WO1998003266A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen von feinteiligen stoffgemischen mittels eines magnetischen feldes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum trennen von feinteiligen stoffgemischen mittels eines magnetischen feldes Download PDF

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Harald Wester
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Wester Tonbergbau Kg
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    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/20—Magnetic separation whereby the particles to be separated are in solid form

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for
  • a device for the discontinuous cleaning of ferromagnetic scrap which has a motor-driven drum equipped with a perforated bottom and an electromagnet arranged below the perforated bottom.
  • the drum is loaded in batches with material to be cleaned, which is crushed when the drum rotates and the non-ferromagnetic parts by means of perforated bottom of blown compressed air can be blown up out of the drum.
  • Such a device is not practical for fine dusts.
  • the invention has for its object to provide a magnetic separator with which it is possible to enable a substance separation of a substance mixture containing ferromagnetic particles, even with a very high degree of purity and low residual proportions of ferromagnetic particles in the cleaned fraction.
  • a mixture of substances should be separated into ferromagnetic particles and non-ferromagnetic particles for particle sizes between 0 and 1 mm.
  • Such mixtures include minerals containing iron particles, ground plastics, blast furnace and steel works slags, industrial waste and others.
  • the known magnetic separators are not suitable for cleanly separating such finely divided substance mixtures or for extracting the ferromagnetic particles cleanly.
  • the finer that Ferromagnetic particles are the more non-ferromagnetic product is entrained with the ferromagnetic particles during the material separation, so that a clean material separation is not possible.
  • fine ferromagnetic particles are packaged in the non-ferromagnetic particles in such a way that they cannot be lifted out of the mixture of substances and detached by means of the known magnetic separators.
  • the invention solves the problem posed for separating finely divided substance mixtures from non-ferromagnetic particles and ferromagnetic particles with a maximum particle size up to 1 mm by means of a magnetic field according to claim 1 in that the substance mixture is conveyed in a conveying direction over a conveying surface and magnetic fields with constantly alternating field direction are generated by a magnet system arranged on the underside of the conveying surface and moving with alternating poles N, S and the mixture of substances in the conveying direction above the magnetic fields generated by the magnet system on the
  • Conveying surface migrates, the ferromagnetic particles being attracted by the locally prevailing magnetic field to the conveying surface when passing through the magnetic field above the conveying surface and, depending on the size of the ferromagnetic particles and / or the change speed of the magnet system, the ferromagnetic particles opposite to or in the direction of movement of the magnet system are deflected and discharged from the conveying direction of the mixture of substances.
  • the magnet system according to the invention can be used as
  • Permanent magnet system or as an electromagnetic
  • Magnet system be formed, in particular it is multi-pole.
  • the conveyance of the mixture of substances via the conveying surface can be brought about by the action of gravity and / or vibrations caused by conveying impulses.
  • 3,000 to 50,000 field changes per minute are generated by the moving magnet system to carry out the method. It is essential for the method according to the invention that the magnet system is moved in the opposite direction to the conveying direction of the mixture of substances.
  • the mixture of substances travels in a conveying direction across the magnetic fields generated by the magnet system on the conveying surface transversely to the pole arrangement.
  • the magnet system is moved in a plane parallel to the conveying surface of the mixture of substances.
  • Magnet system performs a movement below the conveying surface in the opposite direction to the conveying direction of the mixture of substances. It is advantageous here to set the fixed conveying surface at an angle, preferably at an angle of 30 to 80 °, preferably 45 to 75 °, so that the mixture of substances is conveyed over the inclined conveying surface under the action of gravity.
  • the slope depends on the mixture of substances used, the particle size distribution and also the amount of ferromagnetic particles to be removed and their size.
  • a further improvement in the separation of substances is achieved in that the conveying surface, over which the mixture of substances is guided and also guided through the magnetic fields, is set in vibration and in this way the mixture of substances is loosened and the discharge of the ferromagnetic particles and the separation of substances is facilitated .
  • the mixture of substances is conveyed via a fixed conveying surface and magnetic fields with a constantly changing field direction are arranged on a circular ring by a magnet system arranged on the underside of the conveying surface and rotating in a plane parallel to the conveying surface G arranged alternating poles (N, S) are generated and the mixture of substances migrates in the conveying direction over the working path formed by the magnet system in the form of a circular ring on the conveying surface, the ferromagnetic particles passing through the magnetic field above the circular ring from the magnetic field to the Conveying surface are attracted and, depending on the size of the ferromagnetic particles and / or the rotational speed of the magnet system, the ferromagnetic particles are deflected opposite to or in the direction of rotation of the magnet system along the circular path from the conveying direction of the mixture of substances and discharged.
  • N, S are generated and the mixture of substances travels in the conveying direction over the magnetic fields generated by the magnet system on the conveying surface, the ferromagnetic particles being attracted by the magnetic field onto the conveying surface as the magnetic field passes through the conveying surface and the ferromagnetic particles deflected in the direction of rotation of the drum from the mixture of substances and discharged.
  • the conveying drum can be effected by the action of gravity and / or vibrations, caused by conveying impulses, or by the rotation of the conveying drum itself.
  • the invention proposes an apparatus for carrying out the method for separating finely divided substance mixtures from non-ferromagnetic particles and Ferromagnetic particles with a maximum particle size of up to 1 mm by means of a magnetic field according to claim 15, in which a fixed discharge plate made of a non-magnetizable material is provided as the conveying surface, which has an inlet opening on one side, in the case of an inclined conveying surface on its higher side for the task of the mixture of substances and on the opposite side there is an exit opening for the fraction containing non-ferromagnetic particles freed from the ferromagnetic particles, that a rotating turntable provided with a drive is arranged below the discharge plate and extending parallel to it and on the turntable Multi-pole magnet system with poles spaced apart from one another on a circular ring (alternating N, S), the turntable made of a soft magnetic material forming the back plate of the magnet system and in the discharge plate At least one discharge opening for the ferromagnetic particles of the mixture of substances is formed above the circular ring of
  • the rapid rotation of a multi-pole magnet system and the associated frequent field changes result in the constant reorientation of the magnetized ferromagnetic and aligned according to the prevailing field direction
  • Causing particles causes non-ferromagnetic particles that are previously between the ferromagnetic particles, which adhere to them, to be released and to be shaken off by the movement of the iron particles along the working path and thus also in the direction of conveyance according to the force of gravity with that of the ferromagnetic particles liberated remaining mixture of substances move over the conveying surface in the direction of gravitation and are then discharged without the ferromagnetic particles which move on or through the magnetic field.
  • a multi-pole magnet system with poles arranged on a circular path, at least ten field changes should take place with one revolution of the magnet system.
  • the system rotates in order to enable rapid field changes, with at least 300 to 1000 revolutions per minute preferably being provided for the magnet system, taking into account the finely divided nature of the mixture of substances.
  • the method of material separation can also be carried out with a device in which a conveyor drum made of a non-magnetizable material is provided as the conveying surface and within the conveyor drum a magnet carrier mounted on a rotatable shaft, on the circumference of which the magnets with changing poles are attached and wherein the magnetic carrier is rotatable independently of the conveyor drum opposite to the direction of rotation of the conveyor drum.
  • the conveyor drum is preferably surrounded by a flexible conveyor belt which is guided around the conveyor drum and a deflection roller. This is inside the conveyor drum >
  • Magnet system mounted on a rotatable shaft can be independent of the drum shell, i.e. the conveyor drum and the conveyor belt.
  • the conveyor drum or the conveyor belt only rotates slowly in the conveying direction at about 2 to 50 revolutions per minute
  • the magnet system arranged within the conveying drum rotates in the opposite direction of rotation to the conveyor drum and the conveying direction as fast as is necessary, to generate 3,000 to 50,000 field changes per minute. This depends on the number of poles, which are alternately arranged in a circle on the magnet system.
  • the areas and parts of the device that do not directly form the magnetic system such as the conveying surface and discharge plate and one that covers the conveying area
  • Cover plate are preferably made of a non-magnetizable material, such as stainless steel.
  • Fig. 1 is a side view of the separation device in a schematic representation
  • Fig. 2 is the supervision of the turntable with multi-pole
  • FIG. 3 shows the top view of the separating device according to FIG.
  • Fig. 4 is a schematic representation of the
  • Fig. 5 shows a schematic representation of the forced migration of the ferromagnetic particles
  • FIG. 6 schematic representation of the material separation by means of a conveyor drum with a conveyor belt 7, 8 schematic side view and cross section of a conveyor drum according to FIG. 6.
  • FIG. 5 shows the principle of magnetic separation by means of high-frequency field changes.
  • a mixture of substances is passed over a work surface 5, of which only the ferromagnetic particles 100 are shown for the sake of simplicity.
  • a magnet system which moves in the direction of the arrow D and in which a multiplicity of magnets 3 are arranged on a magnet carrier 4, the north and south magnetic poles alternating with one another.
  • the direction of movement of the mixture of substances Pl is opposite to the direction of movement D of the magnet system.
  • Conveying area 5 is located, i.e. deflect and separate from the non-ferromagnetic particles.
  • the ferromagnetic particles of the mixture of substances are forced into a migration movement by the magnet system, since the ferromagnetic particles are always in the direction of the convergence of the field lines tl be attracted. Due to the permanent field changes caused by the magnetic system, the ferromagnetic particles magnetized by the magnetic field move in the direction of the corresponding field lines and carry out constant reorientations along the working path influenced by the magnetic field on the conveying surface in accordance with the constantly occurring field changes, which are caused by an overhead and tumbling of the ferromagnetic particles.
  • FIG. 1 to 4 show an application of the material separation according to the invention, in which a fixed discharge plate is provided as the conveying surface, which is inclined and over which the mixture of substances migrates in the direction of gravity.
  • the magnet system is arranged on a circular path below the conveying surface and rotates at high speed
  • the 1 and 3 comprises a fixed discharge plate 5, which represents the conveying surface for the mixture of substances to be separated.
  • the discharge plate is preferably erected obliquely at an angle ⁇ , for example at an angle of 70 ° with respect to the horizontal.
  • the magnetic carrier in the form of a turntable 4, which is rotated in the direction of rotation D by the motor 2, is arranged under the discharge plate 5 at a short distance and parallel thereto.
  • 28 poles N / S are alternately fixed at an equal distance on a circular path in the example shown, see Fig. 2.
  • the poles 3 form the multipole magnet system, which enables a corresponding number of field changes along the circular path formed by the poles with one turn of the turntable 4 in the direction of rotation D. The faster the turntable 4 rotates, the higher the number of field changes per unit, viewed at a specific point, with respect to the discharge plate 5.
  • the mixture of substances to be separated is applied from above to the application plate 5 via the input opening or the input area 10 and, due to the force of gravity, falls essentially downwards in the direction of conveyance F and becomes - without action of a magnetic field - discharged through the exit opening or exit area 11.
  • a cover flap 6 is provided above the discharge plate 5 at the appropriate distance so as not to impede the conveying of the mixture of substances in the direction of arrow F.
  • the cover flap 6 and the discharge plate 5 are made of a non-magnetizable material, for example a corresponding stainless steel.
  • the discharge plate 5 has at least one, preferably three discharge openings 51, 52, 53 for the ferromagnetic particles, as can be seen in the view according to FIG. 3. These discharge openings are perforations, for example in the form of slots in the discharge plate 5. They are arranged in a region of the circular path K on which the poles 3 run below the discharge plate with the turntable 4, these discharge openings 51, 52, 53 being outside of the feed area 10 and discharge area 11 or at their edge areas.
  • Discharge plate are arranged, viewed in the direction of conveyance F, narrow elongated slots, so that as far as possible no non-ferromagnetic material mixture can fall through these slots.
  • a further discharge opening 53 viewed in the direction of rotation of the turntable 4, is formed approximately 90 ° from the feed area of the discharge plate 5 above the circular path K in the discharge plate 5.
  • the discharge openings 51, 52 are each arranged at 90 ° from the feed area 10 on the discharge plate 5 above the circular path K of the poles 3.
  • the mixture of substances containing both ferromagnetic particles 100 and non-ferromagnetic particles 101 hits the rapidly rotating magnetic system located below the discharge plate 5 and passes through its alternating magnetic field through the circular path K is indicated.
  • the ferromagnetic particles are magnetized and attracted to the surface of the discharge plate 5 by the magnetic field lines and effects, while the non-magnetizable particles 101, see also FIG. 4, continue to slide freely in the conveying direction F due to gravity .
  • the ferromagnetic particles 100 held on the surface of the discharge plate 5 in the region of the circular path K are now constantly exposed to a magnetic field which changes the field direction by the rotating magnet system, which inevitably leads to an overhead movement, since they are in the direction of the convergence of the field lines, which are constant change, be tightened and constantly rearrange according to the field change according to the prevailing field lines.
  • the movement of the fine ferromagnetic particles 100 due to the changing magnetic field runs counter to the direction of rotation D of the turntable 4, namely in the direction of the arrows Pl.
  • the ferromagnetic particles 100 With the ferromagnetic particles 100, however, non-ferromagnetic particles 101 adhering to them are also retained on the surface of the discharge plate 5 or conveyed in the direction of movement of the ferromagnetic particles 100. Due to the constant movement of the ferromagnetic particles 100, however, there is loosening between the ferromagnetic particles and those adhering to them n + non-ferromagnetic particles 101, which initially moved with the ferromagnetic particles 100 on the circular path K. Finally, the non-ferromagnetic particles 100 fall off from the ferromagnetic particles 100 and can now also travel in the direction of conveyance F via the
  • Discharge plate 5 fall down.
  • the ferromagnetic particles 100 migrate over a longer path along the circular path K, see arrow P1 in Fig. 4, for example over a wrap angle of about 120 °, whereby they are cleaned up by their inevitable movement due to the changing magnetic field until they Reach the discharge opening 51 and fall down through the discharge plate 5 and emerge from the removal opening 12, see FIG. 1, as a pure ferromagnetic fraction and are removed.
  • ferromagnetic particles are still contained in the material mixture after passing through the magnetic field in the area 50 of the circular path in the material mixture, these are conveyed downward in the direction of arrow F and meet the magnetic field in the area 55 a second time when crossing the circular path K.
  • ferromagnetic particles can now be further sorted out by the magnetic field rapidly changing the direction of the field, the ferromagnetic particles adhering to the discharge plate 5 as a result of the magnetic field effects, provided they are small enough, in turn counter to the direction of rotation D on the circular path K to hike to the discharge opening 52 and then fill through it and be discharged. If coarser ferromagnetic particles are contained in the substance mixture in the area 55, these will be with the Direction of rotation D in the direction of the discharge opening 51 move along the circular path and are discharged at 51.
  • the ferromagnetic particles are set into violent rollovers as a result of the field changes, so that any non-ferromagnetic particles still adhering to the ferromagnetic particles are detached and strive towards the exit area 11 as a result of gravity on the discharge plate 5.
  • the material mixture in the exit area 11 of the discharge plate 5 is cleaned to a high degree, i.e. free of ferromagnetic particles.
  • the device according to the invention and the method according to the invention make it possible to purify fine-particle mixtures containing ferromagnetic particles so that the residual ferromagnetic particle content is less than 0.01% by weight.
  • the speed of rotation of the turntable 4 and the number of poles in a circular ring arrangement, their spacing and size depend on the composition of the finely divided mixture of substances in quantity and quality.
  • FIG. 6 shows a further application of the method according to the invention, in which the substance mixture of ferromagnetic particles 100 and non-ferromagnetic particles 101 with a maximum particle size of up to 1 mm in a conveying direction F via a slowly rotating one
  • Conveyor drum 500 is conveyed and magnetic fields with a constantly changing field direction are generated by a magnet system with magnets 3 with alternating poles N, S, which is arranged inside the conveyor drum and rotates in the direction D counter to the direction of rotation FD of the conveying drum 500.
  • a conveyor belt 504 is preferably provided above the conveyor drum 500 and is guided via the conveyor drum 500 with the magnet system and a deflection roller 503.
  • the deflection roller 503 can be formed with the same diameter as the conveyor drum or preferably with a smaller diameter than the conveyor drum 500, as a result of which the angle of wrap of the conveyor belt 504 around the conveyor drum 500 becomes greater than 180 °.
  • the magnet system is mounted on a rotatable shaft 501 by means of the bearings 507a, 507b and rotates in the direction of rotation D independently of the conveyor drum 500.
  • the conveyor drum 500 is also on the shaft 501 by means of the bearings 506a, 506b and can rotate independently of the magnet system.
  • the magnets 3 are attached to the magnet carrier 502, which in turn is attached to the shaft 501.
  • the conveyor drum with the rotating conveyor belt 504 rotates slowly in the working direction F or FD at 2 to 50 revolutions per minute.
  • the magnet system 4 rotates at as many revolutions per minute counter to the direction of rotation of the drum as is necessary, in accordance with the number of alternating poles N, S on the circumference of the magnet carrier and in relation to the conveying speed F of the conveyor belt about 3,000 to 50,000 generate magnetic field changes per minute.
  • the material mixture 100, 101 is brought into the working area of the conveyor drum, where, under the action of the alternating magnetic fields, the ferromagnetic particles 100 magnetize and now the magnetized particles 100 begin a traveling movement on the conveyor belt 504, as shown in FIG. 5. This traveling movement is opposite to the direction of movement of the magnet system.
  • the magnetized ferromagnetic particles 100 detach from the non-ferromagnetic particles 101.
  • the non-ferromagnetic particles 100 automatically fall from the conveyor drum as a result of gravity or the conveyor belt down and can be collected in area S. and be dissipated.
  • the magnetized particles 100 adhere to the conveyor belt 504 and continue their movement on the outside as the conveyor drum continues to rotate downward, as long as the conveyor belt 504 adheres to the drum surface and the alternating magnetic fields have a sufficient influence and attraction exert on the magnetized particles.
  • the magnetized ones also fall ferromagnetic particles 100 and can be collected and removed at a collection point SO.
  • the ferromagnetic particles 100 are then also covered
  • the non-ferromagnetic particles Due to the passage of the alternating magnetic field and the forced varied movement of the ferromagnetic particles, the non-ferromagnetic particles, including those adhering to the ferromagnetic particles, can separate and there is a very clean separation of ferromagnetic particles into two fractions with a very high degree of purity of both Fractions.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von feinteiligen Stoffgemischen aus nichtferromagnetischen Teilchen und ferromagnetischen Teilchen mit einer maximalen Teilchengröße bis zu 1 mm mittels eines magnetischen Feldes, bei dem das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über eine Förderfläche gefördert wird und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem auf der Unterseite der Förderfläche angeordneten mit abwechselnden Polen (N, S) ausgerüsteten sich bewegenden Magnetsystem erzeugt werden und das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über den von dem Magnetsystem erzeugten magnetischen Feldern auf der Förderfläche wandert, wobei die ferromagnetischen Teilchen bei Durchlaufen des magnetischen Feldes oberhalb der Förderfläche von dem magnetischen Feld auf die Förderfläche angezogen werden und je nach Größe der ferromagnetischen Teilchen und/oder der Wechselgeschwindigkeit des Magnetsystems die ferromagnetischen Teilchen entgegengesetzt zur oder in Bewegungsrichtung des Magnetsystems aus der Förderrichtung des Stoffgemisches ausgelenkt und ausgetragen werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von feinteiligen Stoffgemischen mittels eines magnetischen Feldes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Trennen von feinteiligen Stoffgemischen aus nichtferromagnetischen Teilchen und ferromagnetischen Teilchen mit einer maximalen Teilchengröße bis zu 1 mm mittels eines magnetischen Feldes.
Es sind eine Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen, wie Trom elscheider, Überbandmagnetscheider und dergleichen, zur magnetischen Ausscheidung von Eisenteilen aus Schüttgütern aller Art bekannt. Insbesondere werden solche Magnetscheider für die Abscheidung relativ großer Fremdeisenteile, wie Werkzeuge, Baggerzähne, Schrauben usw. , aus Schüttgütern eingesetzt, um einen wirksamen Schutz für nachgeschaltete Verarbeitungsmaschinen für das Schüttgut zu bieten.
Aus der DE 43 18 459 C2 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur diskontinuierlichen Reinigung von ferromagnetische Schrott bekannt, die eine mit einem perforierten Boden ausgestattete motorisch angetriebene Trommel und einen unterhalb des perforierten Bodens angeordneten Elektromagneten aufweist . Die Trommel wird chargenweise mit zu reinigendem Material bestückt, das bei Drehung der Trommel zerkleinert und die nicht ferromagnetischen Teile mittels durch den perforierten Boden geblasener Druckluft nach oben aus der Trommel abgeblasen werden. Für feine Stäube ist eine solche Einrichtung nicht praktikabel .
Aus der DE 32 00 143 AI ist ein Verfahren mit einer Vorrichtung bekannt, bei der ein senkrecht stehender Polradzylinder mit Polleisten mit in U fangsrichtung alternierender Polarität vorgesehen ist, das bei Rotation Wirbelströme und unterschiedliche tangentiale und radiale Kräfte an daran vorbeifallenden Nichteisenmaterialien unterschiedlicher Leitfähigkeit hervorruft, so daß eine gewisse Trennung der zu sortierenden Nichteisenmaterialien durch unterschiedlich starke Auslenkung erfolgen kann.
Je feinteiliger ein Stoffgemisch aufgebaut ist, insbesondere dergestalt, daß die ferromagnetischen die Verunreinigung darstellenden Teilchen praktisch in der gleichen Größenordnung und in hohen Anteilen in dem zu trennenden Stoffgemisch enthalten sind, ist eine saubere Trennung derartiger Stoffgemische mit feinteiligen Anteilen ferromagnetischer Teilchen mit den bekannten Magnetscheidern nicht mehr gewährleiste .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetscheider zu schaffen, mit dem es möglich ist, eine Stofftrennung eines ferromagnetische Teilchen enthaltenden Stoffgemisches zu ermöglichen, auch mit sehr hohem Reinheitsgrad und geringen Restanteilen an ferromagnetischen Teilchen in der gereinigten Fraktion. Insbesondere soll eine Stofftrennung eines Stoffgemisches in ferromagnetische Teilchen und nichtferromagnetische Teilchen für Teilchengrößen zwischen 0 bis 1 mm erfolgen. Solche Stoffgemische sind beispielsweise Eisenteilchen enthaltende Minerale, gemahlene Kunststoffe, Hochofen- und Stahlwerksschlacken, Industriemüll u.a.
Die bekannten Magnetscheider sind nicht geeignet, um derart feinteilige Stoffgemische sauber zu trennen bzw. die ferromagnetischen Teilchen sauber herauszuholen. Je feiner die ferromagnetischen Teilchen sind, um so mehr nicht ferromagnetiεches Produkt wird bei der Stofftrennung mit den ferromagnetischen Teilchen mitgerissen, so daß keine saubere Stofftrennung möglich wird. Zum anderen sind feine ferromagnetische Teilchen so in den nichtferromagnetischen Teilchen verpackt, daß sie mittels der bekannten Magnetabscheider gar nicht aus dem Stoffgemisch heraushebbar und -lösbar sind.
Die Erfindung löst das gestellte Problem zum Trennen von feinteiligen Stoffgemischen aus nichtferromagnetischen Teilchen und ferromagnetischen Teilchen mit einer maximalen Teilchengröße bis zu 1 mm mittels eines magnetischen Feldes gemäß Anspruch 1 dadurch, daß das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über eine Förderfläche gefördert wird und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem auf der Unterseite der Förderfläche angeordneten und sich bewegenden Magnetsystem mit abwechselnden Polen N, S erzeugt werden und das Stoffgemisch in Förderrichtung über den von dem Magnetεystem erzeugten magnetischen Feldern auf der
Förderfläche wandert, wobei die ferromagnetischen Teilchen bei Durchlaufen des magnetischen Feldes oberhalb der Förderfläche von dem örtlich vorherrschenden magnetischen Feld auf die Förderfläche angezogen werden und je nach Größe der ferromagnetischen Teilchen und/oder der Wechselgeschwindigkeit des Magnetsystems die ferromagnetischen Teilchen entgegengesetzt zur oder in Bewegungsrichtung des Magnetsystems aus der Förderrichtung des Stoffgemisches ausgelenkt und ausgetragen werden.
Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche 1 bis 14 entnehmbar .
Das erfindungsgemäße Magnetsystem kann als
Permanentmagnetsystem oder als elektromagnetisches
Magnetsystem ausgebildet sein, insbesondere ist es mehrpolig ausgebildet . Erfindungsgemäß wird die Wirkung eines Magnetfeldes auf ein ferromagnetisches Teilchen in einer neuen Anordnung eines vorzugsweise mehrpoligen Magnetsystems auf einer Arbeitsbahn in Verbindung mit sehr schnellen örtlichen Magnetfeldwechseln, die durch eine entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit des mehrpoligen Magnetsystems erzeugt werden, in Verbindung mit einer feststehenden Förderfläche oder einer sich in bezug auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Magnetsystems relativ sehr langsam und in entgegengesetzter Richtung zur
Bewegungsrichtung des Magnetsystems bewegenden Förderfläche für das zu trennende Stoffgemisch angewendet.
Erfindungsgemäß kann die Förderung des Stoffgemisches über die Förderfläche durch Einwirken von Schwerkraft und/oder Vibrationen, hervorgerufen durch Förderimpulse, bewirkt werden .
Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden zur Durchführung des Verfahrens 3.000 bis 50.000 Feldwechsel je Minute durch das sich bewegende Magnetsystem erzeugt . Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß das Magnetsystem entgegengesetzt der Förderrichtung des Stoffgemisches bewegt wird. Insbesondere wandert das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über den von dem Magnetsystem erzeugten magnetischen Feldern auf der Förderfläche quer zur Polanordnung. Hierbei wird das Magnetsystem in einer zur Förderfläche des Stoffgemisches parallelen Ebene bewegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich des weiteren dadurch aus, daß die ferromagnetischen Teilchen durch die Beaufschlagung mit schnell wechselnden magnetischen Feldern schnell wechselnde magnetische Neuorientierungen durchführen und eine Bewegung entgegengesetzt zu oder in der Bewegungsrichtung des Magnetsystems entlang der von dem
Magnetsystem gebildeten Arbeitsbahn ausführen, und bei der so durch den magnetischen Feldwechsel hervorgerufenen zwangsweisen Bewegung der ferromagnetischen Teilchen an diesen infolge des feinteiligen Stoffgemisches anhaftende nichtferromagnetische Teilchen gelöst werden und eine saubere Trennung in eine nichtferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion und eine ferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion durchgeführt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es möglich, feinteilige Stoffgemische in eine ferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion und eine nichtferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion mit einem Restanteil an ferromagnetischen Teilchen von im günstigsten Fall bis zu 0,01 Gew.-% Restanteil nicht übersteigend zu trennen.
Hierbei ist es möglich, daß das Stoffgemisch über eine feststehende Förderfläche gefördert wird, und nur das
Magnetsystem eine Bewegung unterhalb der Förderfläche in entgegengesetzter Richtung zur Förderrichtung des Stoffgemisches durchführt. Hierbei ist es von Vorteil, die feststehende Förderfläche schräg zu stellen, bevorzugt unter einem Winkel von 30 bis 80° , vorzugsweise 45 bis 75°, so daß das Stoffgemisch über die geneigte Förderfläche unter Einwirkung von Schwerkraft fallend gefördert wird. Die Steilheit richtet sich nach dem eingesetzten Stoffgemisch, nach der Korngrößenverteilung und auch der Menge an zu entfernenden ferromagnetischen Teilchen und deren Größe. Eine weitere Verbesserung der Stofftrennung wird dadurch erreicht, daß die Förderfläche, über die das Stoffgemisch geführt und auch durch die magnetischen Felder geführt wird, in Vibration versetzt wird und auf diese Weise das Stoffgemisch aufgelockert und das Austragen der ferromagnetischen Teilchen und die Stoff rennung erleichtert wird.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens zur Stofftrennung wird das Stoffgemisch über eine feststehende Förderfläche gefördert und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem auf der Unterseite der Förderfläche angeordneten in einer parallelen Ebene zur Förderfläche rotierenden Magnetsystem mit auf einem Kreisring G angeordneten abwechselnden Polen (N, S) erzeugt werden und das Stoffgemisch in Förderrichtung über der von dem Magnetsystem in Gestalt eines Kreisringes gebildeten Arbeitsbahn auf der Förderfläche wandert, wobei die ferromagnetischen Teilchen bei Durchlaufen des magnetischen Feldes oberhalb des Kreisringes von dem magnetischen Feld auf die Förderfläche angezogen werden und je nach Größe der ferromagnetischen Teilchen und/oder der Rotationsgeschwindigkeit des Magnetsystems die ferromagnetischen Teilchen entgegensetzt zur oder in Drehrichtung des Magnetsystems entlang der Kreisringbahn aus der Förderrichtung des Stoffgemisches ausgelenkt und ausgetragen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über eine langsamdrehende Fördertrommel gefördert wird und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem auf der Innenseite der Fördertrommel angeordneten sich entgegengesetzt zur Drehrichtung der Fördertrommel drehenden Magnetsystem mit abwechselnden Polen
(N, S) erzeugt werden und das Stoffgemisch in Förderrichtung über den von dem Magnetsystem erzeugten magnetischen Feldern auf der Förderfläche wandert, wobei die ferromagnetischen Teilchen bei Durchlaufen des magnetischen Feldes oberhalb der Förderfläche von dem magnetischen Feld auf die Förderfläche angezogen werden und die ferromagnetischen Teilchen in Drehrichtung der Trommel aus dem Stoffgemisch ausgelenkt und ausgetragen werden.
Auch bei der Förderung des Stoffgemisches über eine
Fördertrommel kann die Förderung durch Einwirken von Schwerkraft und/oder Vibrationen, hervorgerufen durch Förderimpulse, oder durch die Drehung der Fördertrommel selbst bewirkt werden.
Des weiteren schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Trennen von feinteiligen Stoffgemischen aus nichtferromagnetischen Teilchen und ferromagnetischen Teilchen mit einer maximalen Teilchengröße bis zu 1 mm mittels eines magnetischen Feldes gemäß Anspruch 15 vor, bei der eine feststehende Austragsplatte aus einem nichtmagnetisierbaren Material als Förderfläche vorgesehen ist, die auf einer Seite, im Falle einer geneigten Förderfläche auf ihrer hδherliegenden Seite, eine Eintrittsöffnung für die Aufgabe des Stoffgemisches aufweist und auf der hierzu gegenüberliegenden Seite eine Ausgangsöffnung für die von den ferromagnetischen Teilchen befreite nichtferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion, daß ein mit einem Antrieb versehener drehbarer Drehteller unterhalb der Austragsplatte und parallel zu dieser sich erstreckend angeordnet ist und auf dem Drehteller ein mehrpoliges Magnetsystem mit auf einem Kreisring beabstandet voneinander angeordneten Polen {abwechselnd N, S) , wobei der Drehteller aus einem weichmagnetischen Material die Rückschlußplatte des Magnetsystems bildet und in der Austragsplatte oberhalb des Kreisringes der Pole, jedoch außerhalb des der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung zugeordneten Bereiches mindestens eine Austragsöffnung für die ferromagnetischen Teilchen des Stoffgemisches ausgebildet ist .
Entsprechend hohe Drehzahlen des Magnetsystems und damit verbundene häufige Feldwechsel vorausgesetzt, bewegen sich sehr kleine, leichte ferromagnetische Teilchen hierbei entgegen der Drehrichtung des Magnetsystems, d.h. gegenläufig zur Feldwechselrichtung, während größere ferromagnetische Teilchen und auch plättchenförmige ferromagnetische Teilchen sich auf Grund ihrer größeren Trägheit bzw. Konfiguration mit der Drehrichtung des Magnetsystems und des Feldwechsels entlang der Kreisringbahn von schräggestellten festehenden Förderflächen fortbewegen.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus durch die schnelle Rotation eines vielpoligen Magnetsystems und der damit verbundenen häufigen Feldwechsel, die die stetige Umorientierung der magnetisierten und entsprechend der vorherrschenden Feldrichtung ausgerichteten ferromagnetischen Teilchen hervorrufen, bewirkt, daß auch vorher zwischen den ferromagnetischen Teilchen sich befindende nicht ferromagnetische Teilchen, die an diesen anhaften, frei werden und durch die Bewegung der Eisenteilchen entlang der Arbeitsbahn abgeschüttelt werden und somit ebenfalls in Förderrichtung gemäß der Schwerkraft mit dem von den ferromagnetischen Teilchen befreiten restlichen Stoffgemisch sich über die Förderfläche in Richtung Gravitation bewegen und dann ohne die ferromagnetischen Teilchen, die auf dem bzw. durch das Magnetfeld weiterwandern, ausgetragen werden. Auf diese Weise ist ein sehr sauberes und hochprozentig reines von ferromagnetischen Teilchen freies Produkt durch das erfindungsgemäße Trennverfahren erhältlich. Insbesondere sind sehr feinteilige Stoffgemische mit Teilchengrößen von 0 bis 1 mm mit einem hohen Reinheitsgrad in eine nichtferromagnetische und eine ferromagnetische Fraktion auftrennbar.
Bei einem erfindungsgemäßen mehrpoligen Magnetsystem mit auf einer Kreisringbahn angeordneten Polen sollten mindestens zehn Feldwechsel bei einer Umdrehung des Magnetsystems stattfinden. Um den schnellen Feldwechsel zu ermöglichen, rotiert das System, wobei bevorzugt mindestens 300 bis 1000 Umdrehungen pro Minute für das Magnetsystem unter Berücksichtigung der Feinteiligkeit des Stoffgemisches vorgesehen sind.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das Verfahren zur Stofftrennung auch mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, bei der eine Fördertrommel aus einem nichtmagnetisierbaren Material als Förderfläche vorgesehen ist und innerhalb der Fördertrommel ein auf einer drehbaren Welle gelagerter Magnetträger, an dessen Umfang die Magnete mit wechselnden Polen angebracht sind und wobei der Magnetträger unabhängig von der Fördertrommel entgegengesetzt zur Drehrichtung der Fördertrommel drehbar antreibbar ist.
Bevorzugt wird die Fördertrommel von einem flexiblen Fördergurt umgeben, der um die Fördertrommel und eine Umlenkwalze geführt wird. Innerhalb der Fördertrommel ist das >
Magnetsystem auf einer drehbaren Welle gelagert und kann sich unabhängig vom Trommelmantel, d.h. der Fördertrommel, und dem Fördergurt drehen. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Fördertrommel bzw. der Fördergurt sich nur langsam in Förderrichtung mit etwa 2 bis 50 Umdrehungen je Minute dreht, hingegen das innerhalb der Fördertrommel angeordnete Magnetsystem sich in entgegengesetzter Drehrichtung zur Fördertrommel und zur Förderrichtung so schnell dreht, wie notwendig ist, um 3.000 bis 50.000 Feldwechsel je Minute zu erzeugen. Dies richtet sich nach der Anzahl der Pole, die abwechselnd in Kreisform auf dem Magnetsystem angeordnet sind.
Die Bereiche und Teile der Vorrichtung, die nicht unmittelbar das magnetische System bilden, wie die Förderfläche und Austragsplatte und eine den Förderbereich überdeckende
Abdeckplatte, sind bevorzugt aus einem nichtmagnetisierbaren Material, beispielsweise Edelstahl, ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht der Trennvorrichtung in schematisierter Darstellung
Fig. 2 die Aufsicht auf den Drehteller mit mehrpoligem
Magnetsystem in Kreisringanordnung
Fig. 3 die Draufsicht auf die Trennvorrichtung nach Fig.
1 ohne Abdeckklappe
Fig. 4 eine schematisierte Darstellung des
Stofftrennvorganges in der Ansicht der Fig. 3.
Fig. 5 schematische Darstellung der erzwungenen Wanderung der ferromagnetischen Teilchen
Fig. 6 εchematische Darstellung der Stofftrennung mittels einer Fördertrommel mit Fördergurt Fig. 7, 8 schematische Seitenansicht und Querschnitt einer Fördertrommel gemäß Fig. 6.
In der Fig. 5 ist das Prinzip der magnetischen Trennung mittels hochfrequenter Feldwechsel dargestellt. Über eine Arbeitsfläche 5 wird ein Stoffgemisch geleitet, von dem der Einfachheit halber nur die ferromagnetischen Teilchen 100 dargestellt sind. Unterhalb der Förderfläche 5 ist ein in Pfeilrichtung D sich bewegendes Magnetsystem angeordnet, bei dem auf einem Magnetträger 4 eine Vielzahl von Magneten 3 angeordnet ist, wobei die Magnetpole Nord und Süd einander abwechseln. Die Bewegungsrichtung des Stoffgemisches Pl ist entgegegengesetzt zur Bewegungsrichtung D des Magnetsystems. Durch die Bewegung des Magnetsystems und die abwechselnd angeordneten Pole Nord und Süd werden sehr schnelle örtliche magnetische Feldwechsel erzeugt und wirken auf die magnetisierbare Bestandteile des Stoffgemisches , das sich auf der Förderfläche 5 befindet, wodurch die ferromagnetischen Teilchen 100 des Stoffgemisches magnetisiert werden, wie durch die eingezeichnete Pole N, S angedeutet. Durch diese magnetischen Feldwechsel werden die magnetisierten ferromagnetischen Teilchen 100 jeweils gedreht und wandern entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Magnetsystems in sich überschlagender Weise auf der Förderfläche 5 in Richtung Pl . Die ferromagnetischen magnetisierten Teilchen 100 bilden dabei teilweise Ketten aus, zum Beispiel die Kette 100a, die sich komplett dieser Bewegungsform anpassen. Diese Bewegung der magnetisierten Teilchen 100 kann dazu genutzt werden, diese aus dem Stoffgemisch, das sich ebenfalls auf der
Förderfläche 5 befindet, d.h. von den nichtferromagnetischen Teilchen auszulenken und abzutrennen.
Auf Grund des erfindungsgemäß erzeugten permanenten schnellen Feldwechsels des magnetischen Feldes werden die ferromagnetischen Teilchen des Stoffgemisches vom Magnetsystem in eine Wanderungsbewegung gezwungen, da die ferromagnetischen Teilchen stets in Richtung der Konvergenz der Feldlinien tl angezogen werden. Durch die vom Magnetsystem hervorgerufenen permanenten Feldwechsel bewegen sich die durch das Magnetfeld magnetisierten ferromagnetischen Teilchen in Richtung, auf die entsprechenden Feldlinien und vollführen dabei entlang der von dem magnetischen Feld beeinflußten Arbeitsbahn auf der Förderfläche ständige Neuorientierungen gemäß der ständig erfolgenden Feldwechsel, die sich einer Überkopf- und Purzelbewegung der ferromagnetischen Teilchen ausdrückt.
In den Fig. 1 bis 4 ist eine Anwendung der erfindungsgemäßen Stofftrennung dargestellt, bei der als Förderfläche eine feststehende Austragsplatte vorgesehen ist, die schräggestellt ist und über die das Stoffgemisch in Richtung der Schwerkraft wandert . Unterhalb der Förderfläche ist das Magnetsystem auf einer Kreisringbahn angeordnet und rotiert mit hoher
Geschwindigkeit, wodurch entsprechend schnelle magnetische Feldwechsel auf der Förderfläche erzeugt werden.
Die Trennvorrichtung gemäß Fig. 1 und 3 umfaßt eine feststehende Austragsplatte 5, die die Förderfläche für das zu trennende Stoffgemisch darstellt. Bevorzugt ist die Austragsplatte unter einem Winkel α schräg aufgerichtet, beispielsweise unter einem Winkel von 70° bezogen auf die Horizontale. Unter der Austragsplatte 5 ist mit geringem Abstand und parallel hierzu der Magnetträger in Gestalt eines Drehtellers 4 angeordnet, der über den Motor 2 in Rotation in Drehrichtung D versetzt wird. Auf dem Drehteller 4 sind auf einer Kreisringbahn in dem gezeigten Beispiel, siehe Fig. 2, 28 Pole N/S abwechselnd unter gleichen Abständen fest angebracht. Die Pole 3 bilden das mehrpolige Magnetsystem, das eine entsprechende Anzahl von Feldwechseln entlang der von den Polen gebildeten Kreisringbahn bei einer Umdrehung des Drehtellers 4 in Drehrichtung D ermöglicht. Je schneller der Drehteller 4 dreht, desto höher ist die Anzahl der Feldwechsel pro Einheit, an einer bestimmten Stelle betrachtet, in bezug auf die Austragsplatte 5. n
Das zu trennende Stoffgemisch, das Auftragsgut, wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, wird von oberhalb auf die Auftragsplatte 5 über die Eingangsöffnung oder den Eingangsbereich 10 aufgegeben und fällt auf Grund der Schwerkraft in Förderrichtung F im wesentlichen nach unten und wird - ohne Einwirkung eines Magnetfeldes - durch die Ausgangsöffnung oder den Ausgangsbereich 11 ausgetragen. Für den Betrieb ist oberhalb der Austragsplatte 5 mit dem entsprechenden Abstand, um das Fördern des Stoffgemisches in Pfeilrichtung F nicht zu behindern, eine Abdeckklappe 6 vorgesehen. Die Abdeckklappe 6 und die Austragsplatte 5 sind aus einem nichtmagnetisierbaren Material, beispielsweise einem entsprechenden Edelstahl, hergestellt .
Die Austragsplatte 5 weist mindestens eine, bevorzugt drei Austragsöffnungen 51, 52, 53 für die ferromagnetischen Teilchen auf, wie in der Ansicht nach Fig. 3 ersichtlich. Diese Austragsöffnungen sind Durchbrechungen, beispielsweise in Gestalt von Schlitzen in der Austragsplatte 5. Sie sind in einem Bereich der Kreisringbahn K, auf der die Pole 3 unterhalb der Austragsplatte mit dem Drehteller 4 umlaufen, angeordnet, wobei sich diese Austragsöffnungen 51, 52, 53 außerhalb des Aufgabebereiches 10 und Austragsbereiches 11 bzw. an deren Randbereichen befinden können. Die beiden Austragsöffnungen 51, 52, die im unteren Bereich der
Austragsplatte angeordnet sind, sind in Förderrichtung F betrachtet, schmale längliche Schlitze, so daß möglichst kein nicht ferromagnetisches Stoffgemisch durch diese Schlitze hindurchfallen kann. Eine weitere Austragsöffnung 53 ist, in Drehrichtung des Drehtellers 4 betrachtet, etwa um 90° von dem Aufgabebereich der Austragsplatte 5 oberhalb der Kreisringbahn K in der Austragsplatte 5 ausgebildet. Auf der Unterseite der Austragsplatte 5 ist in dem Zwischenraum zum Drehteller 4 unterhalb der Austragsöffnungen 51, 52, 53 eine nicht näher dargestellte Ablaufrinne zum Auffangen und Wegbefördern der durch die Austragsöffnungen hindurchf llenden ferromagnetischen Teilchen vorgesehen. Die Austragsöffnungen 51, 52 sind jeweils über 90° von dem Aufgabebereich 10 entfernt auf der Austragsplatte 5 oberhalb der Kreisringbahn K der Pole 3 angeordnet .
Bei Aufgabe von Stoffgemisch durch den Aufgabebereich 10 in Förderrichtung F trifft das sowohl ferromagnetischen Teilchen 100 als auch nichtferromagnetische Teilchen 101 enthaltende Stoffgemisch im Bereich 50 auf das unterhalb der Austragsplatte 5 angeordnete und schnell rotierende Magnetsystem und durchläuft dessen magnetisches wechselndes Feld, das durch die Kreisringbahn K angedeutet ist. Beim Durchlaufen dieses magnetischen Feldes im Bereich 50 werden die ferromagnetischen Teilchen magnetisiert und durch die magnetischen Feldlinien und Wirkungen an die Oberfläche der Austragsplatte 5 angezogen, während die nichtmagnetisierbaren Teilchen 101, siehe auch Fig. 4, in Förderrichtung F ungehindert weiter auf Grund der Schwerkraft rutschen. Die auf der Oberfläche der Austragsplatte 5 festgehaltenen ferromagnetischen Teilchen 100 im Bereich der Kreisringbahn K werden nun durch das rotierende Magnetsystem ständig einem die Feldrichtung wechselnden Magnetfeld ausgesetzt, wodurch sie zwangsläufig in eine Überkopfbewegung geraten, da sie in Richtung der Konvergenz der Feldlinien, die ja ständig wechseln, angezogen werden und sich entsprechend der Feldwechsel ständig neu gemäß den gerade vorherrschenden Feldlinien anordnen.
Die auf Grund des wechselnden magnetischen Feldes erfolgende Bewegung der feinen ferromagnetischen Teilchen 100 verläuft entgegengesetzt der Drehrichtung D des Drehteller 4, nämlich in Richtung der Pfeile Pl . Mit den ferromagnetischen Teilchen 100 werden jedoch auch an diesen anhaftende nichtferromagnetische Teilchen 101 noch mit auf der Oberfläche der Austragsplatte 5 mit festgehalten bzw. in Bewegungsrichtung der ferromagnetischen Teilchen 100 mitgefördert . Durch die ständige Bewegung der ferromagnetischen Teilchen 100 erfolgt jedoch eine Lockerung zwischen den ferromagnetischen und den an diesen anhaftenden n+ nichtferromagnetischen Teilchen 101, die sich zu Anfang noch mit den ferromagnetischen Teilchen 100 auf der Kreisringbahn K mitbewegt haben. Schließlich fallen die nichtferromagnetischen Teilchen 100 von den ferromagnetischen Teilchen 100 ab und können nun ebenfalls in Förderrichtung F über die
Austragsplatte 5 nach unten herausfallen. Gleichzeitig wandern die ferromagnetischen Teilchen 100 über einen längeren Weg entlang der Kreisringbahn K, siehe Pfeil Pl in Fig. 4, beispielsweise über einen Umschlingswinkel von etwa 120°, wobei sie durch ihre zwangsläufige Bewegung auf Grund des wechselnden Magnetfeldes hoch gereinigt werden, bis sie die Austragsöffnung 51 erreichen und hier durch die Austragsplatte 5 nach unten fallen und aus der Entnahmeöffnung 12, siehe Fig. 1, als reine ferromagnetische Fraktion anfallen und entfernt werden.
Größere ferromagnetische Teilchen, siehe Fig. 4, wandern auf Grund ihrer Trägheit in Drehrichtung D auf der Kreisringbahn K gemäß Pfeilen P2 , bis sie die Austragsöffnung 53 in der Austragsplatte 5 erreichen und hier hindurchfallen und ebenfalls als Eisenfraktion abgeführt werden.
Soweit noch ferromagnetische Teilchen in dem aufgegebenen Stoffgemisch nach dem Durchlaufen des magnetischen Feldes im Bereich 50 der Kreisringbahn in dem Stoffgemisch enthalten sind, werden diese in Pfeilrichtung F nach unten befördert und treffen hier ein zweites Mal im Bereich 55 auf das magnetische Feld beim Durchqueren der Kreisringbahn K. Hier kann nun eine weitere Aussortierung von ferromagnetischen Teilchen durch das schnell die Feldrichtung wechselnde Magnetfeld erfolgen, wobei die an der Austragsplatte 5 infolge der magnetischen Feldwirkungen anhaftenden ferromagnetischen Teilchen, sofern sie klein genug sind, wiederum entgegen der Drehrichtung D auf der Kreisringbahn K bis zu der Austragsöffnung 52 wandern und durch diese dann hindurchf llen und abgeführt werden. Sollten noch gröbere ferromagnetische Teilchen in dem Stoffgemisch im Bereich 55 enthalten sein, so werden diese mit der Drehrichtung D in Richtung der Austragsöffnung 51 entlang der Kreisringbahn sich bewegen und bei 51 ausgetragen werden.
Auch in diesem Bereich des magnetischen Feldes werden die ferromagnetischen Teilchen in heftige Überschlagbewegungen infolge der Feldwechsel versetzt, so daß eventuell an den ferromagnetischen Teilchen noch anhaftende nicht ferromagnetische Teilchen abgelöst werden und dem Ausgangsbereich 11 infolge der Schwerkraft auf der Austragsplatte 5 zustreben.
Nach Verlassen der Kreisringbahn K ist das aufgegebene Stoffgemisch im Ausgangsbereich 11 der Austragsplatte 5 hochgradig gereinigt, d.h. frei von ferromagnetischen Teilchen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen, ferromagnetische Teilchen enthaltende feinteilige Stoffgemische so rein zu reinigen, daß der Restgehalt an ferromagnetischen Teilchen unter 0,01 Gew.-% zu liegen kommt.
Die Drehgeschwindigkeit des Drehtellers 4 sowie die Anzahl der Pole in Kreisringanordnung, deren Abstand und Größe hängen von der Zusammensetzung des feinteiligen Stoffgemisches in Quantität und Qualität ab.
In der Fig. 6 ist eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei dem das Stoffgemisch aus ferromagnetischen Teilchen 100 und nichtferromagnetischen Teilchen 101 mit einer maximalen Teilchengröße bis zu 1 mm in einer Förderrichtung F über eine langsam drehende
Fördertrommel 500 gefördert wird und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem innerhalb der Fördertrommel angeordneten sich entgegengesetzt zur Drehrichtung FD der Fördertrommel 500 in Richtung D drehenden Magnetsystem mit Magneten 3 mit abwechselnden Polen N, S erzeugt werden. Bevorzugt ist über der Fördertrommel 500 ein Fördergurt 504 vorgesehen, der über die Fördertrommel- 500 mit dem Magnetsystem und eine Umlenkrolle 503 geführt wird. Hierbei ist die Umlenkwalze 503 mit gleich großem Durchmesser wie die Fördertrommel ausbildbar oder bevorzugt mit kleinerem Durchmesser als die Fördertrommel 500, wodurch der Umschlingungswinkel des Fördergurtes 504 um die Fördertrommel 500 größer als 180° wird.
Wie aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich, ist das Magnetsystem auf einer drehbaren Welle 501 gelagert mittels der Lager 507a, 507b und rotiert in Drehrichtung D unabhängig von der Fördertrommel 500. Die Fördertrommel 500 ist ebenfalls auf der Welle 501 mittels der Lager 506a, 506b gelagert und kann sich unabhängig von dem Magnetsystem drehen. Die Magnete 3 sind auf dem Magnetträger 502 befestigt, der wiederum an der Welle 501 befestigt ist.
Die Fördertrommel mit dem umlaufenden Fördergurt 504 dreht sich langsam in Arbeitsrichtung F bzw. FD mit 2 bis 50 Umdrehungen je Minute. Das Magnetsystem 4 hingegen dreht sich mit so vielen Umdrehungen je Minute entgegengesetzt zur Drehrichtung der Trommel, wie notwendig sind, um entsprechend der Anzahl der abwechselnden Pole N, S am Umfang des Magnetträgers und in bezug auf die Fördergeschwindigkeit F des Fördergurtes ca. 3.000 bis 50.000 magnetische Feldwechsel je Minute zu erzeugen. Auf dem Fördergurt wird das Stoffgemisch 100, 101 in den Arbeitsbereich der Fördertrommel gebracht, wo unter Einwirkung der magnetischen Wechselfelder die ferromagnetischen Teilchen 100 magnetisieren und nun die magnetisierten Teilchen 100 eine Wanderbewegung auf dem Fördergurt 504, wie in der Fig. 5 dargestellt, beginnen. Diese Wanderbewegung ist entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Magnetsystems gerichtet. Bei dieser Wander- und Purzelbewegung, wie vorangehend beschrieben, lösen sich die magnetisierten ferromagnetischen Teilchen 100 von den nichtferromagnetischen Teilchen 101. An der die Vertikale V begrenzenden Kante H des Fördergurtes bzw. der Fördertrommel fallen die nichtferromagnetischen Teilchen 100 infolge der Schwerkraft automatisch von der Fördertrommel bzw. dem Fördergurt nach unten ab und können im Bereich S aufgesammelt und abgeführt werden. Die magnetisierten Teilchen 100 hingegen bleiben an dem Fördergurt 504 haften und führen ihre Wanderbewegung auf der Außenseite beim weiteren Umlauf auch nach unten der Fördertrommel fort, und zwar so lange, wie der Fördergurt 504 an der Trommeloberfläche haftet und die magnetischen Wechselfelder eine ausreichende Beeinflussung und Anziehungskraft auf die magnetisierten Teilchen ausüben. Spätestens im Bereich E, wo der Fördergurt 504 von der Fördertrommel und damit von dem Magnetsystem 4 entfernt wird in Richtung auf die Umlenkwalze 503 fortgeführt wird, also an der Stelle, wo der Fördergurt den Fördertrommelmantel verläßt und das magnetische Feld verläßt, fallen auch die magnetisierten ferromagnetischen Teilchen 100 ab und können auf einer Sammelstelle SO aufgesammelt und abgeführt werden. Auch die ferromagnetischen Teilchen 100 fallen dann unter
Einwirkung der Schwerkraft ab. Auf Grund des Durchlaufens des magnetischen Wechselfeldes und der erzwungenen vielfältigen Bewegung der ferromagnetischen Teilchen können sich die nichtferromagnetischen Teilchen, auch die die an den ferromagnetischen Teilchen anhaften, ablösen und es erfolgt eine sehr saubere Trennung von ferromagnetischen Teilchen in zwei Fraktionen mit einem sehr hohen Reinheitsgrad beider Fraktionen .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung können insbesondere trockene rieselfähige Stoffgemische, enthaltend ferromagnetische Teilchen, sauber getrennt werden. Die Neigung der Austragsplatte und damit die Rutschgeschwindigkeit oder Fördergeschwindigkeit des Stoffgemisches über und durch das wechselnde magnetische Feld hängen ebenfalls von der Rieselfähigkeit und Schüttfähigkeit des zu trennenden Stoffgemisches ab.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Trennen von feinteiligen Stoffgemischen aus nichtferromagnetischen Teilchen und ferromagnetischen Teilchen mit einer maximalen Teilchengröße bis zu 1 mm mittels eines magnetischen Feldes, bei dem das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über eine Förderfläche gefördert wird und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem auf der Unterseite der Förderfläche angeordneten und sich bewegenden Magnetsystem mit abwechselnden Polen (N, S) erzeugt werden und das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über den von dem Magnetsystem erzeugten magnetischen Feldern auf der Förderfläche wandert, wobei die ferromagnetischen Teilchen bei Durchlaufen des magnetischen Feldes oberhalb der Förderfläche von dem magnetischen Feld auf die Förderfläche angezogen werden und je nach Größe der ferromagnetischen Teilchen und/oder der Wechselgeschwindigkeit des Magnetsystems die ferromagnetischen Teilchen entgegengesetzt zur oder in Bewegungsrichtung des Magnetsystems aus der Förderrichtung des Stoffgemeisches ausgelenkt und ausgetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung des Stoffgemisches über die Förderfläche durch Einwirken von Schwerkraft und/oder Vibrationen, hervorgerufen durch Förderimpulse, bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrpoliges Magnetsystem eingesetzt wird. < 1
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß 3.000 bis 50.000 Feldwechsel je Minute durch das Magnetsystem erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem entgegengesetzt der Förderrichtung des Stoffgemisches bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über den von dem Magnetsystem erzeugten magnetischen Feldern auf der Förderfläche quer zur Polanordnung wandert .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetischen Teilchen durch die Beaufschlagung mit schnell wechselnden magnetischen Feldern schnell wechselnde magnetische Neuorientierungen durchführen und eine Bewegung entgegengesetzt zu oder in der Bewegungsrichtung des Magnetsystems entlang der von dem Magnetsystem gebildeten Arbeitsbahn ausführen, und bei der so durch den magnetischen Feldwechsel hervorgerufenen zwangsweisen Bewegung der ferromagnetischen Teilchen an diesen infolge des feinteiligen Stoffgemisches anhaftende nichtferromagnetische Teilchen gelöst werden und eine saubere Trennung in eine nichtferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion und eine ferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Stoffgemisch in eine ferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion und eine nichtferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion mit einem Restanteil an ferromagnetischen Teilchen, der im günstigsten Fall 0,01 Gew.-% nicht übersteigt, getrennt wird .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch über eine feststehende Förderfläche gefördert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch über eine unter einem Winkel α von 30 bis 80°, vorzugsweise 45 bis 75° geneigte 'Förderfläche unter Einwirkung von Schwerkraft fallennd gefördert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über eine feststehende Förderfläche gefördert wird und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem auf der Unterseite der Förderfläche angeordneten in einer parallelen Ebene zur Förderfläche rotierenden Magnetsystem mit auf einem Kreisring angeordneten abwechselnden Polen (N, S) erzeugt werden und das Stoffgemisch in Förderrichtung über der von dem Magnetsystem in Gestalt eines Kreisringes gebildeten Arbeitsbahn auf der Förderfläche wandert, wobei die ferromagnetischen Teilchen bei Durchlaufen des magnetischen Feldes oberhalb des Kreisringes von dem magnetischen Feld auf die Förderfläche angezogen werden und je nach Größe der ferromagnetischen Teilchen und/oder der Rotationsgeschwindigkeit des Magnetsystems die ferromagnetischen Teilchen entgegensetzt zur oder' in Drehrichtung des Magnetsystems entlang der Kreisringbahn aus der Förderrichtung des Stoffgemisches ausgelenkt und ausgetragen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch über eine sich entgegengesetzt zur Bewegung des Magnetsystems bewegende Förderfläche bewegt wird. __ l
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch in einer Förderrichtung über eine langsam drehende Fördertrommel gefördert wird und magnetische Felder mit ständig wechselnder Feldrichtung von einem auf der Innenseite der Fördertrommel angeordneten sich entgegengesetzt zur Drehrichtung der Fördertrommel drehenden Magnetsystem mit abwechselnden Polen (N, S) erzeugt werden und das Stoffgemisch in Förderrichtung über den von dem Magnetsystem erzeugten magnetischen Feldern auf der
Förderfläche wandert, wobei die ferromagnetischen Teilchen bei Durchlaufen des magnetischen Feldes oberhalb der Förderfläche von dem magnetischen Feld auf die Förderfläche angezogen werden und die ferromagnetischen Teilchen in Drehrichtung der Trommel aus dem Stoffgemisch ausgelenkt und ausgetragen werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung des Stoffgemisches über die Fördertrommel durch Einwirken von Schwerkraft und/oder Vibrationen, hervorgerufen durch Förderimpulse, oder durch die Drehung der Fördertrommel selbst bewirkt wird.
15. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine feststehende Austragsplatte (5) aus einem nichtmagnetisierbaren Material als Förderfläche vorgesehen ist, die auf einer Seite, im Falle einer geneigten Förderfläche auf ihrer höherliegenden Seite, eine
Eintrittsöffnung (10) für die Aufgabe des Stoffgemisches aufweist und auf der hierzu gegenüberliegenden Seite eine Ausgangsöffnung (11) für die von den ferromagnetischen Teilchen befreite nichtferromagnetische Teilchen enthaltende Fraktion, daß ein mit einem Antrieb (2) versehener drehbarer Drehteller (4) unterhalb der Austragsplatte (5) und parallel zu dieser sich erstreckend angeordnet ist und auf dem Drehteller (4) ein mehrpoliges Magnetsystem mit auf einem Kreisring beabstandet voneinander angeordneten Polen (3) (abwechselnd N, S) , wobei der Drehteller (4) aus einem weichmagnetischen Material die Rückschlußplatte des Magnetsystems bildet und in der Austragsplatte (5) oberhalb des Kreisringes der Pole, jedoch außerhalb des der Eingangsöffnung (10) und der Ausgangsöffnung (11) zugeordneten Bereiches mindestens eine Austragsöffnung (51, 52, 53) für die ferromagnetischen Teilchen des Stoffgemisches ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens so viele Pole abwechselnd aufeinanderfolgend auf dem Kreisring angeordnet sind, daß mindestens zehn Feldwechsel bei einmaligem Umlauf des Drehtellers ermöglicht sind und der Drehteller mit dem darauf befestigten mehrpoligen Magnetsystem mit einer Drehzahl von 300 bis 1.000 Umdrehungen je Minute antreibbar ist.
17. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördertrommel (500) aus einem nichtmagnetisierbaren Material als Förderfläche vorgesehen ist und innerhalb der Fördertrommel (500) ein auf einer drehbaren Welle (501) gelagerter Magnetträger (502), an dessen Umfang die Magnete mit wechselnden Polen (N, S) angebracht sind und wobei der Magnetträger (502) unabhängig von der Fδrdertrommel (500) entgegengesetzt zur Drehrichtung der Fördertrommel (500) drehbar antreibbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Fördertrommel umlaufender flexibler Fördergurt für die Förderung des Stoffgemisches vorgesehen ist, der die Fördertrommel teilweise umschlingt, wobei die nichtferromagnetischen Teilchen von dem Fördergurt bei Abwärtsbewegung nach unten abfallen und die ferromagnetischen Teilchen mit dem Fördergurt entlang der Außenseite der Fördertrommel unterseitig infolge des Einwirkens der magnetischen Felder mitwandern und erst nach Abheben des Fördergurtes von der Fördertrommel nach unten abfallen, so daß die nichtferromagnetischen Teilchen und die ferromagnetischen Teilchen in voneinander getrennten Bereichen anfallen.
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