnetization, Particle volume, mineral composition of the particles (iron content), particle shape, the temperature and by the distance of the magnets 12 influenced each other.
  • Fig. 13 shows a further alternative for changing the relative position R of the magnets 12 to the rotation axis 4.
  • the magnets are moved here with respect to an axis of rotation 4 parallel to the axis 88.
  • Each magnet 12 is characterized by individual adjustment in the radial direction. It applies to the radii to the rotation axis 88: r1, r2 and r3 can all be different in pairs, whereby for the situation shown: r1>r2> r3.
  • the radial displacement is effected by electromechanical actuators 90.
  • the machine bed 16 is designed here as a separator trough. Again, there is the setting of a specific magnetic field profile. Due to the individual positioning of all magnets 12, the magnetic field profile can be more accurately influenced than with synchronous adjustment of the magnets 12.

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Abstract

Bei einem magnetischen Trommelscheider (2), mit einer um eine Rotationsachse (4) rotierbaren Trommel (6), mit einer im Innenraum (8) der Trommel (6) angeordneten, eine Mehrzahl von Magneten (12) aufweisenden Magnetanordnung (10), mit einer im Außenraum (14) der Trommel (6) befindlichen Separationszone (18), die von einem Aufgabegut (22) durchströmbar ist, das in der Separationszone (18) mit Hilfe eines von der Magnetanordnung (10) erzeugten Magnetfeldes (26) gemäß eines Scheideverhaltens (32) des Trommelscheiders (2) in einen Abfallstrom (30) und einen Wertstoffstrom (28) scheidbar ist, ist eine Relativposition (R) mindestens eines der Magnete (12) zur Rotationsachse (4) veränderbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen magnetischen Trommelscheider.
  • Das magnetische Scheiden bzw. die magnetische Separation ist ein Verfahren zur Trennung von Materialen, die unterschiedliche magnetische Eigenschaften besitzen. Durchgeführt wird dieses Verfahren mit einem Separator. Die in der Aufbereitungsindustrie, vor allem bei ferromagnetischen Stoffen meist verwendeten magnetischen Separatoren sind magnetische Trommelscheider bzw. Trommelseparatoren. Trommelscheider existieren in verschiedenen Ausführungsformen z.B. gleichführende und Gegenstromtrommelscheider. Der Trommelscheider scheidet ein Aufgabegut in einen Wertstoff- und einen Abfallstrom. Mit anderen Worten sollen bei derartigen Scheide- oder Trennvorgängen Wertstoffe von Nichtwertstoffen in einen Wertstoffstrom und einen Abfallstrom geschieden werden. Insbesondere im Bergbau bei Magnetitanreicherung werden Schwachfeldtrommelscheider verwendet. Dieses Verfahren bzw. dieser Prozess kann mit einem magnetischen Konstant- oder Wechselfeld realisiert werden. Beispielsweise bei der Erzaufbereitung von Magnetiterzen werden meisten Permanentmagnete verwendet.
  • Die Trommel des Trommelscheiders selbst ist nicht magnetisch. Innerhalb der Trommel befindet sich ein Magnetsystem, das aus Permanentmagneten oder Elektromagneten besteht. Die Trommel stellt den im Betrieb beweglichen, nämlich um ihre Lage- bzw. raum- oder ortsfeste Rotationsachse rotierenden Teil des Separators dar. Das Magnetsystem dagegen bildet einen im Wesentlichen unbeweglichen Teil.
  • Der Rohrstoffeintrag an den Scheider in Form eines Aufgabeguts erfolgt an einen oberen bzw. unteren Bereich der rotierenden Trommel. Die magnetischen Pole des Separators sind mit bestimmten Abständen bzw. in einer bestimmten Geometrie entlang des Trommelkreises verteilt. Durch die geometrische Magnetanordnung ist die Feldgeometrie in der Separationszone festgelegt. Die sogenannte Spaltgröße, also der Abstand zwischen Magnetsystem und Aufgabegut bzw. Trommel bestimmt die Arbeitsweise des Separators und hat ausschlaggebenden Einfluss auf die den Trommelscheider verlassenden Ausgabeströme, nämlich den Abfallstrom und den Wertstoffstrom. Ist der Spalt zu klein, wird durch die magnetische Anziehungskraft des Magnetsystems zu viel Material angezogen, so dass auch Körner mit nur geringem ferromagnetischem Anteil an die Trommelwand angezogen werden und in den Wertstoffstrom gelangen. Die Selektivität des Separators ist damit begrenzt und die Qualität des Wertstoffs ist dann zu niedrig. Ist der Spalt dagegen zu groß, werden nur sehr stark magnetisierte Teilchen aufgrund hoher ferromagnetischer Anteile im Partikel zum Wertstoffstrom mitgenommen und somit der Durchsatz des Separators begrenzt. Wertstoff, d.h. z.B. magnetisches Material, gelangt dann auch in den Abfallstrom, was die Ausbringung des Wertstoffs mindert. In beiden Fällen steigt der spezifische Energieverbrauch des Trommelscheiders, der im oben genannten ersten Fall zusätzlich dadurch steigt, dass mehr Abfallstoffe, d.h. taubes Gestein, im Wertstoffstrom vorhanden sind und damit beispielsweise in eine nächste Mahlstufe transportiert werden.
  • Bei einem magnetischen Separator zur Erzaufbereitung ist neben der Magnetanzahl der Abstand der Magnete zueinander ein wesentliches konstruktives Merkmal. Durch die Magnete und deren Abstand zueinander soll während des Separationsvorganges entlang der Strömungsrichtung durch wiederholte Änderung bzw. Unterbrechung der magnetischen Feldstärke und somit durch die Änderung der magnetischen Kraft auf die Eisenteilchen in Richtung Trommel eine Agglomerationsbildung, d.h. eine Verbackung von eisenhaltigem Gestein und Gangart verhindert werden. Das geometrische Merkmal des Abstandes der Magnete zueinander in Kombination mit obigem Spaltabstand zwischen Magnetsystem und Trommelwand ist also auf die jeweilige Erzzusammensetzung, den Mahlgrad, den Feststoffgehalt in der Pulpe und somit auf die Pulpenzusammensetzung angepasst. Der jeweilige Separator ist somit nur für die jeweiligen vorgegebenen Bedingungen einsetzbar.
  • Diese Tatsachen führen dazu, dass der Separator nicht immer optimal auf die Eigenschaften des Aufgabegutes, z.B. des Erzes, und damit auf die zu erreichende Produktqualität bzw. Ausbringung in den Ausgabeströmen abgestimmt ist. Der magnetische Separator reagiert nicht auf veränderte Eigenschaften des Eingangsmaterials, also des Aufgabeguts. Veränderte Eigenschaften sind hierbei beispielsweise veränderte Anteile magnetischer Erze zu nicht magnetischem Gestein.
  • Es kann nämlich vorkommen, dass sich die Erzzusammensetzung des Aufgabeguts aufgrund der Inhomogenitäten von Gesteins- bzw. Mineralzusammensetzung der Abbaugebiete ändert. Dies hat zur Folge, dass der Separationsprozess und damit die Maschinenparameter des magnetischen Trommelscheiders adaptiert werden müssen, um eine gleichbleibend hochwertige bzw. verbesserte Qualität des Trennprozesses sicherzustellen. Übliche Bauformen von Trommelscheidern verwenden in erster Linie Magnetsysteme mit Permanentmagneten. Das Magnetsystem, dessen Auslegung und Installation im Trommelscheider erfolgt entsprechend der jeweiligen Separationsaufgabe und wird im magnetischen Trommelscheider fest verbaut. Bei einer Änderung der Erzzusammensetzung des Aufgabegutes muss eine konstruktive Änderung des magnetischen Trommelscheiders erfolgen. Diese erfolgt im Stillstand des Trommelscheiders. Eine anderweitige Anpassung ist nicht möglich. Der Separator ist damit auf eine bestimmte Erzprobe abgestimmt. Eine Änderung der Erzzusammensetzung bzw. des Mahlgrades erfordert die Stillsetzung des Separators und Umbaumaßnahmen am Magnetsatz, also der Magnetanordnung.
  • Derartige Änderungen des konstruktiven Aufbaues können derzeit nicht während des laufenden Betriebs des Trommelscheiders durchgeführt werden. Dieser muss angehalten werden, d.h. ein Betriebsstopp ausgeführt werden. Ein Maschinenbediener nimmt dann eine entsprechende Veränderung am Trommelscheider bzw. Magnetsystem vor. Eine derartige Anpassung des magnetischen Trommelscheiders wird auch im Sinne einer manuellen Regelung als sogenannte Open-Loop-Regelung durch den Maschinenbediener bezeichnet. Notwendige Adaptionen werden hierbei zunächst vom Bediener erkannt und im Anschluss mit Hilfe konstruktiver Anpassungsmaßnahmen an der Maschine bei stillgelegtem Maschinenbetrieb durchgeführt. Z.B. wird der Permanentmagnetsatz angepasst.
  • Aus der US 7,841,474 B2 ist ein Trommelscheider bekannt, bei dem ein rollenförmiges Magnetsystem an der Innenwand der rotierenden Trommel anliegt. Der Anpressdruck der magnetischen Rolle sowie der Kontaktort zur Trommel kann durch eine Positionsänderung der magnetischen Rolle bei Stillstand der Maschine angepasst werden.
  • Aus der RU 222 0775 C1 und der RU 23 75 117 C1 sind Trommelscheider bekannt, bei denen die Magnete des Magnetsatzes jeweils um eine durch den jeweiligen Magneten verlaufende Achse rotierbar sind. Mit andern Worten ist die Ausrichtung des Magnetfeldes der einzelnen Magnete sowie die Stärke und das Profil des sich ergebenden Gesamtmagnetfeldes veränderbar. Die Drehachsen verlaufen parallel zur Rotationsachse der Trommel.
  • Aus der WO 1998 019 795 A1 ist es bekannt, Magnetrollen ebenfalls um eine durch diese verlaufende Achse zu rotieren. Auch hier verläuft die Achse parallel zur Rotationsachse der Trommel.
  • Aus der RU 238 01 64 C1 ist es bekannt, den Neigungswinkel einzelner Permanentmagnete zueinander zu verändern. Auch hier werden die Magnete um eine durch sie selbst bzw. in deren unmittelbarer Näher verlaufende Drehachse rotiert.
  • Bekannt ist es auch, die Position des Magnetsystems in der Trommel manuell - im Stillstand der Maschine - in dem Sinne zu verstellen, dass dieses in seiner Gesamtheit um die Rotationsachse der Trommel rotierbar ist. Der Abstand von Magnetsystem zur Trommel wird hierbei nicht verändert. Mit anderen Worten ist im Inneren der Trommel der Luftspalt zwischen dem Magnetsystem und der nichtmagnetischen Trommel konstant und kann in den verfügbaren Lösungen nicht verändert werden. Da das zu trennende Material, d.h. das Aufgabegut, sich am Außenumfang der Trommel befindet, ist damit auch der Abstand zwischen Magnetsystem und zu trennendem Material konstant und kann ebenfalls nicht verändert werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten magnetischen Trommelscheider anzugeben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Trommelscheider gemäß Patentanspruch 1. Der magnetische Trommelscheider weist eine um eine Rotationsachse rotierbare Trommel auf. Im Innenraum der Trommel ist eine Magnetanordnung angeordnet. Die Magnetanordnung weist eine Mehrzahl von Magneten auf. Im Außenraum der Trommel befindet sich eine Separationszone. Die Separationszone ist von einem Aufgabegut durchströmbar. Mit anderen Worten wird - z.B. verursacht durch die Rotation der Trommel - das Aufgabegut durch die Separationszone bewegt. In der Separationszone wird mit Hilfe eines von der Magnetanordnung in dieser erzeugten Magnetfeldes das Aufgabegut gemäß eines Scheideverhaltens des Trommelscheiders in einen Abfallstrom und einen Wertstoffstrom geschieden. Die Trennung des Aufgabeguts in Abfallstrom und Wertstoffstrom erfolgt also hauptsächlich durch Einwirkung bzw. mit Hilfe der Magnetanordnung bzw. deren Ausgestaltung.
  • Erfindungsgemäß ist bei mindestens einem der Magnete dessen Relativposition zur Rotationsachse veränderbar. Mit anderen Worten wird die Relativposition der Magnete zur Trommel bzw. zur Separationszone verändert. Die Positionsänderung ist so zu verstehen, dass im Betrieb des Trommelscheiders die Trommel rotiert und das Magnetsystem dennoch nicht mit dieser mitrotiert, sondern sich an einer in der Regel festen, wenn auch veränderbaren Position befindet. Eine Verstellung dieser "festen" Relativposition des Magnetsystems bedeutet hier also eine Veränderung zwischen verschiedenen, aber jeweils für sich in Bezug auf die Trommelrotation als ortsfest anzusehenden Relativpositionen der Magnete zur Rotationsachse. Mit anderen Worten werden durch eine derartige Verstellung also verschiedene "feste Orte" des Magnetsystems oder der Magnete relativ zur Rotationsachse variiert.
  • Das Wort "Relativposition" ist hier im Gegensatz zu einer "Lage" im engen Sinne zu verstehen. Bei einer Lageänderung wäre auch die räumliche Orientierung oder Ausrichtung von Magneten erfasst, was z.B. eine Drehung um eine Achse bedeuten würde, die durch den Magneten selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe verläuft. Die Positionsänderung meint dagegen das Verändern eines Abstandes des Magneten zur Rotationsachse (und damit zur Trommel) und/oder eine Änderung der Umfangsposition bezüglich der Rotationsachse, also eine Positionsänderung in Umfangsrichtung der Trommel.
  • Die Änderung der Relativposition findet also bei einem einzelnen, mehreren oder allen Magneten des Magnetsystems statt. Die Relativposition kann gemeinsam für mehrere oder alle Magnete gleichartig oder auch individuell und unterschiedlich für einzelne Magnete oder Gruppen von Magneten durchgeführt werden. Beeinflussbar ist durch die Positionsänderung z.B. die durch die Magnete erzeugte magnetische Feldstärke oder Feldstärkegradienten in der Separationszone.
  • Mindestens einer der Magnete kann ein Elektromagnet sein. Bei diesem ist dann auch noch die dem Elektromagneten zugeführte elektrische Größe beeinflussbar, um die Feldeigenschaften in der Separationszone zu verändern. Beispielsweise sind Feldstärke, Phasenlage und Frequenz von dem Elektromagneten zugeführten Größen wie Strom, Spannung oder Leistung beeinflussbar. Verändert werden also beispielsweise Erregerstromstärke, Phasenlage oder Erregerfrequenz bei Elektromagneten.
  • Durch die Erfindung ergibt sich eine erhöhte Flexibilität des verbauten Magnetsatzes, auf Schwankungen des Aufgabeguts zu reagieren und eine Regelungsmöglichkeit im Trommelscheider.
  • Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Verbesserung und Stabilisierung der Qualität des Ausgangsmaterials, d.h. des Wertstoffstromes trotz schwankender Zusammensetzung des Eingangsstromes erfolgt. Es ergibt sich eine Reduzierung des relativen Energieverbrauchs bei Betrachtung der gesamten Anlage, deren Teil der magnetische Trommelscheider ist, beispielsweise einer Aufbereitungsanlage. Eine solche dient beispielsweise im Bergbau dazu, die Konzentration eines Wertstoffes in einem Aufgabegut in Form des Wertstoffstromes zu erhöhen, in dem nicht benötigte Teile des Aufgabeguts im Abfallstrom aussortiert werden. Gemäß der Erfindung erhöht sich daher auch der relative Durchsatz des Trommelscheiders und es ergibt sich die Möglichkeit der Anwendung eines durchgängigen Steuerverfahrens in der gesamten Anlage.
  • Die Positionsveränderungen wirken sich auf das effektiv in der Separationszone wirkende magnetische Feld aus. Mit anderen Worten wird mit Hilfe der Erfindung ein veränderbares magnetisches Feld in der Separationszone implementiert. Durch die Veränderung kann das Feld jeweils so ausgelegt werden, dass beispielsweise ferromagnetisches Material zuverlässiger und effizienter von nicht magnetischem Material trennbar ist. Das Ziel ist hierbei ein jederzeit optimiertes Ausbringungs-/ Produktqualitätsverhältnis und/oder höhere Selektivität mit einer einfachen und preisgünstigen Methode zu erreichen. Mit anderen Worten wird insbesondere durch Beeinflussung des Magnetsystems die Möglichkeit geschaffen, den Spalt zwischen den magnetischen Polen des Magnetsystems und der nicht magnetischen Trommel und damit auch zum zu trennenden Material - auch während des laufenden Betriebs - variabel, d.h. durch Parameter beeinflussbar, zu gestalten. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, eine optimale Einstellung der magnetischen Feldstärke und damit das Erreichen einer optimalen Anziehungskraft in der Separationszone zur Erlangung eines vom Betreiber gewünschten bzw. definierten Arbeitsoptimums bezüglich Ausbringung und Produktqualität einzustellen.
  • Das Verhältnis zwischen Ausbringung und Selektivität kann im Trommelscheider vom Betreiber durch die Veränderung des die Relativposition beschreibenden Parameters eingestellt werden, ohne den Separator konstruktiv verändern zu müssen. Die durch den Parameter veränderbare Ausgestaltung des Trommelscheiders ist dann eine diesem inhärente Eigenschaft, die zu seiner eigentlichen Konstruktion zählt. Die Konstruktion des Trommelscheiders an sich muss also nicht mehr grundlegend verändert werden, nur noch der Parameter verstellt werden.
  • Mit anderen Worten kann gemäß der Erfindung die Relativposition, z.B. der Abstand, der einzelnen Magnete auf einem Magnetsatz zueinander verstellt werden. Auch der Magnetsatz selbst kann somit auf unterschiedliche Mahlgrade bzw. Pulpenzusammensetzungen eingestellt werden.
  • Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis: Um das Separationsergebnis eines Magnetscheiders in Bezug auf Ausbringung und Konzentratqualität bestimmen zu können, müssen entweder externe Parameter, z.B. die Durchflussrate, der Feststoffgehalt oder die Pulpedichte oder interne Maschinenparameter wie die Trommeldrehzahl, die Magnetfeldstärken oder das Magnetfeldprofil angepasst werden. Bekannt ist es, externe Parameter manuell bzw. (teil-)automatisiert einzustellen. Bei den internen Parametern ergeben sich bei Permanentmagnetsätzen jedoch noch die erfindungsgemäßen Möglichkeiten, d.h. generell einige weitere Verstellmöglichkeiten der (einzelnen) Permanentmagnete zueinander sowie relativ zur Trommelwandung - abgesehen von den bereits weiter oben erwähnten Methoden. Es erfolgt also eine Verstellung der Magnete relativ zur Trommelwandung.
  • Mit der Erfindung gelingt es, den Separationsprozess ständig am optimalen Arbeitspunkt betreiben zu können, indem der im Trommelscheider befindliche Magnetsatz ein auf das Aufgabegut anpassbares, verstellbares magnetisches Feldprofil aufweist. Dieses ist entscheidend für den Separationserfolg.
  • Das Feldprofil wird neben der Magnetpositionierung außerdem durch magnetspezifische Eigenschaften beeinflusst, wie z.B. das verwendete Magnetmaterial und dessen remanente Magnetisierung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Relativposition von außerhalb des Trommelscheiders veränderbar. Insbesondere ist die Relativposition von außerhalb der Trommel veränderbar bzw. verstellbar. Dies ist vor allem wichtig, wenn die Relativposition während des Betriebs des Trommelscheiders verstellt werden soll, da der Innenraum der Trommel im Betrieb nicht erreichbar ist, um dort die o.g. bekannten händischen Verstellungen auszuführen. Durch die Beeinflussung der Relativposition von außerhalb des Trommelscheiders bzw. insbesondere der Trommel ist also die Möglichkeit geschaffen, die Separationseigenschaften, z.B. den magnetischen Spalt, auch während des Betriebs zu verändern und damit das Verhalten des Trennprozesses häufiger als bisher anpassen zu können.
  • Ein definiertes Verändern - während des Betriebs - der Geometrie des Magnetsystems, z.B. der Magnetabstände zueinander, ermöglicht es, einen einzelnen Separator flexibler bezüglich der Pulpenzusammensetzung einzusetzen. Eine Separatoranlage mit einer derartigen Verstellmöglichkeit kann ohne eigentliche konstruktive bauliche Modifikation auf Änderungen des Mahlgrades bzw. der Erzzusammensetzung eingestellt oder im laufenden Betrieb angepasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Relativposition mindestens zweier Magnete unabhängig voneinander veränderbar. Die Veränderung kann also für zwei oder mehr oder alle Magnete unabhängig voneinander erfolgen. Dies gilt sinngemäß auch für weitere folgende Ausführungsformen, bei denen von "mindestens zwei" Magneten die Rede ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Relativposition in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung zur Rotationsachse veränderbar. Verändert wird also ein Drehwinkel des Magneten um die Rotationsachse. Verändert wird auch der Radialabstand des Magneten zur Trommel bzw. deren Wandung bzw. deren Rotationsachse.
  • In der Kombination können so effektive Bewegungen auch um eine Achse erfolgen, die zur Rotationsachse parallel verläuft. Ausgeschlossen sind jedoch die o.g. Rotationen der Magnete um sich selbst. Z.B. können so sämtliche Magnete gemeinsam um eine entsprechende Achse rotiert werden, bei ansonsten unveränderter Ausrichtung bzw. Relativposition der Magnete zueinander. Hierdurch ändert sich jedoch die Relativposition der gesamten Magnetanordnung gegenüber der Separationszone bzw. Trommel. Hierbei können also auch einzelne Magnete verschiedene Radialabstände zur Trommel aufweisen. Beispielsweise wird so der Abstand, also Luftspalt zwischen dem Magnetsystem und der Trommel und somit dem zu trennenden Material durch eine radial erfolgende Anhebung des magnetischen Systems weg von der Trommel verändert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand zweier Magnete zueinander verändert. Der Abstand kann hierbei z.B. die in Umfangsrichtung um die Rotationsachse gemessene Bogenlänge sein, welche damit veränderbar ist. Mit anderen Worten erfolgt dann eine Verstellung der tangentialen bzw. in Umfangsrichtung der Trommel auftretenden Magnetabstände bzw. der Polmittenabstände (sogenannter "pole pitch").
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Relativpositionen mindestens zweier Magnete nur abhängig voneinander veränderbar. Mit anderen Worten erfolgt hier eine synchrone Verstellung der betreffenden Magnete, die jedoch nicht unbedingt gleichförmig oder gleichartig sein muss.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei der Magnete auf einem starren Rahmen angeordnet. Veränderbar ist dann die Relativposition, also z.B. Radialabstand, Drehwinkel oder Kippung des Rahmens zur Rotationsachse. Beispielsweise sind die Magnete auf einem Rahmen in Form eines Kreisbogensegments angeordnet. Der Rahmen ist dann beispielsweise an einem Ende um eine Schwenkachse parallel zur Rotationsachse drehbar gelagert, um diesen verstellen zu können. Damit sind alle am Rahmen befindlichen Magnete mit der Änderung der Rahmenposition wieder radial und in Umfangsrichtung veränderbar, aber auch drehbar um Achse ungleich der Rotationsachse, die jedoch wieder außerhalb der Magnete selbst liegt.
  • In einer Variante dieser Ausführungsform ist zusätzlich die Relativposition mindestens eines der Magnete zum Rahmen veränderbar. Auch hier ist die effektive Positionsänderung derart zu verstehen, dass sie wie oben in Bezug auf die Rotationsachse erfolgt, also keine Drehung um den Magneten selbst.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind ein oder mehrere Magnete auf einer Schiene verschiebbar gelagert. Z.B. verläuft die Schiene zur Rotationsachse konzentrisch. So erfolgt die Verschiebung von Magneten auf einer Bahn konzentrisch zur Rotationsachse, d.h. mit gleichem Abstand zur Trommel. Die Verschiebung erfolgt also in Umfangsrichtung der Trommel. Auch hier können wieder gleiche oder auch verschiedene Abstände zwischen einzelnen Magneten in Umfangsrichtung eingehalten werden. Verändert wird dann die Verschiebeposition entlang der Schiene. Mit anderen Worten erfolgt hier eine 1D-Führung der Magnete auf der Schiene. Auch die Schiene an sich kann wieder im Sinne des o.g. Rahmens verstanden werden, und ist dann ebenfalls in ihrer Position veränderbar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Trommelscheider einen eine Veränderung der Relativposition mindestens eines Magnetes bewirkenden Antrieb. Der Antrieb kann alternativ aber auch auf mindestens zwei der Magnete gemeinsam einwirken. Z.B. wirkt der Antrieb auch auf eine Mehrzahl von Magneten gemeinsam ortsverändernd ein. Hier werden dann über einen einzigen Antrieb z.B. sämtliche Abstände zwischen diesen Magneten oder von Magneten zur Trommel gleichmäßig bzw. proportional verändert, wobei hier auch durchaus verschiedene z.B. bereichsweise unterschiedliche Positions- bzw. Geometrieänderungen erfolgen können. Dies hängt an von der mechanischen Ausführungsform der Koppelung zwischen Antrieb und Bewegung der Magnete. Mit anderen Worten ist so auch eine Synchronverstellung mehrerer Magnete möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Trommelscheider eine vorgebare Sollgröße für einen Prozesswert im Trommelscheider auf. Der Prozesswert ist eine erfassbare Größe im Trommelscheider, z.B. eine messbare Eigenschaft des Wertstoff- oder Abfallstromes. Der Prozesswert ist wiederum durch den verstellbaren Parameter der Relativposition der Magnete zur Rotationsachse beeinflusst, da dieser wiederum das Scheideverhalten und damit z.B. die Eigenschaften von Wertstoff-und Abfallstrom in Form des Prozesswertes bestimmt. Der Trommelscheider enthält außerdem ein - insbesondere diesem vor-oder nachgelagertes - Messgerät, welches eine Ist-Größe des Prozesswertes ermittelt. Der Trommelscheider enthält auch einen Regler, der derart ausgebildet ist, dass er die Relativposition derart verändert, dass die Ist-Größe auf die Soll-Größe hin eingeregelt wird. Mit anderen Worten ergibt sich so ein insbesondere während des Betriebs des Trommelscheiders arbeitender Regelkreis zur Verstellung des Parameters.
  • Macht man sich also bestimmte Eigenschaften des Abfallstroms (Tailings) bzw. Wertstoffstromes (Konzentrat) durch Messung von Ist-Werten an dort verfügbaren Prozesswerten zunutze, so kann man diese Ist-Werte mit zuvor definierten Soll-Größen abgleichen und entsprechende Regelungsvorschriften für Parameter des Trommelscheiders abgeben. Die Messungen erfolgen dabei online, d.h. im laufenden Betrieb. Dabei werden Kausalbeziehungen zwischen Messgrößen, den beeinflussbaren Parametern, also Trennprozess-Parametern und Steuergrößen dahingehend genutzt, dass ein Regelkreis zur automatisierten Maschinenparameterverstellung entsteht. Mögliche Messorte sind hierbei beispielsweise der Konzentratstrom oder der Abfallstrom.
  • Messgrößen können sein: Messung des Wertstoffgehaltes, z.B. Magnetit-Erz oder Eisen und/oder eine Messung ausgewählter Nichtwertstoffelemente. Hier sind beispielsweise Phosphor oder Siliciumoxid zu nennen. Dies dient der Überwachung maximal zulässiger Nichtwertstoffgehalte. Die Messung ist hier nur im Konzentratstrom sinnvoll. Eine weitere Messgröße ist die Partikelgrößenverteilung des Konzentrats. Als Parameter bei Permanentmagneten stehen z.B. die relativen Positionen der Magnete zueinander oder zur Trommel als Steuerungsgrößen zur Verfügung.
  • So ist der Aufbau eines Regelkreises bestehend aus einem Soll-Ist-Wert-Vergleich der zu betrachtenden Messgrößen möglich.
  • Als Messverfahren oder -prinzipien eignen sich beispielsweise Röntgenfluoreszenz zur Messung der Stoffzusammensetzung oder Stoffkonzentration, Laserbeugung (laser diffracion) zur Messung der Partikelgrößen oder Partikelgrößenverteilung. Ultraschall kann zur Messung von Partikelgrößen oder -verteilung und Feststoffkonzentration verwendet werden.
  • Das Regelziel für eine derartige Regelung hinsichtlich der Produktqualität (Grade) sind beispielsweise die Veränderung der Relativpositionen der Magnete und damit der beeinflussbaren Trennprozessparameter so lange, bis eine gemessene Ist-Wertstoffkonzentration im Konzentratstrom der Soll-Wertstoffkonzentration entspricht. In umgekehrter Weise ist eine Veränderung der Steuergrößen und damit der beinflussbaren Trennprozessparameter solange denkbar, bis die gemessene Ist-Konzentration des Nicht-Wertstoffes im Konzentratstrom der Soll-Konzentration des Nicht-Wertstoffes entspricht.
  • Ein Regelziel kann sich auch hinsichtlich des Grades des Ausbringens (recovery) ergeben: hier erfolgt eine Veränderung der Steuergrößen und damit der beeinflussbaren Trennprozessparameter solange, bis die maximal mögliche Ausbringung des Wertstoffs erreicht ist. Auch hier kann alternativ eine Minimierung der Wertstoffmenge im Abfallstrom erfolgen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird eine automatisierte Regelegung (closed loop) für den Trommelscheider hinsichtlich der Permanentmagnet- bzw. Elektromagnetsysteme beschrieben, die eine Reaktion auf geänderte Rahmenbedingungen, insbesondere der Erzzusammensetzung im Aufgabegut bzw. der Charakteristik der Pulpe (z.B. Partikelgrößenverteilung, Feststoffgehalt, Magnetitanteil im Feststoff) zulässt. Der Separationsprozess kann dadurch jederzeit am optimalen Arbeitspunkt betrieben werden.
  • Die Adaption der Relativpositionen der Permanentmagnete eines Magnetsatzes zueinander bzw. relative Position zwischen Magnetsatz und Separationszone, wird also durch einen Regelkreis mit Hilfe eines Soll-Ist-Wert-Vergleichs zwischen vordefiniertem Wert der Regelgröße und gemessenem Ist-Wert durchgeführt. Sowohl die Messung des Ist-Wertes, also auch die Adaption der Steuerungsgrößen erfolgt dabei während des laufenden Betriebs und ermöglichen dadurch eine unterbrechungsfreie Anpassung der Maschinenparameter mit Hilfe der Änderung der beeinflussbaren Trennprozessparameter an die jeweilige Erzzusammensetzung der Maschinenaufgabe. Im Regelkreis beeinflusst die Steuerungsgröße den Trennprozessparameter. Dieser wiederum beeinflusst die Messgröße.
  • Durch die Verknüpfung der messbaren Regelgröße mit den Steuergrößen zu einem Regelkreis kann die bisher nur durch eine Betriebsunterbrechung mögliche Anpassung der Maschinenparameter auch unterbrechungsfrei und daher mit verkürzter zeitlicher Verzögerung durchgeführt werden. Die Maschine arbeitet stetig am Funktionsoptimum und damit wird ein optimales Trennergebnis auch bei unterschiedlichen Erz- bzw. Pulpenzusammensetzungen gewährleistet.
  • Mit anderen Worten erfolgt also eine Regelung der Position von einzelnen oder mehreren Permanentmagneten bzw. des gesamten Permanentmagnetsatzes im Verhältnis zur Trommelwandung zum Betrieb am jeweils optimalen Betriebspunkt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zusätzlich zu den o.g. Methoden eine automatisierte Verstellung des Magnetsatzes gemäß einer Regelungslogik erhebliche Vorteile bringt.
  • Es erfolgt also eine automatisierte Regelung zur Anpassung von magnetischer Feldstärke und Feldprofil bei Permanentmagnetsätzen mithilfe der Änderung der Lage der Permanentmagnete - einzeln oder gesamt - relativ zur Trommelwandung mit dem Ziel, den Separator unabhängig vom zu separierenden Material jeweils am Betriebsoptimum zu betreiben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher der Prozesswert ein Prozesswert des Abfall- und/oder Wertstoffstromes. Dieser ist z.B. der sogenannte "recovery"-Wert im Konzentratstrom.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prozesswert eine Konzentration eines Stoffes im Wertstoff- oder Abfallstrom. Dieser ist z.B. der sogenannte "grade"-Wert im Konzentratstrom.
  • Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
    • Fig.1
    einen magnetischen Trommelscheider,
    Fig.2-3
    verstellbare Parameter für die Magnetanordnung aus Fig. 1,
    Fig.4-5
    verstellbare Parameter einer alternativen Magnetanordnung,
    Fig.6-9
    weitere verstellbare Parameter einer alternativen Magnetanordnung,
    Fig.10
    ein Blockdiagramm eines Scheideprozesses,
    Fig.11
    ein Blockdiagramm eines Regelprozesses,
    Fig.12
    einen Zusammenhang von grade und recovery,
    Fig.13
    verstellbare Parameter einer alternativen Magnetanordnung.
  • Fig. 1 zeigt einen Trommelscheider 2. Dieser enthält eine um eine Rotationsachse 4 rotierbare Trommel 6. In einem Innenraum 8 der Trommel 6 befindet sich eine Magnetanordnung 10, welche eine Vielzahl von Magneten 12 enthält. Die Magnetanordnung 10 ist in Bezug auf die Rotationsachse 4 ortsveränderlich angebracht. Das heißt genauer, dass die Magnetanordnung 10 an der gezeigten Stelle in Fig. 1 in der Regel verharrt, während sich die Trommel 6 um die Rotationsachse 4 dreht. Bei in Bezug auf die Trommelrotation vergleichsweise selten stattfindenden Verstellprozessen im Trommelscheider 2 bewegt sich allerdings auch kurzfristig die Magnetanordnung 10 bzw. die Magnete 12 relativ zur Rotationsachse 4. Jedenfalls bedeutet dies in diesem Zusammenhang, dass die Magnetanordnung 10 nicht dauerhaft mit der Trommel 6 mitrotiert.
  • In einem Außenraum 14 der Trommel 6 befindet sich ein Maschinenbett 16. Zwischen Maschinenbett 16 und Trommel 6 ist eine Separationszone 18 vorhanden bzw. zwischen diesen eingeschlossen. Mit anderen Worten beschreibt die Separationszone 18 den zwischen Maschinenbett 16 und Trommel 6 liegenden Zwischenraum. Der Trommelscheider 2 umfasst außerdem eine Speisevorrichtung 20, welche ein Aufgabegut 22 in Richtung des Pfeils 24 in die Separationszone 18 einspeist. Durch ein von der Magnetanordnung 10 in der Separationszone 18 erzeugtes Magnetfeld 26 erfolgt nun bei rotierender Trommel 6 ein Separationsprozess, aufgrund dessen in Richtung des Pfeils 24 einströmendes Aufgabeguts 22 in einen durch einen Pfeil dargestellten Wertstoffstrom 28 und einen ebenfalls durch einen Pfeil dargestellten Abfallstrom 30 getrennt bzw. separiert oder geschieden wird.
  • Die Trommel 6 bzw. deren Bewegung, die Ausführung des Maschinenbetts 16 bzw. der Separationszone 18 sowie die Magnetanordnung 10 bzw. das erzeugte Magnetfeld 26 bestimmen ein symbolisch dargestelltes Scheideverhalten 32 des Trommelscheiders 2, welches sich darin ausdrückt, welche Anteile des Aufgabegutes 22 in welcher Menge und Konzentration in den Wertstoffstrom 28 und welche in den Abfallstrom 30 gelangen.
  • Sämtliche eben genannten Teile des Trommelscheiders 2 sind bezüglich verschiedener Parameter 34 veränderbar. In Fig. 1 sind die Parameter 34 nur symbolhaft dargestellt. Diese Parameter 34 beeinflussen sämtlich das Scheideverhalten 32. Diese Parameter 34 sind während des Betriebs des Trommelscheiders 2, insbesondere während der Zuführung des Aufgabegutes 22 entlang des Pfeils 24 und der Rotation der Trommel 6 um die Rotationsachse 4 veränderbar. Beispiele für veränderbare Parameter 34 sowie deren Variation werden im Folgenden ausführlich erläutert:
  • Gemäß der Erfindung erfolgt eine Variation eines Parameters 34 in Fig. 1 angedeutet durch zwei Doppelpfeile 36. Der Parameter 34 verändert hierbei die jeweilige Relativposition R der Magnetanordnung 10 relativ zur Rotationsachse 4. Dies ist insbesondere während des laufenden Betriebs möglich. Als Parameter 34 werden hier die x- oder γ-Positionen der gesamten Magnetanordnung 10 jeweils in Richtungen senkrecht zur Rotationsachse 4 verändert. Hierdurch verändert sich auch das Magnetfeld 26 in der Separationszone 18 und somit das Scheideverhalten 32.
  • Fig. 2 und Fig.3 zeigen weitere erfindungsgemäße Varianten für den Parameter 34 zur Veränderung der Relativposition R, deren Änderung ebenfalls das Magnetfeld 26 in der Separationszone 18 verändern. In einer Variante nach Fig.2 werden die jeweiligen Abstände einzelner Magnete 12 der Magnetanordnung 10 zueinander entlang der Doppelpfeile 36 variiert. So variiert deren Abstand in etwa tangentialer Richtung der Trommel 6. In einer Variante in Fig. 3 hingegen wird als Parameter 34 der Radialabstand zwischen einzelnen Magneten 12 der Magnetanordnung 10 und der Trommel 6, wiederum entlang der Doppelpfeile 36 verändert.
  • Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform für veränderbare Parameter 34 zur Änderung der Relativlage R. Hier ist wie in Fig. 1 die gesamte Magnetanordnung 10 entlang des Doppelpfeiles 36 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 verfahrbar. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Magnete 12 jeweils auf einem festen Rahmen 40, durch Punkte symbolisiert, fixiert. Der gesamte Rahmen 40 ist auf einer Achse 38 drehbar gelagert, welche parallel zur Rotationsachse 4 verläuft, hier jedoch nicht mit dieser zusammenfällt. Der Schwenkwinkel um die Achse 38 des gesamten Rahmens 40 stellt einen weiteren Freiheitsgrad in Form eines zu beeinflussenden Parameters 34 dar, wiederum dargestellt durch einen Doppelpfeil 36. Auch hier, wie in Fig.5, kann der Parameter 34 wieder die Relativposition R des Rahmens 40 zur Rotationsachse 4 sein.
  • Die entsprechende Bewegung wird in Fig. 4 durch einen Antrieb 42 bewerkstelligt, der einerseits an der Rotationsachse 4 und andererseits an dem der Achse 38 gegenüberliegendem Ende des Rahmens 40 angreift. Hier bewirkt die Betätigung des Antriebes 42 eine gemeinsame Verstellung der Relativpositionen R sämtlicher Magnete 12 zur Trommel 6 gemeinsam. Der Parameter 34 ist hier die Stellung des Antriebs. In Fig. 4 sind jeweils zwei Situationen für unterschiedliche Parameter 34 bzw. Relativpositionen R ausgezogen und gestrichelt dargestellt. Ausgezogen ist eine Grundstellung der Magnetanordnung 10 und gestrichelt eine entsprechend mit verändertem Parameter 34 eingestellte Position der Magnetanordnung 10 gezeigt. Mit anderen Worten bewirkt die Schwenkung um die Achse 38 eine Distanzverstellung der Magnete 12 zur Separationszone 18.
  • Ein Pfeil 44 veranschaulicht die Rotationsrichtung der Trommel 6 im Scheidebetrieb. Die Situationen in Fig. 4 und Fig. 5 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Rahmen 40 bezogen auf die Trommeldrehrichtung an seinem jeweils anderem Ende auf der Achse 38 gelagert ist. Dies hat zu Folge, dass bei Verstellung des betreffenden Parameters 34 zur Verschwenkung des Rahmens 40 um die Achse 38 verschiedene Geometrien eines Magnetfeldes 26 in der Separationszone 18 entstehen. Einmal ergibt sich in Rotationsrichtung des Pfeils 44 der Trommel 6 gesehen, ein größer, einmal ein kleiner werdender Abstand der Magnete 10 zur Trommel 6. Somit ergeben sich entsprechend grundsätzlich veränderte Separationsverhalten im Trommelscheider 2.
  • In Fig. 4 und Fig. 5 erfolgt also eine Veränderung des Abstands zwischen den (Permanent-)Magneten 12 und der Trommel 6 bzw. der Trommelwandung. Dieser Abstand nimmt über den Trommelumfang stetig zu bzw. ab. Zwischen dem Magnetsatz und der Trommelwand werden also in Rotationsrichtung der Trommel 6 gesehen keilförmig zu- oder abnehmende Abstände realisiert.
  • Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Trommelscheiders 2 bzw. einer Magnetanordnung 10. Hier sind die einzelnen Magnete 12 in einer Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 auf einer Schiene 46 verschiebbar gelagert, um deren Relativpositionen R zu ändern. Jedem der Magneten 12 ist außerdem ein auf der Schiene 46 um eine Achse 48 drehbar gelagertes Zahnrad 50 zugeordnet. An jedem Zahnrad 50 ist drehfest eine Kurbel 52 mit einem Langloch 54 angeordnet. In das Langloch 54 greift ein mit dem Magneten 12 verbundener Zapfen 56 ein. Ein Abstand zwischen den jeweiligen Zapfen 56 und Achsen 48 nimmt entlang der Schiene 46 von Magnetposition zu Magnetposition zu, weshalb auch die Kurbeln 52 jeweils länger werden.
  • Eine Veränderung der Magnetanordnung 10 ist derart bewerkstelligt, dass allen Zahnrädern 50 wiederum eine gezahnte Antriebsscheibe 58 zugeordnet ist, die in alle Zahnräder 50 gleichzeitig eingreift. Die Antriebsscheibe 58 ist um eine Antriebsachse 60 drehbar gelagert, welche zur Rotationsachse 4 parallel, jedoch zu dieser exzentrisch versetzt liegt. Wird die Antriebsscheibe 58 um die Antriebsachse 60 gedreht, werden sämtliche Zahnräder 50 um gleiche Drehwinkel bewegt bzw. rotiert und die Kurbeln 52 entsprechend verschwenkt. Durch die unterschiedlichen wirksamen Hebellängen zu den Zapfen 56 werden die Magnete 12 daraufhin auf der Schiene 46 jedoch um unterschiedliche Strecken und daher um unterschiedliche Winkeldifferenzen um die Rotationsachse 4 verschoben. So verändern sich deren Abstände in Umfangsrichtung unterschiedlich. Hier bildet die Drehstellung der Antriebsscheibe 58 um die Antriebsachse 60 einen Parameter 34.
  • Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine prinzipiell ähnliche, jedoch alternative Ausführungsform zu Fig. 6. Sämtliche Kurbeln 52 sind wieder vermittels der jeweiligen Achsen 48 drehbar an der Schiene 46 gelagert. Die Kombination aus Zahnrädern 50 und Antriebsscheibe 58 ist hier jedoch ersetzt durch einen Antrieb 62, der auf eine Schubstange 64 einwirkt, welche wiederum mit jeder Kurbel 52 verbunden ist. Ein Verschieben der Schubstange 64 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 wirkt daher ebenfalls auf sämtliche Kurbeln 52 in der gleichen Weise wie in Fig. 6.
  • Fig. 7 zeigt die Schubstange 64 und beispielhaft drei der Kurbeln 52 in einer Grundstellung. In Fig. 8 ist die Schubstange 64 in Richtung des Pfeils 65 verschoben. Die drei exemplarisch dargestellten Kurbeln 52 rotieren daher um Ihre Achsen 48 um jeweils gleiche Winkel von - im Beispiel - 25°. Aufgrund der jeweils unterschiedlichen Längen l1 > l2 > l3 zwischen Achse 48 und Zapfen 56 verschieben sich die jeweiligen Magnete 12 um unterschiedliche Strecken auf der Schiene 46. Bezogen auf die Rotationsachse 4 ergeben sich so Winkelverstellungen der Magnete 12 von 4°, 3° und 2°.
  • Auch die Ausführungsform gemäß Fig. 9 entspricht im Wesentlichen der aus Fig. 6, wobei hier sogar die Zahnräder 50 beibehalten sind. Lediglich die Antriebsscheibe 58 ist durch eine gemeinsam auf alle Zahnräder einwirkende Kette 66 ersetzt, welche von einem Antrieb 68 angetrieben ist.
  • In den Figuren 6-9 erfolgt also eine Veränderung der Abstände der einzelnen (Permanent-)Magnete 12 zueinander in Umfangsrichtung der Trommel 6.
  • Fig. 10 zeigt schematisch den Erzaufbereitungsprozess in einem Trommelscheider gemäß Fig. 1. Das Aufgabegut 22 wird dem eigentlichen Trennprozess 70 zugeführt, welcher in der Separationszone 18 stattfindet. Gemäß des Scheideverhaltens 32 ergibt sich die Aufteilung des Aufgabeguts 22 in den Wertstoffstrom 28 und den Abfallstrom 30. Nun erfolgt (siehe hierzu auch Fig. 1) eine Konzentratanalyse 72, in welcher eine Ist-Größe I eines mit einem Messgerät 74 gemessenen Prozesswertes 78 ermittelt wird. Fällt der Vergleich zufriedenstellend aus, wird nichts weiter unternommen. Wird eine maßgebliche Abweichung zwischen Soll-Größe S und Ist-Größe I festgestellt, erfolgt entlang des Pfeils 80 eine Adaption von Steuerungsgrößen in Form der Prozessparameter 34, d.h. eine Anpassung der Relativpositionen R der Magnete 12 im Trennprozess 70.
  • Fig. 11 schließlich zeigt schematisch die Darstellung eines Regelkreises für den Trennprozess 70, dem als Eingangsgröße die Soll-Größe S zugeführt wird, z.B. eine Eisenkonzentration in Prozent oder eine Gangartkonzentration in Prozent. Verglichen wird die Soll-Größe S mit dem Messergebnis des Messgerätes 74, also dem Prozesswert 78. Der sich hieraus ergebende Fehler Δe wird einem Regler 82 zugeführt. Auf eine Regelstrecke 84, die der Adaption der Steuerungsgrößen, also der Prozessparameter 34 in Form der Relativpositionen R dient, nimmt zusätzlich eine Störgröße 86 Einfluss, woraus sich im Ergebnis die Ist-Größe I ergibt.
  • Der Prozesswert 78 ist z.B. eine Konzentration von Eisen in % im Wertstoffstrom 28. Die Störgröße 86 ist der Mahlgrad bzw. alternativ oder zusätzlich der Anteil an Gangpartikeln oder der Aufschlussgrad. Die Ist-Größe I stellt sich dann als tatsächlicher Eisengehalt im Wertstoffstrom 28 ein. Der Prozesswert 78 ist durch das Scheideverhalten 32 eingestellt bzw. durch dieses bedingt und damit ein Maß für das Scheideverhalten 32. Das Scheideverhalten 32 ist durch die Parameter 34 in Form der Relativpositionen R einstellbar, was sich dann auf den Prozesswert 78 auswirkt.
  • Werden die Magnete 12 als Elektromagnete ausgeführt, ist zu einem bestimmten Grad die Anpassung des Elektromagnet-Systems, also der Magnetanordnung 10 an die Separationsaufgabe, d.h. das Scheideverhalten 32 über Einstellung des durch den E-Magnet fließenden Stroms I möglich. Dies basiert auf dem Zusammenhang B=µ0 µr I n/l, wobei die Stromstärke I von außerhalb der Maschine, also des Trommelscheiders 2 bzw. der Trommel 6 sowohl manuell als auch automatisiert anpassbar ist. Weitere Verstellmaßnahmen in Bezug auf die Relativpositionen R - wie oben erläutert - können dennoch auch bei Elektromagneten 12 notwendig sein, um eine vollständige, flexible Anpassung an das zu separierende Material zu ermöglichen. Darunter fällt z.B. die oben erwähnte Verstellung des Abstands der Elektromagneten 12 zueinander.
  • Da Permanentmagnete 12 die Eigenschaft der zur Änderung der Feldstärke zugrunde liegenden anpassbaren Stromstärke I nicht besitzen, kann das magnetische Feld nur durch die o.g. Verschiebung, also Änderung der Relativposition R der (einzelnen) Permanentmagnete 12 in radialer und/oder tangentialer Richtung in Bezug auf die Rotationsachse 4 innerhalb der Trommel 6 erfolgen. Diese Verschiebung soll dabei in einer vorteilhaften Ausführungsform eben nicht manuell, sondern geregelt bzw. automatisiert stattfinden.
  • Aufgrund der Verstellung der Magnete 12 relativ zur Trommelwandung der Trommel 6 lassen sich die in der Separationszone 18 existierende magnetische Feldstärke sowie die magnetische Flussdichte des Magnetfeldes 26 verändern. Dies bestimmt die zwei wesentlichen, den Trennerfolg charakterisierenden Größen:
    • Grad des Ausbringens ("Recovery r", "Ausbringung"): Dies ist derjenige Anteil eines Stoffs im Eingangsmassenstrom, also dem Aufgabegut 22, der in den Wertstoffstrom 28 ("Konzentrat") ausgebracht wird. Beispielweise erfolgt ein Eingang von 100 t Eisen, 68 t Eisen befinden sich dann noch im Konzentratstrom 28. Die Ausbringung beträgt dann r = 68/100 = 68 %.
    • Eisengehalt im Konzentrat ("Grade of concentrate g", "Anreicherung", "Konzentratqualität"): Dies entspricht dem Wertstoffgehalt des gewünschten Wertstoffs im Konzentratstrom, d.h. Wertstoffstrom 28. Beispielhaft bestehen dann g = 60% der Konzentratmenge aus Eisen.
  • Fig. 12 zeigt, dass eine negative Korrelation zwischen grade of concentrate g und recovery r besteht. Jeder Separationsprozess muss an ein gewünschtes Separationsziel angepasst werden, das aus einer Kombination aus einem definierten grade g und einer definierten recovery r besteht.
  • Ändert sich nun aufgrund der Veränderung der mineralogischen Zusammensetzung der Lagerstätte der in die Separationsanlage, also den Trommelscheider 2 eingegebene Inputstrom (Aufgabegut 22) bzw. dessen Zusammensetzung, kann zur Erhaltung des gleichen grade-recovery-Verhältnisses eine Anpassung des Magnetsatzes, also der Magnetanordnung 10 notwendig sein. Diese Anpassung erfolgt als eine zusätzliche oder sogar substituierende Option zur bisherigen bekannten Veränderung anderer Prozessparameter wie Pulpedichte, Durchfluss, oder einem ausgetauschten Magnetsatz.
  • Grade/recovery werden dabei neben der Durchflussrate sowie dem Feststoffgehalt in der Pulpe maßgeblich durch die auf die ferro-/ferrimagnetischen Eisenpartikel wirkende magnetische Anziehungskraft, also das Magnetfeld 26 in der Separationszone 18 beeinflusst. Diese wiederum wird selbst durch die magnetische Feldstärke/Flussdichte, magnetische Leitfähigkeit bzw. Suszeptibilität des Eisens, "Vorgeschichte" der Magnetisierung, Partikelvolumen, mineralogische Zusammensetzung der Partikel (Eisengehalt), Partikelform, der Temperatur sowie durch den Abstand der Magnete 12 zueinander beeinflusst.
  • Im o.g. Regelverfahren sind folgende Magnetsatzverstellungen und deren Kausalbeziehungen gemäß der nachfolgenden Tabelle denkbar. Es wird dabei jede Kausalbeziehung für sich betrachtet, eine Aussage über die kombinierte Anpassung mehrerer gleichzeitig geänderter Input-Parameter gibt die folgende Tabelle nicht:
    Input-Veränderung Maschinenanpassung zur Beibehaltung eines konstanten Separationsergebnisses
    1 Durchfluss steigt / Durchströmungsgeschw. d. Pulpe → Hydrodynamischer Widerstand steigt
    → Magnetische Kraft auf Partikel muss zunehmen
    → Magnetsatz muss näher an Trommel wandung herangefahren werden bzw. Magnetabstände müssen verringert werden
    2 Feststoffgehalt sinkt / Pulpedichte sinkt → geringere Dichte der Pulpe
    → geringere Zähigkeit/Viskosität der Pulpe und
    → geringere Agglomerationswirkung aufgrund weniger Magnetitteilchen/-anteile
    → Konzentrat wird reiner
    → Magnetsatz muss weiter von Trommelwandung weggefahren werden
    3 Mittlere Partikelgröße sinkt → Hydrodynamischer Widerstand sinkt
    → Magnetische Kraft auf Partikel muss abnehmen
    → Magnetsatz muss weiter von Trommel wandung weggefahren werden bzw. Magnetabstände müssen vergrößert werden
    4 Eisengehalt in Partikeln sinkt → Magnetische Suszeptibiltät/ Leitfähigkeit des Partikels sinkt
    → Magnetische Kraft auf Partikel sinkt
    → Magnetsatz muss näher an Trommelwandung herangefahren werden bzw. Magnetabstände müssen verringert werden
    5 Partikelform (Zunahme des Achsenverhältnisses) → Abnahme des Entmagnetisierungsfaktors
    → Resultierendes, auf Partikel wirkendes Feld steigt
    → Magnetsatz muss weiter von Trommel wandung weggefahren werden bzw. Magnetabstände müssen vergrößert werden
    6 Temperatur der Pulpe sinkt → Suszeptibilität steigt
    → Magnetische Kraft auf Partikel steigt
    → Magnetsatz muss weiter von Trommelwandung weggefahren werden bzw. Magnetabstände müssen vergrößert werden
  • Bei einer jeweils entgegengesetzt obiger Beschreibung dargestellten Veränderung des Inputs folgt eine dementsprechend entgegengesetzt obiger Beschreibung durchzuführende Maschinenanpassung. Des Weiteren ist du beachten, dass das hinter diesen Zusammenhängen steckende Wissen nicht trivial ist und zum derzeitigen Zeitpunkt noch nicht in seiner Gesamtheit erschlossen ist.
  • Fig. 13 zeigt eine weitere Alternative zur Veränderung der Relativposition R der Magnete 12 zur Rotationsachse 4. Die Magnete werden hier bezüglich einer zur Rotationsachse 4 parallelen Achse 88 bewegt. Jeder Magnet 12 zeichnet sich durch individuelle Verstellmöglichkeit in radialer Richtung aus. Es gilt für die Radien zur Drehachse 88: r1, r2 und r3 können sämtlich paarweise verschieden sein, wobei für die gezeigte Situation gilt: r1 > r2 > r3. Die radiale Verschiebung erfolgt durch elektromechanische Aktoren 90. Das Maschinenbett 16 ist hier als Separatorwanne ausgestaltet. Auch hier ergibt sich die Einstellung eines bestimmten magnetischen Feldprofils. Durch die Einzelpositionierung aller Magnete 12 kann auf das magnetische Feldprofil genauer Einfluss genommen werden als bei synchroner Verstellung der Magnete 12.

Claims (13)

  1. Magnetischer Trommelscheider (2), mit einer um eine Rotationsachse (4) rotierbaren Trommel (6), mit einer im Innenraum (8) der Trommel (6) angeordneten, eine Mehrzahl von Magneten (12) aufweisenden Magnetanordnung (10), mit einer im Außenraum (14) der Trommel (6) befindlichen Separationszone (18), die von einem Aufgabegut (22) durchströmbar ist, das in der Separationszone (18) mit Hilfe eines von der Magnetanordnung (10) erzeugten Magnetfeldes (26) gemäß eines Scheideverhaltens (32) des Trommelscheiders (2) in einen Abfallstrom (30) und einen Wertstoffstrom (28) scheidbar ist, bei dem eine Relativposition (R) mindestens eines der Magnete (12) zur Rotationsachse (4) veränderbar ist.
  2. Trommelscheider (2) nach Anspruch 1,
    bei dem die Relativposition (R) von außerhalb des Trommelscheiders (2) veränderbar ist.
  3. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem die Relativposition (R) mindestens zweier Magnete (12) unabhängig voneinander veränderbar ist.
  4. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem die Relativposition (R) in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung zur Rotationsachse (4) veränderbar ist.
  5. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem ein gegenseitiger Abstand mindestens zweier Magnete (12) veränderbar ist.
  6. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem die Relativpositionen (R) mindestens zweier Magnete nur abhängig voneinander veränderbar sind.
  7. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem mindestens zwei Magnete (12) auf einem starren Rahmen (40) angeordnet sind und die Relativposition (R) des Rahmens (40) zur Rotationsachse (4) veränderbar ist.
  8. Trommelscheider (2) nach Anspruch 7,
    bei dem die Relativposition mindestens eines der Magnete zum Rahmen (40) veränderbar ist.
  9. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem der Magnet (12) auf einer Schiene (46) verschiebbar gelagert ist.
  10. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    mit einem eine Veränderung der Relativposition (R) mindestens zweier Magnete (12) gemeinsam bewirkenden Antrieb (42,62).
  11. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    mit einer vorgebbaren Sollgröße (S) für einen durch das Scheideverhalten (32) beeinflussten Prozesswert (78) im Trommelscheider (2), mit einem eine Ist-Größe (I) des Prozesswertes (78) ermittelnden Messgerät (74), und mit einem Regler (82), der derart ausgebildet ist, dass er die Relativposition (R) derart verändert, dass die Ist-Größe (I) auf die Soll-Größe (S) hin eingeregelt wird.
  12. Trommelscheider (2) nach Anspruch 11,
    bei dem der Prozesswert (78) ein Prozesswert des Abfall- (30) oder Wertstoffstromes (28) ist.
  13. Trommelscheider (2) nach Anspruch 11 oder 12,
    bei dem der Prozesswert (78) eine Konzentration eines Stoffes im Wertstoff- (28) oder Abfallstrom (30) ist.
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