EP3568237B1 - Magnetabscheider - Google Patents

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EP3568237B1
EP3568237B1 EP17719491.7A EP17719491A EP3568237B1 EP 3568237 B1 EP3568237 B1 EP 3568237B1 EP 17719491 A EP17719491 A EP 17719491A EP 3568237 B1 EP3568237 B1 EP 3568237B1
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EP
European Patent Office
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cylinder
sorting chamber
magnetic separator
material particles
magnetic
Prior art date
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Active
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EP17719491.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3568237A1 (de
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Andreas Schiffers
André BÄTZ
Carsten Gerold
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.)
Loesche GmbH
Original Assignee
Loesche GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Loesche GmbH filed Critical Loesche GmbH
Publication of EP3568237A1 publication Critical patent/EP3568237A1/de
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Publication of EP3568237B1 publication Critical patent/EP3568237B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C1/00—Magnetic separation
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/30—Combinations with other devices, not otherwise provided for
    • 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
    • B03C2201/20—Magnetic separation of bulk or dry particles in mixtures

Definitions

  • the invention relates to a magnetic separator for the dry separation of material particles with different magnetic susceptibilities.
  • Ores are often mined from solid rock.
  • valuable ore minerals that have grown in the raw product are present together with worthless accompanying minerals, which are also referred to as mountains.
  • worthless accompanying minerals which are also referred to as mountains.
  • Sorting between the ore mineral and the mountains can then take place using different properties of the two goods to be sorted. It must be taken into account here that the finer the degree of intergrowth in the raw material, the finer it must be comminuted. This means that in some cases it is necessary to reduce the size of dust to a size of around 100 ⁇ m and smaller.
  • the invention can also be used for processing secondary mineral raw materials such as slag, ash, other residual materials from the works, such as filter dust, scale, if magnetic or magnetizable components are to be concentrated or separated.
  • secondary mineral raw materials such as slag, ash, other residual materials from the works, such as filter dust, scale, if magnetic or magnetizable components are to be concentrated or separated.
  • wet processing systems or wet magnetic separators are known for separating in this regard, which essentially function as a carrier medium over water and can be used over a wide range of grain sizes in terms of fineness.
  • Another magnetic separation device is off DE 29 49 855 A1 known.
  • the invention is therefore based on the object of creating a magnetic separator for the dry separation of material particles with different magnetic susceptibilities, which is suitable for use in a large grain size range, in particular also below 100 ⁇ m.
  • the magnetic separator has a cylinder which can be rotated about its longitudinal axis and a magnetic device which is arranged in a stationary manner within the cylinder and extends essentially over the length of the cylinder.
  • the magnetic device is designed to generate a magnetic field that is essentially uninterrupted in the longitudinal direction of the cylinder.
  • a sorting chamber is provided which extends along at least part of the lateral surface of the cylinder in the circumferential direction of the cylinder and parallel to the longitudinal axis of the cylinder along the height of the cylinder. It is advantageous here if the sorting chamber has a maximum cross-section width which essentially corresponds to the width of the magnetic device and a maximum depth which essentially corresponds to half the width of the magnetic device.
  • the magnetic separator has means for dispersed material particles into the sorting chamber and means for generating a conveying air flow through the sorting chamber, the material particles being conveyed through the sorting chamber by means of the conveying air flow during operation.
  • a motor is provided in order to rotate the cylinder about its longitudinal axis, wherein during operation the lateral surface of the cylinder is moved by rotating the cylinder essentially perpendicular to the direction of flow of the conveying air and wherein the magnet device and the cylinder are designed and arranged relative to one another, that the magnetic field has a sufficient strength essentially in the area of the part of the jacket surface with the sorting chamber and in the sorting chamber to attract material particles to the jacket surface.
  • the invention is based on several basic ideas and findings that act in combination. For one, it was recognized that it worked well of the magnetic separator, it is necessary that there is a sufficiently strong magnetic field in the sorting chamber through which the conveying air stream flows with the dispersed material particles, so that the different material particles can be separated depending on their different magnetic susceptibilities. For this purpose it is preferred if the sorting chamber is dimensioned such that the magnetic field which is generated by the magnetic device extends at least within the area of the sorting chamber, in particular which runs along the cylinder.
  • the invention is based on the knowledge that for the purest possible separation of material particles with different magnetic susceptibilities, it leads to a better result if the flow direction of the conveying air flow is provided essentially perpendicular to the direction of rotation of the cylinder. This means that material particles attracted to the cylinder are quickly and quickly removed from the sorting chamber by the rotation of the cylinder. If an excessively thick layer of attracted material particles forms on the cylinder, the overall magnetic field is weakened, which in turn leads to poorer sorting or separation results.
  • the magnet device can be designed in any way.
  • N-Pol stands for North Pole and S-Pol for South Pole. It can be a permanent magnet as well as an electromagnet.
  • a three-pole magnet within the meaning of the invention can be designed in that the middle pole functions as a double or common pole and the field lines run between the middle pole and the respective two outer poles.
  • the advantage of using a three-pole magnet is that magnetic field lines are concentrated in the center of the sorting room due to the geometry of the sorting room and the structure of the magnetic device, and thus a high degree of efficiency is achieved and a strong magnetic field acting on the material particles can be generated.
  • a collecting chamber which is located essentially outside the magnetic field of the magnetic device. Since the magnetic field in the collecting chamber no longer acts on the outer surface of the cylinder, the material particles originally attracted to the outer surface of the cylinder by the magnetic field are no longer attracted to the cylinder or held onto it. This means that the material particles in the collecting chamber detach from the outer surface of the cylinder and fall off. In other words, this construction makes it possible to receive material particles conveyed out of the sorting chamber in the collecting chamber and to carry them away from there. In this context, it is preferred if the magnetic field extends essentially only within the sorting chamber, so that the collecting chamber can be provided subsequently, preferably directly adjacent to the sorting chamber.
  • driver strips on the outer surface of the cylinder.
  • These driver strips which advantageously extend parallel to the longitudinal axis of the cylinder, improve the removal of the material particles which are drawn to the outer surface of the cylinder by the magnetic field.
  • the driver strips it is achieved or facilitated that the attracted material does not remain in the effective area of the magnetic field despite the rotating drum, i.e. the drum slips through under the material, but is conveyed out of the magnetic field.
  • a sealing area is advantageously formed, whereby the air flow from the collecting chamber into the sorting chamber can be adjusted and changed.
  • An additional subsequent cleaning of the resulting product, which preferably consists only of magnetizable material particles, can be achieved by the air flow.
  • the air flow which flows through the sealing area between the collecting chamber and the sorting chamber in the direction of the collecting chamber, pulls part of the material particles that have collected on the outer surface of the cylinder back into the sorting chamber.
  • non-magnetic particles are coated with magnetic particles, non-magnetic material particles are also deposited on the cylinder jacket, and these are blown off again together with some of the magnetizable material particles and get back into the sorting chamber. There they are again fed to the continuous sorting process, so that there is a higher probability that the non-magnetizable material particles will not be deposited again and thus the purity of the magnetized material can be improved.
  • explicit injection or cleaning nozzles can be provided in this area, with which air can be blown onto the outer surface of the cylinder.
  • This explicit blowing of air which can also be referred to as blowing clean, has the same effect as the air flow through the sealing area.
  • the purity of the product produced can be adjusted through the possibility of adjusting the air flow or the air through the injection nozzles.
  • the means for generating the conveying air flow through the sorting chamber can be designed as desired.
  • air can be actively blown into the sorting chamber.
  • the magnetic separator can be operated in relation to the environment under negative pressure by means of a fan which sucks air out of the magnetic separator. Operation in negative pressure has the advantage that the material particles, which have been comminuted to a very high level of fineness, remain inside the magnetic separator and cannot emerge from it through any openings. This causes problems of dust pollution Environment and the like decreased.
  • air or conveying air can be understood to mean ambient air, but also corresponding gases such as process gases or process air or the like.
  • a dedusting filter is arranged following the sorting chamber and if a fan for the magnetic separator is provided after the dedusting filter.
  • an acceleration section is preferably provided for the material particles.
  • This acceleration section is used to accelerate the dispersed material particles over a short distance to the speed of the conveying air flow. This can be done, for example, by narrowing the cross section in the lines to the sorting chamber.
  • further means for better dispersion of the material particles in the conveying air flow can be provided at the point or in the area of the narrowest cross section, for example cams, offset teeth or static mixers.
  • a diffuser can be provided which serves to further disperse the material particles in the conveying air flow.
  • the diffuser can be implemented, for example, by enlarging or widening the flow cross-section of the lines. It serves to further disperse the material particle-conveying air mixture and to adjust the flow speed to the desired entry speed. It is advantageous if the diffuser has an expansion angle between 4 ° to 6 ° in order to minimize flow separation and / or segregation.
  • a further advantage of providing a diffuser is that the flow speed of the conveying air flow in the sorting chamber is reduced and thus a slow and straight sweeping of the conveying air flow past the surface of the cylinder is made possible.
  • a device for generating opposing or opposing flow rollers in the conveying air flow can be arranged.
  • This device can be designed, for example, as a triangular and / or angle-adjustable sheet metal, the shape and orientation of which creates two flow rollers rotating in opposite directions.
  • These flow rollers can increase the likelihood that all magnetizable material particles come close to the cylinder jacket at least once before they exit the sorting chamber and are thus sufficiently influenced by the magnetic field to be drawn to the cylinder jacket.
  • Another advantage is that the provision of flow rollers enables a larger cross-section and thus a higher throughput through the sorting chamber, since it is not absolutely necessary that the magnetic field is strong enough over the entire cross-section of the sorting chamber because the flow rollers the conveyed material particles from areas with a weak magnetic field can also be transported into areas with a strong enough magnetic field.
  • the sorting chamber can have any shape in cross section. It is advantageous if it has a rectangular cross-section with rounded or folded corners. Such a cross-section has been found to be advantageous because it is particularly well adapted to the magnetic field of the magnetic device and can thus be achieved in a simple manner that no or only very small areas are present in the sorting chamber in which the magnetic field is not strong works enough.
  • the magnetic separator for false air is advantageously designed with little entry. This is particularly relevant when the magnetic separator is operated under negative pressure.
  • the low-entry design prevents air from entering the magnetic separator from outside the magnetic separator, in particular is sucked into the sorting chamber, and thus the flow velocity in the sorting chamber would be reduced. This also means that the fan requires less energy in order to generate a sufficient desired flow rate.
  • the magnetic separator can preferably be operated continuously.
  • it plays a central role that a continuous discharge of the magnetizable material particles drawn onto the outer surface of the cylinder from the sorting chamber into the collecting chamber is provided so that the magnetic separator can be operated continuously.
  • This is also influenced by the fact that the material particles to be separated can be continuously fed into the conveying air flow by means of dispersed feeding, which flows through the sorting chamber without interruption.
  • Such a design has the advantage that a higher degree of efficiency can be achieved, since it is not necessary, for example, to stop the system and then start it up again to discharge the magnetizable material particles.
  • the length of the sorting chamber and / or the speed of the conveying air flow are designed and set up in such a way that the material particles remain in the sorting chamber for a period of time of 0.01 s to 2 s.
  • a dwell chamber has proven to be sufficiently long that good purity and separation between the two types of material particles, the magnetizable and the non-magnetizable, is achieved.
  • Fig. 1 is a schematic overall representation of a magnetic separator 1 according to the invention. Its structure and mode of operation are explained in more detail below, both the components and the mode of operation from the task of the material particles 5 to be separated in the direction of separation into magnetizable material particles 6 and non-magnetizable material particles 7 being described.
  • magnetizable and non-magnetizable material particles 6, 7 can be understood to mean that they have different magnetic susceptibility and that the magnetizable material particles 6 can be more strongly influenced by a magnetic field than the non-magnetizable material particles 7. It is not mandatory here required that the non-magnetizable material particles 7 are completely non-magnetizable.
  • the material particles 5 to be separated are held in a bunker 3, from which they can be conveyed away via a screw conveyor 4 and transported into the magnetic separator 1 for separation.
  • the material particles 5 to be separated stored in the bunker can, for example, have a fineness of D90 ⁇ 30 ⁇ m to D90 ⁇ 500 ⁇ m.
  • About the screw conveyor 4 get the Material particles 5 to means 50 for dispersed feeding of the material particles into a sorting chamber 30 of the magnetic separator 1.
  • the D90 value describes the particle size distribution with a grain distribution in which 90% by mass is smaller and 10% by mass is greater than the specified diameter of the boundary grain.
  • Fig. 1 which is enlarged in a plan view in Fig. 2
  • the means 50 have a vibrating conveyor trough 52 with serrated ends 53. Below these ends 53 there is an inlet funnel 54 which is connected to the line to the sorting chamber 30.
  • the prongs 53 at the end of the vibrating conveyor trough 52 serve to ensure that the material particles 5 are mechanically well distributed and as uniformly as possible over the entire cross section of the inlet funnel 54.
  • the magnetic separator 1 is operated in the negative pressure to the environment.
  • means 60 for generating a conveying air flow are provided at the end of the magnetic separator 1, as will be described in more detail later. Due to the negative pressure present in the magnetic separator 1, ambient air is sucked in through the inlet funnel 54 as conveying air 61 into which the material particles 5 are dispersed.
  • Another possibility for dispersed delivery of the material particles 5 is, for example, to implement the dispersed delivery by means of a metering belt and an air conveyor chute. Other possibilities are to provide a rotating plate, onto which the material particles 5 are applied, around which air flows, and thus the material particles 5 are applied individually into the air flow.
  • a siphon-like solution is also possible, which essentially corresponds to direct spraying of the bunker exit. In the line from the bunker 3 to the sorting chamber 30, further mixing and dispersion can then be achieved accordingly by changes in direction as well as mixers and / or turbulence-generating static or dynamic installations provided in the line.
  • An acceleration section 41 is provided before the entry of the conveying air stream 61 with the material particles 5 into the sorting chamber 30.
  • This acceleration section 41 is essentially implemented by narrowing the cross-section of the lines and serves for continuous acceleration of the material particles 5 in the conveying air 61.
  • impact bodies for example cams or offset teeth, and / or a static mixer can be installed in order to achieve a further dispersion, that is to say the most uniform possible distribution of the material particles 5 in the conveying air flow 61.
  • the flow rate in the sorting chamber 30 can be adjusted, for example, via the strength of the means 60 for generating the conveying air flow, which will be described in more detail below.
  • both the acceleration and the mixing of the material particles 5 with the conveying air 61 are largely complete and that the distribution is as uniform as possible.
  • a diffuser 42 is attached in front of the entry into the sorting chamber 30. It is thus achieved that the conveying air stream 61 is widened and the items to be sorted are possibly further dispersed, so that good separation is achieved is possible.
  • the diffuser 42 can be implemented, for example, by widening the conveying cross section, the angle of the diffuser 42 being optimally between 4 ° and 6 ° in order to minimize flow separation and / or segregation. Furthermore, by increasing the flow cross-section, the flow velocity of the conveying air flow 61 with the material particles 5 is reduced so that they are transported more slowly through the magnetic field 25 explained in more detail below, which enables a longer exposure time.
  • the conveying air 61 with the material particles 5 then flows as slowly and in a straight line as possible through the adjoining sorting chamber 30.
  • the sorting chamber 30 has, for example, in FIG Fig. 4 shown, a substantially rectangular cross section with rounded or beveled corners.
  • One long side of the sorting chamber 30 is delimited by a rotating cylinder 10.
  • the magnet device 20 Inside the cylinder 10 there is the magnet device 20, which is preferably designed as a three-pole magnet 21.
  • the cylinder 10 is advantageously made of a material that is not or barely magnetizable, for example aluminum.
  • the magnet device 20 is preferably a three-pole magnet 21. In the embodiment shown here, it is an electromagnet. Three-pole in the sense of the invention is to be understood as meaning that the magnet device 20 is designed in such a way that it has a central pole 23 and two further poles 22 and 24 arranged laterally thereof, which are opposite to the central pole 23. In other words, the pole of the two outer magnets coincides at the central pole 23.
  • the illustrated embodiment of the magnetic device 20 is an electromagnet which has an iron core 26 and a coil 27 in order to generate the magnetic field 25.
  • the coil is wound around the central pole 23.
  • the magnetic field 25 extends essentially along the direction of flow in the sorting chamber 30.
  • the width 31 and the depth 32 of the sorting chamber 30 are designed such that that the interior of the sorting chamber 30 is filled as completely as possible by the magnetic field 25. This means in particular that the magnetic field 25 within the sorting chamber 30 is strong enough to attract the magnetizable material particles 6.
  • the magnetic device 20 itself is located inside the cylinder 10 and is essentially hermetically shielded from the environment. This has the advantage that particles 6 that can be magnetized in this way cannot reach the magnet directly and thus reduce its performance or pollute it over the long term.
  • the magnetizable particles 6 are attracted to a jacket surface 11 of the cylinder 10 by the magnetic field 25 and retained.
  • the cylinder 10, which can also be referred to as a drum, is designed in such a way that it can rotate about its longitudinal axis 12.
  • a motor 18 is provided for this purpose. Due to the direction of rotation 13 of the cylinder 10, part of the lateral surface 11, as in FIG Fig. 4 indicated, rotated out of the effective area of the magnetic field 25. This part is located outside the sorting chamber 30. Since the magnetic field 25 no longer acts or is no longer strong enough in this area, the magnetizable particles 6 again fall off the outer surface 11 of the cylinder 10 and can thus be discharged from the magnetic separator 1.
  • driver strips 14 are additionally provided on the jacket surface 11.
  • the driver strips 14 By providing the driver strips 14 on the lateral surface 11, it is achieved that when the cylinder 10 rotates out of the magnetic field 25, the magnetizable particles 6 are no longer attracted by the magnetic field 25 and prevents them from sliding along the lateral surface 11 of the cylinder 10 and not follow the rotation. In other words, they are prevented from being rotated out of the magnetic field. Since the driver bar 14 represents an additional increase, the transport of the magnetizable particles 6 out of the magnetic field 25 is thus facilitated.
  • driver strips 14 can also be provided on the jacket surface 11 of the cylinder 10.
  • corresponding devices can also be provided on the jacket surface 11 of the cylinder 10.
  • grooves, depressions or the like are possible here.
  • a collection chamber 40 in which the magnetizable particles 6 are collected is located next to the sorting chamber 30.
  • a rotary valve 47 At the lower end of the collecting chamber 40 there is, for example, a rotary valve 47 in order to withdraw the magnetizable particles 6 from the collecting chamber 40 without increasing the entry of false air into the magnetic separator 1.
  • the extraction device can also be designed in a different way as long as the entry of false air is minimized as a result.
  • the non-magnetizable material particles 7 remain in the sorting chamber 30 and are transported in the direction of a dust filter 80 via the conveying air flow 61.
  • this filter 80 the non-magnetizable material particles 7 are separated from the conveying air stream 61 and can then also be removed from the magnetic separator 1 via a second rotary valve 37.
  • a fan 62 which functions as a means 60 for generating the conveying air flow and sucks air through the magnetic separator 1.
  • FIG. 6 an enlarged view of the area VI Fig. 5 shown. Both figures show a cross section through a magnetic separator 1 according to the invention.
  • the magnetic separator 1 is operated under negative pressure relative to the ambient air.
  • a sealing area 70 is provided at the contact point between the sorting chamber 30, the collecting chamber 40 and the jacket surface 11 of the cylinder 10. Due to the pressure differences, an air stream flows through this sealing area 70 from the collecting chamber 40 in the direction of the sorting chamber 30.
  • devices such as seals or lips are provided in the sealing area 70, which here minimize the air stream or can influence it.
  • a seal 72 is provided at the contact area between the sorting chamber 30 and the collecting chamber 40. This is larger, in particular longer, than the distance between two driver strips 14, so that in interaction with the driver strips 14 a type of chamber with a closed air volume is created, which acts as a lock for the air transfer from the collecting chamber 40 into the sorting chamber 30.
  • the distance between the seal 72 and the top of the driver bar 14 can be adjusted, whereby the air flow from the collecting chamber 40 into the sorting chamber 30 can be adjusted.
  • the driver strips 14 also serve to improve the air seal between the sorting chamber 30 and the collecting chamber 40.
  • the distance between the seals and the driver strips 14 is adjustable.
  • the air flow 71 has the task of blowing off magnetizable 6 and non-magnetizable 7 material particles adhering to the jacket surface 11 or the driver strips 14 and blowing them back into the sorting chamber 30. In this way, post-cleaning of the material particles 5 can be achieved.
  • the air flow 71 is not set so strongly that all material particles 5 are basically blown off.
  • the strength and size of the air flow 71 can be varied by adjusting the seals.
  • an air inlet is also provided for the collecting chamber 40, by means of which the amount of air flowing into the collecting chamber can also be varied, so that the air flow 71 can also be influenced thereby.
  • a seal 73 is also provided on the other side of the contact point between the collection chamber 30 and the sorting chamber 40, as in FIG Fig. 5 shown. The best possible seal is required here.
  • FIG. 7 also represents a schematic representation of a section through a magnetic separator 1 according to the invention, in which Fig. 8 an enlarged view of the area VIII Fig. 7 is. This in turn relates to the sealing area 70.
  • cleaning nozzles 65 are provided here, which actively blow air onto the lateral surface 11 of the cylinder 10. This active inflation can take place on the one hand by active blowing, on the other hand it is also possible to suck in air through the existing negative pressure, which is drawn in this direction.
  • the purpose of the additional cleaning nozzles 65 is similar to that of the air flow 71 in which the material present on the jacket surface 11 is blown off and fed to further cleaning in the sorting chamber 30.
  • a device for generating flow rollers 44 is provided in the sorting chamber 30.
  • This device can be designed, for example, in the form of a triangular, angle-adjustable sheet metal or a delta wing. It is essential here that it generates two flow rollers 45, which move in opposite directions and also ensure that material particles 5, which are located within the sorting chamber 30, are conveyed as close as possible to the outer surface 11 of the cylinder 10 and thus the magnetizable particles 6 to the Jacket surface 11 can be used.
  • the conveying air flow 61 in the sorting chamber 30 should be as uniform as possible, in particular laminar. In the context of the invention, this can be viewed as as parallel as possible to the drum or magnet axis, this also including the flow rollers described above.
  • the flow speed of the conveying air flow 61 is preferably set in such a way that it corresponds approximately to the free fall speed of the material particles 5 collectively. This means that an undispersed task is assumed.
  • the speed here is normally in the range between 3 m / s and 7 m / s.
  • the central features for the magnetic separator 1 according to the invention are that the material particles 5 that are to be separated are transported in parallel with the conveying air 61.
  • the conveying air flow 61 and the direction of rotation 13 of the cylinder 10 are aligned essentially perpendicular to one another, so that the magnetizable material particles 6, which lie on the lateral surface 11 of the cylinder 10, are removed from the magnetic field 25 as quickly as possible and so the performance of the magnetic device 20 is essentially not influenced. If these were to remain deposited for a longer period of time, the resulting magnetic field 25 would weaken in the long term and the efficiency of the magnetic separator 1 would therefore be poor.
  • the sorting chamber can be used to enlarge it in all three directions, length, height and width. If the flow velocity in the sorting chamber is kept constant, the throughput of the magnetic separator according to the invention increases in this case quadratically in contrast to proportionally in the prior art. If the flow velocity can also be increased with increasing system and size, a growth law with an even higher power results.
  • Such a favorable growth law offers the advantage that the magnetic separator 1 according to the invention can also be used with larger system sizes without having to lead to uneconomical dimensions.

Landscapes

  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Dry Shavers And Clippers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Magnetabscheider zum trockenen Separieren von Materialpartikeln mit unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten.
  • Die zunehmende Knappheit an Wasser sowie die in unterschiedlichen Regionen schlechte beziehungsweise mangelnde Verfügbarkeit von Wasser sowie hohe Kosten und lokale Umweltanforderungen für den Einsatz von nassen Aufbereitungsverfahren, insbesondere für mineralische Rohstoffe, haben dazu beigetragen, dass alternative Trockenaufbereitungsverfahren, das heißt Verfahren, die kein Wasser benötigen, zunehmend an Bedeutung gewinnen.
  • Erze werden oft aus Festgestein abgebaut. Hierbei liegen im Rohprodukt gewachsene werthaltige Erzmineralien zusammen mit wertlosen Begleitmineralien vor, welche auch als Berge bezeichnet werden. Um diese voneinander zu trennen, ist es bei Aufbereitungs- beziehungsweise Trennverfahren beispielsweise bekannt, das Festgestein einer mehrstufigen Zerkleinerung zuzuführen, so dass durch die erreichte Feinheit, das Erzmineral und die Berge voneinander getrennt sind. Anschließend kann eine Sortierung zwischen dem Erzmineral und den Bergen unter Ausnutzung von unterschiedlichen Eigenschaften der beiden zu sortierenden Güter erfolgen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass, je feiner der Verwachsungsgrad im Rohmaterial ist, umso feiner es auch zerkleinert werden muss. Dies bedeutet, dass zum Teil eine Zerkleinerung bis auf Staubgröße im Bereich von etwa 100 µm und kleiner notwendig ist.
  • Gerade unter Berücksichtigung, dass die Qualität der Erzlagerstätten weltweit abnimmt, wird es immer aufwändiger, das entsprechende Festgestein aufzubereiten und anschließend zu sortieren.
  • Unter Berücksichtigung dieser beiden oben genannten Aspekte, zum einen die notwendige immer feinere Zerkleinerung beziehungsweise höhere Aufschlussgrade sowie zum anderen die Wasserknappheit, ist es wünschenswert, trockene Sortierverfahren vorzusehen, die die Eigenschaften beispielsweise von Eisenerzen aber auch anderen Erzen wie beispielsweise Chromerze, Titanerze, Kupfererze, Kobalterze, Wolframerze, Manganerze, Nickelerze, Tantalerze oder verschiedene zahlreiche seltene Erdenerze berücksichtigen. Weiterhin kann die Erfindung auch zur Aufbereitung von sekundären mineralischen Rohstoffen wie Schlacken, Aschen, anderen Hüttenreststoffen, wie beispielsweise Filterstäube, Zunder, eingesetzt werden, wenn magnetische oder magnetisierbare Bestandteile konzentriert oder abgetrennt werden sollen. In diesem Zusammenhang bieten sich unterschiedliche magnetische Suszeptibilitäten zwischen Erzen und der Berge an, um darauf basierend eine Trennung durchzuführen.
  • Zum Trennen diesbezüglich sind verschiedene nasse Aufbereitungssysteme beziehungsweise Nassmagnetabscheider bekannt, die im Wesentlichen über Wasser als Trägermedium fungieren, und über eine breite Anzahl von Korngrößen im Sinne von Feinheit anwendbar sind.
  • Jedoch besteht gerade unter Berücksichtigung der zunehmenden Wasserknappheit sowie dem erhöhten Aufwand zum Transport von Wasser in entlegene wasserarme Gebiete der Wunsch, wie eben angesprochen, auch trockene Magnetabscheidungssysteme zu betreiben, die zur Trennung im Feinstkornbereich unter 100 µm einsetzbar sind. Diesbezüglich sind auch bereits verschiedene trockene Magnetabscheidungsverfahren wie beispielsweise aus GB 624 103 oder DE 2 443 487 bekannt, die jedoch nur zum Teil auch bei Feinheiten unter 100 µm zufriedenstellend arbeiten.
  • Eine weitere Magnetabscheidungsvorrichtung ist aus DE 29 49 855 A1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Magnetabscheider zum trockenen-Separieren von Materialpartikeln mit unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten zu schaffen, welcher zum Einsatz in einem großen Körnungsbereich, insbesondere auch unter 100 µm, geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Magnetabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung sowie den Figuren und deren Erläuterung angegeben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider ist vorgesehen, dass dieser einen um seine Längsachse rotierbaren Zylinder und eine ortsfest innerhalb des Zylinders angeordnete und sich im Wesentlichen über die Länge des Zylinders erstreckende Magneteinrichtung aufweist. Die Magneteinrichtung ist zum Erzeugen eines in Längsrichtung des Zylinders im Wesentlichen ununterbrochenen Magnetfeldes ausgebildet.
  • Ferner ist eine Sortierkammer vorgesehen, welche sich entlang zumindest eines Teils der Mantelfläche des Zylinders in Umfangsrichtung des Zylinders und parallel zur Längsachse des Zylinders entlang der Höhe des Zylinders erstreckt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Sortierkammer im Querschnitt maximal eine Breite, welche im Wesentlichen der Breite der Magneteinrichtung entspricht und maximal eine Tiefe, die im Wesentlichen der Hälfte der Breite der Magneteinrichtung entspricht aufweist.
  • Des Weiteren weist der Magnetabscheider Mittel zum dispergierten Aufgeben von Materialpartikeln in die Sortierkammer und Mittel zum Erzeugen eines Förderluftstroms durch die Sortierkammer auf, wobei im Betrieb die Materialpartikel durch die Sortierkammer mittels des Förderluftstroms gefördert werden.
  • Zusätzlich ist ein Motor vorgesehen, um den Zylinder um seine Längsachse zu rotieren, wobei im Betrieb die Mantelfläche des Zylinders durch Rotation des Zylinders im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Förderluft bewegt wird und wobei die Magneteinrichtung und der Zylinder derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, dass das Magnetfeld im Wesentlichen im Bereich des Teiles der Mantelfläche mit der Sortierkammer und in der Sortierkammer eine ausreichende Stärke aufweist, um Materialpartikel an die Mantelfläche zu ziehen.
  • Der Erfindung liegen mehrere in Kombination wirkende Grundgedanken und Erkenntnisse zugrunde. Zum einen wurde erkannt, dass es für eine gute Wirkungsweise des Magnetabscheiders notwendig ist, dass in der vom Förderluftstrom mit den dispergiert aufgegebenen Materialpartikeln durchströmten Sortierkammer ein ausreichend starkes Magnetfeld vorhanden ist, so dass eine Separierung der verschiedenen Materialpartikel abhängig von ihren unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten erfolgen kann. Hierfür ist es bevorzugt, wenn die Sortierkammer derart dimensioniert ist, dass sich zumindest innerhalb des Bereiches der Sortierkammer, insbesondere welcher entlang des Zylinders verläuft, das Magnetfeld erstreckt, welches durch die Magneteinrichtung erzeugt wird.
  • In ähnlicher Weise alternativ oder fakultativ kann ebenso auch sichergestellt werden, dass der Förderluftstrom mit den eindispergiert aufgegebenen Materialpartikeln derart durch die Sortierkammer strömt, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit alle Partikel durch ein ausreichend starkes Magnetfeld geführt werden. Dies kann beispielsweise durch Umlenkungen in der Sortierkammer oder dergleichen geschehen. Auch eine derartige Ausführung fällt unter den Grundgedanken der Erfindung, welche durch den erfindungsgemäßen Magnetabscheider realisiert ist.
  • Dies kann bei gängigen Magneteinrichtungen beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Sortierkammer dermaßen dimensioniert wird, dass sie im Querschnitt eine maximale Breite aufweist, welche im Wesentlichen der Breite der Magneteinrichtung entspricht sowie eine maximale Tiefe aufweist, welche im Wesentlichen der Hälfte der Breite der Magneteinrichtung entspricht. Hier ist zu berücksichtigen, dass die maximale Tiefe auch abhängig von der Stärke des Magnetfeldes ist. Insofern kann hiervon unter Umständen abgewichen werden, indem eine stärkere Magneteinrichtung verwendet wird.
  • Neben einem ausreichenden Vorhandensein des Magnetfeldes innerhalb der Sortierkammer wurde zum anderen entsprechend der Erfindung erkannt, dass es für eine gute Qualität der Sortierung vorteilhaft ist, wenn ein ununterbrochenes Magnetfeld entlang der Längsrichtung des Zylinders und damit auch über einen großen Bereich der Sortierkammer ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass zum einen über im Wesentlichen die gesamte Länge der Sortierkammer das Magnetfeld auf die zu separierenden Materialpartikel einwirken kann. Zum anderen ergibt sich hieraus der Vorteil, im Gegensatz zu einem unterbrochenen Magnetfeld, dass kontinuierlich während des Transports in der Sortierkammer auf die Materialpartikel ein Magnetfeld einwirkt und nicht kurzzeitig unterbrochen ist. Dies führt zu besseren Sortierergebnissen. Auch ist zu berücksichtigen, dass die Materialpartikel, welche an die Mantelfläche des Zylinders durch das Magnetfeld gezogen werden, bei einem unterbrochenen Magnetfeld zumindest kurzzeitig keinem Magnetfeld mehr ausgesetzt sind und sich somit wieder von der Mantelfläche lösen würden.
  • Abschließend liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass es für eine möglichst reine Separierung von Materialpartikeln mit unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten zu einem besseren Ergebnis führt, wenn die Strömungsrichtung des Förderluftstromes im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsrichtung des Zylinders vorgesehen ist. Dies führt dazu, dass an dem Zylinder angezogene Materialpartikel durch die Rotation des Zylinders zügig und schnell aus der Sortierkammer entfernt werden. Bildet sich eine zu dicke Schicht von angezogenen Materialpartikeln auf dem Zylinder aus, so wird das Magnetfeld insgesamt dadurch geschwächt, was wiederum zu schlechteren Sortier- beziehungsweise Separierergebnissen führt.
  • Diesbezüglich wurde auch entsprechend der Erfindung erkannt, dass es für gute Ergebnisse der Separierung vorteilhaft ist, wenn die Sortierung beziehungsweise Separierung im Gleichstrom durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass die Förderluft in dem System beziehungsweise der Luftstrom in dem System und der Strom der Materialpartikel in dieselbe Richtung also im Gleichstrom verlaufen.
  • Grundsätzlich kann die Magneteinrichtung in beliebiger Weise ausgeführt sein. Vorteilhaft hat sich jedoch die Verwendung eines dreipoligen Magneten mit N-S-N- oder S-N-S-Anordnung der Pole herausgebildet. Hierbei steht N-Pol für Nordpol und S-Pol für Südpol. Es kann sich um einen Dauermagneten wie auch um einen Elektromagneten handeln. Ein dreipoliger Magnet im Sinne der Erfindung kann dadurch ausgebildet werden, dass der mittlere Pol quasi als doppelter oder gemeinsamer Pol fungiert und die Feldlinien zwischen dem mittleren Pol und den jeweiligen zwei außen liegenden Polen verlaufen. Vorteilhaft bei der Verwendung eines dreipoligen Magneten ist, dass sich Magnetfeldlinien in der Mitte des Sortierraums bedingt durch die Geometrie des Sortierraumes und den Aufbau der Magneteinrichtung konzentrieren und somit mit ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird und ein starkes auf die Materialpartikel einwirkendes Magnetfeld erzeugt werden kann.
  • Anschließend an die Sortierkammer kann in Rotationsrichtung des Zylinders eine Sammelkammer vorgesehen sein, welche sich im Wesentlichen außerhalb des Magnetfeldes der Magneteinrichtung befindet. Da das Magnetfeld in der Sammelkammer auf die Mantelfläche des Zylinders nicht mehr einwirkt, werden die durch das Magnetfeld ursprünglich an die Mantelfläche des Zylinders angezogenen Materialpartikel auch nicht mehr an diese angezogen beziehungsweise an dieser festgehalten. Dies bedeutet, dass sich die Materialpartikel in der Sammelkammer von der Mantelfläche des Zylinders lösen und abfallen. Mit anderen Worten ist es durch diese Konstruktion möglich aus der Sortierkammer herausgeförderte Materialpartikel in der Sammelkammer aufzunehmen und von dort weiter abzuführen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn sich das Magnetfeld im Wesentlichen nur innerhalb der Sortierkammer erstreckt, so dass die Sammelkammer anschließend, bevorzugt unmittelbar anschließend, an die Sortierkammer vorgesehen sein kann.
  • Ferner ist es möglich, auf der Mantelfläche des Zylinders Mitnehmerleisten auszubilden. Diese Mitnehmerleisten, welche sich vorteilhafterweise parallel zu der Längsachse des Zylinders erstrecken, verbessern den Abtransport der Materialpartikel, welche durch das Magnetfeld an die Mantelfläche des Zylinders gezogen werden. Mittels der Mitnehmerleisten wird erreicht beziehungsweise erleichtert, dass das angezogene Material trotz drehender Trommel nicht im Wirkungsbereich des Magnetfelds verbleiben, die Trommel also unter dem Material durchrutschen, sondern aus dem Magnetfeld gefördert wird.
  • Vorteilhaft ist es, wenn im Betrieb des Magnetabscheiders in der Sammelkammer ein höherer statischer Druck als in der Sortierkammer vorhanden ist. Durch diese Druckdifferenz wird eine Luftströmung von der Sammelkammer in Richtung der Sortierkammer eingestellt. Hierdurch wird erreicht, dass nicht oder weniger stark magnetisierbare Materialpartikel von der Sortierkammer in die Sammelkammer strömen können, sondern ein Materialtransport im Wesentlichen nur über an der Mantelfläche des Zylinders angezogene Materialpartikel von der Sortierkammer in die Sammelkammer erfolgt. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern erzeugt somit eine gegen die Transportrichtung des angezogenen Materials gerichtete, abdichtende Gegenströmung.
  • Im Bereich zwischen der Mantelfläche des Zylinders, der Sortierkammer sowie der Sammelkammer ist vorteilhafterweise ein Abdichtungsbereich ausgebildet, wodurch der Luftstrom von der Sammelkammer in die Sortierkammer einstellbar und veränderbar ist. Durch den Luftstrom kann ein zusätzliches Nachreinigen des entstehenden Produktes, welches bevorzugter weise lediglich aus magnetisierbaren Materialpartikeln besteht, erreicht werden. Der Luftstrom, der durch den Abdichtungsbereich zwischen der Sammelkammer und der Sortierkammer in Richtung der Sammelkammer strömt, reißt einen Teil der sich auf der Mantelfläche des Zylinders angesammelten Materialpartikel mit zurück in die Sortierkammer. Dies hat zur Folge, dass, da durch Ummantelung von nicht-magnetischen Partikeln durch magnetischen Partikeln auch nicht-magnetische Materialpartikel an dem Zylindermantel angelagert werden, diese zusammen mit einem Teil der magnetisierbaren Materialpartikel wieder abgeblasen werden und zurück in die Sortierkammer gelangen. Dort werden sie erneut dem kontinuierlichen Sortierverfahren zugeführt, so dass mit einer höheren Wahrscheinlichkeit die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel nicht erneut angelagert werden und damit die Reinheit des magnetisierten Materials verbessert werden kann.
  • Fakultativ hierzu jedoch auch alternativ können in diesem Bereich explizite Einblas- oder Reinigungsdüsen vorgesehen sein, mit denen Luft auf die Mantelfläche des Zylinders geblasen werden kann. Dieses explizite Aufblasen von Luft, welches auch als Sauberblasen bezeichnet werden kann, hat denselben Effekt wie der Luftstrom durch den Abdichtungsbereich. Durch die Möglichkeit des Einstellens des Luftstroms beziehungsweise der Luft durch die Einblasdüsen kann die Reinheit des erzeugten Produktes eingestellt werden.
  • Grundsätzlich können die Mittel zum Erzeugen des Förderluftstroms durch die Sortierkammer beliebig ausgeführt sein. Beispielsweise kann Luft aktiv in die Sortierkammer geblasen werden. Erfindungsgemäß ist es jedoch, wenn der Magnetabscheider in Bezug auf die Umgebung im Unterdruck mittels eines Gebläses betreibbar ist, welches Luft aus dem Magnetabscheider heraussaugt. Der Betrieb in Unterdruck hat den Vorteil, dass die auf sehr hohe Feinheiten zerkleinerten Materialpartikel im Inneren des Magnetabscheiders verbleiben und nicht durch eventuelle Öffnungen aus diesem heraustreten können. Hierdurch werden Probleme der Staubbelastung der Umgebung und dergleichen verringert. Unter Luft oder Förderluft im Sinne der Erfindung kann Umgebungsluft aber auch entsprechende Gase wie Prozeßgase beziehungsweise -luft oder dergleichen verstanden werden.
  • Bevorzugt ist es daher, wenn im Anschluss an die Sortierkammer ein Entstaubungsfilter angeordnet ist und wenn nach dem Entstaubungsfilter ein Gebläse für den Magnetabscheider vorgesehen ist. Mittels einer derartigen Konstruktion wird erreicht, dass die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel, welche durch die Sortierkammer gefördert wurden, aus dem Förderluftstrom mittels des Entstaubungsfilters abgeschieden werden können. Die Anordnung eines Gebläses für den Magnetabscheider nach dem Staubfilter, welches Luft durch die Sortierkammer nach außen saugt, bietet den Vorteil, dass zum einen für das Gebläse eine relativ geringe Belastung mit Staub, das heißt Feinmaterialpartikel, vorhanden ist, und zum anderen die zuvor bereits beschriebene Konstruktion realisiert werden kann, indem der Magnetabscheider im Unterdruck betrieben wird.
  • Nach den Mittel zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel in die Sortierkammer beziehungsweise in den Förderluftstrom der zur Sortierkammer führt, ist bevorzugt eine Beschleunigungsstrecke für die Materialpartikel vorgesehen. Diese Beschleunigungsstrecke dient dazu, die dispergiert aufgebebenen Materialpartikel auf kurzer Strecke auf die Geschwindigkeit des Förderluftstromes zu beschleunigen. Dies kann beispielsweise durch eine Verengung des Querschnitts in den Leitungen zur Sortierkammer erfolgen. Zusätzlich können an der Stelle oder im Bereich des engsten Querschnittes weitere Mittel zur besseren Dispergierung der Materialpartikel in dem Förderluftstrom beispielsweise Nocken, versetzte Zähne oder auch statische Mischer vorgesehen sein.
  • Nach dem Mittel zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel in den Förderluftstrom und vordem beziehungsweise beim Eintritt in die Sortierkammer, kann ein Diffusor vorgesehen sein, welcher dazu dient, die Materialpartikel in dem Förderluftstrom weiter zu dispergieren. Der Diffusor kann beispielsweise durch eine Vergrößerung beziehungsweise Aufweitung des Strömungsquerschnittes der Leitungen realisiert sein. Er dient dazu, das Materialpartikel-Förderluftgemisch weiter zu dispergieren und die Strömungsgeschwindigkeit auf die gewünschte Eintrittsgeschwindigkeit einzustellen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Diffusor einen Aufweitewinkel zwischen 4° bis 6° aufweist, um eine Strömungsablösung und/oder eine Entmischung zu minimieren. Ein weiterer Vorteil des Vorsehens eines Diffusors ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms in der Sortierkammer verringert wird und somit ein langsames und geradliniges Vorbeistreichen des Förderluftstromes an der Mantelfläche des Zylinders ermöglicht wird.
  • In der Sortierkammer insbesondere im Eintrittsbereich des Förderluftstromes kann eine Einrichtung zum Erzeugen von gegensätzlichen oder gegensinnigen Strömungswalzen im Förderluftstrom angeordnet sein. Diese Einrichtung kann beispielsweise als dreieckiges und/oder winkelverstellbares Blech ausgeführt sein, durch dessen Form und Ausrichtung zwei sich gegensinnig drehende Strömungswalzen erzeugt werden. Durch diese Strömungswalzen kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass alle magnetisierbaren Materialpartikel bis zum Austritt aus der Sortierkammer mindestens einmal in Nähe des Mantels des Zylinders gelangen und somit ausreichend in den Einfluss des Magnetfeldes gebracht werden, um an den Zylindermantel gezogen zu werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das Vorsehen von Strömungswalzen ein größerer Querschnitt und damit ein höherer Durchsatz durch die Sortierkammer ermöglicht wird, da es so nicht zwingend erforderlich ist, dass das Magnetfeld über den gesamten Querschnitt der Sortierkammer stark genug ist, da Mittels der Strömungswalzen die geförderten Materialpartikel aus Bereichen mit einem zu schwachen Magnetfeld auch in Bereiche mit einem stark genügen Magnetfeld transportiert werden.
  • Grundsätzlich kann die Sortierkammer im Querschnitt jegliche beliebige Form aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn sie einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten beziehungsweise abgekanteten Ecken besitzt. Ein derartiger Querschnitt hat sich als vorteilhaft herausgestellt, da er besonders gut an das sich ausbildende Magnetfeld der Magneteinrichtung angepasst ist und somit in einfacher Weise erreicht werden kann, dass in der Sortierkammer keine oder nur sehr geringe Bereiche vorhanden sind, in den das Magnetfeld nicht stark genug wirkt.
  • Vorteilhafterweise ist der Magnetabscheider Falschluft eintragsarm ausgebildet. Dies ist insbesondere relevant, wenn der Magnetabscheider bei Unterdruck betrieben wird. Durch die Falschluft eintragsarme Ausbildung wird verhindert, dass ungewollt Luft von außerhalb des Magnetabscheiders in den Magnetabscheider, insbesondere in die Sortierkammer, eingesaugt wird und somit die Strömungsgeschwindigkeit in der Sortierkammer verringert würde. Auch benötigt das Gebläse hierdurch weniger Energie, um eine ausreichende gewünschte Strömungsgeschwindigkeit zu erzeugen.
  • Bevorzugt ist der Magnetabscheider kontinuierlich betreibbar. In diesem Zusammenhang spielt es eine zentrale Rolle, dass ein kontinuierlicher Austrag der an die Mantelfläche des Zylinders gezogenen magnetisierbaren Materialpartikeln aus der Sortierkammer in die Sammelkammer vorgesehen ist, so dass der Magnetabscheider kontinuierlich betrieben werden kann. Dies wird auch dadurch beeinflusst, dass eine kontinuierliche Aufgabe von zu separierenden Materialpartikeln mittels dispergierten Aufgebens in den Förderluftstrom möglich ist, welcher die Sortierkammer ohne Unterbrechung durchströmt. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden kann, da es nicht notwendig ist, beispielsweise zum Ausschleusen der magnetisierbaren Materialpartikel, die Anlage anzuhalten und dann erneut anzufahren.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Länge der Sortierkammer und/oder die Geschwindigkeit des Förderluftstromes derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass eine Verweildauer der Materialpartikel von 0,01 s bis 2 s in der Sortierkammer erreicht wird. Eine derartige Verweilkammer hat sich als zum einen ausreichend lang herausgestellt, dass eine gute Reinheit und Separierung zwischen den beiden Materialpartikelarten, den magnetisierbaren und den nicht-magnetisierbaren, erreicht wird. Zum anderen, ist es gewünscht die Verweildauer möglichst kurz zu halten, da dann ein höherer Durchsatz mit derselben Anlage erreicht werden kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetabscheiders;
    Fig. 2
    eine Aufsicht auf Mittel zum dispergierten Aufgeben entsprechend II aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine teilgeschnittene Ansicht entlang der Linie III aus Fig. 3;
    Fig. 4
    eine Schnittansicht entlang der Linie IV aus Fig. 1;
    Fig. 5
    eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Magnetabscheiders;
    Fig. 6
    eine Vergrößerung des Bereiches VI aus Fig. 5;
    Fig. 7
    eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Magnetabscheider; und
    Fig. 8
    eine Vergrößerung des Bereichs VIII aus Fig. 7.
  • In Fig. 1 ist eine schematische Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetabscheiders 1 dargestellt. Im Folgenden wird dessen Aufbau und Funktionsweise näher erläutert, wobei sowohl die Bauteile als auch die Funktionsweise von der Aufgabe der zu separierenden Materialpartikel 5 in Richtung der Separierung in magnetisierbare Materialpartikel 6 und nicht-magnetisierbare Materialpartikel 7 beschrieben wird.
  • Im Sinne der Erfindung kann unter magnetisierbaren und nicht-magnetisierbaren Materialpartikeln 6, 7 verstanden werden, dass diese eine unterschiedliche magnetische Suszeptibilität haben und die magnetisierbaren Materialpartikel 6 stärker durch ein Magnetfeld beeinflusst werden können als die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7. Hierbei ist es nicht zwingend erforderlich, dass die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 komplett unmagnetisierbar sind.
  • Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass Einzelmerkale des Magnetabscheiders nicht zwingend jeweils zusammen realisiert werden müssen, nur weil sie in der folgenden Beschreibung in einem Ausführungsbeispiel gemeinsam gezeigt und beschrieben sind. Es ist auch möglich, bei einer Ausführung des Magnetabscheiders jeweils auch nur einzelne Merkmale zu realisieren, dies ist immer noch als erfindungsgemäß anzusehen, sofern die Ausführung unter den Gegenstand der angefügten Ansprüche fällt.
  • Die zu separierenden Materialpartikel 5 werden in einem Bunker 3 vorgehalten, aus welchem sie über einen Schneckenförderer 4 weggefördert und zur Separierung in den Magnetabscheider 1 transportiert werden können. Die im Bunker vorgehaltenen zu separierenden Materialpartikel 5 können beispielsweise eine Feinheit von D90<30µm bis D90<500µm aufweisen. Über den Schneckenförderer 4 gelangen die Materialpartikel 5 zu Mitteln 50 zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel in eine Sortierkammer 30 des Magnetabscheiders 1.
  • Der D90-Wert beschreibt die Partikelgrößenverteilung bei einer Kornverteilung, bei der 90 M.-% kleiner und 10 M.-% größer als der angegebene Durchmesser des Grenzkornes sind.
  • Diese Mittel 50 können in verschiedenen Weisen aufgebaut sein. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, welche in einer Aufsicht vergrößert in Fig. 2 gezeigt ist, weisen die Mittel 50 eine Schwingförderrinne 52 mit gezackten Enden 53 auf. Unter diesen Enden 53 befindet sich ein Einlauftrichter 54, welcher mit der Leitung zur Sortierkammer 30 verbunden ist.
  • Die Zacken 53 am Ende der Schwingförderrinne 52 dienen dazu, dass die Materialpartikel 5 mechanisch gut verteilt und möglichst gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Einlauftrichters 54 aufgegeben werden.
  • Der Magnetabscheider 1 wird im Unterdruck zur Umgebung betrieben. Zu diesem Zweck sind Mittel 60 zum Erzeugen eines Förderluftstromes am Ende des Magnetabscheiders 1 vorgesehen, wie später genauer beschrieben wird. Durch den vorhandenen Unterdruck im Magnetabscheider 1 wird durch den Einlauftrichter 54 Umgebungsluft als Förderluft 61 angesaugt in die die Materialpartikel 5 eindispergiert werden.
  • Eine andere Möglichkeit zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel 5 ist beispielsweise das dispergierte Aufgeben mittels eines Dosierbandes und einer Luftförderrinne zu realisieren. Andere Möglichkeiten sind einen rotierenden Teller vorzusehen, auf den die Materialpartikel 5 aufgegeben werden, der von Luft umströmt wird und somit die Materialpartikel 5 vereinzelt in den Luftstrom aufgegeben werden. Ebenfalls ist eine siphonartige Lösung möglich, welche im Wesentlichen einer direkten Bedüsung des Bunkerausganges entspricht. In der Leitung vom Bunker 3 zur Sortierkammer 30 kann dann entsprechend durch Richtungsänderungen sowie in der Leitung vorgesehene Mischer und/oder turbulenzerzeugende statische oder dynamische Einbauten eine weitere Vermischung und Dispergierung erreicht werden.
  • Grundsätzlich sind derartige statische und/oder dynamische Einbauten auch in der hier gezeigten Ausführungsform möglich.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist vor dem Eintritt des Förderluftstroms 61 mit den Materialpartikeln 5 in die Sortierkammer 30 eine Beschleunigungsstrecke 41 vorgesehen. Diese Beschleunigungsstrecke 41 ist im Wesentlichen durch eine Verengung des Querschnitts der Leitungen realisiert und dient für eine kontinuierliche Beschleunigung der Materialpartikel 5 in der Förderluft 61. Im Bereich um die engste Stelle der Beschleunigungsstrecke 41 können zusätzlich noch Prallkörper, beispielsweise Nocken oder versetzte Zähne, und/oder ein statischer Mischer eingebaut sein, um eine weitere Dispergierung, das heißt eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Materialpartikel 5 im Förderluftstrom 61 zu erreichen.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit in der Sortierkammer 30 kann beispielsweise über die Stärke der Mittel 60 zum Erzeugen des Förderluftstroms, welche nachher genauer beschrieben werden, eingestellt werden. Zusätzlich ist es möglich im Rahmen der Beschleunigungsstrecke 41 eine flache Venturidüse vorsehen die ebenfalls die Strömungsgeschwindigkeit der einströmenden Förderluft 61 in die Sortierkammer 30 beeinflusst und somit auch die Förderluftströmungsgeschwindigkeit.
  • In der hier dargestellten Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass am Ende der Beschleunigungsstrecke 41 sowohl die Beschleunigung wie auch die Vermischung der Materialpartikel 5 mit der Förderluft 61 weitgehend abgeschlossen ist und eine möglichst gleichmäßige Verteilung vorhanden ist. Um eine möglichst gute Separierung der magnetisierbaren Materialpartikel 6 und der nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 zu erreichen ist es wünschenswert die Materialpartikel 5 möglichst langsam entlang einer Magneteinrichtung 20, welche im Folgenden näher beschrieben wird, vorbeizuführen. Da somit aber der zu erreichende Durchsatz verringert würde, ist es wünschenswert die Materialpartikel 5 so schnell wie möglich entlang der Magneteinrichtung 20 vorbeizuführen, wobei dennoch eine ausreichend lange Verweilzweit im Magnetfeld erreicht werden muss.
  • Hierzu kann es vorgesehen sein, dass vor dem Eintritt in die Sortierkammer 30 ein Diffusor 42 angebracht ist. Somit wird erreicht, dass der Förderluftstrom 61 aufgeweitet wird und das Sortiergut eventuell weiter dispergiert wird, so dass eine gute Separierung möglich ist. Der Diffusor 42 kann beispielsweise durch ein Aufweiten des Förderquerschnittes realisiert werden, wobei der Winkel des Diffusors 42 optimal zwischen 4° und 6° liegen sollte, um Strömungsablösungen und/oder eine Entmischung zu minimieren. Des Weiteren wird durch die Vergrößerung des Strömungsquerschnittes erreicht, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 mit den Materialpartikeln 5 verringert, so dass diese langsamer durch das im Folgenden näher erläuterte Magnetfeld 25 transportiert werden, wodurch eine längere Einwirkzeit ermöglicht wird.
  • Anschließend strömt die Förderluft 61 mit den Materialpartikeln 5 möglichst langsam und geradlinig durch die sich anschließende Sortierkammer 30. Die Sortierkammer 30 hat wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt, einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten beziehungsweise abgekanteten Ecken. Eine Längsseite der Sortierkammer 30 wird durch einen rotierenden Zylinder 10 begrenzt. Im Inneren des Zylinders 10 befindet sich die Magneteinrichtung 20, welche bevorzugt als dreipoliger Magnet 21 ausgeführt ist. Der Zylinder 10 ist vorteilhafterweise aus einem nicht oder kaum magnetisierbaren Material hergestellt, beispielsweise aus Aluminium.
  • Im Folgenden wird der Aufbau der Magneteinrichtung 20 sowie der des Zylinders 10 detaillierter unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.
  • Wie bereits beschrieben ist die Magneteinrichtung 20 bevorzugt ein dreipoliger Magnet 21. In der hier dargestellten Ausführung handelt es sich um einen Elektromagneten. Dreipolig im Sinne der Erfindung ist darin zu verstehen, dass die Magneteinrichtung 20 derart ausgestaltet ist, dass sie einen zentralen Pol 23 sowie zwei seitlich davon angeordnete weitere Pole 22 und 24 aufweist, welche gegensätzlich zum zentralen Pol 23 sind. Mit anderen Worten, fällt am mittleren Pol 23 der Pol der beiden äußeren Magnete zusammen.
  • Die in Fig. 4 dargestellte Ausführung der Magneteinrichtung 20 ist ein Elektromagnet, welcher einen Eisenkern 26 sowie eine Spule 27 aufweist, um das Magnetfeld 25 zu erzeugen. Die Spule ist hierbei um den mittleren Pol 23 gewickelt. Das Magnetfeld 25 erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Strömungsrichtung in der Sortierkammer 30. Hierbei ist die Breite 31 und die Tiefe 32 der Sortierkammer 30 derart ausgelegt, dass der Innenraum der Sortierkammer 30 möglichst komplett von dem Magnetfeld 25 ausgefüllt ist. Dies bedeutet insbesondere, dass das Magnetfeld 25 innerhalb der Sortierkammer 30 stark genug ist, um die magnetisierbaren Materialpartikel 6 anzuziehen.
  • Die Magneteinrichtung 20 selbst befindet sich im Inneren des Zylinders 10 und ist im Wesentlichen hermetisch von der Umgebung abgeschirmt. Dies hat den Vorteil, dass so magnetisierbare Partikel 6 nicht direkt an den Magneten gelangen können und so seine Leistung verringern beziehungsweise ihn auf Dauer verschmutzen können.
  • Die magnetisierbaren Partikel 6 werden auf eine Mantelfläche 11 des Zylinders 10 durch das Magnetfeld 25 herangezogen und festgehalten. Der Zylinder 10, der auch als Trommel bezeichnet werden kann, ist derart ausgestaltet, dass er sich um seine Längsachse 12 drehen kann. Hierfür ist ein Motor 18 vorgesehen. Durch die Rotationsrichtung 13 des Zylinders 10 wird ein Teil der Mantelfläche 11, wie in Fig. 4 angedeutet, aus dem Wirkungsbereich des Magnetfeldes 25 herausrotiert. Dieser Teil befindet sich außerhalb der Sortierkammer 30. Da in diesem Bereich das Magnetfeld 25 nicht mehr wirkt beziehungsweise nicht mehr stark genug ist, fallen die magnetisierbaren Partikel 6 wiederum von der Mantelfläche 11 des Zylinders 10 ab und können so aus dem Magnetabscheider 1 ausgeschleust werden. Zum besseren Abfördern der magnetisierbaren Partikel 6 aus der Sortierkammer 30 sind zusätzlich auf der Mantelfläche 11 Mitnehmerleisten 14 vorgesehen. Durch das Vorsehen der Mitnehmerleisten 14 auf der Mantelfläche 11 wird erreicht, dass beim Herausrotieren des Zylinders 10 aus dem Magnetfeld 25 die magnetisierbaren Partikel 6 durch das Magnetfeld 25 nicht weiter angezogen werden und verhindert dass sie quasi an der Mantelfläche 11 des Zylinders 10 entlanggleiten und nicht der Drehung folgen. Mit anderen Worten, es wird verhindert, dass sie nicht aus dem Magnetfeld heraus rotiert werden. Da die Mitnehmerleiste 14 eine zusätzliche Erhöhung darstellt, wird somit das Heraustransportieren der magnetisierbaren Partikel 6 aus dem Magnetfeld 25 erleichtert.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den Mitnehmerleisten 14 können auch andere entsprechende Einrichtungen auf der Mantelfläche 11 des Zylinders 10 vorgesehen sein. Beispielsweise sind hierbei Rillen, Vertiefungen oder dergleichen möglich.
  • Wie aus Fig. 1 hervorgeht befindet sich anschließend an die Sortierkammer 30 eine Sammelkammer 40 in der die magnetisierbaren Partikel 6 aufgefangen werden. Am unteren Ende der Sammelkammer 40 befindet sich beispielsweise eine Zellradschleuse 47, um die magnetisierbaren Partikel 6 aus der Sammelkammer 40 abzuziehen ohne den Falschlufteintrag in den Magnetabscheider 1 zu erhöhen. Selbstverständlich, kann die Abzugseinrichtung auch in anderer Weise aufgeführt sein solange der Falschlufteintrag hierdurch minimiert ist.
  • Die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 verbleiben in der Sortierkammer 30 und werden über den Förderluftstrom 61 in Richtung eines Staubfilters 80 transportiert. In diesem Filter 80, werden die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 aus dem Förderluftstrom 61 abgetrennt und können im Anschluss über eine zweite Zellradschleuse 37 ebenfalls aus dem Magnetabscheider 1 abgeführt werden. Anschließend an den Staubfilter 80 schließt sich ein Gebläse 62 an, welches als Mittel 60 zum Erzeugen des Förderluftstroms fungiert und Luft durch den Magnetabscheider 1 saugt.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 insbesondere der Bereich zwischen der Sortierkammer 30 und der Sammelkammer 40 näher erläutert. Hierbei ist in Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches VI aus Fig. 5 dargestellt. Beide Figuren stellen einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1 dar.
  • Wie bereits beschrieben wird der Magnetabscheider 1 im Unterdruck zur Umgebungsluft betrieben. Zusätzlich ist vorgesehen, dass in der Sammelkammer 40 ein höherer statischer Druck als in der Sortierkammer 30 herrscht. Dies bedeutet, dass Luft beziehungsweise Gase tendenziell von der Sammelkammer 40 in Richtung der Sortierkammer 30 strömen. Um dies, insbesondere die Menge und/oder Geschwindigkeit, zu beeinflussen ist ein Abdichtungsbereich 70 an der Kontaktstelle zwischen Sortierkammer 30, Sammelkammer 40 und Mantelfläche 11 des Zylinders 10 vorgesehen. Durch diesen Abdichtungsbereich 70 strömt aufgrund der Druckunterschiede ein Luftstrom von der Sammelkammer 40 in Richtung der Sortierkammer 30. Entsprechend sind im Abdichtungsbereich 70 Einrichtungen wie Abdichtungen oder Lippen vorgesehen, die hier den Luftstrom minimieren beziehungsweise auf ihn Einfluss nehmen können.
  • In der in Bezug auf die Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist am Kontaktbereich zwischen der Sortierkammer 30 und der Sammelkammer 40 eine Abdichtung 72 vorgesehen. Diese ist größer, insbesondere länger, als der Abstand zwischen zwei Mitnehmerleisten 14, so dass im Zusammenspiel mit den Mitnehmerleisten 14 eine Art Kammer mit abgeschlossenen Luftvolumen entsteht, welche als Schleuse für den Luftübertrag von der Sammelkammer 40 in die Sortierkammer 30 fungiert. Der Abstand zwischen der Abdichtung 72 und der Oberseite der Mitnehmerleiste 14 kann eingestellt werden, wodurch der Luftfluss von der Sammelkammer 40 in die Sortierkammer 30 eingestellt werden kann.
  • In diesem Zusammenhang dienen auch die Mitnehmerleisten 14 dazu, den Luftabschluss zwischen der Sortierkammer 30 und der Sammelkammer 40 zu verbessern. Grundsätzlich ist der Abstand zwischen den Abdichtungen und den Mitnehmerleisten 14 einstellbar ausgeführt. Hierdurch kann der Luftstrom 71, welcher sich entgegen der Rotationsrichtung 13 des Zylinders 10 ausbildet, eingestellt werden. Der Luftstrom 71 hat die Aufgabe auf der Mantelfläche 11 beziehungsweise den Mitnehmerleisten 14 anhaftende magnetisierbare 6 und nicht-magnetisierbare 7 Materialpartikel abzublasen und wieder in die Sortierkammer 30 einzublasen. Auf diese Weise kann eine Nachreinigung der Materialpartikel 5 erreicht werden. Selbstverständlich wird der Luftstrom 71 nicht derart stark eingestellt, dass alle Materialpartikel 5 grundsätzlich abgeblasen werden. Wie bereits beschrieben, kann die Stärke und Größe des Luftstroms 71 durch die Einstellung der Abdichtungen variiert werden. In diesem Zusammenhang, ist auch ein Lufteinlass für die Sammelkammer 40 vorgesehen mittels dem ebenfalls die in die Sammelkammer einströmende Luftmenge variiert werden kann, so dass hierdurch auch der Luftstrom 71 beeinflusst werden kann.
  • In ähnlicher Weise ist auch eine Dichtung 73 auf der anderen Seite der Kontaktstelle zwischen der Sammelkammer 30 und der Sortierkammer 40 vorgesehen, wie in Fig. 5 dargestellt. Hier ist eine möglichst gute Abdichtung gewünscht.
  • Für eine Verbesserung der Reinheit der magnetisierbaren Materialpartikel 6 kann noch eine weitere Einrichtung vorgesehen sein. Diese wird in Bezug auf die Figuren 7 und 8 im Folgenden näher erläutert. Fig. 7 stellt ebenfalls eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1 dar, wobei Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII aus Fig. 7 ist. Dies betrifft wiederum den Abdichtungsbereich 70.
  • Zusätzlich zu dem Luftstrom sind hier Reinigungsdüsen 65 vorgesehen, welche aktiv Luft auf die Mantelfläche 11 des Zylinders 10 aufblasen. Dieses aktive Aufblasen kann zum einen durch aktives Einblasen erfolgen, zum anderen ist es auch möglich durch den vorhandenen Unterdruck Luft einzusaugen die in diese Richtung gezogen wird. Der Sinn der zusätzlichen Reinigungsdüsen 65 ist ähnlich zu dem des Luftstroms 71 in dem das auf der Mantelfläche 11 vorhandene Material abgeblasen wird und einer weiteren Reinigung in der Sortierkammer 30 zugeführt wird.
  • Ein noch besseres Separierungsergebnis wird dadurch erreicht, dass, wie in Bezug auf Fig. 3 im Folgenden beschrieben, eine Einrichtung zum Erzeugen von Strömungswalzen 44 in der Sortierkammer 30 vorgesehen ist. Diese Einrichtung kann beispielsweise in Form eines dreieckigen, winkelverstellbaren Blechs oder eines Deltaflügels ausgebildet sein. Wesentlich hierbei ist, dass sie zwei Strömungswalzen 45 erzeugt, welche sich gegensinnig bewegen und zusätzlich sicherstellen, dass Materialpartikel 5, welche sich innerhalb der Sortierkammer 30 befinden, möglichst nah an die Mantelfläche 11 des Zylinders 10 befördert werden und so die magnetisierbaren Partikel 6 an die Mantelfläche 11 herangezogen werden.
  • Die Förderluftströmung 61 in der Sortierkammer 30 sollte möglichst gleichmäßig insbesondere laminar sein. Dies kann im Sinne der Erfindung als möglichst parallel zur Trommel beziehungsweise Magnetachse angesehen werden, wobei dies auch die zuvor beschriebenen Strömungswalzen miteinschließt. Bevorzugterweise wird die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 derart eingestellt, dass sie in etwa der Freifallgeschwindigkeit der Materialpartikel 5 im Kollektiv entspricht. Dies bedeutet, dass von einer nicht dispergierten Aufgabe ausgegangen wird. Hierbei liegt die Geschwindigkeit normalerweise im Bereich zwischen 3 m/s bis 7 m/s.
  • Durch Variation der Strömungsgeschwindigkeit können unterschiedliche Effekte erreicht werden. So wird durch eine höhere, das heißt schnellere, Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 in der Sortierkammer 30 ein höherer Durchsatz bei konstanter Staubbeladung also gleicher Materialpartikelbeladung 5 pro Volumen Förderluft 61 erreicht. Bei gleichbleibendem Durchsatz verringert sich die Staub- beziehungsweise Materialpartikelbeladung, wodurch die Reinheit des in der Sammelkammer 40 ausgeschleusten magnetisierbaren Materialpartikelanteils 6 erhöht wird.
  • Wird die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 verringert, so erhöht sich die Verweilzeit im Magnetfeld 25 und damit das Ausbringen an magnetisierbaren Partikel 6 im ausgeschleusten Anteil.
  • Wie sich aus dem Gesamtkonzept des Magnetabscheiders 1 ergibt, sind die zentralen Merkmale für den erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1, dass die Materialpartikel 5, welche zu separieren sind, im Gleichstrom mit der Förderluft 61 transportiert werden. Zusätzlich ist zentral, dass der Förderluftstrom 61 und die Rotationsrichtung 13 des Zylinders 10 im Wesentlichen senkrecht aufeinander ausgerichtet sind, so dass die magnetisierbaren Materialpartikel 6, welche sich auf der Mantelfläche 11 des Zylinders 10 anlegen, möglichst zügig aus dem Magnetfeld 25 entfernt werden und so die Leistung der Magneteinrichtung 20 im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Würden diese länger angelagert bleiben, so würde sich das entstehende Magnetfeld 25 auf Dauer abschwächen und somit ein schlechterer Wirkungsgrad des Magnetabscheiders 1 vorliegen.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere erfindungsgemäße Magnetabscheider 1 hintereinander anzuordnen, um abhängig von der Magnetfeldstärke und den einzelnen zu sortierenden Materiapartikeln 5 unterschiedliche Materialqualitäten zu erzeugen. In ähnlicher Weise ist es auch möglich, dies durch eine zweigeteilte Sammelkammer 40 zu realisieren bei der in einem oberen Bereich Material mit anderen Eigenschaften als in einem unteren Bereich angesammelt wird. Diesbezüglich ist es auch möglich entlang der Längsachse des Zylinders unterschiedlich starke Magneteinrichtungen 20 vorzusehen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1 wird außerdem ein äußerst günstiges Wachstumsgesetz im Vergleich zu ähnlich aufgebauten Magnetabscheidern aus dem Stand der Technik erreicht.
  • Zum Erhöhen des Durchsatzes bei herkömmlichen Trommelmagnetabscheidern kann dies in der Regel nur durch das Erhöhen der Breite der Trommel, Erhöhen der Dicke der zulässigen Materialschicht an magnetisierbaren Partikeln und/oder der Trommeldrehzahl, das heißt der Umdrehungsgeschwindigkeit, erreicht werden. Wie bereits beschrieben, kann die Dicke der Materialschicht auf der Trommel nicht ohne negative Wirkungen auf das Ausbringen, die Reinheit sowie der Stärke des Magnetfeldes erreicht werden. In ähnlicher Weise verhält es sich mit der Drehzahl der Trommel. Ab einer gewissen Drehzahl der Trommel ist die Fliehkraft derart groß, dass die angezogenen Materialpartikel durch die Drehung wieder von der Trommel weg geschleudert werden und somit nicht mittels der Trommel aus dem Magnetfeld gefördert werden können. Dies bedeutet, da die Austragsgeschwindigkeit der Trommel sowie die Schichtdicke auf der Trommel bei einer vergrößerten Dimensionierung konstant gehalten werden sollte, der Durchsatz meist nur über die Breite der Trommel vergrößert werden kann. Dies ist auch dadurch begründet, dass bei bekannten Trommelmagnetabscheidern, im Gegensatz zur Erfindung, nicht erreicht wird, dass im Wesentlichen nur magnetisierbare Partikel an die Trommel angezogen werden. Bei den herkömmlichen Trommelmagnetabscheidern ist es daher gewünscht, die Schicht der magnetisierbaren Partikel an der Trommel möglichst dünn, das heißt idealerweise als Einkornschicht, zu halten.
  • Demgegenüber ist es nach der Erfindung durch die Sortierkammer möglich diese in alle drei Richtungen, Länge, Höhe und Breite zu vergrößern. Wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Sortierkammer konstant gehalten wächst der Durchsatz des erfindungsgemäßen Magnetabscheiders in diesem Fall quadratisch im Gegensatz zu proportional beim Stand der Technik. Kann die Strömungsgeschwindigkeit mit wachsender Anlage und Größe ebenfalls erhöht werden, ergibt sich ein Wachstumsgesetz mit einer noch höherer Potenz. Hierbei zeigt sich der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber bekannten Trommelmagnetabscheidern: Bei dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider ist es nicht notwendig, nur eine dünne Einkornschicht an magnetisierbaren Partikeln auf der Trommel vorzusehen, weil durch die dispergierten Partikel im Förderluftstrom und die gesamte Konstruktion des Magnetabscheiders im Wesentlichen nur magnetisierbare Partikel auf der Trommel beziehungsweise auf dem Zylindermantel vorhanden sind. So entsteht kein Drehzahlproblem, wie bei bekannten Magnettrommelabscheidern, und es ist für die Reinheit irrelevant, wie langsam sich die Trommel dreht und wie dick die Schicht an magnetisierbaren Partikeln auf der Trommel ist
  • Ein derartiges günstiges Wachstumsgesetz bietet den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Magnetabscheider 1 auch bei höheren Anlagengrößen eingesetzt werden kann, ohne zu unwirtschaftlichen Dimensionen führen zu müssen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider ist es somit möglich, feine Materialpartikel in einer Größenordnung von D90<30µm bis D90<500µm trocken in effizienter Weise zu separieren.

Claims (15)

  1. Magnetabscheider (1) zum trockenen Separieren von Materialpartikeln (5) mit unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten
    mit einem um seine Längsachse (12) rotierbaren Zylinder (10),
    mit einer ortsfesten, innerhalb des Zylinders angeordneten und sich im Wesentlichen über die Länge des Zylinders erstreckenden Magneteinrichtung (20), welche zum Erzeugen eines in Längsrichtung des Zylinders ununterbrochenen Magnetfeldes (25) ausgebildet ist,
    mit einer Sortierkammer (30), welche sich entlang eines Teils der Mantelfläche (11) des Zylinders (10) in Umfangsrichtung des Zylinders (10) und parallel zur Längsachse (12) des Zylinders (10) entlang der Höhe des Zylinders (10) erstreckt, mit Mitteln (50) zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel (5) in die Sortierkammer (30),
    mit Mitteln (60) zum Erzeugen eines Förderluftstromes (61) durch die Sortierkammer (30),
    wobei im Betrieb die Materialpartikel (5) durch die Sortierkammer (30) mittels des Förderluftstroms (61) gefördert werden,
    mit einem Motor (18) zum Rotieren des Zylinders (10) um seine Längsachse (12), wobei im Betrieb die Mantelfläche (11) des Zylinders (10) durch Rotation des Zylinders (10) im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Förderluft (61) bewegt wird und
    wobei die Magneteinrichtung (20) und der Zylinder (10) derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, dass das Magnetfeld (25) im Wesentlichen im Bereich des Teiles der Mantelfläche (11) mit der Sortierkammer (30) und in der Sortierkammer (30) eine ausreichende Stärke aufweist, um Materialpartikel (5) an die Mantelfläche (11) zu ziehen,
    dadurch gekennzeichnet
    dass der Magnetabscheider (1) in Bezug auf die Umgebung im Unterdruck mittels eines Gebläses (62) betreibbar ist, welches Luft aus dem Magnetabscheider (1) heraussaugt.
  2. Magnetabscheider nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Magneteinrichtung (20) als 3-poliger Magnet (21) mit N-S-N oder S-N-S Anordnung der Pole (22, 23, 24) ausgeführt ist.
  3. Magnetabscheider nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass anschließend an die Sortierkammer (30) in Rotationsrichtung (13) des Zylinders (10) eine Sammelkammer (40) vorgesehen ist, welche sich im Wesentlichen außerhalb des Magnetfeldes (25) der Magneteinrichtung (20) befindet.
  4. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf der Mantelfläche (11) des Zylinders (10) Mitnehmerleisten (14) ausgebildet sind.
  5. Magnetabscheider nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Betrieb in der Sammelkammer (40) ein höherer Druck als in der Sortierkammer (30) ausgebildet ist.
  6. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Bereich zwischen der Mantelfläche (11) des Zylinders (10), der Sortierkammer (30) sowie der Sammelkammer (40) ein Abdichtungsbereich (70) ausgebildet ist, wodurch ein Luftstrom (71) von der Sammelkammer (40) in die Sortierkammer (30) einstellbar ist.
  7. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 6
    dass im Bereich zwischen der Mantelfläche (11) des Zylinders (10), der Sortierkammer (30) sowie der Sammelkammer (40) Reinigungsdüsen (40) vorgesehen sind, mit denen Luft auf die Mantelfläche (11) des Zylinders (10) geblasen wird.
  8. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Ende des Magnetabscheiders (1) ein Gebläse (62) für den Magnetabscheider (1) vorgesehen ist.
  9. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Anschluss an die Sortierkammer ein Entstaubungsfilter angeordnet ist.
  10. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach den Mitteln (50) zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel (5) in die Sortierkammer (30) eine Beschleunigungsstrecke (41) für die Materialpartikel (5) vorgesehen ist.
  11. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach den Mitteln (50) zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel (5) und beim Eintritt in die Sortierkammer (30) ein Diffusor (42) vorgesehen ist, um die Materialpartikel (5) in dem Förderluftstrom (61) weiter zu dispergieren.
  12. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Sortierkammer (30) im Eintrittsbereich des Förderluftstromes (61), eine Einrichtung (44) zum Erzeugen von gegensinnigen Strömungswalzen in der Förderluftströmung (61) angeordnet ist.
  13. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Sortierkammer (30) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten beziehungsweise abgekanteten Ecken aufweist.
  14. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Magnetabscheider (1) kontinuierlich betreibbar ist.
  15. Magnetabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Länge der Sortierkammer (30) und die Geschwindigkeit des Förderluftstromes (61) ausgebildet und eingerichtet sind, eine Verweildauer der Materialpartikeln (5) in 0,01 s bis 2 s in der der Sortierkammer (30) zu erreichen.
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