EP2648848A1 - Vorrichtung zur abscheidung ferromagnetischer partikel aus einer suspension - Google Patents

Vorrichtung zur abscheidung ferromagnetischer partikel aus einer suspension

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EP2648848A1
EP2648848A1 EP12701863.8A EP12701863A EP2648848A1 EP 2648848 A1 EP2648848 A1 EP 2648848A1 EP 12701863 A EP12701863 A EP 12701863A EP 2648848 A1 EP2648848 A1 EP 2648848A1
Authority
EP
European Patent Office
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region
reactor
cross
suspension
sectional area
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12701863.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vladimir Danov
Werner Hartmann
Michael RÖMHELD
Andreas SCHRÖTER
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2648848A1 publication Critical patent/EP2648848A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/0335—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit using coils
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    • B03C1/23—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with material carried by oscillating fields; with material carried by travelling fields, e.g. generated by stationary magnetic coils; Eddy-current separators, e.g. sliding ramp
    • B03C1/24—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with material carried by oscillating fields; with material carried by travelling fields, e.g. generated by stationary magnetic coils; Eddy-current separators, e.g. sliding ramp with material carried by travelling fields
    • 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
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    • B03C1/28—Magnetic plugs and dipsticks
    • B03C1/288—Magnetic plugs and dipsticks disposed at the outer circumference of a recipient
    • 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
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Definitions

  • the invention relates to a device for the separation of ferromagnetic particles from a suspension according to the preamble of claim 1.
  • ferromagnetic particles must be separated from a suspension.
  • copper-containing particles which are not ferromagnetic per se
  • ferromagnetic particles, such as magnetite are chemically coupled and thus selectively separated from the suspension with the total ore.
  • the value of solid particles, particularly metal compounds in this case contains, which are reduced in a further reduction process to metals.
  • Magnetabscheideclar or magnetic separation methods are used to extract selectively ferromagnetic particles from the Suspen ⁇ sion and to deposit them.
  • a design of magnetic separation systems comprising a tubular reactor, are arranged on the coils such that on a reactor inner wall, a magnetic field is generated, on which the ferromagnetic particles accumulate and from there in a suitable manner and be transported away.
  • the object of the invention is to improve a Magnetseparati- onsstrom such that the quality of the deposition of ferromagnetic particles is improved.
  • the device according to the invention is characterized in that it comprises a tubular reactor through which a suspension containing ferromagnetic particles can flow.
  • the reactor has a first region in the direction of flow and a second region. Further, the reactor includes means for generating a magnetic field be ⁇ vorzugt magnetic coils, along a reactor wall - preferably a migrating along the reactor wall - generate magnetic field.
  • the tubular reactor has in the second region a Gangartabhnezier and a surrounding Konzentratabscheidekanal. The reactor is designed in such a way that the cross-sectional area of the tube-shaped ⁇ reactor in the second region is greater than in the first region.
  • the tubular reactor thus expands in the second region in relation to its cross-sectional area in the first region and at the same time splits into the gangue drain pipe arranged centrally in the tubular reactor and into a concentrate separation channel surrounding this gangue drain pipe.
  • the ferromagnetic particles which adhere to the reactor inner wall held by magnetic forces and are moved along this, are derived in the second area by the expansion of the reactor to the outside, the rest of Sus ⁇ pension containing no or only slightly ferromagnetic particles, the also as a gait or in English as a talling is designated in the middle of the reactor flows into the Gangartab ⁇ flow tube.
  • Magnetic particles are understood in particular as meaning ferromagnetic particles and are also referred to as such below. This includes in particular the initially mentioned composite particles, which consist of a chemical coupling between a ferromagnetic particle and a non-magnetic material.
  • the tubular reactor generally has a circular cross-section.
  • the circular cross-section in particular ⁇ sondere useful to a uniform magnetic field be ⁇ riding noted and the reactor tube cost herzustel ⁇ len.
  • the reactor tube cost herzustel ⁇ len For a circular reactor and the directly correlated Beg ⁇ reef reactor diameter can be used instead of the term cross-sectional area. If the cross-sectional shape of the reactor deviates from the circular shape, then the term diameter used later in the special description is to be regarded as equivalent to the term cross-sectional area of the reactor.
  • the cross-sectional area of the Gangartab Wegrohres in the second region is at least as large or larger than the diameter or the cross-sectional area of the reactor in the first Be ⁇ rich.
  • the concentrate Konzentratab ⁇ distinguish channel is carried as far outwardly that the gear ⁇ art in the second region can continue to flow unimpeded and their at least the same cross section is available, as in the first area of the reactor in total.
  • the probability that the be ⁇ plated by gravity pace lost in the Konzentratabscheidekanal is significantly lower by this design, as is the case in the prior art.
  • a third area is provided in the direction of flow, in which the reactor expands once again and splits a channel drain pipe surrounded by it in a further concentrate separation channel.
  • the diameter or the cross-sectional area of the reactor in the third region is greater than in the second.
  • the diameter of the Gangartabhnes in the third region is at least as large as the diameter of the reactor in the second region.
  • this third area which is geometrically a second stage in the reactor, has the same effect as the widening of the reactor in the second area, it is discharged once again the concentrate in the concentrate outflow channel to the outside and the remaining of the first stage gait can drain due to gravity in a wide Gangartabhnerohr.
  • a flushing device is provided, through which a flushing liquid can be flushed into the Konzentratabscheidekanal.
  • This rinsing liquid ⁇ causes further rinsing the gangue which is still present in the concentrate and which has inadvertently found their way into the Konzentratabscheidekanal.
  • the concentrate separation channel prefferably tapered with respect to the direction of flow after the rinsing liquid has entered. This causes above the Rejuvenation by the occurrence of the rinsing liquid creates an overpressure, and the gait with the rinsing liquid is moved counter to the direction of flow in the Konzentratabscheidekanal and is fed back into the Gangartab Kunststoffrohr.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a prior art magnetic separation apparatus
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a magnetic separation device with a reactor cross-section extended in the second region
  • FIG. 3 shows a magnetic separation device according to FIG. 2 with an additional flushing device
  • FIG. 4 shows a device for magnetic separation according to FIG. 2 with a second expansion stage of the reactor cross-section
  • FIG. 5 shows a magnetic separation device according to FIG. 4 with a flushing device in the third region
  • FIG. 6 shows a magnetic separation device according to FIG. 5 with an additional flushing device in the second region.
  • a magnetic separation device 2 is shown schematically in cross section, comprising a tubular Re ⁇ actuator 6.
  • Means for generating a magnetic field which are designed in the form of coils 14.
  • the coils 14 are arranged ro ⁇ tationssymmetrisch around the reactor 6 and is by making an inside, in particular at a reactor inner wall 16 applied, here for clarity not shown magnetic field generated.
  • ferromagnetic particles which are contained in a suspension 4 flowing through the reactor are drawn onto the reactor inner wall 16 and are deposited thereon.
  • the magnetic field can be designed in such a way that it travels along a through-flow direction 8 of the suspension 4 on the inner wall 16 of the reactor 6.
  • Such a magnetic field is also called a traveling field.
  • a likewise tubular, preferably cylindrical displacement body 5 can be arranged in the interior of the reactor 6, through which the suspension 4 is forced closer to the reactor wall 16 and thus brings more ferromagnetic particles into the range of the magnetic field.
  • the ferromagnetic particles resting against the inner wall 16 of the reactor are guided along the wall 16 by the traveling field in the direction of flow 8.
  • the device 2 is characterized in that the reactor 6 has a second region 12, in which the reactor 6 widens stepwise in its cross-sectional area.
  • the reactor 6 is a cylindrical reactor having a circular cross-section, so is a
  • Diameter 21 of the reactor 6 in a first region 10 is smaller than a diameter 22 of the reactor 6 in the second region 12. Furthermore, the reactor 6 divides in the second region 12 into a gangue drain pipe 18 and in a surrounding Konzentratabscheidekanal 20.
  • the Konzentratabscheide ⁇ channel 20 extends in the transition from the first region 10 to the second region 12 obliquely outward, the Gangartabhne- pipe 18 preferably at least the same diameter 24, as the diameter 21 of the reactor 6 in the first region.
  • the movement of the suspension 4 follows in a vertically-oriented reactor ⁇ substantially of gravity, which is indicated by the arrow 38th In the transition between the first region 10 and second region 12 having approximately unverän- dertem tube cross section there is no material ⁇ Liche driving force, which could lead them in the Konzentratabscheideka ⁇ nal 20 for the gait.
  • the reactor 6 must not necessarily be comparable vertically placed, it can also have horizontal direction ⁇ components, wherein the suspension is optionally pressed under pressure to the reactor. 6
  • the ferromagnetic particles moving along the reactor inner wall 16 follow the arrow 36 in FIG. 2 into the concentrate separation channel 20.
  • the quality of the deposition ie the concentration of ferromagnetic particles entering the concentrate separation channel 20, is greater than in the case of a device of the prior art the technique is the case, as shown for example in Figure 1.
  • the corre ⁇ chenden features in Figure 1, since they carry the same name as those in Figure 2, but not part of the invention, provided with a star.
  • FIG. 1 it can be seen that the tubular reactor 6 * continues in the second region with the same diameter as in the first region, only the drainage tube 18 * for the gait narrows in contrast to the device according to FIG in
  • FIG. 3 shows a magnetic separation device 2 analogous to that shown in FIG. 2, but with an additional flushing device.
  • direction 32 has.
  • a rinsing fluid line 40 which is here exemplified centrally ⁇ arranged in the tubular reactor 6, a rinsing liquid is passed 34 into the vagina canal Konzentratab ⁇ 20th
  • the Konzentratabscheidekanal 20 tapers below the on ⁇ guiding the flushing liquid 34.
  • the taper 44 is illustrated by the taper 44 in FIG.
  • the term "below” is to be understood that the taper 44 is arranged in the flow direction 8 below the flushing device, which in practice, in which the Be ⁇ movement of the suspension 4 is determined by gravity, topographically as below can be designated.
  • FIG. 4 shows a device for magnetic separation with a two-stage tubular reactor 6.
  • the reactor 6 'in FIG. 4 has a further broadening of its cross-sectional area or its diameter in the form of a further step, viewed in the direction of flow 8.
  • the reactor 6 ' has a third region 26, in which the reactor 6' is split once more into a concentrate separation channel 20 'and into a gangue outlet pipe 18'. Accordingly, the cross-sectional area or diameter of the diameter 28 of the third region 26 of the reactor 6 'is greater than the diameter 24 of the second region 12.
  • the gait drain pipe 18' is designed to have the same or a larger cross section or diameter 30, as the diameter 24 or the cross section of the Re ⁇ actuator 6 'in the second region 12th
  • the further expansion of the reactor 6 'in the third region 26 has the same effect as has already been described for the second region 12.
  • the excess gait can escape freely through gravity gate 18, following gravity or squeezing force.
  • the magnetic field which is not explicitly shown, which is generated by the coils 14, is a traveling field which follows in particular the through-flow direction 8 and in the further course of the discharge direction 36 of the magnetic particles.
  • a Sorg ⁇ verttige design of the magnetic coils 14 and the choice of sufficiently high electrical currents in the coils in the transition zone between the first region 10 and the second region 12 and the second region 12 in the third area 26 is necessary to a safe dissipation of the concentrate to ge ⁇ guarantee.
  • FIGS. 5 and 6 each show a two-stage tubular reactor 6 ', with a flushing device 32' being provided in the third region 26 in FIG. 5 and a flushing device in each case in the second region 12 as well as in the third region 26 in FIG 32 and 32 'is arranged.
  • the rinsing water jet of the rinsing water device 32, 32 ' causes a whirling up of the mixture of magnetic and mitbe forthtem non-magnetic material conveyed down on the reactor inner wall 16, so the gait.

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension (4), mit einem von der Suspension (4) durchströmbaren rohrförmigen Reaktor (6) mit einem in Durchströmungsrichtung (8) ersten Bereich (10) und einem zweiten Bereich (12) und Mittel (14) zum Erzeugen eines Magnetfelds entlang einer Reaktorinnenwand (16) wobei der rohrförmige Reaktor (8) im zweiten Bereich (12) ein Gangartabflussrohr (18) und einen dieses umgebende Konzentratabscheidekanal (20) umfasst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Querschnittsfläche (22) des rohrförmigen Reaktors (6) im zweiten Bereich (12) größer ist als diejenige (21) im ersten Bereich (10).

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Abscheidung ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung fer- romagnetischer Partikel aus einer Suspension nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es gibt eine Vielzahl von technischen Aufgabenstellungen, in denen ferromagnetischen Partikel aus einer Suspension separiert werden müssen. Ein wichtiger Bereich, in dem diese Aufgabe auftritt, liegt in der Separation von ferromagnetischen Wertstoffpartikeln aus einer Suspension mit gemahlenem Erz. Hierbei handelt es sich nicht nur um Eisenpartikel, die aus einem Erz separiert werden sollen, sondern es können auch andere Wertstoffe, wie z. B. kupferhaltige Partikel, die an sich nicht ferromagnetisch sind, mit ferromagnetischen Partikeln, beispielsweise Magnetit, chemisch gekoppelt werden und so selektiv aus der Suspension mit dem Gesamterz getrennt werden. Unter Erz wird hierbei ein Gesteinsrohstoff verstan¬ den, der Wertstoffpartikel, insbesondere Metallverbindungen, enthält, die in einem weiteren Reduktionsverfahren zu Metallen reduziert werden.
Magnetabscheideverfahren oder Magnetseparationsverfahren dienen dazu, selektiv ferromagnetische Partikel aus der Suspen¬ sion herauszuziehen und diese abzuscheiden. Dabei hat sich eine Bauform von Magnetseparationsanlagen als zweckdienlich herauskristallisiert, die einen rohrförmigen Reaktor umfasst, an dem Spulen derart angeordnet sind, dass an einer Reaktorinnenwand ein Magnetfeld erzeugt wird, an dem sich die ferro- magnetischen Partikel ansammeln und die von dort in einer geeigneten Art und Weise abtransportiert werden.
Dieses Magnetseparationsverfahren ist für sich betrachtet schon bereits vorteilhaft, die Güte der Abscheidung (Konzent- ratgüte) von Magnetpartikeln ist hierbei aber noch optimie- rungsbedürftig .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Magnetseparati- onsanlage derart zu verbessern, dass die Güte der Abscheidung an ferromagnetischen Partikeln verbessert wird.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen rohrförmigen Reaktor umfasst, der durch eine, ferromagnetische Partikel enthaltende Suspension durchström- bar ist. Der Reaktor weist einen in Durchströmungsrichtung gesehen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf. Ferner weist der Reaktor Mittel zum Erzeugen eines Magnetfeldes, be¬ vorzugt Magnetspulen, auf, die entlang einer Reaktorinnenwand - bevorzugt ein entlang der Reaktorinnenwand wanderndes - Magnetfeld erzeugen. Der rohrförmige Reaktor weist in dem zweiten Bereich ein Gangartabflussrohr und einen dieses umgebenden Konzentratabscheidekanal auf. Dabei ist der Reaktor in der Art ausgestaltet, dass die Querschnittsfläche des rohr¬ förmigen Reaktors im zweiten Bereich größer ist als im ersten Bereich.
Der rohrförmige Reaktor weitet sich also im zweiten Bereich gegenüber seiner Querschnittsfläche im ersten Bereich aus und spaltet sich gleichzeitig in das zentral im rohrförmigen Re- aktor angeordnete Gangartabflussrohr auf, und in einem dieses Gangartabflussrohr umgebenden Konzentratabscheidekanal auf. Die ferromagnetischen Partikel, die an der Reaktorinnenwand durch Magnetkräfte gehalten anhaften und entlang dieser bewegt werden, werden im zweiten Bereich durch die Aufweitung des Reaktors nach außen abgeleitet, wobei der Rest der Sus¬ pension, der keine oder nur wenig ferromagnetische Partikel enthält, der auch als Gangart oder im Englischen als Talling bezeichnet wird, in der Mitte des Reaktors in das Gangartab¬ flussrohr abfließt.
Auf diese Weise gelangt aufgrund der Schwerkraft der größte Teil der Gangart in die Gangartabflussleitung und nicht in den Konzentratabscheidekanal, der im zweiten Bereich quasi nach außen weggeleitet wird. Hieraus resultiert, dass die Konzentratgüte, also die Ausbeute an magnetischen Partikeln, die im Konzentrat enthalten sind, erheblich größer ist als in den bisher nach dem Stand der Technik verwendeten Anordnungen .
Unter magnetischen Partikeln werden insbesondere ferromagne- tische Partikel verstanden und im Weiteren auch als solche bezeichnet. Hierunter fallen insbesondere auch die einleitend genannten Verbundpartikel, die aus einer chemischen Koppelung zwischen einem ferromagnetischen Partikel und einem nichtmagnetischen Werkstoff bestehen. Der rohrförmige Reaktor weist in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der kreisförmige Querschnitt ist insbe¬ sondere zweckdienlich, um ein gleichmäßiges Magnetfeld be¬ reitzustellen, und das Reaktorrohr kostengünstig herzustel¬ len. Bei einem kreisförmigen Reaktor kann anstatt dem Begriff Querschnittsfläche auch der damit direkt korrelierende Beg¬ riff Reaktordurchmesser verwendet werden. Sollte die Querschnittsform des Reaktors von der Kreisform abweichen, so ist der im späteren in der Spezialbeschreibung verwendete Begriff Durchmesser als Äquivalenz zu dem Begriff Querschnittsfläche des Reaktors anzusehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Querschnittsfläche des Gangartabflussrohres im zweiten Bereich mindestens genauso groß oder größer wie der Durchmes- ser bzw. die Querschnittsfläche des Reaktors im ersten Be¬ reich. Dies bedeutet, dass das Konzentrat im Konzentratab¬ scheidekanal soweit nach außen getragen wird, dass die Gang¬ art im zweiten Bereich ungehindert weiter fließen kann und ihr dazu mindestens der gleiche Querschnitt zur Verfügung steht, wie im ersten Bereich des Reaktors insgesamt. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich die durch die Schwerkraft ange¬ zogene Gangart in den Konzentratabscheidekanal verirrt, ist durch diese Bauform deutlich geringer, als dies beim Stand der Technik der Fall ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist ein in Durchströmungsrichtung gesehen dritter Be- reich vorgesehen, in dem sich der Reaktor noch einmal aufweitet und in einem weiteren Konzentratabscheidekanal ein von diesem umgebenen Kanalabflussrohr aufspaltet. Hierbei ist wieder dieselbe Prämisse gegeben, dass der Durchmesser bzw. die Querschnittsfläche des Reaktors im dritten Bereich größer ist als im zweiten. Hierbei ist wiederum anzustreben, dass der Durchmesser des Gangartabflussrohres im dritten Bereich mindestens genauso groß ist wie der Durchmesser des Reaktors im zweiten Bereich. Die Wirkung dieses dritten Bereiches, der geometrisch gesehen eine zweite Stufe im Reaktor darstellt, hat die selbe Wirkung wie die Aufweitung des Reaktors im zweiten Bereich, es wird ein weiteres Mal das Konzentrat im Konzentratabflusskanal nach außen abgeführt und die von der ersten Stufe noch verbliebene Gangart kann schwerkraftbedingt in einem breiten Gangartabflussrohr abfließen.
In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Anzahl der Stufen weiter zu erhöhen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist eine Spülvorrichtung vorgesehen, durch die eine Spülflüssigkeit in den Konzentratabscheidekanal gespült werden kann. Diese Spül¬ flüssigkeit bewirkt ein weiteres Ausspülen der Gangart, die noch im Konzentrat vorhanden ist bzw. die ungewollt den Weg in den Konzentratabscheidekanal gefunden hat.
Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Konzentratabscheidekanal bezüglich der Durchströmungsrichtung nach dem Eintritt der Spülflüssigkeit verjüngt ist. Dies bewirkt, dass oberhalb der Verjüngung durch Eintreten der Spülflüssigkeit ein Überdruck entsteht, und die Gangart mit der Spülflüssigkeit entgegen der Durchströmungsrichtung im Konzentratabscheidekanal bewegt wird und zurück in das Gangartabflussrohr geleitet wird.
Eine derartige Spülvorrichtung mit der beschriebenen Wirkungsweise kann im zweiten und/oder dritten Bereich angeordnet sein. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung und weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Dabei handelt es sich lediglich um beispielhafte Ausgestaltungsformen, die keine Einschränkung des Schutzbereiches des Anspruchs 1 darstellen.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Magnetseparationsvorrichtung nach dem Stand der Technik,
Figur 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Magnetseparationsvorrichtung mit einem im zweiten Bereich erweiterten Reaktorquerschnitt,
Figur 3 eine Magnetseparationsvorrichtung nach Figur 2 mit einer zusätzlichen Spülvorrichtung,
Figur 4 eine Vorrichtung zur Magnetseparation gemäß Figur 2 mit einer zweiten Aufweitungsstufe des Reaktorquerschnittes,
Figur 5 eine Magnetseparationsvorrichtung nach Figur 4 mit einer Spülvorrichtung im dritten Bereich und
Figur 6 eine Magnetseparationsvorrichtung nach Figur 5 mit einer zusätzlichen Spülvorrichtung im zweiten Bereich.
In Figur 2 ist eine Magnetseparationsvorrichtung 2 schematisch im Querschnitt dargestellt, die einen rohrförmigen Re¬ aktor 6 umfasst. Um den rohrförmigen Reaktor 6 herum sind Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes angeordnet, die in Form von Spulen 14 ausgestaltet sind. Die Spulen 14 sind ro¬ tationssymmetrisch um den Reaktor 6 angeordnet und durch sie wird ein im Inneren, insbesondere an einer Reaktorinnenwand 16 anliegendes, hier übersichtlichkeitshalber nicht dargestelltes Magnetfeld erzeugt. Durch dieses Magnetfeld werden ferromagnetische Partikel, die in einer durch den Reaktor strömende Suspension 4 enthalten sind, an die Reaktorinnen- wand 16 gezogen und lagern sich an dieser an. Insbesondere durch eine geeignete Steuerung der unterschiedlichen Spulen 14 kann das Magnetfeld in der Art ausgestaltet sein, dass es entlang einer Durchströmungsrichtung 8 der Suspension 4 an der Innenwand 16 des Reaktors 6 wandert. Ein derartiges Mag- netfeld wird auch als Wanderfeld bezeichnet.
Gegebenenfalls kann im Inneren des Reaktors 6 ein ebenfalls rohrförmiger, bevorzugt zylinderförmiger Verdrängungskörper 5 angeordnet sein, durch den die Suspension 4 näher an die Re- aktorwand 16 gedrängt wird und somit mehr ferromagnetische Partikel in die Reichweite des Magnetfeldes bringt.
Die an der Reaktorinnenwand 16 anliegenden ferromagnetischen Partikel werden durch das Wanderfeld in Durchströmungsrich- tung 8 entlang der Wand 16 geleitet.
Die Vorrichtung 2 zeichnet sich dadurch aus, dass der Reaktor 6 einen zweiten Bereich 12 aufweist, in dem sich der Reaktor 6 stufenförmig in seiner Querschnittsfläche aufweitet. Geht man davon aus, dass es sich in einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Reaktors 6 um einen zylinderförmigen Reaktor mit einem kreisförmigen Querschnitt handelt, so ist ein
Durchmesser 21 des Reaktors 6 in einem ersten Bereich 10 kleiner als ein Durchmesser 22 des Reaktors 6 im zweiten Be- reich 12. Ferner teilt sich der Reaktor 6 im zweiten Bereich 12 in ein Gangartabflussrohr 18 und in einem dieses umgebenden Konzentratabscheidekanal 20 auf. Der Konzentratabscheide¬ kanal 20 verläuft im Übergang vom ersten Bereich 10 zum zweiten Bereich 12 schräg nach außen, wobei das Gangartabfluss- rohr 18 bevorzugt mindestens denselben Durchmesser 24 aufweist, wie der Durchmesser 21 des Reaktors 6 im ersten Bereich. Die Bewegung der Suspension 4 folgt in einem vertikal ausge¬ richteten Reaktor im Wesentlichen der Schwerkraft, die durch den Pfeil 38 angedeutet ist. Im Übergang zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 12 mit annähernd unverän- dertem Rohrquerschnitt gibt es für die Gangart keine wesent¬ liche treibende Kraft, die sie in den Konzentratabscheideka¬ nal 20 leiten könnte.
Grundsätzlich muss der Reaktor 6 nicht notwendigerweise ver- tikal aufgestellt sein, er kann auch horizontale Richtungs¬ komponenten aufweisen, wobei die Suspension gegebenenfalls unter Druck in den Reaktor 6 gepresst wird.
Die entlang der Reaktorinnenwand 16 bewegten ferromagneti- sehen Partikel folgen dem Pfeil 36 in Figur 2 in den Konzentratabscheidekanal 20. Die Güte der Abscheidung, also die Konzentration von ferromagnetischen Partikeln, die in den Konzentratabscheidekanal 20 gelangt, ist größer als dies bei einer Vorrichtung des Standes der Technik der Fall ist, wie sie beispielsweise in Figur 1 dargestellt ist. Die entspre¬ chenden Merkmale in Figur 1 sind, da sie dieselbe Bezeichnung tragen wie die in Figur 2, aber nicht zur Erfindung gehören, mit einem Stern versehen. In Figur 1 ist zu erkennen, dass sich der rohrförmige Reaktor 6* im zweiten Bereich mit dem- selben Durchmesser wie im ersten Bereich fortsetzt, lediglich das Abflussrohr 18* für die Gangart verengt sich im Gegensatz zu der Vorrichtung gemäß Figur 2. Hierdurch ist es in
nachteiliger Form möglich, dass größere Teile der Gangart durch den Konzentratabscheidekanal 20* abgeleitet werden. Konzentrat gemäß Figur 1 ist somit nicht so hochkonzentriert, wie dies mit einer Vorrichtung nach Figur 2 der Fall ist. Es müssen gegebenenfalls mehrere Durchläufe des Konzentrates in weiteren Separationsvorrichtungen 2* erfolgen, um dasselbe Ergebnis zu erzielen, wie dies mit der Vorrichtung 2 gemäß Figur 2 in einer einzigen Stufe der Fall ist.
In Figur 3 ist eine Magnetseparationsvorrichtung 2 analog der in Figur 2 dargestellt, die jedoch eine zusätzliche Spülvor- richtung 32 aufweist. Durch eine Spülflüssigkeitsleitung 40, die hier beispielhaft zentral im rohrförmigen Reaktor 6 ange¬ ordnet ist, wird eine Spülflüssigkeit 34 in den Konzentratab¬ scheidekanal 20 geleitet. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn sich der Konzentratabscheidekanal 20 unterhalb des Ein¬ leitens der Spülflüssigkeit 34 verjüngt. Dies ist durch die Verjüngung bzw. Verengung 44 in Figur 3 veranschaulicht. Unter dem Begriff „unterhalb" ist dabei zu verstehen, dass die Verjüngung 44 in Durchströmungsrichtung 8 unterhalb der Spül- Vorrichtung angeordnet ist, was in der Praxis, in der die Be¬ wegung der Suspension 4 durch die Schwerkraft bestimmt wird, auch topographisch als unterhalb bezeichnet werden kann.
Durch die Verjüngung 44 des Konzentratabscheidekanals 20 wird im Kanal 20 ein Überdruck erzeugt, der dazu führt, dass uner- wünscht in den Kanal 20 gelangte Gangart entlang des Pfeiles 42 zurück in das Gangartabflussrohr 20 gedrückt wird.
In Figur 4 ist nun eine Vorrichtung zur Magnetseparation mit einem zweistufigen rohrförmigen Reaktor 6 dargestellt. Im Ge- gensatz zu dem Reaktor 6 in Figur 3 weist der Reaktor 6' in Figur 4 eine weitere Verbreiterung seiner Querschnittsfläche bzw. seines Durchmessers in Form einer - in Durchflussrichtung 8 gesehen - weiteren Stufe auf. Man kann hierbei auch von einem zweistufigen Reaktor 6' sprechen. Es kann auch zweckmäßig sein, einen Reaktor mit mehr als zwei Stufen einzusetzen. Der Reaktor 6' weist einen dritten Bereich 26 auf, in dem sich der Reaktor 6' ein weiteres Mal in einen Konzentratabscheidekanal 20' und in ein Gangartabflussrohr 18' aufspaltet. Die Querschnittsfläche bzw. bei kreisförmigem Querschnitt des Durchmessers 28 des dritten Bereiches 26 des Reaktors 6' ist demnach größer als der Durchmesser 24 des zweiten Bereiches 12. Ebenfalls ist in einer zweckmäßigen Weise das Gangartabflussrohr 18' so ausgestaltet, dass es denselben oder einen größeren Querschnitt bzw. Durchmesser 30 aufweist, wie der Durchmesser 24 bzw. der Querschnitt des Re¬ aktors 6' im zweiten Bereich 12. Die weitere Aufweitung des Reaktors 6' im dritten Bereich 26 hat dieselbe Wirkung, wie dies bereits zum zweiten Bereich 12 beschrieben wurde. Die überschüssige Gangart kann ungehindert der Schwerkraft oder Durchpresskraft folgend durch das Gang- artabscheiderohr 18 entweichen.
Es wurde bereits erwähnt, dass es sich bei dem nicht explizit dargestellten Magnetfeld, das durch die Spulen 14 erzeugt wird, um ein Wanderfeld handelt, das insbesondere der Durch- Strömungsrichtung 8 und im weiteren Verlauf der Ableitungsrichtung 36 der Magnetpartikel folgt. Hierbei ist eine sorg¬ fältige Auslegung der Magnetspulen 14 und die Wahl ausreichend hoher elektrischer Ströme in den Spulen in der Übergangszone zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Be- reich 12 bzw. dem zweiten Bereich 12 in den dritten Bereich 26 nötig, um eine sichere Ableitung des Konzentrates zu ge¬ währleisten .
In den Figuren 5 und 6 ist jeweils ein zweistufiger rohrför- miger Reaktor 6' dargestellt, wobei in Figur 5 eine Spülvorrichtung 32' im dritten Bereich 26 vorgesehen ist und in Figur 6 sowohl im zweiten Bereich 12 als auch im dritten Bereich 26 jeweils eine Spülvorrichtung 32 bzw. 32' angeordnet ist. Der Spülwasserstrahl der Spülwasservorrichtung 32, 32' bewirkt eine Aufwirbelung der an der Reaktorinnenwand 16 nach unten beförderten Mischung aus magnetischem und mitbefördertem unmagnetischen Material, also der Gangart. Während das magnetische Material in Durchflussrichtung 8 unterhalb des Spülflüssigkeitsaustritts 34 wieder zur Reaktorwand gezogen wird, wird die Gangart von der Spülflüssigkeit 4 entlang des Pfeiles 42 zurück ins Gangartableitungsrohr 18' bzw. 18 befördert .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Abscheiden magnetischer Partikel aus einer Suspension (4), mit einem von der Suspension (4) durchström- baren rohrförmigen Reaktor (6) mit einem in Durchströmungsrichtung (8) ersten Bereich (10) und einem zweiten Bereich (12) und Mittel (14) zum Erzeugen eines Magnetfelds entlang einer Reaktorinnenwand (16) wobei der rohrförmige Reaktor (8) im zweiten Bereich (12) ein Gangartabflussrohr (18) und einen dieses umgebende Konzentratabscheidekanal (20) umfasst, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (22) des rohrförmigen Reaktors (6) im zweiten Bereich (12) größer ist als im ersten Bereich (10) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (24) des Gangartabflussrohrs (18) min¬ destens genauso groß ist wie die Querschnittsfläche (21) des Reaktors (6) im ersten Bereich (10) .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Durchströmungsrichtung (8) dritter Bereich (26) des Reaktors (6) mit einem Gangartabflussrohr (18') und einen dieses umgebenden Konzentratabscheidekanal (20' ) vorge¬ sehen ist, wobei eine Querschnittsfläche (28) des Reaktors (6) im dritten Bereich (26) größer ist als im zweiten Bereich (12) .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche (30) des Gangartabflussrohrs (18') im dritten Bereich (26) mindestens genauso groß ist wie die
Querschnittsfläche (22) des Reaktors (6) im zweiten Bereich (12) .
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass eine Spülvorrichtung (32) vorgese¬ hen ist, die eine Spülflüssigkeit (34) in den Konzentratab¬ scheidekanal (20) spült.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Konzentratabscheidekanal (20) bezüglich der Durchströ¬ mungsrichtung (8) nach dem Eintritt der Spülflüssigkeit (34) verjüngt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im zweiten (12) und im dritten Bereich (26) eine Spülvorrichtung (30) vorgesehen ist.
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