WO2011154204A1 - Wanderfeldreaktor und verfahren zur trennung magnetisierbarer partikel von einer flüssigkeit - Google Patents

Wanderfeldreaktor und verfahren zur trennung magnetisierbarer partikel von einer flüssigkeit Download PDF

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WO2011154204A1
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reactor
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tubular reactor
traveling
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PCT/EP2011/057229
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Vladimir Danov
Bernd Gromoll
Werner Hartmann
Andreas SCHRÖTER
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Siemens Aktiengesellschaft
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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 a traveling field ⁇ reactor and to a method for separating magnetizable particles from a liquid using the traveling wave reactor.
  • the traveling-field reactor comprises a tubular reactor, on the outer circumference of which at least one magnet for generating a traveling field is arranged and whose interior is permeable by the liquid. In the interior of the tubular reactor, a displacement body is arranged.
  • Magnetizable particles are also understood to mean magnetic particles which are already magnetized. Magnetizable particles are formed during ore processing, for example, when the iron ore rock is ground to a small size. To separate the metal to be recovered, eg magnetite (FesC), from the remaining material, eg sand, the ground stone is mixed with water or oil. In Wanderfeldre ⁇ actuators then magnetizable particles are separated from the mixture, taking advantage of the magnetization and the directed movement of the particles in magnetic fields.
  • FesC magnetite
  • the ground stone is mixed with water or oil.
  • Prefabricated magnetizable particles can also be used for threaded ⁇ NEN of compounds from ores by, for example, may ⁇ netisierbare particles chemically or physically activated functionalized be used.
  • the components to be recovered in the ores can be bound to the particles chemically, eg via sulfidic bonds, or physically, eg via Coulomb interaction.
  • magnetizable particles and trace substances can be separated from a solution, solids from a suspension or Liquids with different phases are separated from each other.
  • the mixture Upon separation of the magnetizable particles from the liquid, the mixture is pumped through a tubular reactor or flows e.g. taking advantage of gravity through the reactor.
  • the reactor is surrounded by electromagnetic coils or permanent magnets which generate a magnetic field inside the reactor. The magnetic field acts on the magnetizable particles in the liquid.
  • the magnetisable particles are moved in the direction of the wall, ie the inner wall of the tubular reactor.
  • the electromagnetic coils or permanent magnets generate a traveling field along the longitudinal direction of the tubular reactor, ie the magnetic field changes its amplitude in such a way that along the longitudinal direction or in the direction of the liquid flow, the magnetic field moves with its amplitude in time and in space. Due to the effect of the traveling field, the magnetizable particles moved to the wall are collected to form agglomerates and moved along the wall in the direction of the longitudinal axis of the reactor or with the flow.
  • exhaust openings are arranged in the wall of which is controlled or regulated opened and resealed who can ⁇ . When the suction openings are open, the particles can be sucked out of the reactor. The remaining liquid ⁇ speed without or with highly depleted particle concentration is discharged or pumped out of the reactor via a pipe outlet of the tubular reactor.
  • an annular separating diaphragm can be arranged in the region of the suction openings. This is arranged as a kind of pipe section with a smaller outer diameter in the tube of the tubular reactor with a larger inner diameter. Between the divider tube piece and the reactor tube, a gap is formed, which is sufficiently large around the Agglomerates of magnetizable particles along the wall in the region of the gap to be able to move through the gap. The gap is small enough to allow only the least amount of liquid to flow through the gap with the magnetizable particles moving along the wall.
  • the remaining liquid which contains no magnetisable particles or at least a reduced concentration of mag ⁇ netisierbaren particles, flows through the inner region of the dividing orifice, which is completely encompassed by the annular dividing orifice, to the tube outlet of the tubular reactor.
  • the magnetizable particles in the gap can be discharged or sucked directly via a gap output, or suction openings in the wall can be used to control the magnetized particles in the gap controlled or from ⁇ .
  • the displacement body is, for example, cylindrical in the hollow cylinder or tubular reactor, preferably seen centrally in cross section, arranged.
  • the liquid flows in the gap between the wall of the reactor and the displacement body and the flow cross-section is restricted from a circular to a round annular cross-section. Instead of rounds, other cross sections are also conceivable.
  • the traveling-field reactor described above leads to an effective separation of magnetizable particles and liquid.
  • a traveling-field reactor Depending on the geometry of the divider and depending on the flow and traveling field velocity, a
  • a recyclable material stream, which comprises the magnetizable particles, is thus not obtained continuously, but quasi-continuously, pulsantly from the reactor.
  • Object of the present invention is therefore to provide a traveling wave reactor for separating magnetizable particles from a liquid and a method for its use which prevent thickening or Verzähissueung and thus an improved separation of particles and fluid at a reduced cost and effort as well as Incr ⁇ ter Allow yield.
  • the stated object is with respect to the traveling field reactor for the separation of magnetizable particles from a liquid with the features of claim 1 and with respect to the method for separating magnetisable particles from a Fluids solved with a traveling field reactor with the features of claim 12.
  • the traveling-field reactor according to the invention for separating magnetisable particles from a liquid comprises a tubular reactor, at least one of which is provided on its outer circumference
  • Magnet is arranged to generate a traveling field.
  • the interior of the tubular reactor can be flowed through by the liquid and a displacement body is arranged in the interior.
  • the displacement body is designed to introduce liquid into the interior of the tubular reactor.
  • the liquid which is passed through the displacement body in the interior of the tubular reactor, leads to a dilution of the liquid with magnetizable Parti- no in the reactor.
  • the liquid flow with magnetizable particles which is taken from the reactor or pumped off, be changed from pulsatile to more continuous flow.
  • the dilution of the liquid with magnetizable particles can be done, for example, with pure water or pure oil, depending on whether the starting liquid contains magnetizable particles of water or oil.
  • the dilute mixture can be fed to another reactor and the dilution leaves the mixture better liquid and easier to process and further concentrate or clean. With each successive pass through a traveling wave reactor tailing is removed and the concentration and purity of ge ⁇ desired value material particles or particles bound Recyclable material is increasing. Thus, the yield is to gain ⁇ increases the recovered substance.
  • the dilution with fluid from the displacement body thus increases the processability of the valuable substance from the reac tor ⁇ , if repeated run, the improved viscous ⁇ sity of the liquid and reduced by the dilution of particle density increases, the particle mobility.
  • better magnetizable particles can be moved to the wall in the magnetic field and thus better separated from the liquid by tailing.
  • the better separation requires fewer passes to achieve desired particle concentration and tailing. This saves costs, effort and increases the yield.
  • the displacement body may be formed as a pipeline.
  • the pipeline can be flowed through by liquid and at one end of the pipeline in the interior of the tubular reactor, at least one opening for introducing the liquid can be arranged in the interior of the tubular reactor.
  • Characterized an addition of the liquid ⁇ ness of the displacement body to the flow of the fluid with magnetisable particles in the tubular reactor in a spatial region is possible, in which the magnetizable particles are summarized already as agglomerates on the wall by the magnetic traveling field.
  • a good discharge of the liquid from the displacement body in the tubular reactor, with controllable or predictable flow shape is given when the at least one opening is in the form of a nozzle.
  • This allows the liquid to be mixed with the liquid stream with magne- netisierbaren particles "squirt" or selectively introduce, and the resulting flow as well as the mixture of Strö ⁇ rules can be favorably influenced.
  • a separation diaphragm can be arranged in the interior of the tubular reactor. This may magnetizable improved separation of particles movable arise along a wall of the tubular reactor, of fluid in the interior of the reactor away from the wall.
  • the magnetizable particles with a small amount of liquid can be as along the gap between the separating panel and the tubular reactor moves
  • the main stream of liquid which contains no or only a few magnetisable particles, does not flow through the gap but through the middle of the dividing aperture, so that the particle flow with residual liquid from the main stream without or with only a few magnetisable particles passes through the dividing orifice
  • a suction of the magnetized particles through suction openings in the wall of the reactor can be dispensed with.
  • the technical complexity is reduced. Even if suction openings are used, only the residual liquid with magnetisable particles is sucked off and not the main stream of liquid, which in this case results in a better separation of the magnetizable particles from the liquid (main stream).
  • the at least one opening for introducing the liquid into the interior of the tubular reactor can be arranged in the dividing panel.
  • the divider panel may be in the form of a hollow cylinder or ring, with webs between one end of the displacer body in the interior of the tubular reactor and the divider panel. The webs may be tubular and the Fluidly connect the displacement body and the partition.
  • the main liquid can flow without or with a greatly reduced concentration of magnetisable particles between the webs, within or from the separating aperture, and leave the reactor without being mixed again with the residual liquid and the magnetizable particles.
  • the residual liquid with magnetizable particles can leave the reactor directly via the gap between the separation screen and the wall of the reactor or can be pumped out through openings in the wall without reconnecting to the main flow.
  • the shape of a hollow cylinder of the divider diaphragm results in favorable flow conditions of the liquids in the region of the divider.
  • the hollow cylindrical shape with a longitudinal axis paral ⁇ lel the flow direction of the liquid with magnetisierba ⁇ ren particles in front of the diaphragm provides a low flow resistance upon entry of the liquid in the region of the diaphragm, and thus enables a reduced pump power.
  • the divider and the displacer may be formed of a homogeneous body. This leads to a particularly mechanically stable construction.
  • a non-magnetic material is selected as the material for the displacement body and the separating diaphragm.
  • a material e.g. Plastic used.
  • the tubular reactor and / or the displacement body may be formed as a hollow cylinder, with a circular cross-sectional area. This results in a particularly simple structure and favorable flow conditions through the reactor without much flow resistance, high mechanical stability Sta ⁇ .
  • the at least one opening may be arranged on a circumference. As a rule, instead of an opening, a multiplicity of openings are used in order to be able to introduce liquid over the support body in all regions of the gap between the wall of the reactor and the aperture.
  • a favorable embodiment provides that six openings are arranged on the circumference, at the intersections of the circumference with a beam pair starting from the center of the circle, where ⁇ in the pair of beams each having an angle of 60 °, 120 °, 180 °, 240 ° and 300 ° includes.
  • the openings are usually directly at the end of the columns.
  • the result is a structure analogous to a cartwheel with spokes, wherein at the ends of the spokes are the outlet openings.
  • water and / or oil can be used as the liquid, both for the liquid with magnetisable particles and for the admixed liquid via the displacer.
  • liquids when using water for the liquid with magnetizable particles (and tailing) as a mixed liquid also water, but pure water is used.
  • oils for the liquid with magnetizable particles (and tailing) is preferably used as a mixed liquid also oil, but pure oil ⁇ .
  • the liquids may contain water or oil but only as one component.
  • the at least one magnet for generating a traveling field which is arranged on the outer circumference of the tubular reactor, may comprise an electromagnet and / or a permanent magnet.
  • an electromagnet which is constructed for example of coils, can easily and easily tax ⁇ bar generate a magnetic traveling field.
  • permanent magnets may also be used, the permanent magnets being moved along the tubular reactor in order to generate a traveling field.
  • the inventive method for separating magnetisable particles from a liquid with a previously described Wanderfeldreaktor comprises the steps that a second liquid, in particular water, is passed through a tubular displacement body in the interior of a tubular reactor.
  • the tubular reactor is flowed through by a first liquid, in particular a suspension of magnetizable particles and water.
  • the first liquid can flow in a space between the displacement body and a wall of the tubular reactor in the interior of the tubular reactor along a
  • Flow longitudinal axis of the tubular reactor and the second liquid can flow from the interior of the tubular displacement body via tubular webs at one end of the tubular displacement body to at least one opening, in particular to 6 nozzle-shaped openings in a dividing orifice between the displacement body and tubular reactor.
  • the first and the second liquid can be located in a loading mix ⁇ reaching between the separating panel and the tubular reactor, and the first liquid can be between the webs, completeness dig covered by the separating diaphragm, flow.
  • the flow of the first liquid and the flow of the second liquid can meet in the region of the openings at an angle of substantially 90 °. In this case, a particularly good mixing is achieved.
  • first and the second liquid can also be mixed in the same flow direction, in particular in the case of turbulent flow.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view along the
  • Fig. 2 shows a cross section of the traveling field reactor 1 of
  • FIG. 1 shows a traveling-field reactor 1 according to the invention.
  • the traveling field reactor 1 comprises a tubular reactor 2 which is e.g. consists of a hollow cylindrical tube made of plastic or other non-magnetic materials.
  • magnets e.g. Electromagnets arranged from electrical coils.
  • the coils are arranged along the longitudinal direction of the reactor 2 adjacent to each other along the outer circumference of the reactor 2 such that they can generate a traveling magnetic field in the interior 4 of the reactor 2.
  • the magnetic traveling field extends through the whole of
  • Fluid with magnetisable particles 5 flowed through the interior 4 of the reactor 2 along the section of the reac ⁇ door 2 in the region of the magnets 3.
  • the liquid with magneti ⁇ sierbaren particles 5 flows with a flow direction In parallel to the longitudinal direction of the tubular reactor 2 in the interior 4 of the Reactor 2 and the magnetic field of the magnets 3, a force is exerted on the magnetizable particles, which move them in the direction of the inner wall 10 of the reactor 2.
  • the magnetic field By designing the magnetic field as a traveling field, the magnetizable particles are moved along the wall 10, in the flow direction 5. Depending on the configuration of the traveling field, the magnetizable particles can also be reversed by the traveling field if necessary. 5 are moved.
  • a traveling magnetic field in Wei ⁇ direct a magnetic field is to be considered, the amplitude of "wanders" similar to a wave along the longitudinal direction of the tubular reactor 2 with time or spatially changed, ie is moved.
  • a displacement body 6 Centrally in the interior 4 of the tubular reactor 2, with a longitudinal axis parallel or congruent to the longitudinal axis of the tubular reactor, a displacement body 6 is arranged net.
  • the displacement body 6 displaces liquid and thereby ensures that the space 4 available to the liquid is reduced.
  • smaller magnets 3 are necessary or smaller currents when using electromagnets. This saves effort, material and / or energy.
  • the displacement body 6 is analogous to the tubular reactor 2 designed as a hollow cylindrical tube, but with a smaller outer circumference than the inner circumference of the tubular reactor 2. Between the outer periphery of the displacement body 6 and inner circumference of the tubular reactor 2, a gap or the inner space 4 is formed , in which the liquid with magnetizable particles 5, ie the first liquid flows. Inside the hollow cylindrical tube of the displacement body 6, i. inside the displacement body 6, a second liquid 12 flows.
  • the first liquid prepared slurried 5 of a finely ground iron ore with water then can be used as two ⁇ th liquid water, especially pure water are used.
  • the magnetisable particles in this case are magnetite particles which are magnetized in an external magnetic field.
  • sand particles are contained in the suspended mixture.
  • oil is used for slurrying, so oil can, in particular pure oil be used as the second flues ⁇ fluid.
  • Solvents as liquid constituents or mixtures of liquids are also usable.
  • the displacement body 6 is connected at one end 7 via webs 11 with a dividing panel 9.
  • the partition 9 is hollow-cylindrical, of annular design with an outer circumference of the ring smaller than the inner diameter of the tubular reactor 2.
  • the central axes of the annular or tubular partition 9 and the tubular reactor 2 may be parallel or preferably identical.
  • the divider 9 provides a low flow resistance to the flow of the first liquid 5.
  • Between the wall 10, i. the inner wall of the tubular reactor 2, and the outer peripheral surface of the annular dividing panel 9 is formed a narrow continuous gap through which the magnetizable particles moved on the wall 10 by the traveling field with a small amount of first liquid 5 or flows become.
  • the magnetizable particles in the first liquid 5 have been collected by the magnetic field on the wall 10 in the region of the raw-shaped reactor upstream of the dividing diaphragm 9 and thus depleted or completely removed in the middle region, away from the wall 10.
  • the separating diaphragm 9 “mechanical" of the main part of the first liquid 5, which, separated only contains few magnetizable particles no or from the collected on the wall 10 magnetizable particles with residual liquid 5 is.
  • magnetizable particles are agglomerated, ie they do not collect evenly distributed on the wall 10, but summarized into "heap".
  • the "clumps” are then moved by the traveling field along the wall 10 to an exit at the end 7 of the tubular reactor 2, separate from the exit for the main part of the liquid 5, which is depleted or without magnetisable particles, and can there with a low residual content of liquid 5 discharged from the reactor 2, pumped or discharged ⁇ flows are removed.
  • the main part of the tailing liquid 5, which is depleted of or completely liberated from valuable material (magnetisable particles), but contains much undesirable residual (eg sand) constituents, can be removed from the reactor 2 in the middle region, the inner region of the annular separation orifice 9 are removed, emanated or pumped ⁇ rank.
  • openings may be arranged in the wall 10 of the tubular reactor 2, which can be opened when passing through an agglomerate 14 and thus can selectively extract the agglomerates 14 ,
  • the residual liquid 5 with magnetisable particles Due to the increased proportion of magnetizable particles, the residual liquid 5 with magnetisable particles, which is taken from the reactor 2 through openings or an exit in the gap between separating aperture 9 and tubular reactor 2, has a very viscous or high viscosity. This can clog openings or gaps and lead to problems in further processing.
  • a second liquid in particular a pure liquid such as pure water or oil, is pumped, introduced or injected into the gap between the dividing panel 9 and the wall 10 of the tubular reactor 2. This leads to a dilution of the residual liquid 5 with agglomerated magnetizable particles 14, prevents clogging of the exits or removal openings, and facilitates further processing of the magnetizable particles.
  • the second liquid for dilution can be easily fed via the displacer, since feeding through openings in the wall 10 of the tubular reactor 2 would lead to problems in the movement of the magnetizable particles on the wall 10.
  • the second liquid over the inner part of the tubular Displacement body 6, guided over tubular webs 11 to openings 8 in the partition panel 9, passed or pumped, and introduced from the openings in the gap between the partition panel 9 and wall 10 of the tubular reactor 2.
  • the first liquid is thinned ver ⁇ with magnetizable particles through the second liquid 12 in the region of the gap. 5
  • Fig. 2 to better illustrate the region of the tubular reactor 2 with separating diaphragm 9, webs 11 and is shown Ver ⁇ displacement body 6 in the cross section perpendicular to the in Fig. Section along the axis of the tubular reactor 2 and the displacement body 6 illustrated. 1
  • the annular partition 9 is mechanically stably connected via the webs 11 with the displacement body 6. Between the webs 11 is space over which the main part of the liquid can be discharged without or with a greatly reduced concentration of magnetizable particles or flow through the interior 4 of the annular separation panel 9 or can flow.
  • the gap is formed, which results in an indoor ⁇ space 4 and a gap through which the agglomerated magnetizable particles 14, which are moved to the wall 10 along the reactor 2 removed and in which second liquid 12 is added for dilution.
  • the second liquid 12 is supplied via the tube-shaped displacement body 6 via fluidically connected thereto tubular webs 11, the openings 8 in the separating diaphragm 9, which may be formed in the shape of nozzles from ⁇ . Via the openings 8, the second liquid 12 is brought into the gap between the wall 10 of the tubular reactor 2 and separator 9.
  • the webs 11 connect the displacement body 6 with the partition panel 9 or with areas of the openings 8 in the partition panel 9, mechanically stable and fluidic.
  • the dividing panel 9, the webs 11 and the displacement body may be formed of a homogeneous body.
  • the second liquid 12 for diluting at a right angle 13 to the surface of the wall 10 and the partition panel 9 and to the flow direction 5 of the first liquid can be placed in the gap. This results in a total flow of the liquid 5, 12, which allows a good mixing of the liquids 5 and 12, for example by vortex formation.
  • there is a partial flow in the gap which counteracts the entry of liquid 5 with tailing, whereby an improvement in the separation of magnetizable particles from tailing is achieved.
  • the movement of the magnetizable particles is affected only partially or not at all by the flow, since it is essentially determined by the traveling field as a function of the gap width.
  • Embodiments can also be combined with each other.
  • a number of different substances are possible as liquids and particles.

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wanderfeldreaktor (1) und auf ein Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit (5) unter Verwendung des Wanderfeldreaktors (1). Der Wanderfeldreaktor (1) umfasst einen rohrförmigen Reaktor (2), an dessen äußerem Umfang wenigstens ein Magnet (3) zur Erzeugung eines Wanderfeldes angeordnet ist und dessen Innenraum (4) von der Flüssigkeit (5) durchströmt wird. Im Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) ist ein Verdrängungskörper (6) angeordnet, der Flüssigkeit (12) in den Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) einleitet, welche sich mit der im Reaktor (2) strömenden Flüssigkeit (5) mischt.

Description

Beschreibung
Wanderfeldreaktor und Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wanderfeld¬ reaktor und auf ein Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit unter Verwendung des Wanderfeldreaktors. Der Wanderfeldreaktor umfasst einen rohrförmi- gen Reaktor, an dessen äußerem Umfang wenigstens ein Magnet zur Erzeugung eines Wanderfeldes angeordnet ist und dessen Innenraum von der Flüssigkeit durchströmbar ist. Im Innenraum des rohrförmigen Reaktors ist ein Verdrängungskörper angeordnet .
Wanderfeldreaktoren, wie sie z.B. aus der WO 2010/031613 AI bekannt sind, werden verwendet zur Trennung magnetisierbarer Partikel oder magnetischer Partikel von einer Flüssigkeit. Im Weiteren werden unter dem Begriff magnetisierbare Partikel auch magnetische Partikel verstanden, welche schon magneti- siert sind. Magnetisierbare Partikel entstehen z.B. bei der Erzverarbeitung, wenn das Eisenerzgestein z.B. klein gemahlen wird. Zur Separation des zu gewinnenden Metalls, z.B. Magnetit (FesC ) , vom restlichen Material, z.B. Sand, wird das ge- mahlene Gestein mit Wasser oder Öl gemischt. In Wanderfeldre¬ aktoren werden dann magnetisierbare Partikel von dem Gemisch getrennt, unter Ausnutzung der Magnetisierung und der gerichteten Bewegung der Partikel in Magnetfeldern. Vorgefertigte magnetisierbare Partikel können auch zum Gewin¬ nen von Verbindungen aus Erzen verwendet werden, indem z.B. chemisch funktionalisierte oder physikalisch aktivierte mag¬ netisierbare Partikel eingesetzt werden. Die zu gewinnenden Komponenten in den Erzen können an die Partikel chemisch, z.B. über sulfidische Bindungen, oder physikalisch, z.B. über Coulomb-Wechselwirkung, gebunden werden. Analog können mit Hilfe magnetisierbarer Partikel auch Spurenstoffe aus einer Lösung getrennt werden, Feststoffe aus einer Suspension oder Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Phasen voneinander getrennt werden.
Bei der Abtrennung der magnetisierbaren Partikel von der Flüssigkeit wird das Gemisch durch einen rohrförmigen Reaktor gepumpt oder strömt z.B. unter Ausnutzung der Schwerkraft durch den Reaktor. Der Reaktor ist von elektromagnetischen Spulen oder Permanentmagneten umgeben, welche ein Magnetfeld im Inneren des Reaktors erzeugen. Das Magnetfeld wirkt auf die magnetisierbaren Partikel in der Flüssigkeit. Unter der
Wirkung des Magnetfeldes werden die magnetisierbaren Partikel in Richtung Wandung, d.h. die Innenwand des rohrförmigen Reaktors bewegt. Die elektromagnetischen Spulen oder Permanentmagneten erzeugen entlang der Längsrichtung des rohrförmigen Reaktors ein Wanderfeld, d.h. das Magnetfeld ändert seine Amplitude derart, dass entlang der Längsrichtung bzw. in Richtung der Flüssigkeitsströmung wellenförmig das Magnetfeld mit seiner Amplitude zeitlich und räumlich wandert. Durch die Wirkung des Wanderfeldes werden die an die Wandung bewegten magnetisierbaren Partikel zu Agglomeraten gesammelt und entlang der Wandung in Richtung Längsachse des Reaktors bzw. mit der Strömung bewegt. In einem Endbereich des Reaktors sind in der Wandung Absaugöffnungen angeordnet, welche gesteuert oder geregelt geöffnet und wieder verschlossen wer¬ den können. Bei geöffneten Absaugöffnungen können die Partikel aus dem Reaktor abgesaugt werden. Die restliche Flüssig¬ keit ohne bzw. mit stark abgereicherter Partikelkonzentration wird über einen Rohrausgang des rohrförmigen Reaktors aus dem Reaktor abgegeben bzw. abgepumpt.
Zu einer verbesserten Trennung der Flüssigkeit und der an der Wandung bewegten Partikel kann im Bereich der Absaugöffnungen eine ringförmige Trennblende angeordnet sein. Diese ist als eine Art Rohrstück mit kleinerem Außendurchmesser im Rohr des rohrförmigen Reaktors mit größerem Innendurchmesser angeordnet. Zwischen dem Trennblenden-Rohrstück und dem Reaktorrohr ist ein Spalt gebildet, welcher ausreichend groß ist um die Agglomerate von magnetisierbaren Partikeln entlang der Wandung im Bereich des Spaltes durch den Spalt bewegen zu können. Der Spalt ist klein genug, um nur so wenig wie möglich Flüssigkeit mit den entlang der Wandung bewegten magnetisier- baren Partikeln durch den Spalt strömen zu lassen. Die restliche Flüssigkeit, welche keine magnetisierbaren Partikel enthält oder zumindest eine verringerte Konzentration an mag¬ netisierbaren Partikeln, strömt durch den inneren Bereich der Trennblende, welcher von der ringförmigen Trennblende voll- ständig umfasst wird, zum Rohrausgang des rohrförmigen Reaktors .
Die magnetisierbaren Partikel im Spalt können direkt über einen Spaltausgang abgegeben oder abgesaugt werden, oder Ab- Saugöffnungen in der Wandung können verwendet werden, um die magnetisierten Partikel im Spalt gesteuert oder geregelt ab¬ zusaugen .
Um eine effektive Trennung von magnetisierbaren Partikeln und Flüssigkeit zu erreichen, müssen hohe Feldstärken der magnetischen Felder verwendet werden, um den inneren Bereich entlang des Querschnitts des rohrförmigen Reaktors mit dem mag¬ netischen Feld vollständig durchdringen zu können. Nur so können alle oder zumindest ein Großteil der magnetisierbaren Partikel an die Wandung des Reaktors bewegt werden.
Eine Verbesserung der Trennwirkung bei kleineren Feldern, und damit der Energieeinsparung bei Verwendung elektrischer Spulen zur Erzeugung der Magnetfelder, besteht in der Verwendung eines Verdrängungskörpers. Der Verdrängungskörper ist z.B. zylinderförmig im hohlzylinder- bzw. rohrförmigen Reaktor, bevorzugt mittig im Querschnitt gesehen, angeordnet. Die Flüssigkeit strömt im Spalt zwischen Wandung des Reaktors und Verdrängungskörper und der Strömungsquerschnitt ist von einem runden kreisförmigen auf einen runden ringförmigen Querschnitt eingeschränkt. Statt runden sind auch andere Quer¬ schnitte denkbar. Zur vollständigen Durchdringung des ringförmigen Spalts zwischen Verdrängungskörper und Wandung des rohrförmigen Reaktors, in welchem die Flüssigkeit mit magne¬ tisierbaren Partikeln strömt, mit dem Magnetfeld sind geringere Magnetfeldstärken notwendig, als für die vollständige Durchdringung des rohrförmigen Reaktors ohne Verdrängungskör- per .
Der zuvor beschriebene Wanderfeldreaktor führt zu einer effektiven Trennung von magnetisierbaren Partikeln und Flüssigkeit. Abhängig von der Trennblendengeometrie und abhängig von der Strömungs- und Wanderfeldgeschwindigkeit erfolgt eine
Aufkonzentrierung der magnetisierbaren Partikel jedoch pulsierend. Ein Wertstoffström, welcher die magnetisierbaren Partikel umfasst wird somit nicht kontinuierlich, sondern quasikontinuierlich, pulsierend aus dem Reaktor gewonnen.
Neben den magnetisierbaren Partikeln wird auch eine gewisse Menge Flüssigkeit gemischt mit den Partikeln abgesaugt. In dieser Flüssigkeit befinden sich Erzrückstände, das sogenann¬ te Tailing. Um die Konzentration des Tallings weiter zu redu- zieren, kann das aufkonzentrierte Gemisch Partikel-Flüssig¬ keit wiederholt durch Wanderfeldreaktoren gepumpt werden. Dies erhöht aber die Kosten und den Zeitaufwand, und führt zu einer Verzähflüssigung der Flüssigkeit. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Wanderfeldreaktor zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit und ein Verfahren zu dessen Verwendung anzugeben, welche eine Verdickung bzw. Verzähflüssigung verhindern und damit eine verbesserte Trennung von Partikeln und Flüssigkeit bei verringerten Kosten und Aufwand sowie erhöh¬ ter Ausbeute ermöglichen. Weiterhin ist es Aufgabe des erfindungsgemäßen Wanderfeldreaktors und Verfahrens einen kontinu¬ ierlichen Wertstoffström aus dem Reaktor zu gewinnen. Die angegebene Aufgabe wird bezüglich des Wanderfeldreaktors zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüs- sigkeit mit einem Wanderfeldreaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wander- feldreaktors zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit und des Verfahrens zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit mit einem Wanderfeldreaktor gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden.
Der erfindungsgemäße Wanderfeldreaktor zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit umfasst einen rohr- förmigen Reaktor, an dessen äußerem Umfang wenigstens ein
Magnet zur Erzeugung eines Wanderfeldes angeordnet ist. Der Innenraum des rohrförmigen Reaktors ist von der Flüssigkeit durchströmbar und es ist im Innenraum ein Verdrängungskörper angeordnet. Der Verdrängungskörper ist ausgebildet, Flüssig- keit in den Innenraum des rohrförmigen Reaktors einzuleiten.
Die Flüssigkeit, welche durch den Verdrängungskörper in den Innenraum des rohrförmigen Reaktors geleitet wird, führt zu einer Verdünnung der Flüssigkeit mit magnetisierbaren Parti- kein im Reaktor. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Flüssigkeit kann der Flüssigkeitsstrom mit magnetisierbaren Partikeln, welcher dem Reaktor entnommen wird bzw. abgepumpt wird, von pulsartiger auf kontinuierlichere Strömung geändert werden. Die Verdünnung der Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln kann z.B. mit reinem Wasser oder reinem Öl erfolgen, je nachdem ob die Ausgangsflüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln Wasser oder Öl beinhaltet. Das verdünnte Gemisch kann einem weiteren Reaktor zugeführt werden und durch die Verdünnung bleibt das Gemisch besser flüssig und lässt sich einfacher verarbeiten und weiter aufkonzentrieren bzw. reinigen. Mit jedem weiteren Durchgang durch einen Wanderfeldreaktor wird Tailing entfernt und die Konzentration und Reinheit an ge¬ wünschten Wertstoff-Partikeln oder an Partikeln gebundenem Wertstoff nimmt zu. Dadurch wird die Ausbeute an zu gewinnen¬ dem Wertstoff erhöht.
Die Verdünnung mit Flüssigkeit aus dem Verdrängungskörper er- höht somit die Verarbeitbarkeit des Wertstoffes aus dem Reak¬ tor, bei wiederholtem Durchlauf erhöht die verbesserte Visko¬ sität der Flüssigkeit und die durch die Verdünnung verringerte Partikeldichte die Partikelbeweglichkeit. Damit können in einem weiteren Durchgang durch einen Reaktor besser magneti- sierbare Partikel an die Wandung bewegt werden im Magnetfeld und somit besser von der Flüssigkeit mit Tailing getrennt werden. Durch die bessere Trennung sind weniger Durchläufe notwendig, um eine gewünschte Aufkonzentrierung der Partikel und Reinigung von Tailing zu erreichen. Dies spart Kosten, Aufwand und erhöht die Ausbeute.
Um Flüssigkeit über den Verdrängungskörper dem Reaktor zuführen zu können, kann der Verdrängungskörper als Rohrleitung ausgebildet sein. Die Rohrleitung ist von Flüssigkeit durch- strömbar und an einem Ende der Rohrleitung im Innenraum des rohrförmigen Reaktors kann wenigstens eine Öffnung zum Einleiten der Flüssigkeit in den Innenraum des rohrförmigen Reaktors angeordnet sein. Dadurch ist eine Zugabe der Flüssig¬ keit aus dem Verdrängungskörper zur Strömung der Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln im rohrförmigen Reaktor in einem räumlichen Bereich möglich, in welchem die magnetisierbaren Partikel schon als Agglomerate an der Wandung durch das magnetische Wanderfeld zusammengefasst sind. Die Zugabe von Flüssigkeit und damit Veränderung von Strömungsverhältnissen, bis hin zur Bildung von Wirbeln, stört so nicht den Prozess der Bewegung der magnetisierbaren Partikel in Richtung Wandung und die Agglomeration.
Eine gute Abgabe der Flüssigkeit aus dem Verdrängungskörper in den rohrförmigen Reaktor, mit Steuer- oder regelbarer oder vorbestimmbarer Strömungsform ist gegeben, wenn die wenigstens eine Öffnung in Form einer Düse ausgebildet ist. So lässt sich die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsstrom mit mag- netisierbaren Partikeln „spritzen" bzw. gezielt einbringen, und die resultierende Strömung sowie die Mischung der Strö¬ mungen kann günstig beeinflusst werden. An dem einen Ende des Verdrängungskörpers kann im Innenraum des rohrförmigen Reaktors eine Trennblende angeordnet sein. Diese kann eine verbesserte Trennung von magnetisierbaren Partikeln, bewegbar entlang einer Wandung des rohrförmigen Reaktors, von Flüssigkeit im Innenraum des Reaktors entfernt von der Wandung ergeben. Die magnetisierbaren Partikel mit geringer Menge an Flüssigkeit, im Weiteren auch Restflüssig¬ keit genannt, können so entlang des Spaltes zwischen Trennblende und rohrförmigen Reaktor bewegt werden. Der Hauptstrom an Flüssigkeit, welcher keine oder nur wenige magnetisierbare Partikel enthält, fließt nicht durch den Spalt sondern mittig durch die Trennblende. Durch die Trennblende wird somit der Partikelstrom mit Restflüssigkeit vom Hauptstrom ohne bzw. mit wenigen magnetisierbaren Partikeln abgetrennt. Ein Absaugen der magnetisierten Partikel durch Absaugöffnungen in der Wandung des Reaktors kann entfallen. Der technische Aufwand wird verringert. Selbst bei Verwendung von Absaugöffnungen wird nur die Restflüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln abgesaugt und nicht der Hauptstrom an Flüssigkeit, wodurch in diesem Fall eine bessere Abtrennung der magnetisierbaren Par- tikel von der Flüssigkeit (Hauptstrom) erfolgt.
Die wenigstens eine Öffnung zum Einleiten der Flüssigkeit in den Innenraum des rohrförmigen Reaktors kann in der Trennblende angeordnet sein. Dadurch wird nicht der Hauptstrom an Flüssigkeit, welcher den Rektor verlässt verdünnt, sondern nur der Teil Restflüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln, welcher sich zwischen Blende und Wandung des rohrförmigen Reaktors befindet. Die Trennblende kann in Form eines Hohlzylinders bzw. Rings ausgebildet sein, mit Stegen zwischen dem einen Ende des Verdrängungskörpers im Innenraum des rohrförmigen Reaktors und der Trennblende. Die Stege können rohrförmig sein und den Verdrängungskörper und die Trennblende fluidisch miteinander verbinden. Dadurch kann die Hauptflüssigkeit ohne bzw. mit stark reduzierter Konzentration an magnetisierbaren Partikeln zwischen den Stegen, innerhalb bzw. von der Trennblende um- fasst, strömen und den Reaktor verlassen, ohne erneut mit der Restflüssigkeit und den magnetisierbaren Partikeln vermischt zu werden. Die Restflüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln kann direkt über den Spalt zwischen Trennblende und Wandung des Reaktors den Reaktor verlassen oder über Öffnungen in der Wandung abgepumpt werden, ohne erneut mit dem Hauptstrom in Verbindung zu treten.
Die Form eines Hohlzylinders der Trennblende ergibt günstige Strömungsverhältnisse der Flüssigkeiten im Bereich der Trenn- blende. Die hohlzylindrische Form mit einer Längsachse paral¬ lel der Strömungsrichtung der Flüssigkeit mit magnetisierba¬ ren Partikeln vor der Blende, bietet einen geringen Strömungswiderstand bei Eintritt der Flüssigkeit in der Bereich der Blende, und ermöglicht so eine verringerte Pumpleistung.
Die Trennblende und der Verdrängungskörper können aus einem homogenen Körper ausgebildet sein. Dies führt zu einem besonders mechanisch stabilen Aufbau. Bevorzugt wird als Material für den Verdrängungskörper und die Trennblende ein nicht mag- netisches Material gewählt. Als Material kann z.B. Plastik verwendet werden. Dadurch haften die magnetisierbaren Partikel nicht an der Trennblende und dem Verdrängungskörper, und die Trennung wird nicht behindert oder die Magnetfelder für die Bewegung der magnetisierbaren Partikel nicht gestört.
Der rohrförmige Reaktor und/oder der Verdrängungskörper können hohlzylinderförmig ausgebildet sein, mit einer kreisrunden Querschnittsfläche. Dies ergibt einen besonders einfachen Aufbau und günstige Strömungsverhältnisse durch den Reaktor, ohne großen Strömungswiderstand, bei hoher mechanischer Sta¬ bilität . Die wenigstens eine Öffnung kann auf einem Kreisumfang angeordnet sein. In der Regel wird statt einer Öffnung eine Mehrzahl von Öffnungen verwendet, um in allen Bereichen des Spaltes zwischen Wandung des Reaktors und Blende Flüssigkeit über den Stützkörper einbringen zu können. Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass sechs Öffnungen auf dem Kreisumfang angeordnet sind, an den Schnittpunkten des Kreisumfangs mit einem Strahlenpaar ausgehend vom Mittelpunkt des Kreises, wo¬ bei das Strahlenpaar jeweils einen Winkel von 60°, 120°, 180°, 240° und 300° einschließt. Die Öffnungen liegen in der Regel direkt am Ende der Stützen. Es ergibt sich ein Aufbau analog einem Wagenrad mit Speichen, wobei an den Enden der Speichen die Austrittsöffnungen sind. Als Flüssigkeit kann unter anderem Wasser und/oder Öl verwendet werden, sowohl für die Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln als auch für die zugemischte Flüssigkeit über den Verdrängungskörper. Vorteilhaft wird bei Verwendung von Wasser für die Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln (und Tailing) als zugemischte Flüssigkeit ebenfalls Wasser, aber reines Wasser verwendet. Bei Verwendung von Ölen für die Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln (und Tailing) wird als zugemischte Flüssigkeit bevorzugt ebenfalls Öl, aber rei¬ nes Öl verwendet. Die Flüssigkeiten können Wasser oder Öl aber auch nur als eine Komponente enthalten.
Der wenigstens eine Magnet zur Erzeugung eines Wanderfeldes, welcher am äußerem Umfang des rohrförmigen Reaktors angeordnet ist, kann einen Elektromagneten und/oder einen Permanent- magneten umfassen. Über einen Elektromagneten, welcher z.B. aus Spulen aufgebaut ist, lässt sich einfach und gut steuer¬ bar ein magnetisches Wanderfeld erzeugen. Alternativ oder zusätzlich können auch Permanentmagnete verwendet werden, wobei zur Erzeugung eines Wanderfeldes die Permanentmagnete entlang des rohrförmigen Reaktors bewegt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit mit einem zuvor beschriebenen Wanderfeldreaktor umfasst die Schritte, dass eine zweite Flüssigkeit, insbesondere Wasser, durch einen rohrförmigen Verdrängungskörper in den Innenraum eines rohrförmigen Reaktors geleitet wird. Der rohrförmige Reaktor wird von einer ersten Flüssigkeit, insbesondere einer Suspension aus magne- tisierbaren Partikeln und Wasser, durchströmt.
Die erste Flüssigkeit kann in einem Zwischenraum zwischen dem Verdrängungskörper und einer Wandung des rohrförmigen Reak- tors im Innenraum des rohrförmigen Reaktors entlang einer
Längsachse des rohrförmigen Reaktors strömen und die zweite Flüssigkeit kann vom Innenraum des rohrförmigen Verdrängungskörpers über rohrförmige Stege an einem Ende des rohrförmigen Verdrängungskörpers zu wenigstens einer Öffnung, insbesondere zu 6 düsenförmigen Öffnungen, in einer Trennblende zwischen Verdrängungskörper und rohrförmigen Reaktor strömen. Dabei können sich die erste und die zweite Flüssigkeit in einem Be¬ reich zwischen Trennblende und rohrförmigen Reaktor mischen, und die erste Flüssigkeit kann zwischen den Stegen, vollstän- dig von der Trennblende umfasst, strömen.
Die Strömung der ersten Flüssigkeit und die Strömung der zweiten Flüssigkeit können im Bereich der Öffnungen im Winkel von im Wesentlichen 90° aufeinandertreffen. Dabei wird eine besonders gute Durchmischung erreicht.
Alternativ kann die erste und die zweite Flüssigkeit im Ge¬ genstromprinzip gemischt werden. Die erste und die zweite Flüssigkeit können auch bei gleicher Strömungsrichtung ge- mischt werden, insbesondere bei verwirbelter Strömung.
Die mit dem Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit mit einem Wanderfeldreaktor verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf den Wanderfeldreaktor beschrieben wurden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Es wird in den Figuren dargestellt:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung längs der
Strömungsrichtung einer Flüssigkeit 5 in einem erfindungsgemäßen Wanderfeldreaktors 1, Fig. 2 einen Querschnitt des Wanderfeldreaktors 1 der
Fig. 1 im Bereich der Befestigung einer Trennblende 9 an einem Verdrängungskörper 6 über Stege 11.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Wanderfeldreaktor 1 dar- gestellt. Der Wanderfeldreaktor 1 umfasst einen rohrförmigen Reaktor 2, welcher z.B. aus einem hohlzylindrischen Rohr aus Plastik oder anderen nichtmagnetischen Werkstoffen besteht. Am äußeren Umfang des rohrförmigen Reaktors 2 sind Magnete, z.B. Elektromagnete aus elektrischen Spulen angeordnet. Die Spulen sind entlang der Längsrichtung des Reaktors 2 benachbart zueinander entlang des äußeren Umfangs des Reaktors 2 derart angeordnet, dass sie im Inneren 4 des Reaktors 2 ein magnetisches Wanderfeld erzeugen können. Das magnetische Wanderfeld reicht durch den gesamten von
Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln 5 durchströmten Innenraum 4 des Reaktors 2 entlang des Querschnitts des Reak¬ tors 2 im Bereich der Magnete 3. Die Flüssigkeit mit magneti¬ sierbaren Partikeln 5 strömt mit einer Strömungsrichtung pa- rallel zur Längsrichtung des rohrförmigen Reaktors 2 im Innenraum 4 des Reaktors 2 und durch das Magnetfeld der Magnete 3 wird eine Kraft auf die magnetisierbaren Partikel ausgeübt, welche diese in Richtung innerer Wandung 10 des Reaktors 2 bewegen. Durch Ausgestaltung des Magnetfeldes als Wanderfeld werden die magnetisierbaren Partikel entlang der Wandung 10 bewegt, in Strömungsrichtung 5. Je nach Ausgestaltung des Wanderfeldes können die magnetisierbaren Partikel bei Bedarf durch das Wanderfeld auch entgegengesetzt der Strömungsrich- tung 5 bewegt werden. Als magnetisches Wanderfeld ist im Wei¬ teren ein Magnetfeld anzusehen, dessen Amplitude analog einer Welle entlang der Längsrichtung des rohrförmigen Reaktors 2 mit der Zeit „wandert" bzw. räumlich verändert, d.h. bewegt wird.
Mittig im Innenraum 4 des rohrförmigen Reaktors 2, mit einer Längsachse parallel oder deckungsgleich der Längsachse des rohrförmigen Reaktors, ist ein Verdrängungskörper 6 angeord- net. Der Verdrängungskörper 6 verdrängt Flüssigkeit und sorgt dadurch dafür, dass der der Flüssigkeit zur Verfügung stehende Raum 4 verkleinert ist. Für eine vollständige Durchdrin¬ gung des verkleinerten Raums 4 vom Magnetfeld sind kleinere Magnete 3 notwendig bzw. kleinere Stromstärken bei Verwendung von Elektromagneten. Dies spart Aufwand, Material und/oder Energie .
Der Verdrängungskörper 6 ist analog dem rohrförmigen Reaktor 2 als ein hohlzylinderförmiges Rohr ausgelegt, jedoch mit ei- nem kleineren Außenumfang als dem Innenumfang des rohrförmigen Reaktors 2. Zwischen Außenumfang des Verdrängungskörpers 6 und Innenumfang des rohrförmigen Reaktors 2 ist ein Spalt bzw. der Innenraum 4 gebildet, in welchem die Flüssigkeit mit magnetisierbaren Partikeln 5, d.h. die erste Flüssigkeit strömt. Im Inneren des hohlzylindrischen Rohres des Verdrängungskörpers 6, d.h. im Inneren des Verdrängungskörpers 6, fließt eine zweite Flüssigkeit 12.
Ist die erste Flüssigkeit 5 aus einem fein gemahlenem Eisen- erz mit Wasser aufgeschlemmt hergestellt, dann kann als zwei¬ te Flüssigkeit Wasser, insbesondere reines Wasser verwendet werden. Die magnetisierbaren Partikel sind in diesem Fall Magnetit-Partikel, welche in einem äußeren Magnetfeld magne- tisiert werden. Zusätzlich sind Sandteile in dem aufge- schlemmten Gemisch enthalten. Wird Öl zum Aufschlemmen verwendet, so kann Öl, insbesondere reines Öl als zweite Flüs¬ sigkeit verwendet werden. Lösungsmittel als Flüssigkeitsbe- standteile oder Gemische von Flüssigkeiten sind ebenfalls verwendbar .
Der Verdrängungskörper 6 ist an einem Ende 7 über Stege 11 mit einer Trennblende 9 verbunden. Die Trennblende 9 ist hohlzylindrisch, ringförmig ausgeführt mit einem Außenumfang des Ringes kleiner dem Innendurchmesser des rohrförmigen Reaktors 2. Die Mittelachsen der ring- oder rohrförmigen Trennblende 9 und des rohrförmigen Reaktors 2 können parallel oder bevorzugt identisch sein. Dadurch bietet die Trennblende 9 einen geringen Strömungswiderstand gegenüber der Strömung der ersten Flüssigkeit 5. Zwischen der Wandung 10, d.h. der Innenwand des rohrförmigen Reaktors 2, und der äußeren Umfangs- fläche der ringförmigen Trennblende 9 ist ein schmaler durch- gängiger Spalt gebildet, durch welchen die an der Wandung 10 durch das Wanderfeld bewegten magnetisierbaren Partikel mit einer kleinen Menge erster Flüssigkeit 5 bewegt bzw. geströmt werden. Der Hauptteil der ersten Flüssigkeit 5, welcher keine oder nur eine geringe Menge an magnetisierbaren Partikeln enthält, strömt durch den Innendurchmesser der Tennblende 9.
Die magnetisierbaren Partikel in der ersten Flüssigkeit 5 sind im Bereich des rohförmigen Reaktors vor der Trennblende 9 durch das Magnetfeld an der Wandung 10 gesammelt und so im Mittleren Bereich, entfernt von der Wandung 10 abgereichert bzw. vollständig entfernt worden. Durch die Trennblende 9 wird „mechanisch" der Hauptteil der ersten Flüssigkeit 5, welcher keine oder nur noch wenige magnetisierbare Partikel enthält, von den an der Wandung 10 gesammelten magnetisierba- ren Partikel mit Restflüssigkeit 5 abgetrennt. In einem Wan¬ derfeld können die magnetisierbaren Partikel agglomeriert werden, d.h. sie sammeln sich an der Wandung 10 nicht gleichmäßig verteilt, sondern zu „Häufchen" zusammengefasst . Die „Häufchen" werden dann durch das Wanderfeld entlang der Wan- dung 10 zu einem Ausgang am Ende 7 des rohrförmigen Reaktors 2, getrennt vom Ausgang für den Hauptteil der Flüssigkeit 5, welche abgereichert oder ohne magnetisierbare Partikel ist, bewegt und können dort mit einem geringen Restanteil an Flüs- sigkeit 5 aus dem Reaktor 2 abgeführt, abgepumpt oder ausge¬ strömt entnommen werden. Der Hauptteil der Flüssigkeit 5 mit Tailing, welcher an Wertstoff (magnetisierbaren Partikeln) entreichert oder davon vollständig befreit ist, aber viel un- erwünschte Resterz- (z.B. Sand) Bestandteile enthält, kann aus dem Reaktor 2 im mittleren Bereich, dem Innenbereich der ringförmigen Trennblende 9 entfernt, ausgeströmt bzw. abge¬ pumpt werden. Alternativ zu einer Entnahme der Agglomerate an magnetisierbaren Partikeln 14 mit Restanteil an Flüssigkeit 5 über einen Ausgang, können Öffnungen in der Wandung 10 des rohrförmigen Reaktors 2 angeordnet sein, welche bei Durchgang von einem Agglomerat 14 geöffnet werden können und so die Agglomerate 14 gezielt absaugen können.
Durch den erhöhten Anteil an magnetisierbaren Partikeln ist die Restflüssigkeit 5 mit magnetisierbaren Partikeln, welche durch Öffnungen oder einem Ausgang im Spalt zwischen Trenn- blende 9 und rohrförmigen Rektor 2 den Reaktor 2 entnommen wird, sehr dickflüssig bzw. mit hoher Viskosität behaftet. Dies kann Öffnungen oder Spaltausgänge verstopfen und zu Problemen bei der weiteren Verarbeitung führen. Erfindungsgemäß wird deshalb eine zweite Flüssigkeit, insbesondere eine reine Flüssigkeit wie reines Wasser oder Öl, in den Spalt zwischen Trennblende 9 und Wandung 10 des rohrförmigen Reaktors 2 eingepumpt, eingeleitet oder eingespritzt. Diese führt zu einer Verdünnung der Restflüssigkeit 5 mit agglomerierten magnetisierbaren Partikeln 14, verhindert ein Verstopfen der Ausgänge bzw. Entnahmeöffnungen, und erleichtert die weitere Verarbeitung der magnetisierbaren Partikel.
Die zweite Flüssigkeit zum Verdünnen kann über den Verdrängungskörper einfach zugeführt werden, da eine Zuführung über Öffnungen in der Wandung 10 des rohrförmigen Reaktors 2 zu Problemen bei der Bewegung der magnetisierbaren Partikel an der Wandung 10 führen würde. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die zweite Flüssigkeit über den Inneren Teil des rohrförmigen Verdrängungskörpers 6, über rohrförmige Stege 11 zu Öffnungen 8 in der Trennblende 9 geführt, geleitet bzw. gepumpt, und von den Öffnungen aus in den Spalt zwischen Trennblende 9 und Wandung 10 des rohrförmigen Reaktors 2 eingebracht. Dadurch wird die erste Flüssigkeit 5 mit magnetisierbaren Partikeln durch die zweite Flüssigkeit 12 im Bereich des Spaltes ver¬ dünnt .
In Fig. 2 ist zur besseren Veranschaulichung der Bereich des rohrförmigen Reaktors 2 mit Trennblende 9, Stegen 11 und Ver¬ drängungskörper 6 im Querschnitt, senkrecht zum in Fig. 1 dargestellten Schnitt längs der Achse des rohrförmigen Reaktors 2 bzw. des Verdrängungskörpers 6 gezeigt. Die ringförmige Trennblende 9 ist mechanisch stabil über die Stege 11 mit dem Verdrängungskörper 6 verbunden. Zwischen den Stegen 11 ist Raum, über welchen der Hauptteil der Flüssigkeit ohne bzw. mit stark verringerter Konzentration an magnetisierbaren Partikeln abgeleitet werden kann bzw. durch den Innenraum 4 der ringförmigen Trennblende 9 fließen bzw. strömen kann. Zwischen Trennblende 9 und Wandung 10 des rohrförmigen Reaktors 2 ist der Spalt ausgebildet, der einen Innen¬ raum 4 bzw. einen Zwischenraum ergibt, über welchen die agglomerierten magnetisierbaren Partikel 14, welche an der Wan- dung 10 entlang bewegt werden, dem Reaktor 2 entnommen werden können und in welchem zweite Flüssigkeit 12 zum Verdünnen zugegeben bzw. zugemischt wird. Die zweite Flüssigkeit 12 wird über den rohrförmigen Verdrängungskörper 6, über fluidisch mit ihm verbundenen rohrförmigen Stegen 11, den Öffnungen 8 in der Trennblende 9 zugeführt, welche in Form von Düsen aus¬ gebildet sein können. Über die Öffnungen 8 wird die zweite Flüssigkeit 12 in den Spalt zwischen Wandung 10 des rohrförmigen Reaktors 2 und Trennblende 9 gebracht. Somit verbinden die Stege 11 den Verdrängungskörper 6 mit der Trennblende 9 bzw. mit Bereichen der Öffnungen 8 in der Trennblende 9, mechanisch stabil und fluidisch. Die Trennblende 9, die Stege 11 und der Verdrängungskörper können aus einem homogenen Körper ausgebildet sein. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann die zweite Flüssigkeit 12 zum Verdünnen in einem rechten Winkel 13 zur Oberfläche der Wandung 10 bzw. der Trennblende 9 bzw. zur Strömungsrichtung 5 der ersten Flüssigkeit in den Spalt gegeben werden. Dadurch ergibt sich zum einen eine Gesamtströmung der Flüssigkeit 5, 12, welche eine gute Durchmischung der Flüssigkeiten 5 und 12 ermöglicht z.B. durch Wirbelbildung. Zum anderen ergibt sich eine Teilströmung im Spalt, welche dem Eintritt von Flüssig- keit 5 mit Tailing entgegenwirkt, wodurch eine Verbesserung der Trennung von magnetisierbaren Partikeln vom Tailing erreicht wird. Die Bewegung der magnetisierbaren Partikel wird durch die Strömung nur bedingt oder gar nicht beeinträchtigt, da sie abhängig von der Spaltbreite im Wesentlichen durch das Wanderfeld bestimmt wird.
Alternativ zu einem Winkel 13 von 90° sind auch andere Winkel denkbar. So können z.B. durch geeignete Winkelwahl Gegenströmungen oder gleichgerichtete Strömungen der Flüssigkeiten 5 und 12 erreicht werden.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Ausführungsformen können auch untereinander kombiniert werden. Insbesondere sind als Flüssigkei- ten und Partikel eine Reihe unterschiedlicher Stoffe möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Wanderfeldreaktor (1) zur Trennung magnetisierbarer Partikel von einer Flüssigkeit (5) , mit einem rohrförmigen Reaktor (2), an dessen äußerem Umfang wenigstens ein Magnet (3) zur Erzeugung eines Wanderfeldes angeordnet ist und dessen Innen¬ raum (4) von der Flüssigkeit (5) durchströmbar ist, wobei im Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) ein Verdrängungskörper (6) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) aus¬ gebildet ist, Flüssigkeit (12) in den Innenraum (4) des rohr¬ förmigen Reaktors (2) einzuleiten.
2. Wanderfeldreaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) als Rohrleitung ausgebildet ist, welche von Flüssigkeit (12) durchströmbar ist und an deren einem Ende im Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) wenigstens eine Öffnung (8) zum Einleiten der Flüssigkeit (12) in den Innenraum (4) des rohrförmigen Reak- tors (2) angeordnet ist.
3. Wanderfeldreaktor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (8) in Form einer Düse ausgebildet ist.
4. Wanderfeldreaktor (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem einen Ende des Verdrän¬ gungskörpers (6) im Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) eine Trennblende (9) angeordnet ist, welche zur Trennung von magnetisierbaren Partikeln, bewegbar entlang einer Wandung (10) des rohrförmigen Reaktors (2), von Flüssigkeit (5) im Innenraum (4) des Reaktors (2) entfernt von der Wandung (10), ausgebildet ist.
5. Wanderfeldreaktor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (8) zum Einleiten der Flüssigkeit (12) in den Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) in der Trennblende (9) angeordnet ist.
6. Wanderfeldreaktor (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennblende (9) in Form ei¬ nes Hohlzylinders ausgebildet ist, mit Stegen (11) zwischen dem einen Ende des Verdrängungskörpers (6) im Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) und der Trennblende (9), insbe¬ sondere mit rohrförmigen Stegen (11), welche den Verdrän¬ gungskörper (6) und die Trennblende (9) fluidisch miteinander verbinden .
7. Wanderfeldreaktor (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennblende (9) und der Ver¬ drängungskörper (6) aus einem homogenen Körper ausgebildet sind .
8. Wanderfeldreaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Reaktor (2) und/oder der Verdrängungskörper (6) hohlzylinderförmig ausgebildet sind, mit einer kreisrunden Querschnittsfläche.
9. Wanderfeldreaktor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (8) auf einem Kreisumfang angeordnet ist, insbesondere das sechs Öffnungen (8) auf dem Kreisumfang angeordnet sind, an den Schnittpunkten des Kreisumfangs mit einem Strahlenpaar ausgehend vom Mittelpunkt des Kreises, wobei das Strahlenpaar je¬ weils einen Winkel (13) von 60°, 120°, 180°, 240° und 300° einschließt .
10. Wanderfeldreaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (5, 12) Wasser und/oder Öl enthält oder im Wesentlichen aus Wasser und/oder Öl besteht.
11. Wanderfeldreaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Magnet (3) zur Erzeugung eines Wanderfeldes, welcher am äuße¬ rem Umfang des rohrförmigen Reaktors (2) angeordnet ist, einen Elektromagneten und/oder einen Permanentmagneten um- fasst .
12. Verfahren zur Trennung magnetisierbarer Partikel von ei- ner Flüssigkeit (5) mit einem Wanderfeldreaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Flüssigkeit (12), insbesondere Wasser, durch einen rohrförmigen Verdrängungskörper (6) in den Innenraum (4) eines rohrförmigen Reaktors (2) geleitet wird, welcher von einer ersten Flüssigkeit (5) , insbesondere einer Suspen¬ sion aus magnetisierbaren Partikeln und Wasser, durchströmt wird .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flüssigkeit (5) in einem Zwischenraum zwischen dem
Verdrängungskörper (6) und einer Wandung (10) des rohrförmigen Reaktors (2) im Innenraum (4) des rohrförmigen Reaktors (2) entlang einer Längsachse des rohrförmigen Reaktors (2) strömt und die zweite Flüssigkeit (12) vom Innenraum (4) des rohrförmigen Verdrängungskörpers (6) über rohrförmige Stege (11) an einem Ende des rohrförmigen Verdrängungskörpers (6) zu wenigstens einer Öffnung (8), insbesondere zu 6 düsenför- migen Öffnungen (8), in einer Trennblende (9) zwischen Verdrängungskörper (6) und rohrförmigen Reaktor (2) strömt, wo- bei die erste und die zweite Flüssigkeit (12) sich in einem
Bereich zwischen Trennblende (9) und rohrförmigen Reaktor (2) mischen, und erste Flüssigkeit (5) zwischen den Stegen (11), vollständig von der Trennblende (9) umfasst, strömt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung der ersten Flüssigkeit (5) und die Strömung der zweiten Flüssigkeit (12) im Bereich der Öffnungen (8) im Winkel (13) von im Wesentlichen 90° aufeinandertreffen.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Flüssigkeit (12) im Gegenstromprin¬ zip gemischt werden und/oder dass die erste (5) und die zwei- te Flüssigkeit (12) bei gleicher Strömungsrichtung gemischt werden, insbesondere bei verwirbelter Strömung.
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