EP3488932A1 - Separation der bestandteile eines metalle führenden gemenges - Google Patents

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EP3488932A1
EP3488932A1 EP18207728.9A EP18207728A EP3488932A1 EP 3488932 A1 EP3488932 A1 EP 3488932A1 EP 18207728 A EP18207728 A EP 18207728A EP 3488932 A1 EP3488932 A1 EP 3488932A1
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EP
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magnet system
magnetic
flux density
extension
conveyor belt
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EP18207728.9A
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English (en)
French (fr)
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Christian Karl
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Original Assignee
IFE Aufbereitungstechnik GmbH
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Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for separating the components of a lumped, metals-leading, batch with a conveyor belt and a rotating drum, in which a fixed magnet system is arranged, according to the preamble of claim 1 and claim 9 and discussed below DE 10 2012 014 629 A1 ,
  • Eddy current separators with rotating rotor are eg from the JPH08-215603 and the DE 974 187 C known.
  • Horizontal pole wheel eddy current separators ie horizontal axis, represent the state of the art for separating non-ferrous metals from a feed quantity in the area of secondary recycling (recycling), wherein the arrangement of the polar wheel can be centric or eccentric ( US 3,448,857 and DE 38 23 944 C1 ).
  • eddy currents are induced by the alternating magnetic field of the rapidly rotating pole wheel in electrically conductive particles, whereby they themselves form a magnetic field which is opposite to the original and therefore results in a repulsive force effect.
  • the conductive particles usually experience another trajectory as a non-conductor.
  • a moment also acts through the alternating magnetic field on electrically conductive particles.
  • the flywheel in these eddy current separators is fitted with permanent magnets of alternating polarity along the entire circumference and typically rotates at speeds in the range of 2,000-6,000 rpm. Since the permanent magnets usually include rare earth elements (e.g., neodymium, samarium), the magnets are a significant cost factor in addition to the means for safely ensuring high rotor speeds.
  • the permanent magnets usually include rare earth elements (e.g., neodymium, samarium)
  • the magnets are a significant cost factor in addition to the means for safely ensuring high rotor speeds.
  • non-ferrous metals, non-metals ferromagnetic components (iron, steel) being separated from the eddy current separator by means of magnetic drums or overband magnets become.
  • a disadvantage is that in the partial stream of non-metals still a considerable proportion of metals (especially weak magnetic [stainless] VA steel) is present, which due to low ratio of electrical conductivity to density not in the partial stream of non-ferrous metals reach.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a device and a method for the separation of a metals leading lumpy batch, which does not have the disadvantages mentioned and is able to separate the individual components reliably and accurately.
  • a device or a method having the features specified in the characterizing part of claim 1 or claim 9.
  • the magnets of the at least one magnetic line are arranged such that their poles have the sequence NS SN or SN NS in the circumferential direction, so that the ratio of maximum radial magnetic flux density to maximum tangential magnetic flux density the band surface in the area of the magnet system is greater than one.
  • the electrically conductive particles are separated by radial force (repulsion) in a separate partial flow.
  • an extension of this magnet system subsequently in the direction of movement of the belt, with several poles of lower flux density but the same pole arrangement for attracting weak magnetic components, provided by a partial flow of non-ferrous metals by means of a Trennsplitters by the formation of Eddy currents separated from the feed, a further partial flow, consisting of non-metallic particles (plastic, mineral material, glass, etc.), not affected by the magnetic field and a third partial flow, consisting of weak magnetic constituents (especially austenitic stainless steel), is separated by magnetic force and a second separating splitter.
  • the feed quantity is guided by means of conveying means via the stationary magnet system positioned in the rotating belt drum and is preferably designed as a conveyor belt, which according to a particularly preferred embodiment is rough or profiled on the side facing the goods.
  • the roughness or profiling can range from half a millimeter to one centimeter, the geometry used in the higher region can consist of parallel or intersecting strip-like projections, of knobs or the like and serves to present weak magnetic particles According to the increased friction also in the area of the magnetic system with the belt moved further are not held in the area of the magnet system and the belt slides through them.
  • a fixed magnetic system with high magnetic flux density is arranged in the belt drum, wherein this according to a preferred embodiment rotatable about the center of the belt drum at least within limits is, whereby the lifting point of electrically conductive particles can be influenced to increase the selectivity.
  • the position of the magnet system is usually in the area in which the belt runs on the drum, with a horizontal belt thus at the top of the drum (12 o'clock), the pivoting comprises in most cases a range of ⁇ 5 ° to this basic position , If an oblique strap is used, a few attempts with the respective good enough to achieve an optimum.
  • the design and material costs can be reduced due to the fixed magnet system in an advantageous manner, since cost-intensive means for ensuring the high rotor speeds, storage and cooling can be saved.
  • the magnetic system consists of at least one magnetic line (a series of magnetic units along a generatrix of the cylindrical surface arranged), wherein the arrangement is carried out such that a magnetic line each of two in cross-section tangential to the drum circumference magnetized and with the same magnetic poles each other opposed rows of magnets between which a ferromagnetic strip is arranged.
  • the gap can be and thus either extend the bar radially outward or have constant width.
  • the inventive design of the magnet system is also particularly useful because the maximum of the magnetic flux density at the strip surface in the direction of movement of Particles occur almost abruptly, whereby large particles are not repelled too early and small particles do not prematurely begin to roll.
  • the magnets do not have to be arranged along the entire circumference of the tail pulley, which leads to cost savings.
  • the magnet system can be executed in the tail pulley with an extension along the circumference in the direction of movement of the belt.
  • the same is preferably multi-pole and possibly rotatable together with the magnet system around the center of the drum, it being provided that the magnetic poles of the extension at the surface have a significantly lower magnetic flux density than that of the magnet system, preferably not more than, row by row, each 30%.
  • the number and arrangement of the magnets of the extension are freely selectable within wide limits, wherein preferably the arrangement as in the (actual) magnet system from the circumference tangentially with the same poles opposite polarized rows of magnets with a ferromagnetic strip between them or with alternating polarity radially arranged magnet , according to the invention, this embodiment ensures that weakly magnetic particles pass into the third partial stream due to the magnetic force effect, resulting in addition to non-ferrous metals in the first partial stream and non-metals in the second partial stream, another useful partial stream.
  • the magnet system and the extension preferably consist of a permanent magnet arrangement, but the embodiment according to the invention is also possible with an electromagnet arrangement or a superconducting magnet arrangement.
  • the device consists of a rotating drum 1 with conveyor belt 2, in which the fixed magnet system 3 and the extension 4 are arranged.
  • the extension 4 of the magnet system 3 is not a prerequisite for the function according to the invention, but represents an embodiment.
  • About the drum 1, for example, obtained from the metal recycling batch 5 is abandoned, this being made of non-ferrous metals 6 (eg aluminum, Copper, lead), weak magnetic metals 7 (eg VA steel) and non-metals 8 (eg plastic, rubber).
  • the required relative speed between magnet system 3 and feed quantity 5 is achieved by the high speeds of the conveyor belt 2 of at least 2 m / s, preferably at least 4 m / s and particularly preferably at least 5 m / s.
  • the non-ferrous metals 6 arrive due to the formation of eddy currents in the movement of the magnet system 3 and the resulting repulsive Force effect on this by the splitter splitter 9 in the first partial flow A, the non-metals reach 8, except for particle-particle interactions, unaffected in the second partial flow B, and weak magnetic metals 7 arrive due to the magnetic force of the magnetic system 3 and the extension. 4 by means of Trennsplitters 10 in the third partial stream C.
  • both the magnet system 3, as well as its extension 4 about the center of the belt drum 1 rotatable and the magnetic flux density of the extension 4 is lower than the tape surface of the magnet system 3.
  • Fig. 2 the device of the invention is shown schematically, there are the magnetic system 3 with a magnetic line consisting of two tangentially polarized in cross section to the drum circumference and with the same magnetic poles magnet rows opposite 11 and positioned between the poles ferromagnetic strip 12, the magnetic field lines 13 of the magnet system 3 and which can be seen on an electrically conductive particle 14 forces due to the formation of eddy currents.
  • the "area of the magnet system” is, as can be seen from the magnetic lines shown approximately twice as long in the direction of movement as the magnet system and can reach up to threefold, the extension 4 ( Fig. 1 ) is not taken into account.
  • Fig. 3 is the result of a completed series of experiments shown.
  • a test specimen slices with a diameter of 20 mm, a height of 3 mm and an electrical conductivity of 21 MS / m used.
  • the speed of the conveyor belt was 3 m / s.
  • the trajectory of the partial flow D represents the ballistics without the use of a magnetic system. While for partial flow E as in DE 10 2012 014 629A1 Substitute F of the trajectory using the magnet system 3 of the device according to the invention without extension 4. Clearly, the difference between the partial flows E and F can be seen, according to which electrically conductive particles braked at partial flow E, and repelled at partial flow F radially become.
  • the geometric region for determining the flux density "on the strip surface facing the material in the region of the magnet system” is to be understood in the circumferential direction by the elongated imaginary diameter through the belt drum, which just affects the magnet system and in the radial direction through the outer band surface and one centimeter above it. Due to the at least approximately symmetrical formation of the magnetic field, the respective absolute values of the flux density are to be taken.
  • the magnets of the at least one magnetic line 11 are arranged such that their poles have the sequence NS SN or SN NS in the circumferential direction, whereby the ratio of maximum radial magnetic flux density to maximum tangential magnetic flux density at the strip surface facing the material in the region of the magnet system 3 is greater than one. Due to this, the electrically conductive particles are separated by radial force (repulsion) into a first partial flow (A).
  • the terms "front”, “rear”, “top”, “bottom” and so on are used in the common form and with reference to the article in its usual position of use. This means that in the case of a weapon, the mouth of the barrel is “forward”, that the shutter or carriage is moved “backwards” by the explosive gases, that material moves forward on a belt or conveyor belt, etc.
  • substantially means a deviation of up to 10% of the stated value, if it is physically possible, both downwards and upwards, otherwise only in the sensible direction, for degrees (angle and temperature) are meant by ⁇ 10 °.
  • a solvent the word “a” is not to be regarded as a numerical word but as a proverb, unless the context indicates otherwise.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Separation eines Metalle führenden, stückigen Gemenges (5) mit einem Förderband (2) und einer rotierenden Trommel (1), in der ein feststehendes Magnetsystem (3) mit mindestens einer Magnetlinie (11) angeordnet ist.Zur Verbesserung der Trennwirkung und Reduktion des Aufwandes ist vorgesehen, dass die Magnete der mindestens einen Magnetlinie (11) so angeordnet sind, dass ihre Pole in Umfangsrichtung die Folge NS SN oder SN NS aufweisen, wodurch das Verhältnis von maximaler radialer magnetischer Flussdichte zu maximaler tangentialer magnetischer Flussdichte an der dem Gut zugewandten Bandoberfläche im Bereich des Magnetsystems (3) größer Eins ist, und die elektrisch leitenden Partikel aufgrund dessen durch radiale Kraftwirkung (Abstoßung) in den ersten Teilstrom (A) abgetrennt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Separation der Bestandteile eines stückigen, Metalle führenden, Gemenges mit einem Förderband und einer rotierenden Trommel, in welcher ein feststehendes Magnetsystem angeordnet ist, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 9 und der weiter unten abgehandelten DE 10 2012 014 629 A1 .
  • Wirbelstromscheider mit rotierendem Polrad sind z.B. aus der JPH08-215603 und der DE 974 187 C bekannt.
  • Wirbelstromscheider mit horizontalem Polrad, das bedeutet horizontaler Achse, stellen im Bereich der Sekundäraufbereitung (Recycling) den Stand der Technik zur Separation von NE-Metallen aus einem Aufgabegemenge dar, wobei die Anordnung des Polrades zentrisch oder exzentrisch ausgeführt sein kann ( US 3,448,857 und DE 38 23 944 C1 ). Bei dieser Sortiertechnik werden durch das magnetische Wechselfeld des rasch rotierenden Polrades in elektrisch leitenden Partikeln Wirbelströme induziert, wodurch diese selbst ein Magnetfeld ausbilden, welches dem ursprünglichen entgegengerichtet ist und deshalb eine abstoßende Kraftwirkung resultiert. Die leitfähigen Partikel erfahren dabei meist eine weitere Trajektorie als Nichtleiter. Zudem ist allgemein bekannt, dass durch das magnetische Wechselfeld auf elektrisch leitende Partikel neben einer radialen und tangentialen Kraft auch ein Moment wirkt.
  • Das Polrad ist bei diesen Wirbelstromscheidern entlang des gesamten Umfanges mit Permanentmagneten alternierender Polarität bestückt und rotiert typischerweise mit Drehzahlen im Bereich von 2.000-6.000 U/min. Da die Permanentmagneten meist Seltenerdelemente (z.B. Neodym, Samarium) beinhalten, stellen die Magnete neben der Einrichtung zur sicheren Gewährleistung der hohen Rotordrehzahlen einen erheblichen Kostenfaktor dar.
  • Es hat sich stets als Problem erwiesen, dass die elektrisch leitenden Partikel bereits auf das magnetische Wechselfeld reagieren, obwohl diese noch nicht den Punkt der maximal möglichen magnetischen Flussdichte an der Bandoberfläche erreicht haben. Während große Partikel bereits abheben, bevor sie den minimalen Abstand zwischen Partikel und Oberfläche des Polrades erreichen, beginnen kleine Partikel vorab zu Rotieren, wodurch die Trajektorie durch weitere Kontakte mit dem Förderband randomisierenden Effekten unterliegt.
  • In der DE 10 2009 056 717 A1 wird zur Sortierung von kleinen Partikelgrößen ein unter dem Transportmedium in Förderrichtung schräg angeordnetes Polrad vorgeschlagen, allerdings müssen zur Erzielung hoher Durchsatzleistung bei dieser Vorrichtung mehrere Polräder nebeneinander angeordnet werden.
  • Es ist allgemein bekannt, dass es sich beim Trennprozess der Wirbelstromsortierung in der Regel um eine Zwei-Produkte-Trennung handelt (NE-Metalle, Nichtmetalle), wobei ferromagnetische Bestandteile (Eisen, Stahl) vor der Aufgabe auf den Wirbelstromscheider mittels Magnettrommeln oder Überbandmagneten abgetrennt werden. Als nachteilig ist zu erwähnen, dass im Teilstrom der Nichtmetalle noch ein beträchtlicher Anteil an Metallen (vor allem schwach magnetischer [rostfreier] VA-Stahl) vorhanden ist, welche aufgrund zu niedrigem Verhältnis von elektrischer Leitfähigkeit zu Dichte nicht in den Teilstrom der NE-Metalle gelangen.
  • Gemäß DE 100 56 658 C1 wurde versucht, wertvolle VA-Anteile durch eine Kombination von Metalldetektionsspulen und Düsenleisten aus dem Teilstrom der Nichtmetalle auszublasen, allerdings wird dadurch die Durchsatzleistung des Wirbelstromscheiders gemindert.
  • Zur Induktion von Wirbelströmen in elektrisch leitenden Partikeln ist es jedoch nicht erforderlich, dass das Magnetsystem beweglich ist, sondern es reicht aus, wenn zwischen den Partikeln des Aufgabegemenges und dem Magnetsystem eine Relativgeschwindigkeit besteht, die auch durch alleiniges Bewegen der Partikel herbeigeführt werden kann. Durch diese Art der Ausführung werden elektrisch leitende Partikel bei Bewegen durch das Magnetsystem je nach dessen Anordnung abgebremst oder seitlich abgelenkt, wohingegen Nichtleiter nicht beeinflusst werden.
  • Dahingehend wurden im Bereich der Sekundäraufbereitung bereits Vorrichtungen und Verfahren getestet ( DE 25 40 372 , US 4,083,774 , US 4,248,700 , US 4,277,329 und US 4,313,543 ), welche allerdings bei offenem Polsystem zu geringe Unterschiede der Relativgeschwindigkeit aufwiesen oder bei geschlossenem Magnetsystem aufgrund enger Spaltweite nur geringe Durchsatzleistungen erzielten.
  • In der eingangs genannten DE 10 2012 014 629 A1 wird eine Vorrichtung beschrieben, welche den Wirbelstromscheidern mit zentrischem oder exzentrischem Polrad ähnlich ist, allerdings ist das Magnetsystem in der Umlenktrommel feststehend als eine Permanentmagnetlinie, Elektromagnetlinie oder eine supraleitende Magnetlinie ausgeführt, wodurch gemäß der Offenlegungsschrift elektrisch leitende Partikel , wie NE-Metalle (Aluminium, Kupfer, Zink, Zinn, Messing, Bronze), Kupferkabel, Elektronikplatinen und Edelstähle durch Wirbelstromeffekte gebremst werden. Nachteilig erweist sich jedoch, dass schwach magnetisierbare Partikel (z.B. VA-Stahl) in der Nähe des Magnetsystems haften bleiben können und damit das Magnetfeld abschwächen und den Trennerfolg beeinträchtigen.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Separation eines Metalle führenden, stückigen Gemenges anzugeben, das die angeführten Nachteile nicht aufweist und in der Lage ist, die einzelnen Bestandteile zuverlässig und genau zu trennen.
  • Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 9 angegebenen Merkmalen erreicht. Mit anderen Worten, bei einer eingangs definierten Vorrichtung dadurch, dass die Magnete der mindestens einen Magnetlinie so angeordnet sind, dass ihre Pole in Umfangsrichtung die Folge NS SN oder SN NS aufweisen, sodass das Verhältnis von maximaler radialer magnetischer Flussdichte zu maximaler tangentialer magnetischer Flussdichte an der Bandoberfläche im Bereich des Magnetsystems größer Eins ist. Dadurch werden die elektrisch leitenden Partikel durch radiale Kraftwirkung (Abstoßung) in einen eigenen Teilstrom abgetrennt.
  • Dadurch erreicht man ab Bandgeschwindigkeiten von 2 m/s die Ausbildung ausreichend starker Wirbelströme und in radialer Richtung entsprechend starke abstoßende Kräfte. Diese starken Kräfte und die hohe Bandgeschwindigkeit erlauben hohe Massendurchsätze. Schwach magnetisierbare Partikel (z.B. VA-Stahl) können daher nicht in der Nähe des Magnetsystems haften bleiben, wodurch eine Schwächung des Magnetfeldes zuverlässig vermieden wird und der Trennerfolg stets hoch bleibt.
  • In einer Ausgestaltung ist entlang des Umfanges eine Verlängerung dieses Magnetsystems, nachfolgend in der Bewegungsrichtung des Bandes, mit mehreren Polen geringerer Flussdichte aber gleicher Polanordnung zur Attraktion schwach magnetischer Bestandteile, vorgesehen, durch das ein Teilstrom von NE-Metallen mittels eines Trennsplitters durch die Ausbildung von Wirbelströmen aus dem Aufgabegemenge abgetrennt, ein weiterer Teilstrom, bestehend aus nichtmetallischen Partikeln (Kunststoff, mineralisches Material, Glas, etc.), durch das Magnetfeld nicht beeinflusst und ein dritter Teilstrom, bestehend aus schwach magnetischen Bestandteilen (vor allem austenitischer VA-Stahl), durch magnetische Kraftwirkung und einen zweiten Trennsplitter abgetrennt wird.
  • Erfindungsgemäß wird das Aufgabegemenge mittels Fördereinrichtung über das in der rotierenden Gurttrommel positionierte feststehende Magnetsystem geführt und ist vorzugsweise als Förderband ausgeführt, welches gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform auf der dem Gut zugewandten Seite rau oder profiliert ist. Die Rauigkeit bzw. Profilierung kann von einem halben Millimeter bis zu einem Zentimeter reichen, die Geometrie, die im höheren Bereich verwendet wird, kann aus zueinander parallelen oder einander kreuzenden leistenartigen Vorsprüngen, aus Noppen oder ähnlichem bestehen und dient dazu, dass vorhandene schwach magnetische Partikel zufolge der erhöhten Reibung auch im Bereich des Magnetsystems mit dem Band weiter bewegt werden nicht im Bereich des Magnetsystems festgehalten werden und das Band unter ihnen durchgleitet.
  • Gemäß der Erfindung ist in der Gurttrommel ein feststehendes Magnetsystem mit hoher magnetischer Flussdichte angeordnet, wobei dieses gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um den Mittelpunkt der Gurttrommel zumindest in Grenzen drehbar ist, wodurch der Abhebepunkt elektrisch leitender Partikel zur Erhöhung der Trennschärfe beeinflusst werden kann. Die Position des Magnetsystems liegt üblicherweise in dem Bereich, in dem der Gurt auf die Trommel aufläuft, bei waagrechtem Gurt somit beim obersten Punkt der Trommel (12 Uhr), die Schwenkbarkeit umfasst dabei in den meisten Fällen einen Bereich von ± 5° um diese Grundposition. Wenn ein schräger Gurt verwendet wird, reichen einige wenige Versuche mit dem jeweiligen Gut aus, um ein Optimum zu erreichen.
  • Erfindungsgemäß können auf vorteilhafte Weise die Konstruktions- und Materialkosten aufgrund des feststehenden Magnetsystems reduziert werden, da kostenintensive Einrichtungen zur Gewährleistung der hohen Rotordrehzahlen, zur Lagerung und Kühlung eingespart werden können.
  • Die Ausführung des Magnetsystems erfolgt, wie bereits erwähnt, erfindungsgemäß derart, dass an der Bandoberfläche im Bereich des Magnetsystems (das ist im Wesentlichen eine in Laufrichtung des Bandes gemessene Länge, die das Doppelte der Länge des Magnetsystems in dieser Richtung beträgt) das Verhältnis von maximaler radialer zu maximaler tangentialer Flussdichte größer Eins ist, woraus resultiert, dass auch die Kraftwirkung in radiale Richtung auf elektrisch leitende Partikel durch Ausbildung der Wirbelströme gegenüber der tangentialen Kraft dominanter ist, die Partikel dadurch abgestoßen werden und in den passenden Teilstrom gelangen. Gegenüber eines die elektrisch leitenden Partikel durch Ausbildung von Wirbelströmen bremsenden feststehenden Magnetsystems erweist sich diese Anordnung als vorteilhaft, da die Partikel-Partikel-Wechselwirkungen im Trennbereich reduziert und damit das Sortierergebnis verbessert wird.
  • Zur Gewährleistung des gewünschten Verhältnisses von radialer zu tangentialer Flussdichte besteht das Magnetsystem dabei aus mindestens einer Magnetlinie (einer Reihe von Magneteinheiten entlang einer Erzeugenden der zylindrischen Oberfläche angeordnet), wobei deren Anordnung dermaßen ausgeführt ist, dass eine Magnetlinie jeweils aus zwei im Querschnitt tangential zum Trommelumfang magnetisierten und mit gleichnamigen Magnetpolen einander gegenüberstehenden Magnetreihen besteht, zwischen welchen eine ferromagnetische Leiste angeordnet ist. Dabei kann der Spalt und damit die Leiste entweder sich radial nach außen erweitern oder konstante Breite aufweisen.
  • Die erfindungsgemäße Ausführung des Magnetsystems, wonach die Kraftwirkung basierend auf Ausbildung von Wirbelströmen in elektrisch leitenden Partikeln durch die Anordnung von vorzugsweise einer Magnetlinie auf einen engen Bereich begrenzt wird, ist auch dadurch besonders zweckmäßig, da das Maximum der magnetischen Flussdichte an der Bandoberfläche in Bewegungsrichtung der Partikel nahezu abrupt auftritt, wodurch große Partikel nicht zu früh abgestoßen werden und kleine Partikel nicht vorzeitig zu Rollen beginnen.
  • Vorteilhaft ist zudem, dass die Magnete nicht entlang des gesamten Umfanges der Umlenktrommel angeordnet werden müssen, was zu Kosteneinsparungen führt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Magnetsystem in der Umlenktrommel mit einer Verlängerung entlang des Umfangs in Bewegungsrichtung des Gurtes ausgeführt werden. Selbige ist vorzugsweise mehrpolig ausgeführt und gegebenenfalls gemeinsam mit dem Magnetsystem um den Mittelpunkt der Trommel drehbar, wobei vorgesehen ist, dass die Magnetpole der Verlängerung an der Oberfläche eine deutlich geringere magnetische Flussdichte als jene des Magnetsystems aufweisen, bevorzugt nicht mehr als, Reihe für Reihe, jeweils 30 % . Die Anzahl und Anordnung der Magnete der Verlängerung sind dabei in weiten Grenzen frei wählbar, wobei vorzugsweise die Anordnung wie beim (eigentlichen) Magnetsystem aus zum Umfang tangential mit gleichnamigen Polen gegenüberstehenden polarisierten Magnetreihen mit einer ferromagnetischen Leiste zwischen diesen oder mit alternierender Polarität radial angeordneter Magneten besteht. Erfindungsgemäß wird durch diese Ausgestaltung erreicht, dass schwach magnetische Partikel aufgrund der magnetischen Kraftwirkung in den dritten Teilstrom gelangen, wodurch neben NE-Metallen im ersten Teilstrom und Nichtmetallen im zweiten Teilstrom ein weiterer nutzenbringender Teilstrom resultiert.
  • Da sowohl das Magnetsystem als auch die Verlängerung des Magnetsystems über die gesamte Breite der Transporteinrichtung installiert werden können, sind außerdem hohe Durchsatzleistungen erzielbar.
  • Erfindungsgemäß bestehen das Magnetsystem und die Verlängerung bevorzugt aus einer Permanentmagnetanordnung, die erfindungsgemäße Ausführung ist jedoch auch mit einer Elektromagnetanordnung oder einer supraleitenden Magnetanordnung möglich.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert:
    • Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit feststehendem Magnetsystem und Verlängerung des Magnetsystems sowie die beiden Trennsplitter zur Sortierung des Aufgabegemenges in die Teilströme A, B und C.
    • Fig. 2 zeigt schematisch das Magnetsystem, die magnetischen Feldlinien und die auf ein elektrisch leitendes Partikel wirkenden Kräfte der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    • Fig. 3 zeigt die Gurttrommel und drei mittels Kamerasystem aufgenommene Trajektorien aus einer durchgeführten Versuchsreihe mit identen elektrisch leitenden Partikeln.
  • Gemäß Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einer rotierenden Trommel 1 mit Förderband 2, in welcher das feststehende Magnetsystem 3 und die Verlängerung 4 angeordnet sind. Dabei ist die Oberfläche des Förderbandes 2, wie bereits ausgeführt, vorzugsweise nicht glatt, sondern profiliert ausgeführt. Die Verlängerung 4 des Magnetsystems 3 ist jedoch nicht Voraussetzung für die erfindungsgemäße Funktion, sondern stellt eine Ausgestaltung dar. Über die Trommel 1 wird zum Beispiel ein aus dem Metallrecycling erhaltenes Gemenge 5 aufgegeben, wobei dieses unter anderem aus NE-Metallen 6 (z.B. Aluminium, Kupfer, Blei), schwach magnetischen Metallen 7 (z.B. VA-Stahl) und Nichtmetallen 8 (z.B. Kunststoff, Gummi) besteht.
  • Wie bereits beschrieben, wird die erforderliche Relativgeschwindigkeit zwischen Magnetsystem 3 und Aufgabegemenge 5 durch die hohe Geschwindigkeiten des Förderbandes 2 von zumindest 2 m/s, bevorzugt zumindest 4 m/s und besonders bevorzugt von zumindest 5 m/s erreicht.
  • Die NE-Metalle 6 gelangen aufgrund der Ausbildung von Wirbelströmen bei der Bewegung über das Magnetsystem 3 und der daraus resultierenden abstoßenden Kraftwirkung auf diese durch den Trennsplitter 9 in den ersten Teilstrom A, die Nichtmetalle 8 gelangen, ausgenommen von Partikel-Partikel-Wechselwirkungen, unbeeinflusst in den zweiten Teilstrom B, und schwach magnetische Metalle 7 gelangen aufgrund der magnetischen Kraftwirkung des Magnetsystems 3 und der Verlängerung 4 mittels des Trennsplitters 10 in den dritten Teilstrom C.
  • Wie bereits beschrieben, sind zur Steuerung des Abhebepunktes der NE-Metalle 6 in einer Weiterbildung der Erfindung sowohl das Magnetsystem 3, als auch dessen Verlängerung 4 um den Mittelpunkt der Gurttrommel 1 drehbar und die magnetische Flussdichte der Verlängerung 4 ist an der Bandoberfläche geringer als jene des Magnetsystems 3.
  • In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch abgebildet, dabei sind das Magnetsystem 3 mit einer Magnetlinie, bestehend aus zwei im Querschnitt zum Trommelumfang tangential polarisierten und mit gleichnamigen Magnetpolen gegenüberstehenden Magnetreihen 11 und der zwischen den Polen positionierten ferromagnetischen Leiste 12, die magnetischen Feldlinien 13 des Magnetsystems 3 und die auf ein elektrisch leitendes Partikel 14 Kräfte aufgrund der Ausbildung von Wirbelströmen ersichtlich. Der "Bereich des Magnetsystems" ist, wie aus den dargestellten Magnetlinien ersichtlich etwa doppelt so lang in Bewegungsrichtung wie das Magnetsystem und kann bis zum dreifachen reichen, die Verlängerung 4 (Fig. 1) wird dabei nicht berücksichtigt.
  • Deutlich ist hier der Vorteil des feststehenden Magnetsystems 3 mit einer Magnetlinie im Vergleich zu Wirbelstromscheidern mit rotierendem Polrad ersichtlich, wonach ein elektrisch leitendes Partikel 14 die maximale Flussdichte an der Oberfläche des Förderbandes 2 weitestgehend erreicht, während dieses gemäß dem Stand der Technik bereits eine abstoßende Kraftwirkung erfährt, obwohl es die maximale Flussdichte an der Oberfläche des Förderbandes noch nicht erreicht hat.
  • In Fig. 3 ist das Ergebnis einer durchgeführten Versuchsreihe abgebildet. Dabei wurden als Probekörper Scheiben mit einem Durchmesser von 20 mm, einer Höhe von 3 mm und einer elektrischen Leitfähigkeit von 21 MS/m verwendet. Die Geschwindigkeit des Förderbandes betrug 3 m/s.
  • Die Trajektorie des Teilstroms D stellt dabei die Ballistik ohne Einsatz eines Magnetsystems dar. Während für Teilstrom E ein wie in DE 10 2012 014 629A1 vorgeschlagenes bremsendes Magnetsystem verwendet wurde, entspricht Teilstrom F der Trajektorie unter Verwendung des Magnetsystems 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Verlängerung 4. Deutlich ist der Unterschied zwischen den Teilströmen E und F erkennbar, wonach elektrisch leitende Partikel bei Teilstrom E gebremst, und bei Teilstrom F radial abgestoßen werden.
  • Zudem ist der Vorteil der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erkennbar, dass es beim Teilstrom F im Gegensatz zum Teilstrom E in der Flugphase zu keiner Überschneidung und damit auch zu keinen daraus resultierenden Partikel-Partikel-Wechselwirkungen mit dem Teilstrom D kommt.
  • Der geometrische Bereich zur Bestimmung der Flussdichte "an der dem Gut zugewandten Bandoberfläche im Bereich des Magnetsystems" ist so zu verstehen, dass er in Umfangsrichtung durch die verlängert gedachten Durchesser durch die Gurttrommel, die das Magnetsystem gerade tangieren und in radialer Richtung durch die Äußere Bandoberfläche und einen Zentimeter darüber begrenzt wird. Zufolge der zumindest annähernd symmetrischen Ausbildung des Magnetfeldes sind die jeweiligen Absolutwerte der Flussdichte zu nehmen.
  • Da erfindungsgemäß die Magnete der mindestens einen Magnetlinie 11 so angeordnet sind, dass ihre Pole in Umfangsrichtung die Folge NS SN oder SN NS aufweisen, wodurch das Verhältnis von maximaler radialer magnetischer Flussdichte zu maximaler tangentialer magnetischer Flussdichte an der dem Gut zugewandten Bandoberfläche im Bereich des Magnetsystems 3 größer Eins ist. Die elektrisch leitenden Partikel werden aufgrund dessen durch radiale Kraftwirkung (Abstoßung) in einen ersten Teilstrom (A) abgetrennt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Separation eines Metalle führenden Gemenges 5, wobei ein erster Teilstrom A von NE-Metallen 6 durch Wirbelstromsortierung mittels Trennsplitter 9 abgetrennt wird und ein zweiter Teilstrom B aus Nichtmetallen 8 nicht beeinflusst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Teilstrom C, bestehend aus schwach magnetischen Partikeln 7, unter Verwendung einer Vorrichtung wie erläutert und in den Ansprüchen 1 bis 7 definiert, durch magnetische Kraftwirkung des Magnetsystems 3 oder der Verlängerung 4 mit einem Trennsplitter 10 abgetrennt wird.
  • Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass in der Beschreibung und den Ansprüchen Angaben wie "großteils" mehr als die Hälfte, bevorzugt mehr als ¾; bei der Zusammensetzung von Materialien somit über 50 Gew.-%, bevorzugt über 80 Gew.-% und besonders bevorzugt über 95 Gew.-% bedeuten; dass "unterer Bereich" eines Reaktors, Filters, Bauwerks, oder einer Vorrichtung oder, ganz allgemein, eines Gegenstandes, die untere Hälfte und insbesondere das untere Viertel der Gesamthöhe bedeutet, "unterster Bereich" das unterste Viertel und insbesondere einen noch kleineren Teil; während "mittlerer Bereich" das mittlere Drittel der Gesamthöhe meint. All diese Angaben haben ihre landläufige Bedeutung, angewandt auf die bestimmungsgemäße Position des betrachteten Gegenstandes.
  • In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe "vorne", "hinten", "oben", "unten" und so weiter in der landläufigen Form und unter Bezugnahme auf den Gegenstand in seiner üblichen Gebrauchslage, gebraucht. Das heißt, dass bei einer Waffe die Mündung des Laufes "vorne" ist, dass der Verschluss bzw. Schlitten durch die Explosionsgase nach "hinten" bewegt wird, dass sich Material auf einem Gurt oder Förderband mit diesem nach vorne bewegt, etc..
  • In der Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet "im Wesentlichen" eine Abweichung von bis zu 10 % des angegebenen Wertes, wenn es physikalisch möglich ist, sowohl nach unten als auch nach oben, ansonsten nur in die sinnvolle Richtung, bei Gradangaben (Winkel und Temperatur) sind damit ± 10° gemeint. Bei Bezeichnungen wie bei: "ein Lösungsmittel" ist das Wort "ein" nicht als Zahlwort, sondern als Fürwort anzusehen, wenn nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes hervorgeht.
  • Der Begriff: "Kombination" bzw. "Kombinationen" steht, soferne nichts anderes angegeben, für alle Arten von Kombinationen, ausgehend von zwei der betreffenden Bestandteile bis zu einer Vielzahl derartiger Bestandteile, der Begriff: "enthaltend" steht auch für "bestehend aus".
  • Die in den einzelnen Ausgestaltungen und Beispielen angegebenen Merkmale und Varianten können mit denen der anderen Beispiele und Ausgestaltungen frei kombiniert und insbesondere zur Kennzeichnung der Erfindung in den Ansprüchen ohne zwangläufige Mitnahme der anderen Details der jeweiligen Ausgestaltung bzw. des jeweiligen Beispiels verwendet werden Bezugszeichenliste:
    1 Trommel 12 Ferromagnetische Leiste
    2 Förderband 13 Feldlinien
    3 Magnetsystem 14 Elektrisch leitendes Partikel
    4 Verlängerung A erster, NE-Metall-Strom
    5 Aufgabegemenge B zweiter, nichtmetallischer Strom
    6 NE-Metalle C dritter, schwach-metallischer Strom
    7 Schwach magnetische Partikel
    8 Nichtmetalle D Trajektorie Ballistik
    9 Trennsplitter 1 E Trajektorie Bremsendes
    10 Trennsplitter 2 Magnetsystem
    11 Magnetreihe(n) F Trajektorie Erfindungsgemäßes Magnetsystem

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Separation eines Metalle führenden Gemenges (5) mittels rotierender Trommel (1) mit Förderband (2), in welcher ein feststehendes Magnetsystem (3) angeordnet ist und NE-Metalle (6) durch Kraftwirkung aufgrund der Ausbildung von Wirbelströmen in den elektrisch leitenden Partikeln mit einem Trennsplitter (9) in einen Teilstrom A abgetrennt werden, und das Magnetsystem (3) aus mindestens einer Magnetlinie besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete der mindestens einen Magnetlinie (11) so angeordnet sind, dass ihre Pole in Umfangsrichtung die Folge NS SN oder SN NS aufweisen, wodurch das Verhältnis von maximaler radialer magnetischer Flussdichte zu maximaler tangentialer magnetischer Flussdichte an der dem Gut zugewandten Bandoberfläche im Bereich des Magnetsystems (3) größer Eins ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (3) aus genau einer Magnetlinie (11) besteht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Magneten der Magnetlinie (11) eine ferromagnetische Leiste (12) positioniert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (3) eine Verlängerung (4) aufweist, die vorzugsweise mehrreihig ausgeführt ist, und dass deren Magnetpole eine geringere magnetische Flussdichte an der Bandoberfläche als das Magnetsystem (3) aufweisen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (3) und gegebenenfalls die Verlängerung (4) um den Mittelpunkt der Gurttrommel (1) drehbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (3) und gegebenenfalls die Verlängerung (4) aus einer Elektromagnetanordnung oder einer supraleitenden Magnetanordnung besteht.
  7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (2) rau oder profiliert ausgeführt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderbandgeschwindigkeit über 2, bevorzugt über 4 und besonders bevorzugt über 5 m/s beträgt.
  9. Verfahren zur Separation eines Metalle führenden Gemenges (5), wobei ein erster Teilstrom (A) von NE-Metallen (6) durch Wirbelstromsortierung mittels Trennsplitter (9) abgetrennt wird und ein zweiter Teilstrom (B) aus Nichtmetallen (8) nicht beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Teilstrom (C), bestehend aus schwach magnetischen Partikeln (7), unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7 durch magnetische Kraftwirkung des Magnetsystems (3) oder der Verlängerung (4) mit einem Trennsplitter (10) abgetrennt wird.
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