WO2011154178A1 - Anordnung und verfahren zum trennen magnetisierbarer partikel von einer flüssigkeit - Google Patents

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WO2011154178A1
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liquid
particles
wall
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Vladimir Danov
Andreas SCHRÖTER
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Siemens Aktiengesellschaft
Basf Se
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
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    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement and a method for separating magnetisable particles from a liquid, having a tubular reactor through which the liquid can flow and which has a first area with at least one first magnet and a second area with at least one second area Magnet, wherein the first and the second region are arranged one behind the other along a longitudinal axis of the tubular reactor.
  • the magnetizable particles can be magnetized in the process or already magnetized.
  • the term magnetizable particles also includes the term magnetic particles.
  • Magne ⁇ tisierbare particles are for example from iron ore rock obtained magnetite (Fe 3 0 4) particles.
  • Prefabricated magnetizable particles can also be used for threaded ⁇ NEN of compounds from ores, for example by MAG netinstrumente particles chemically or physically activated functionalized be used.
  • magnetizable particles Barer trace substances can be separated from a solution continues, solids are separated from a suspension or flues ⁇ fluids having different phases from each other.
  • a known system for separating magnetizable particles from a liquid e.g. from WO 2010/031613 AI is known, based on a tubular reactor with a magnetic traveling field.
  • the traveling magnetic field is generated by electromagnets which are arranged along a longitudinal axis of the tubular reactor at the periphery of the reactor.
  • the magnetic field generated by the electromagnets on the one hand ensures a movement of the magnetizable particles in the direction of the wall of the reactor.
  • the traveling field ensures a movement of the magnetisable particles along the wall up to a region of the reactor in which the magnetisable particles are sucked out of the reactor.
  • the magnetic field generated by the electromagnets must be very strong. This is synonymous with a high energy consumption of the electromagnets. Furthermore, strong magnetic fields can cause the magnetizable particles to adhere strongly to the wall. A movement of the magnetizable particles along the wall then requires high temporally variable magnetic field gradients, which in turn mean a high energy consumption of the electromagnets and a high technical complexity in the design and control of the electromagnets.
  • Object of the present invention is therefore to provide an arrangement and a method in which a reliable movement of the magnetizable particles at reduced magnetic field strengths of the traveling field and thus reduced energy consumption of the electromagnet in comparison to known arrays and methods is possible. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an arrangement and a method which work reliably with reduced technical complexity. The stated object is achieved with respect to the arrangement for separating magnetisable particles from a liquid having the features of claim 1, and with respect to the method for separating magnetisable particles from a liquid having the features of claim 7.
  • the inventive arrangement for separating magnetizable particles from a fluid comprises a tubular Re ⁇ actuator, which is flowed through by the liquid.
  • the tubular reactor has a first region and a second region, the first and second regions are arranged one behind the other along a longitudinal axis of the tubular reactor.
  • a first magnet is arranged at least in the second region and a second magnet is arranged Wenig ⁇ least.
  • the at least one first magnet is a permanent magnet and the at least one second magnet is an electromagnet. When using a plurality of first magnets, these are permanent magnets and when using ⁇ least a few second magnets, these are electromagnets.
  • the additional use of permanent magnets in addition to the use of electromagnets in different spatial areas of spatially separate magnetic fields can be generated without additional energy.
  • the at least one electromagnet can be configured to generate a traveling magnetic field along the longitudinal axis of the tubular Re ⁇ actuator, in particular in the second region.
  • the Mag ⁇ netfeld can of course also protrude beyond the second region.
  • the traveling field can be designed for directional transport of the magnetisable particles substantially parallel to the longitudinal axis of the tubular reactor.
  • the magnetizable particles can be transported or moved substantially along a wall of the tubular reactor.
  • the at least one permanent magnet may be formed such that the magnetizable particles are transported by its action substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tubular reactor, in particular in the direction of the wall of the tubular reactor.
  • the tubular reactor may comprise at least one branching off from ⁇ suction line for sucking off the magnetizable particles.
  • the at least one branching suction line is arranged in the wall of the tubular reactor in a third region which extends along the longitudinal axis of the tubular reactor behind the first and the second second area is located. This may be directly adjacent to the second area or at a distance.
  • the tubular reactor may include a displacer for reducing the volume of fluid available within the tubular reactor. This is preferably arranged along a central axis of the tubular Re ⁇ actuator. Thereby, the cross-sectional area ver ⁇ Ringert, which is the liquid to flow available, and for a complete penetration of the cross-sectional area ⁇ by the magnetic field of the at least one Per ⁇ manentmagneten a lower magnetic strength is needed. This reduces the technical complexity and the amount of per ⁇ permanent magnet, that and thus saves space and costs.
  • the at least one first magnet may be ent ⁇ long an outer circumference of the tubular reactor is ⁇ arranged in the first region.
  • the at least one second magnet may be arranged in two ⁇ th region along an outer periphery of the tubular reactor.
  • the inventive method for separating magnetizable particles from a liquid comprises a first step in which in a first region at least one permanent magnet moves the magnetizable particles in the direction of the wall of the tubular reactor. Furthermore, it comprises a second step in which, in a second region, at least one electromagnet generates a traveling field which moves the magnetisable particles along the wall of the tubular reactor to a third region.
  • the second step may follow the first step in time and / or space.
  • the first step using the at least a permanent magnet consumes no energy during the process and still allows a reliable movement of the magnetizable particles towards the wall.
  • a first step of the separation of liquid and magnetizable particles is achieved without electrical energy.
  • the second step the movement of the magnetizable particles along the wall using traveling fields generated by electromagnets, can be done with smaller magnetic fields than would be necessary for a movement of the particles towards the wall. This saves energy and the electromagnets can be made smaller. This saves material and space.
  • a further saving can be achieved when using a displacement body along a central axis of the tubular reactor in the tubular reactor.
  • the latter can displace the liquid to a substantially hollow cylindrical space between the displacement body and the wall of the tubular reactor. It takes place as previously described in the Anord ⁇ voltage reduction of the flow cross-section of the liquid ⁇ ness instead, which must be penetrated by the magnetic field of the at least one permanent magnet.
  • the at least one permanent magnet can be made smaller, while the magnetizable particles continue to move reliably in the direction of the wall. Material and costs can be saved when designing the at least one permanent magnet.
  • the at least one Perma ⁇ nentmagnet generates a magnetic field which moves the magnetisierba ⁇ ren particles towards the wall of the tubular reactor, without adhering the magnetizable particles to the wall of the tubular reactor immobile.
  • the at least one permanent magnet for generating such a magnetic field or a magnetic field of this predetermined strength a simple and cost-effective favorable movement of the magnetic particles with low energy ⁇ wall ensured by the electromagnets.
  • a disturbance of the temporal continuity of the method can be prevented because no strongly adhering magnetizable particles on the wall can block the course of the further process.
  • the liquid with magnetizable particles may be a mixture of liquids, in particular oil and water, and / or a suspension, in particular of ore and water.
  • a component of the mixture and / or the suspension can be chemically and / or physically bound to the magnetizable particles.
  • the magnetizable particles can be partially or completely separated from the liquid in time and / or space subsequently. In this case, a separation may be e.g. via at least one suction line in the third region of the tubular reactor.
  • the liquid and / or the magnetisable particles can be transported by gravity and / or by means of a pump-generated flow of the liquid from the first via the second to the third region of the tubular reactor.
  • a partial or complete separation of liquid and magnetisierba ⁇ ren particles can be carried out in the second and / or third region.
  • the separation can be by the movement of the magnetizable particles by the magnetic field of the at least one Per ⁇ manentmagneten to the wall of the tubular reactor, the movement along the wall by the moving magnetic field of the at least one electromagnet and by suction of the transported on the wall of the magnetic particles over we - At least one suction line temporally and spatially consecutively done.
  • the liquid without or substantially without magnetizable particles via a drain be derived from the tubular reactor differently from the at least one suction line.
  • the tubular reactor can also be operated as an open circuit system, wherein liquid and / or magnetizable particles leaving the tubular reactor are fed back to it. This can e.g. after further process steps in which the liquid and / or magnetizable particles are subjected to recycling steps or a reprocessing, take place.
  • the figure shows:
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of an inventive arrangement 1 with tubular reactor
  • the arrangement 1 shown in FIG. 1 comprises a tubular reactor 2 through which a liquid 3 with magnetizable particles 4 flows.
  • the reactor 2 may be placed, for example, perpendicular to the earth's surface in order to use gravity.
  • a flow of the liquid 3, and the movement of the magnetizable particles 4 in the reactor can be influenced by gravity.
  • the sake of simplicity pump not shown, which Strö ⁇ mung the liquid 3 may additionally assist or substantially maintained.
  • the reactor 2 can be subdivided essentially into three areas.
  • the first region 6 comprises at least one or more permanent magnets 9, which are arranged along the outer circumference of the tubular reactor 2.
  • the permanent magnets 9 can be aligned with their north pole side in the direction of tubular reactor 2 or alternatively with their south pole side.
  • An alternating arrangement with permanent magnets 9 with north pole and south pole direction in the direction of reactor 2 or reactor center is also possible.
  • the second region 7 of the reactor 2 comprises at least one electromagnet 10, which is constructed, for example, from one or more electric coils with and / or without an iron core.
  • a series of coils are arranged along the longitudinal axis of the reactor 2, which can be controlled or ge ⁇ controlled sequentially generate a magnetic field.
  • This results in a magnetic traveling field which may have, for example, a magnetic field amplitude in the form of a wave, which temporally migrates in the flow direction of the liquid 3 and along the longitudinal axis of the reactor 2.
  • the coils are, for example, arranged annularly around the outer circumference of the reactor 2.
  • a suction device or a suction tube or a plurality of suction tubes 11 is arranged in the third region 8 of the reactor 2, which adjoins spatially the second region 7 along the longitudinal axis of the reactor 2, a suction device or a suction tube or a plurality of suction tubes 11 is arranged. To the suction pipes 11, a negative pressure can be applied.
  • the liquid 3 flows from the first region 6, across the two ⁇ th region 7 for the third region 8 in the tubular reactor 2.
  • the magnetizable particles 4 are uniformly distributed in the liquid 3.
  • the permanent magnets 9 in the first region 6 generate a magneti ⁇ ULTRASONIC field inside of the tubular reactor 2 at the first region 6, which attracts the magnetizable particles 4 to the wall of the reactor 2 and moving.
  • the magnetizable particles 4 move along the wall into the second region 7, which adjoins the first region 6 spatially along the longitudinal axis of the reactor 2.
  • the traveling field of the electromagnets 10 leads to an acceleration of the magnetizable particles 4 in the direction along the longitudinal axis of the reactor.
  • the agglomerated magnetizable particles 4 are moved by the traveling field of the electromagnets 10 via the second region 7 into a third region 8 of the tubular reactor 2.
  • suction tubes 11 are arranged along its circumference, which can be opened in a short time when agglomerated magnetizable particles 4 pass through. Via the opening of the suction tubes 11 in the wall of the reactor 2, the agglomerated magnetizable particles 4 can be sucked off. After closing the openings, liquid 3 without or substantially without magnetisable particles, which is located between agglomerates of particles 4 in the flow, can flow out of the reactor 2 without being sucked off via the suction tubes 11. As a result, the magnetic particles 4 are separated by suction via the suction tubes 11 from the liquid 3, which leaves the reactor 2 via the reactor outlet 12, unlike the openings of the suction tubes 11.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung (1) und ein Verfahren zum Trennen magnetisierbarer Partikel (4) von einer Flüssigkeit (3), mit einem rohrförmigen Reaktor (2), welcher von der Flüssigkeit (3) durchströmbar ist, und welcher einen ersten Bereich (6) mit wenigstens einem Perma¬ nentmagneten (9) und einem zweiten Bereich (7) mit wenigstens einem Elektromagneten (10) aufweist. Der erste und der zweite Bereich (7) sind hintereinander entlang einer Längsachse des rohrförmigen Reaktors (2) angeordnet.

Description

Beschreibung
Anordnung und Verfahren zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit, mit einem rohrförmigen Reaktor, welcher von der Flüssigkeit durchströmbar ist und welcher einen ersten Be- reich mit wenigstens einem ersten Magneten und einen zweiten Bereich mit wenigstens einem zweiten Magneten aufweist, wobei der erste und der zweite Bereich hintereinander entlang einer Längsachse des rohrförmigen Reaktors angeordnet sind. Verfahren zur Trennung magnetischer bzw. magnetisierbarer
Partikel von Flüssigkeiten werden unter anderem bei der kontinuierlichen Erzabscheidung oder bei der Wasseraufbereitung eingesetzt. Dabei können die magnetisierbaren Partikel im Verfahren magnetisiert werden oder schon magnetisiert sein. Im Weiteren ist unter dem Begriff magnetisierbare Partikel auch der Begriff magnetische Partikel zu subsumieren. Magne¬ tisierbare Partikel sind z.B. aus Eisenerzgestein gewonnene Magnetit (Fe304) -Partikel . Vorgefertigte magnetisierbare Partikel können auch zum Gewin¬ nen von Verbindungen aus Erzen verwendet werden, indem z.B. chemisch funktionalisierte oder physikalisch aktivierte mag- netisierte Partikel eingesetzt werden. Mit Hilfe magnetisier¬ barer Partikel können weiterhin Spurenstoffe aus einer Lösung getrennt werden, Feststoffe aus einer Suspension oder Flüs¬ sigkeiten mit unterschiedlichen Phasen voneinander getrennt werden .
Als Feststoffe können fein gemahlene Erze verwendet werden, welche mit Hilfe von Wasser aufgeschlämmt werden. Bestandtei¬ le der Erze können dann direkt oder nach Zugabe der magneti¬ sierbaren Partikel, chemisch oder physikalisch an die Partikel gebunden werden. Für physikalische Bindungen können z.B. Coulomb-Wechselwirkungen verwendet werden und für chemische Bindungen können sulfidische Funktionalisierungen eingesetzt werden. Die mit den Erzbestandteilen „beladenen" magnetisierbaren Partikel oder die magnetisierbaren Erz-Partikel können über Magnetfelder von der Flüssigkeit getrennt und weiterverarbeitet werden. Bei „beladenen" Partikeln kann der gebundene Erzbestandteil darauffolgend von den magnetischen Partikeln abgespalten werden. Die Partikel können in dem Prozess wiederverwendet werden.
Statt Feststoffen können mit Hilfe dieser Verfahren auch Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Phasen voneinander getrennt werden, z.B. in der Wasseraufbereitung. So können z.B. Öle aus Wasser entfernt werden, indem chemisch oder physika- lisch die Ölverbindungen an die magnetisierbaren Partikel gebunden werden. Analog den Erzen können die „beladenen" magnetisierbaren Partikel von der Flüssigkeit getrennt werden. Die Partikel können wie zuvor beschrieben auch wiederverwendet werden .
Ein bekanntes System zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit, wie es z.B. aus der WO 2010/031613 AI bekannt ist, basiert auf einem rohrförmigen Reaktor mit einem magnetischen Wanderfeld. Das magnetische Wanderfeld wird durch Elektromagnete erzeugt, welche entlang einer Längsachse des rohrförmigen Reaktors am Umfang des Reaktors angeordnet sind. Das von den Elektromagneten erzeugte Magnetfeld sorgt zum einen für eine Bewegung der magnetisierbaren Partikel in Richtung Wandung des Reaktors. Zum anderen sorgt das Wander- feld für eine Bewegung der magnetisierbaren Partikel entlang der Wandung bis zu einem Bereich des Reaktors, in welchem die magnetisierbaren Partikel aus dem Reaktor abgesaugt werden.
Um die Flüssigkeit mit Hilfe des Magnetfeldes vollständig durchdringen zu können und alle magnetisierbaren Partikel in der Flüssigkeit in Richtung Wandung des Reaktors bewegen zu können, muss das von den Elektromagneten erzeugte Magnetfeld sehr stark ausgebildet sein. Dies ist gleichbedeutend mit einem hohen Energieverbrauch der Elektromagneten. Des Weiteren können starke Magnetfelder dazu führen, dass die magneti- sierbaren Partikel an der Wandung stark haften. Eine Bewegung der magnetisierbaren Partikel entlang der Wandung erfordert dann hohe zeitlich veränderbare Magnetfeld-Gradienten, welche wiederum einen hohen Energieverbrauch der Elektromagnete und einen hohen technischen Aufwand bei der Auslegung und Ansteu- erung der Elektromagnete bedeuten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, bei welchen eine zuverlässige Bewegung der magnetisierbaren Partikel bei verringerten Magnetfeldstärken des Wanderfeldes und damit verringertem Energieverbrauch der Elektromagneten im Vergleich zu bekann- ten Anordnungen und Verfahren möglich ist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, welche bei verringertem technischem Aufwand zuverlässig funktionieren. Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Anordnung zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und bezüglich des Verfahrens zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche untereinander sowie mit Merkmalen der Unteransprüche kombiniert werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit umfasst einen rohrförmigen Re¬ aktor, welcher von der Flüssigkeit durchströmbar ist. Der rohrförmige Reaktor weist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf, wobei der erste und der zweite Bereich hintereinander entlang einer Längsachse des rohrförmigen Reaktors angeordnet sind. Im ersten Bereich ist wenigstens ein erster Magnet angeordnet und im zweiten Bereich ist wenigs¬ tens ein zweiter Magnet angeordnet. Der wenigstens eine erste Magnet ist ein Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Magnet ist ein Elektromagnet. Bei Verwendung mehrerer erster Magnete sind dies Permanentmagnete und bei Verwendung wenig¬ stens mehrerer zweiter Magnete sind dies Elektromagnete . Durch die zusätzliche Verwendung von Permanentmagneten neben der Verwendung von Elektromagneten in unterschiedlichen räumlichen Bereichen können voneinander räumlich getrennte Magnetfelder erzeugt werden, ohne zusätzlichen Energieaufwand. Der wenigstens eine Elektromagnet kann ausgebildet sein, ein Wandermagnetfeld entlang der Längsachse des rohrförmigen Re¬ aktors zu erzeugen, insbesondere im zweiten Bereich. Das Mag¬ netfeld kann natürlich auch über den zweiten Bereich hinausragen. Das Wanderfeld kann zum gerichteten Transport der mag- netisierbaren Partikel im Wesentlichen parallel zur Längsachse des rohrförmigen Reaktors ausgebildet sein. Dabei können die magnetisierbaren Partikel im Wesentlichen entlang einer Wandung des rohrförmigen Reaktors transportiert bzw. bewegt werden .
Der wenigstens eine Permanentmagnet kann derart ausgebildet sein, dass die magnetisierbaren Partikel durch dessen Wirkung im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Reaktors transportiert werden, insbesondere in Richtung Wandung des rohrförmigen Reaktors.
Der rohrförmige Reaktor kann wenigstens eine abzweigende Ab¬ saugleitung zum Absaugen der magnetisierbaren Partikel aufweisen. Vorzugsweise ist die wenigstens eine abzweigende Ab- saugleitung in der Wandung des rohrförmigen Reaktors in einem dritten Bereich angeordnet, welcher sich entlang der Längsachse des rohrförmigen Reaktors hinter dem ersten und dem zweiten Bereich befindet. Dies kann direkt benachbart zum zweiten Bereich sein oder mit einem Abstand.
Der rohrförmige Reaktor kann einen Verdrängungskörper zum verkleinern des der Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Volumens innerhalb des rohrförmigen Reaktors aufweisen. Dieser ist bevorzugt entlang einer Mittelachse des rohrförmigen Re¬ aktors angeordnet. Dadurch wird die Querschnittsfläche ver¬ ringert, welche der Flüssigkeit zum Strömen zur Verfügung steht, und für eine vollständige Durchdringung der Quer¬ schnittsfläche durch das Magnetfeld des wenigstens einen Per¬ manentmagneten wird eine geringere Magnetstärke benötigt. Dies verringert den technischen Aufwand und die Menge an Per¬ manentmagneten, und spart somit Platz sowie Kosten ein.
Der wenigstens eine erste Magnet kann im ersten Bereich ent¬ lang eines äußeren Umfanges des rohrförmigen Reaktors ange¬ ordnet sein. Der wenigstens eine zweite Magnet kann im zwei¬ ten Bereich entlang eines äußeren Umfanges des rohrförmigen Reaktors angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit, wobei ein rohrförmiger Reaktor von der Flüssigkeit durchströmt wird, umfasst einen ers- ten Schritt, in welchem in einem ersten Bereich wenigstens ein Permanentmagnet die magnetisierbaren Partikel in Richtung Wandung des rohrförmigen Reaktors bewegt. Ferner umfasst es einen zweiten Schritt, in welchem in einem zweiten Bereich wenigstens ein Elektromagnet ein Wanderfeld erzeugt, welches die magnetisierbaren Partikel entlang der Wandung des rohrförmigen Reaktors zu einem dritten Bereich bewegt.
Der zweite Schritt kann dem ersten Schritt zeitlich und/oder räumlich folgen.
Durch die zeitliche und räumliche Trennung der einzelnen Schritte wird eine vereinfachte Auslegung der Magnete ermög¬ licht. Der erste Schritt, unter Verwendung des wenigstens einen Permanentmagneten verbraucht keine Energie während des Verfahrens und ermöglicht trotzdem eine zuverlässige Bewegung der magnetisierbaren Partikel in Richtung Wandung. Damit wird ein erster Schritt der Trennung von Flüssigkeit und magneti- sierbaren Partikeln ohne elektrischen Energieaufwand erreicht .
Der zweite Schritt, die Bewegung der magnetisierbaren Partikel entlang der Wandung unter Verwendung von durch Elektro- magneten erzeugten Wanderfeldern, kann mit kleineren Magnetfeldern erfolgen, als für eine Bewegung der Partikel in Richtung Wandung notwendig wären. Dies spart Energie und die Elektromagnete können kleiner ausgelegt werden. Somit wird Material und Platz gespart.
Eine weitere Einsparung kann erreicht werden bei Verwendung eines Verdrängungskörpers entlang einer Mittelachse des rohr- förmigen Reaktors im rohrförmigen Reaktor. Dieser kann die Flüssigkeit auf einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Zwi- schenraum verdrängen zwischen Verdrängungskörper und Wandung des rohrförmigen Reaktors. Es findet wie zuvor bei der Anord¬ nung eine Reduzierung des Strömungsquerschnitts der Flüssig¬ keit statt, welcher vom magnetischen Feld des wenigstens einen Permanentmagneten durchdrungen werden muss. Dadurch kann der wenigstens eine Permanentmagnet kleiner ausgelegt werden, bei weiterhin zuverlässiger Bewegung der magnetisierbaren Partikel in Richtung Wandung. Es können Material und Kosten bei Auslegung des wenigstens einen Permanentmagneten gespart werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Perma¬ nentmagnet ein Magnetfeld erzeugt, welches die magnetisierba¬ ren Partikel in Richtung Wandung des rohrförmigen Reaktors bewegt, ohne das die magnetisierbaren Partikel an der Wandung des rohrförmigen Reaktors unbeweglich haften. Bei Auslegung und Anordnung des wenigstens einen Permanentmagneten zur Erzeugung eines solchen Magnetfeldes bzw. eines Magnetfeldes dieser vorbestimmten Stärke, ist eine einfache und kosten- günstige Bewegung der Magnetpartikel mit geringem Energieauf¬ wand durch die Elektromagnete gewährleistet. Eine Störung der zeitlichen Kontinuität des Verfahrens kann verhindert werden, da keine stark haftenden magnetisierbaren Partikel an der Wandung den Ablauf des weiteren Verfahrens blockieren können.
Die Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln kann ein Gemisch aus Flüssigkeiten, insbesondere Öl und Wasser, und/oder eine Suspension, insbesondere aus Erz und Wasser sein.
Eine Komponente des Gemisches und/oder der Suspension kann an den magnetisierbaren Partikeln chemisch und/oder physikalisch gebunden werden. Die magnetisierbaren Partikel können zeitlich und/oder räumlich darauf folgend von der Flüssigkeit teilweise oder vollständig getrennt werden. Dabei kann eine Trennung z.B. über wenigstens eine Absaugleitung im dritten Bereich des rohrförmigen Reaktors erfolgen.
Die Flüssigkeit und/oder die magnetisierbaren Partikel können in einer Ausführungsform mit Hilfe der Schwerkraft und/oder mit Hilfe einer durch Pumpen erzeugten Strömung der Flüssigkeit vom ersten über den zweiten zum dritten Bereich des rohrförmigen Reaktors transportiert werden. Dabei kann im zweiten und/oder dritten Bereich eine teilweise oder vollständige Trennung von Flüssigkeit und magnetisierba¬ ren Partikeln erfolgen.
Die Trennung kann durch die Bewegung der magnetisierbaren Partikel durch das magnetische Feld des wenigstens einen Per¬ manentmagneten zur Wandung des rohrförmigen Reaktors, die Bewegung entlang der Wandung durch das magnetische Wanderfeld des wenigstens einen Elektromagneten und durch Absaugung der an der Wandung transportierten magnetischen Partikel über we- nigstens eine Absaugleitung zeitlich und räumlich aufeinanderfolgend erfolgen. Dabei kann die Flüssigkeit ohne oder im Wesentlichen ohne magnetisierbare Partikel über einen Abfluss unterschiedlich von der wenigstens einen Absaugleitung aus dem rohrförmigen Reaktor abgeleitet werden.
Der rohrförmige Reaktor kann auch als ein offenes Kreislauf- System betrieben werden, wobei Flüssigkeit und/oder magneti- sierbare Partikel, welche den rohrförmigen Reaktor verlassen, diesem wieder zugeführt werden. Dies kann z.B. nach weiteren Verfahrensschritten, bei welchen die Flüssigkeit und/oder magnetisierbaren Partikel Recyclingschritten bzw. einer Wie- deraufarbeitung unterworfen werden, erfolgen.
Die mit dem Verfahren zum Trennen magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Anordnung beschrie- ben wurden und umgekehrt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert, ohne je- doch darauf beschränkt zu sein.
Die Figur zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfin- dungsgemäßen Anordnung 1 mit rohrförmigen Reaktor
2.
Die in Figur 1 gezeigte Anordnung 1 umfasst einen rohrförmigen Reaktor 2, welcher von einer Flüssigkeit 3 mit magneti- sierbaren Partikeln 4 durchströmt wird. Der Reaktor 2 kann z.B. senkrecht zur Erdoberfläche aufgestellt sein, um die Gravitation nutzen zu können. So können eine Strömung der Flüssigkeit 3, und die Bewegung der magnetisierbaren Partikel 4 im Reaktor durch die Schwerkraft beeinflusst sein. Der Ein- fachheit halber nicht dargestellte Pumpen, können die Strö¬ mung der Flüssigkeit 3 zusätzlich unterstützen oder im Wesentlichen aufrechterhalten. Der Reaktor 2 kann im Wesentlichen in drei Bereiche unterteilt werden. Der erste Bereich 6 umfasst wenigstens einen oder mehrere Permanentmagnete 9, welche entlang des äußeren Umfangs des röhrförmigen Reaktors 2 angeordnet sind. Entspre- chend der Magnetisierung der magnetisierbaren Partikel 3 können die Permanentmagneten 9 mit ihrer Nordpolseite in Richtung rohrförmiger Reaktor 2 ausgerichtet sein oder alternativ mit ihrer Südpolseite. Auch eine alternierende Anordnung mit Permanentmagneten 9 mit Nordpol- und Südpolrichtung in Rich- tung Reaktor 2 bzw. Reaktormittelpunkt ist möglich.
Der zweite Bereich 7 des Reaktors 2 umfasst wenigstens einen Elektromagneten 10, welcher z.B. aus einer oder mehreren elektrischen Spulen mit und/oder ohne Eisenkern aufgebaut ist. In der Regel sind entlang der Längsachse des Reaktors 2 eine Reihe von Spulen angeordnet, welche geregelt oder ge¬ steuert nacheinander ein magnetisches Feld erzeugen können. Dadurch entsteht ein magnetisches Wanderfeld, welches z.B. eine Magnetfeldamplitude in Form einer Welle aufweisen kann, die in Strömungsrichtung der Flüssigkeit 3 bzw. entlang der Längsachse des Reaktors 2 zeitlich wandert. Die Spulen sind z.B. ringförmig um den äußeren Umfang des Reaktors 2 angeordnet . Im dritten Bereich 8 des Reaktors 2, welcher sich räumlich dem zweiten Bereich 7 entlang der Längsachse des Reaktors 2 anschließt, ist eine Absaugeinrichtung bzw. ein Absaugrohr oder mehrere Absaugrohre 11 angeordnet. An die Absaugrohre 11 kann ein Unterdruck angelegt werden.
Die Flüssigkeit 3 strömt vom ersten Bereich 6, über den zwei¬ ten Bereich 7 zum dritten Bereich 8 im röhrförmigen Reaktor 2. Am Anfang des ersten Bereiches 6 sind die magnetisierbaren Partikel 4 gleichmäßig in der Flüssigkeit 3 verteilt. Die Permanentmagnete 9 im ersten Bereich 6 erzeugen ein magneti¬ sches Feld im Inneren des röhrförmigen Reaktors 2 im ersten Bereich 6, welches die magnetisierbaren Partikel 4 an die Wandung des Reaktors 2 zieht bzw. bewegt. Durch die Strömung der Flüssigkeit 3 oder die Schwerkraft bewegen sich die mag- netisierbaren Partikel 4 an der Wandung entlang in den zweiten Bereich 7, welcher sich an den ersten Bereich 6 entlang der Längsachse des Reaktors 2 räumlich anschließt. Im zweiten Bereich 7 führt das Wanderfeld der Elektromagnete 10 zu einer Beschleunigung der magnetisierbaren Partikel 4 in Richtung entlang der Längsachse des Reaktors. Das Wanderfeld beschleu¬ nigt die Partikel 4 derart, dass sie sich in Form von Agglo¬ meraten sammeln und entlang der Wandung bewegen. Die agglome- rierten magnetisierbaren Partikel 4 werden durch das Wanderfeld der Elektromagneten 10 über den zweiten Bereich 7 in einen dritten Bereich 8 des rohrförmigen Reaktors 2 bewegt.
Im dritten Bereich 8 des Reaktors 2 sind entlang seinem Um- fangs Absaugrohre 11 angeordnet, welche beim Durchgang von agglomerierten magnetisierbaren Partikeln 4 kurzeitig geöffnet werden können. Über die Öffnung der Absaugrohre 11 in der Wandung des Reaktors 2 können die agglomerierten magnetisierbaren Partikel 4 abgesaugt werden. Nach Verschließen der Öff- nungen kann Flüssigkeit 3 ohne bzw. im Wesentlichen ohne magnetisierbaren Partikeln, welche sich zwischen Agglomeraten von Partikeln 4 in der Strömung befindet, aus dem Reaktor 2 abfließen, ohne über die Absaugrohre 11 abgesaugt zu werden. Dadurch erfolgt eine Trennung der magnetischen Partikel 4 durch Absaugung über die Absaugrohre 11 von der Flüssigkeit 3, welche den Reaktor 2 über den Reaktorausgang 12 ungleich den Öffnungen der Absaugrohre 11, verlässt.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zum Trennen magnetisierbarer Partikel (4) von einer Flüssigkeit (3) , mit einem rohrförmigen Reaktor (2), welcher von der Flüssigkeit (3) durchströmbar ist und welcher einen ersten Bereich (6) und einen zweiten Bereich (7) aufweist, wobei der erste und der zweite Bereich (7) hin¬ tereinander entlang einer Längsachse des rohrförmigen Reaktors (2) angeordnet sind, und wobei im ersten Bereich (6) we- nigstens ein erster Magnet angeordnet ist und im zweiten Be¬ reich (7) wenigstens ein zweiter Magnet angeordnet ist, da¬ durch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Magnet ein Permanentmagnet (9) ist und der wenigstens eine zweite Magnet ein Elektromagnet (10) ist.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Elektromagnet (10) ausgebildet ist, ein Wandermagnetfeld entlang der Längsachse des rohrförmigen Reaktors (2) zu erzeugen, insbesondere im zweiten Bereich (7), zum gerichteten Transport der magnetisierbaren Partikel (4) im Wesentlichen parallel zur Längsachse des rohrförmigen Reaktors (2), insbesondere entlang einer Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) .
3. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Permanentmag¬ net (9) ausgebildet ist, die magnetisierbaren Partikel (4) im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Reaktors (2), insbesondere in Richtung Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) zu transportieren.
4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Reaktor (2) we¬ nigstens eine abzweigende Absaugleitung zum Absaugen der mag- netisierbaren Partikel (4) aufweist, insbesondere wenigstens eine abzweigende Absaugleitung in der Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) in einem dritten Bereich (8), welcher entlang der Längsachse des rohrförmigen Reaktors (2) hinter dem ersten und dem zweiten Bereich (7) angeordnet und/oder benachbart zum zweiten Bereich (7) angeordnet ist.
5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Reaktor (2) einen
Verdrängungskörper (5) , insbesondere entlang einer Mittelachse des rohrförmigen Reaktors (2) aufweist, zum Verkleinern des der Flüssigkeit (3) zur Verfügung stehenden Volumens innerhalb des rohrförmigen Reaktors (2) .
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Magnet im ersten Bereich (6) entlang eines äußeren Umfanges des rohrförmigen Reaktors (2) angeordnet ist und/oder der wenigs- tens eine zweite Magnet im zweiten Bereich (7) entlang eines äußeren Umfanges des rohrförmigen Reaktors (2) angeordnet ist .
7. Verfahren zum Trennen magnetisierbarer Partikel (4) von einer Flüssigkeit (3), wobei ein rohrförmiger Reaktor (2) von der Flüssigkeit (3) durchströmt wird und in einem ersten Schritt in einem ersten Bereich (6) wenigstens ein Permanent¬ magnet (9) die magnetisierbaren Partikel (4) in Richtung Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) bewegt und in einem zwei- ten Schritt in einem zweiten Bereich (7) wenigstens ein
Elektromagnet (10) ein Wanderfeld erzeugt, welches die magne¬ tisierbaren Partikel (4) entlang der Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) zu einem dritten Bereich (8) bewegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schritt dem ersten Schritt zeitlich und/oder räumlich folgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) mit magnetisierbaren
Partikeln (4) ein Gemisch aus Flüssigkeiten (3), insbesondere Öl und Wasser und/oder eine Suspension, insbesondere aus Erz und Wasser ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente des Gemisches und/oder der Suspension an den magnetisierbaren Partikeln (4) insbesondere chemisch und/oder physikalisch gebunden wird und die magnetisierbaren Partikel (4) zeitlich und/oder räumlich darauf folgend von der Flüssigkeit (3) teilweise oder vollständig getrennt werden, ins¬ besondere über wenigstens eine Absaugleitung im dritten Be¬ reich (8) des rohrförmigen Reaktors (2) .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Mittelachse des rohrförmigen Reaktors (2) im rohrförmigen Reaktor (2) ein Verdrängungskörper (5) die Flüssigkeit (3) auf einen insbesondere im Wesent- liehen hohlzylindrischen Zwischenraum zwischen Verdrängungskörper (5) und Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) verdrängt .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge- kennzeichnet, dass der wenigstens eine Permanentmagnet (9) ein Magnetfeld erzeugt, welches die magnetisierbaren Partikel (4) in Richtung Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) bewegt, ohne das die magnetisierbaren Partikel (4) an der Wandung des rohrförmigen Reaktors (2) unbeweglich haften.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) und/oder die magnetisierbaren Partikel (4) mit Hilfe der Schwerkraft und/oder mit Hilfe einer durch Pumpen erzeugten Strömung der Flüssigkeit (3) vom ersten über den zweiten zum dritten Bereich (8) des rohrförmigen Reaktors (2) transportiert werden, wobei im zweiten und/oder dritten Bereich (8) eine teilweise oder vollständige Trennung von Flüssigkeit (3) und magneti¬ sierbaren Partikeln (4) erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung durch die Bewegung der magnetisierbaren Partikel (4) durch das magnetische Feld des wenigstens einen Perma- nentmagneten (9) zur Wandung des rohrförmigen Reaktors (2), die Bewegung entlang der Wandung durch das magnetische Wanderfeld des wenigstens einen Elektromagneten (10) und durch Absaugung der an der Wandung transportierten magnetischen Partikel (4) über wenigstens eine Absaugleitung zeitlich und räumlich aufeinanderfolgend erfolgt, wobei die Flüssigkeit (3) ohne oder im Wesentlichen ohne magnetische Partikel (4) über einen Abfluss unterschiedlich von der wenigstens einen Absaugleitung aus dem rohrförmigen Reaktor abgeleitet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Reaktor (2) als ein offe¬ nes Kreislaufsystem betrieben wird, wobei Flüssigkeit (3) und/oder magnetisierbare Partikel (4), welche den rohrförmi¬ gen Reaktor (2) verlassen, diesem wieder zugeführt werden, insbesondere nach weiteren Verfahrensschritten.
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