WO2018177518A1 - Magnetabscheider - Google Patents

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WO2018177518A1
WO2018177518A1 PCT/EP2017/057408 EP2017057408W WO2018177518A1 WO 2018177518 A1 WO2018177518 A1 WO 2018177518A1 EP 2017057408 W EP2017057408 W EP 2017057408W WO 2018177518 A1 WO2018177518 A1 WO 2018177518A1
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WO
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cylinder
magnetic separator
sorting chamber
material particles
magnetic
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/057408
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schiffers
André BÄTZ
Carsten Gerold
Original Assignee
Loesche Gmbh
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Publication date
Priority to UAA201909537A priority Critical patent/UA125465C2/uk
Application filed by Loesche Gmbh filed Critical Loesche Gmbh
Priority to EP17719491.7A priority patent/EP3568237B1/de
Priority to PCT/EP2017/057408 priority patent/WO2018177518A1/de
Priority to BR112019018701-4A priority patent/BR112019018701B1/pt
Priority to RU2019124842A priority patent/RU2721912C1/ru
Priority to CA3052337A priority patent/CA3052337A1/en
Priority to CN201780089221.2A priority patent/CN110494223B/zh
Priority to US16/490,829 priority patent/US11318477B2/en
Priority to AU2017406401A priority patent/AU2017406401B2/en
Priority to ES17719491T priority patent/ES2858588T3/es
Priority to TW107110865A priority patent/TWI778036B/zh
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/30—Combinations with other devices, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/20—Magnetic separation whereby the particles to be separated are in solid form

Definitions

  • the invention relates to a magnetic separator for the dry separation of material particles with different magnetic susceptibilities.
  • Ores are often mined from hard rock.
  • valuable mineral minerals grown in the crude product are present together with worthless minerals, which are also called mountains.
  • worthless minerals which are also called mountains.
  • a sorting between the ore mineral and the mountains can take place using different properties of the two goods to be sorted.
  • the finer the degree of adhesion in the raw material the finer it must be comminuted. This means that in part comminution to dust size in the range of about 100 ⁇ and smaller is necessary.
  • the quality of ore deposits worldwide is decreasing, it is becoming more and more difficult to prepare the corresponding solid rock and then to sort it.
  • the invention can also for the treatment of secondary mineral resources such as slags, ashes, other metallurgical residues, such as filter dusts, scale, are used when magnetic or magnetizable components to be concentrated or separated.
  • secondary mineral resources such as slags, ashes, other metallurgical residues, such as filter dusts, scale
  • wet treatment systems or wet magnetic separators which essentially function as a carrier medium via water, and can be used over a wide number of particle sizes in the sense of fineness.
  • the invention is therefore based on the object of providing a magnetic separator for dry-separating material particles having different magnetic susceptibilities, which is suitable for use in a large particle size range, in particular also below 100 ⁇ m. This object is achieved by a magnetic separator with the features of claim 1.
  • the latter has a cylinder which is rotatable about its longitudinal axis and a magnet device which is arranged fixedly within the cylinder and extends substantially over the length of the cylinder.
  • the magnetic device is designed to generate a magnetic field that is essentially uninterrupted in the longitudinal direction of the cylinder.
  • a sorting chamber which extends along at least a portion of the lateral surface of the cylinder in the circumferential direction of the cylinder and parallel to the longitudinal axis of the cylinder along the height of the cylinder.
  • the sorting chamber has, in cross-section, a maximum width which corresponds essentially to the width of the magnetic device and a maximum depth which corresponds to substantially half the width of the magnetic device.
  • the magnetic separator has means for the dispersed deposition of material particles into the sorting chamber and means for generating a conveying air flow through the sorting chamber, wherein in operation the material particles are conveyed through the sorting chamber by means of the conveying air flow.
  • a motor is provided to rotate the cylinder about its longitudinal axis, wherein in operation, the lateral surface of the cylinder is moved by rotation of the cylinder substantially perpendicular to the flow direction of the conveying air and wherein the magnetic device and the cylinder are formed and arranged relative to each other, that the magnetic field substantially in the region of the part of the lateral surface with the sorting chamber and in the sorting chamber has sufficient strength to pull material particles to the lateral surface.
  • the invention is based on several fundamental principles and findings acting in combination. On the one hand, it was recognized that it was important for a good effect It is necessary for the magnetic separator to have a sufficiently strong magnetic field in the sorting chamber through which the conveying air stream flows with the dispersed material particles so that a separation of the different material particles can take place depending on their different magnetic susceptibilities. For this purpose, it is preferred if the sorting chamber is dimensioned such that extends at least within the range of the sorting chamber, in particular which extends along the cylinder, the magnetic field which is generated by the magnetic device.
  • the sorting chamber is dimensioned so that it has a maximum width in cross-section, which corresponds substantially to the width of the magnetic device and has a maximum depth which corresponds substantially to half the width of the magnetic device , It should be noted here that the maximum depth is also dependent on the strength of the magnetic field. In this respect, it may be possible to deviate from this by using a stronger magnet device.
  • the invention is based on the finding that for the purest possible separation of material particles with different magnetic susceptibilities results in a better result, if the flow direction of the conveying air flow is provided substantially perpendicular to the rotational direction of the cylinder. As a result, material particles attracted to the cylinder are rapidly and quickly removed from the sorting chamber by the rotation of the cylinder. Forming too thick a layer of attracted material particles on the cylinder, the magnetic field is weakened as a whole, which in turn leads to poorer sorting or Separierovicn.
  • the magnetic device can be designed in any desired manner.
  • N-pole stands for North Pole and S-Pol for South Pole. It can be a permanent magnet as well as an electromagnet.
  • a three-pole magnet in the sense of the invention can be formed by virtue of the fact that the middle pole acts quasi as a double or common pole and the field lines extend between the middle pole and the respective two outer poles. It is advantageous in the use of a three-pole magnet that magnetic field lines in the middle of the sorting space due to the geometry of the sorting space and the structure of the magnetic device concentrate and thus is achieved with high efficiency and a strong acting on the material particles magnetic field can be generated.
  • a collecting chamber which is located substantially outside the magnetic field of the magnetic device, can be provided in the direction of rotation of the cylinder. Since the magnetic field in the collection chamber no longer acts on the lateral surface of the cylinder, the material particles originally attracted to the lateral surface of the cylinder by the magnetic field are no longer attracted to or retained on the latter. This means that the material particles in the collection chamber detach from the lateral surface of the cylinder and fall off. In other words, it is possible by this construction to take out of the sorting chamber conveyed out material particles in the collection chamber and further dissipate from there. In this context, it is preferable if the magnetic field extends substantially only within the sorting chamber, so that the collecting chamber can then be provided to the sorting chamber, preferably immediately thereafter.
  • entrainment strips which advantageously extend parallel to the longitudinal axis of the cylinder, improve the removal of the material particles which are drawn by the magnetic field to the lateral surface of the cylinder.
  • a sealing region is advantageously formed, whereby the air flow from the collecting chamber into the sorting chamber is adjustable and changeable.
  • an additional post-cleaning of the resulting product which preferably consists only of magnetizable material particles, can be achieved.
  • the air flow which flows through the sealing area between the collecting chamber and the sorting chamber in the direction of the collecting chamber, tears a part of the accumulated on the lateral surface of the cylinder material particles with back into the sorting chamber.
  • explicit injection or cleaning nozzles may be provided, with which air can be blown onto the lateral surface of the cylinder.
  • This explicit inflation of air which can also be called clean-blowing, has the same effect as the air flow through the sealing area.
  • the possibility of adjusting the air flow or the air through the injection nozzles, the purity of the product produced can be adjusted.
  • the means for generating the conveying air flow through the sorting chamber can be designed as desired.
  • air can be actively blown into the sorting chamber.
  • the magnetic separator is operable in relation to the environment in the negative pressure by means of a blower, which sucks air from the magnetic separator.
  • Operation in vacuum has the advantage that the material particles, which have been comminuted to very high finenesses, remain inside the magnetic separator and can not escape from it through any openings.
  • dust pollution problems Environment and the like reduced.
  • ambient air but also corresponding gases such as process gases or air or the like can be understood.
  • a dedusting filter is arranged downstream of the sorting chamber and if a fan for the magnetic separator is provided after the dedusting filter.
  • an acceleration section for the material particles is preferably provided.
  • This acceleration section serves to accelerate the dispersed material particles over a short distance to the speed of the conveying air flow. This can be done for example by a narrowing of the cross section in the lines to the sorting chamber.
  • further means for better dispersion of the material particles in the conveying air flow for example cams, staggered teeth or also static mixers, can be provided.
  • a diffuser may be provided which serves to further disperse the material particles in the conveying air flow.
  • the diffuser can be realized for example by an enlargement or widening of the flow cross-section of the lines. It serves to further disperse the material particle conveying air mixture and to adjust the flow rate to the desired entry speed.
  • the diffuser has an expansion angle between 4 ° to 6 ° to minimize flow separation and / or segregation.
  • a further advantage of providing a diffuser is that the flow rate of the conveying air flow in the sorting chamber is reduced and thus a slow and straightforward passing of the conveying air flow on the lateral surface of the cylinder is made possible.
  • a device for generating opposing or opposing flow rolls can be arranged in the conveying air flow.
  • This device can be embodied, for example, as a triangular and / or angle-adjustable metal sheet, by the shape and orientation of which two counter-rotating flow rolls are generated.
  • Another advantage is that the provision of flow rolls a larger cross section and thus a higher throughput through the sorting chamber is made possible, since it is not mandatory that the magnetic field over the entire cross section of the sorting chamber is strong enough, as by means of the flow rollers the conveyed material particles from areas with too weak a magnetic field are also transported into areas with a strong enough magnetic field.
  • the sorting chamber can have any desired shape in cross section. It is advantageous if it has a rectangular cross section with rounded or bevelled corners. Such a cross-section has been found to be advantageous because it is particularly well adapted to the magnetic field of the magnetic device forming and thus can be achieved in a simple manner that in the sorting chamber no or only very small areas are present, in which the magnetic field is not strong enough works.
  • the magnetic separator false air is formed low entry. This is particularly relevant when the magnetic separator is operated at negative pressure.
  • the low-level air low-level formation prevents unwanted air from outside the magnetic separator in the magnetic separator, in particular is sucked into the sorting canister, and thus the flow velocity in the sorting chamber would be reduced.
  • the fan also requires less energy to produce a sufficient desired flow rate.
  • the magnetic separator is operated continuously.
  • it plays a central role that a continuous discharge of the drawn on the outer surface of the cylinder magnetizable material particles from the sorting chamber is provided in the collection chamber, so that the magnetic separator can be operated continuously.
  • This is also influenced by the fact that a continuous task of material particles to be separated by means of dispersed imparting into the conveying air flow is possible, which flows through the sorting chamber without interruption.
  • Such a design has the advantage that a higher efficiency can be achieved because it is not necessary, for example, for discharging the magnetizable material particles to stop the system and then start again.
  • the length of the sorting chamber and / or the speed of the conveying air flow are designed and set up such that a residence time of the material particles of 0.01 s to 2 s in the sorting chamber is achieved.
  • a residence chamber has proved to be sufficiently long that a good purity and separation between the two types of material particles, the magnetizable and the non-magnetizable, is achieved.
  • Fig. 1 is a schematic overall view of a magnetic separator according to the invention
  • Fig. 2 is a plan view of dispersed dispensing means according to II of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a partially sectioned view along the line III of Fig. 3;
  • Fig. 4 is a sectional view taken along line IV of Fig. 1;
  • Fig. 5 is a sectional view of a magnetic separator according to the invention;
  • Fig. 6 is an enlargement of the area VI of Fig. 5;
  • Fig. 7 is a sectional view of a magnetic separator according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic overall view of a magnetic separator 1 according to the invention is shown. In the following, its structure and operation will be explained in more detail, wherein both the components and the operation of the task of the material particles to be separated 5 in the direction of separation into magnetizable material particles 6 and non-magnetizable material particles 7 will be described.
  • magnetizable and non-magnetizable material particles 6, 7 can be understood to have a different magnetic susceptibility, and the magnetizable material particles 6 can be influenced more strongly by a magnetic field than the non-magnetizable material particles 7. It is not mandatory here required that the non-magnetizable material particles 7 are completely unmagnetisierbar.
  • the material particles 5 to be separated are kept in a bunker 3, from which they can be conveyed away via a screw conveyor 4 and transported into the magnetic separator 1 for separation.
  • the material particles 5 to be separated stored in the bunker can have, for example, a fineness of D90 ⁇ 30 m to D90 ⁇ 500 m.
  • About the screw conveyor 4 reach the Material particles 5 to means 50 for the dispersed deposition of the material particles in a sorting chamber 30 of the magnetic separator. 1
  • the D90 value describes the particle size distribution for a grain distribution where 90% by mass is smaller and 10% by mass is larger than the specified diameter of the marginal grain.
  • the means 50 can be constructed in various ways.
  • the means 50 have a vibrating conveyor trough 52 with serrated ends 53.
  • an inlet funnel 54 which is connected to the line to the sorting chamber 30.
  • the serrations 53 at the end of the vibrating conveyor trough 52 serve to ensure that the material particles 5 are well distributed mechanically and are applied as evenly as possible over the entire cross section of the inlet funnel 54.
  • the magnetic separator 1 is operated in the negative pressure to the environment.
  • means 60 are provided for generating a conveying air flow at the end of the magnetic separator 1, as will be described in more detail later. Due to the existing negative pressure in the magnetic separator 1, ambient air is sucked in as conveying air 61 through the inlet funnel 54 into which the material particles 5 are dispersed.
  • Another possibility for the dispersed application of the material particles 5 is, for example, to realize the dispersed application by means of a metering belt and an air conveying trough.
  • Other possibilities are to provide a rotating plate, on which the material particles 5 are given, which is flowed around by air and thus the material particles 5 are occasionally abandoned in the air flow.
  • a siphon-like solution is possible, which essentially corresponds to a direct spraying the bunker exit.
  • a further mixing and dispersion can then be achieved in accordance with changes in direction as well as in the line provided mixer and / or turbulence generating static or dynamic internals. In principle, such static and / or dynamic installations are also possible in the embodiment shown here.
  • an acceleration section 41 is provided with the material particles 5 in the sorting chamber 30 prior to the entry of the conveying air stream 61.
  • This acceleration section 41 is realized essentially by a narrowing of the cross section of the lines and serves for a continuous acceleration of the material particles 5 in the conveying air 61.
  • In the area around the narrowest point of the acceleration section 41 may also impact body, such as cams or offset teeth, and / or a static mixer may be installed to achieve a further dispersion, that is a uniform distribution of the material particles 5 in the conveying air stream 61.
  • the flow rate in the sorting chamber 30 may be adjusted, for example, by the magnitude of the means 60 for generating the conveying air flow, which will be described in more detail below.
  • a diffuser 42 may be mounted before entering the sorting chamber 30.
  • the diffuser 42 can be realized, for example, by widening the delivery cross-section, wherein the angle of the diffuser 42 should be optimally between 4 ° and 6 ° in order to minimize flow separation and / or segregation.
  • the sorting chamber 30 has, as shown, for example, in FIG. 4, a substantially rectangular cross section with rounded or bevelled corners.
  • a longitudinal side of the sorting chamber 30 is limited by a rotating cylinder 10.
  • the magnetic device 20 Inside the cylinder 10 is the magnetic device 20, which is preferably designed as a three-pole magnet 21.
  • the cylinder 10 is advantageously made of a non-magnetizable or hardly magnetizable material, such as aluminum.
  • the magnet device 20 is preferably a three-pole magnet 21.
  • the magnetic device 20 is configured such that it has a central pole 23 and two laterally arranged therefrom further poles 22 and 24, which are opposite to the central pole 23. In other words, the pole of the two outer magnets coincides at the middle pole 23.
  • the embodiment of the magnetic device 20 shown in FIG. 4 is an electromagnet having an iron core 26 and a coil 27 to generate the magnetic field 25.
  • the coil is wound around the middle pole 23.
  • the magnetic field 25 extends essentially along the flow direction in the sorting chamber 30.
  • the width 31 and the depth 32 of the sorting chamber 30 are configured in this way. specifies that the interior of the sorting cannister 30 is filled as completely as possible by the magnetic field 25. This means in particular that the magnetic field 25 within the sorting chamber 30 is strong enough to attract the magnetizable material particles 6.
  • the magnet device 20 itself is located inside the cylinder 10 and is substantially hermetically shielded from the environment. This has the advantage that magnetizable particles 6 can not get directly to the magnet and thus reduce its performance or can pollute it permanently.
  • the magnetizable particles 6 are used on a lateral surface 1 1 of the cylinder 10 by the magnetic field 25 and held.
  • the cylinder 10, which may also be referred to as a drum, is configured such that it can rotate about its longitudinal axis 12.
  • a motor 18 is provided.
  • part of the lateral surface 11, as indicated in FIG. 4 is rotated out of the area of action of the magnetic field 25. This part is located outside of the sorting chamber 30.
  • carrier strips 14 are additionally provided on the lateral surface.
  • a collecting chamber 40 in which the magnetisable particles 6 are collected is then connected to the sorting cannister 30.
  • a rotary valve 47 At the lower end of the collection chamber 40 is, for example, a rotary valve 47 to withdraw the magnetizable particles 6 from the collection chamber 40 without increasing the Falushufeintrag in the magnetic separator 1.
  • the extraction device can also be listed in other ways as long as the false air entry is thereby minimized.
  • the non-magnetizable material particles 7 remain in the sorting chamber 30 and are transported via the conveying air stream 61 in the direction of a dust filter 80.
  • the non-magnetizable material particles 7 are separated from the conveying air stream 61 and can also be removed via a second rotary valve 37 also from the magnetic separator 1.
  • a blower 62 connects, which acts as a means 60 for generating the conveying air flow and sucks air through the magnetic separator 1.
  • FIG. 5 An enlarged view of the region VI of FIG. 5 is shown in FIG. Both figures represent a cross section through a magnetic separator 1 according to the invention.
  • the magnetic separator 1 is operated in the negative pressure to the ambient air.
  • a higher static pressure prevails in the collecting chamber 40 than in the sorting chamber 30.
  • air or gases tend to flow from the collection chamber 40 in the direction of the sorting chamber 30.
  • a sealing area 70 is provided at the point of contact between sorting chamber 30, collecting chamber 40 and lateral surface 11 of cylinder 10. Due to the pressure differences, an air flow from the collecting chamber 40 in the direction of the sorting chamber 30 flows through this sealing region 70. Accordingly, devices such as seals or lips are provided in the sealing region 70, which can minimize or influence the air flow here.
  • a seal 72 is provided at the contact area between the sorting chamber 30 and the collection chamber 40. This is larger, in particular longer, than the distance between two entrainment bars 14, so that in conjunction with the entrainment 14 a kind of chamber with closed air volume is formed, which acts as a lock for the air transfer from the collection chamber 40 into the sorting chamber 30.
  • the distance between the seal 72 and the top of the carrier strip 14 can be adjusted, whereby the air flow from the collection chamber 40 into the sorting chamber 30 can be adjusted.
  • the carrier strips 14 also serve to improve the air seal between the sorting chamber 30 and the collecting chamber 40.
  • the distance between the seals and the entrainment 14 is made adjustable.
  • the air flow 71 which forms counter to the rotational direction 13 of the cylinder 10, can be adjusted.
  • the air flow 71 has the task of blowing off the magnetizable 6 and non-magnetizable 7 material particles adhering to the jacket surface 11 or the driver strips 14 and to blow them back into the sorting chamber 30. In this way, a subsequent cleaning of the material particles 5 can be achieved.
  • the air flow 71 is not set so strong that all material particles 5 are basically blown off.
  • the strength and size of the air flow 71 can be varied by adjusting the seals.
  • an air inlet for the collecting chamber 40 is also provided by means of which the amount of air flowing into the collecting chamber can likewise be varied, so that the air flow 71 can also be influenced as a result.
  • a seal 73 is also provided on the other side of the contact point between the collection chamber 30 and the sorting chamber 40, as shown in Fig. 5. Here the best possible sealing is desired.
  • FIGS. 7 and 8. 7 also shows a schematic representation of a section through a magnetic separator 1 according to the invention, wherein Fig. 8 is an enlarged view of the area VIII of FIG. 7. This again relates to the sealing area 70.
  • cleaning nozzles 65 are provided here, which actively blow air onto the jacket surface 11 of the cylinder 10. This active inflation can be done on the one hand by active blowing, on the other hand it is also possible to suck in the existing negative pressure air is pulled in this direction.
  • the purpose of the additional cleaning nozzles 65 is similar to that of the air flow 71 in which the existing material on the lateral surface 1 1 is blown off and a further cleaning in the sorting chamber 30 is supplied.
  • a device for generating flow rollers 44 is provided in the sorting chamber 30.
  • This device can be designed, for example, in the form of a triangular, angle-adjustable sheet metal or a delta wing. What is essential here is that it generates two flow rolls 45 which move in opposite directions and additionally ensure that material particles 5 which are located within the sorting chamber 30 are conveyed as close as possible to the jacket surface 11 of the cylinder 10 and thus the magnetizable particles 6 the lateral surface 1 1 are used.
  • the conveying air flow 61 in the sorting chamber 30 should be as uniform as possible, in particular laminar. This can be considered in the context of the invention as possible parallel to the drum or magnetic axis, which also includes the flow rollers described above.
  • the flow velocity of the conveying air flow 61 is adjusted so that it corresponds approximately to the free fall speed of the material particles 5 in the collective. This means that a non-dispersed task is assumed.
  • the speed is usually in the range between 3 m / s to 7 m / s.
  • the central features of the magnetic separator 1 according to the invention are that the material particles 5, which are to be separated, are transported in cocurrent with the conveying air 61.
  • the conveying air stream 61 and the rotational direction 13 of the cylinder 10 are aligned substantially perpendicular to each other, so that the magnetizable material particles 6, which create on the lateral surface 1 1 of the cylinder 10, are removed as quickly as possible from the magnetic field 25 and so that the performance of the magnetic device 20 is not affected substantially.
  • the resulting magnetic field 25 would weaken permanently and thus present a worse efficiency of the magnetic separator 1.
  • this can usually only by increasing the width of the drum, increasing the thickness of the permissible material layer of magnetizable particles and / or the Drum speed, that is, the rotational speed can be achieved.
  • the thickness of the material layer on the drum can not be achieved without negative effects on the spreading, the purity and the strength of the magnetic field.
  • it behaves with the speed of the drum. From a certain speed of the drum, the centrifugal force is so great that the attracted material particles are thrown back by the rotation of the drum away and thus can not be promoted by the drum from the magnetic field.
  • the sorting chamber it is possible according to the invention by the sorting chamber to increase in all three directions, length, height and width. If the flow rate in the sorting chamber is kept constant, the throughput of the magnetic separator according to the invention in this case grows quadratically, in contrast to proportionally in the prior art. If the flow velocity can also be increased with increasing plant size, a growth law with an even higher potency results.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetabscheider (1) zum trockenen Separieren von Materialpartikeln (5) mit unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten, wobei ein rotierbarer Zylinder (10) mit einer darin ortsfest angeordneten sich im Wesentlichen über die Länge erstreckenden Magneteinrichtung (20) vorhanden ist. Ferner ist eine Sortierkammer (30) vorgesehen, welche sich entlang zumindest eines Teils der Mantelfläche (11) des Zylinders in Umgangsrichtung des Zylinders und parallel zur Längsachse (12) des Zylinders erstreckt. Der erfindungsgemäße Magnetabscheider weist Mittel (50) zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel in die Sortierkammer sowie Mittel (60) zum Erzeugen eines Förderluftstroms (61) in der Sortierkammer auf. Ferner ist ein Motor (18) zum Rotieren des Zylinders um seine Längsachse vorgesehen, wobei im Betrieb die Mantelfläche des Zylinders durch Rotation des Zylinders im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Förderluft bewegt wird.

Description

Magnetabscheider
Die Erfindung betrifft einen Magnetabscheider zum trockenen Separieren von Materialpartikeln mit unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilitäten.
Die zunehmende Knappheit an Wasser sowie die in unterschiedlichen Regionen schlechte beziehungsweise mangelnde Verfügbarkeit von Wasser sowie hohe Kosten und lokale Umweltanforderungen für den Einsatz von nassen Aufbereitungsverfahren, insbesondere für mineralische Rohstoffe, haben dazu beigetragen, dass alternative Trockenaufbereitungsverfahren, das heißt Verfahren, die kein Wasser benötigen, zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Erze werden oft aus Festgestein abgebaut. Hierbei liegen im Rohprodukt gewachsene werthaltige Erzmineralien zusammen mit wertlosen Begleitmineralien vor, welche auch als Berge bezeichnet werden. Um diese voneinander zu trennen, ist es bei Auf- bereitungs- beziehungsweise Trennverfahren beispielsweise bekannt, das Festgestein einer mehrstufigen Zerkleinerung zuzuführen, so dass durch die erreichte Feinheit, das Erzmineral und die Berge voneinander getrennt sind. Anschließend kann eine Sortierung zwischen dem Erzmineral und den Bergen unter Ausnutzung von unterschiedlichen Eigenschaften der beiden zu sortierenden Güter erfolgen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass, je feiner der Verwachsungsgrad im Rohmaterial ist, umso feiner es auch zerkleinert werden muss. Dies bedeutet, dass zum Teil eine Zerkleinerung bis auf Staubgröße im Bereich von etwa 100 μιτι und kleiner notwendig ist. Gerade unter Berücksichtigung, dass die Qualität der Erzlagerstätten weltweit abnimmt, wird es immer aufwändiger, das entsprechende Festgestein aufzubereiten und anschließend zu sortieren.
Unter Berücksichtigung dieser beiden oben genannten Aspekte, zum einen die notwendige immer feinere Zerkleinerung beziehungsweise höhere Aufschlussgrade sowie zum anderen die Wasserknappheit, ist es wünschenswert, trockene Sortierverfahren vorzusehen, die die Eigenschaften beispielsweise von Eisenerzen aber auch anderen Erzen wie beispielsweise Chromerze, Titanerze, Kupfererze, Kobalterze, Wolframerze, Manganerze, Nickelerze, Tantalerze oder verschiedene zahlreiche seltene Erdenerze berücksichtigen. Weiterhin kann die Erfindung auch zur Aufbereitung von sekundären mineralischen Rohstoffen wie Schlacken, Aschen, anderen Hütten- reststoffen, wie beispielsweise Filterstäube, Zunder, eingesetzt werden, wenn magnetische oder magnetisierbare Bestandteile konzentriert oder abgetrennt werden sollen. In diesem Zusammenhang bieten sich unterschiedliche magnetische Suszeptibi- litäten zwischen Erzen und der Berge an, um darauf basierend eine Trennung durchzuführen.
Zum Trennen diesbezüglich sind verschiedene nasse Aufbereitungssysteme beziehungsweise Nassmagnetabscheider bekannt, die im Wesentlichen über Wasser als Trägermedium fungieren, und über eine breite Anzahl von Korngrößen im Sinne von Feinheit anwendbar sind.
Jedoch besteht gerade unter Berücksichtigung der zunehmenden Wasserknappheit sowie dem erhöhten Aufwand zum Transport von Wasser in entlegene wasserarme Gebiete der Wunsch, wie eben angesprochen, auch trockene Magnetabscheidungs- systeme zu betreiben, die zur Trennung im Feinstkornbereich unter 100 μιτι einsetzbar sind. Diesbezüglich sind auch bereits verschiedene trockene Magnetabschei- dungsverfahren wie beispielsweise aus GB 624 103 oder DE 2 443 487 bekannt, die jedoch nur zum Teil auch bei Feinheiten unter 100 μιτι zufriedenstellend arbeiten.
Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, einen Magnetabscheider zum trockenen-Separieren von Materialpartikeln mit unterschiedlichen magnetischen Sus- zeptibilitäten zu schaffen, welcher zum Einsatz in einem großen Körnungsbereich, insbesondere auch unter 100 μιτι, geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Magnetabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung sowie den Figuren und deren Erläuterung angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider ist vorgesehen, dass dieser einen um seine Längsachse rotierbaren Zylinder und eine ortsfest innerhalb des Zylinders angeordnete und sich im Wesentlichen über die Länge des Zylinders erstreckende Magneteinrichtung aufweist. Die Magneteinrichtung ist zum Erzeugen eines in Längsrichtung des Zylinders im Wesentlichen ununterbrochenen Magnetfeldes ausgebildet.
Ferner ist eine Sortierkammer vorgesehen, welche sich entlang zumindest eines Teils der Mantelfläche des Zylinders in Umfangsrichtung des Zylinders und parallel zur Längsachse des Zylinders entlang der Höhe des Zylinders erstreckt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Sortierkammer im Querschnitt maximal eine Breite, welche im Wesentlichen der Breite der Magneteinrichtung entspricht und maximal eine Tiefe, die im Wesentlichen der Hälfte der Breite der Magneteinrichtung entspricht aufweist.
Des Weiteren weist der Magnetabscheider Mittel zum dispergierten Aufgeben von Materialpartikeln in die Sortierkammer und Mittel zum Erzeugen eines Förderluftstroms durch die Sortierkammer auf, wobei im Betrieb die Materialpartikel durch die Sortierkammer mittels des Förderluftstroms gefördert werden.
Zusätzlich ist ein Motor vorgesehen, um den Zylinder um seine Längsachse zu rotieren, wobei im Betrieb die Mantelfläche des Zylinders durch Rotation des Zylinders im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Förderluft bewegt wird und wobei die Magneteinrichtung und der Zylinder derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, dass das Magnetfeld im Wesentlichen im Bereich des Teiles der Mantelfläche mit der Sortierkammer und in der Sortierkammer eine ausreichende Stärke aufweist, um Materialpartikel an die Mantelfläche zu ziehen.
Der Erfindung liegen mehrere in Kombination wirkende Grundgedanken und Erkenntnisse zugrunde. Zum einen wurde erkannt, dass es für eine gute Wirkungswei- se des Magnetabscheiders notwendig ist, dass in der vom Förderluftstrom mit den dispergiert aufgegebenen Materialpartikeln durchströmten Sortierkammer ein ausreichend starkes Magnetfeld vorhanden ist, so dass eine Separierung der verschiedenen Materialpartikel abhängig von ihren unterschiedlichen magnetischen Suszeptibili- täten erfolgen kann. Hierfür ist es bevorzugt, wenn die Sortierkammer derart dimensioniert ist, dass sich zumindest innerhalb des Bereiches der Sortierkammer, insbesondere welcher entlang des Zylinders verläuft, das Magnetfeld erstreckt, welches durch die Magneteinrichtung erzeugt wird.
In ähnlicher Weise alternativ oder fakultativ kann ebenso auch sichergestellt werden, dass der Förderluftstrom mit den eindispergiert aufgegebenen Materialpartikeln derart durch die Sortierkammer strömt, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit alle Partikel durch ein ausreichend starkes Magnetfeld geführt werden. Dies kann beispielsweise durch Umlenkungen in der Sortierkammer oder dergleichen geschehen. Auch eine derartige Ausführung fällt unter den Grundgedanken der Erfindung, welche durch den erfindungsgemäßen Magnetabscheider realisiert ist.
Dies kann bei gängigen Magneteinrichtungen beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Sortierkammer dermaßen dimensioniert wird, dass sie im Querschnitt eine maximale Breite aufweist, welche im Wesentlichen der Breite der Magneteinrichtung entspricht sowie eine maximale Tiefe aufweist, welche im Wesentlichen der Hälfte der Breite der Magneteinrichtung entspricht. Hier ist zu berücksichtigen, dass die maximale Tiefe auch abhängig von der Stärke des Magnetfeldes ist. Insofern kann hiervon unter Umständen abgewichen werden, indem eine stärkere Magneteinrichtung verwendet wird.
Neben einem ausreichenden Vorhandensein des Magnetfeldes innerhalb der Sortierkammer wurde zum anderen entsprechend der Erfindung erkannt, dass es für eine gute Qualität der Sortierung vorteilhaft ist, wenn ein ununterbrochenes Magnetfeld entlang der Längsrichtung des Zylinders und damit auch über einen großen Bereich der Sortierkammer ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass zum einen über im Wesentlichen die gesamte Länge der Sortierkammer das Magnetfeld auf die zu separierenden Materialpartikel einwirken kann. Zum anderen ergibt sich hieraus der Vorteil, im Gegensatz zu einem unterbrochenen Magnetfeld, dass kontinuierlich während des Transports in der Sortierkammer auf die Materialpartikel ein Magnetfeld einwirkt und nicht kurzzeitig unterbrochen ist. Dies führt zu besseren Sortierergebnissen. Auch ist zu berücksichtigen, dass die Materialpartikel, welche an die Mantelfläche des Zylinders durch das Magnetfeld gezogen werden, bei einem unterbrochenen Magnetfeld zumindest kurzzeitig keinem Magnetfeld mehr ausgesetzt sind und sich somit wieder von der Mantelfläche lösen würden.
Abschließend liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass es für eine möglichst reine Separierung von Materialpartikeln mit unterschiedlichen magnetischen Suszep- tibilitäten zu einem besseren Ergebnis führt, wenn die Strömungsrichtung des Förderluftstromes im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsrichtung des Zylinders vorgesehen ist. Dies führt dazu, dass an dem Zylinder angezogene Materialpartikel durch die Rotation des Zylinders zügig und schnell aus der Sortierkammer entfernt werden. Bildet sich eine zu dicke Schicht von angezogenen Materialpartikeln auf dem Zylinder aus, so wird das Magnetfeld insgesamt dadurch geschwächt, was wiederum zu schlechteren Sortier- beziehungsweise Separierergebnissen führt.
Diesbezüglich wurde auch entsprechend der Erfindung erkannt, dass es für gute Ergebnisse der Separierung vorteilhaft ist, wenn die Sortierung beziehungsweise Separierung im Gleichstrom durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass die Förderluft in dem System beziehungsweise der Luftstrom in dem System und der Strom der Materialpartikel in dieselbe Richtung also im Gleichstrom verlaufen.
Grundsätzlich kann die Magneteinrichtung in beliebiger weise ausgeführt sein. Vorteilhaft hat sich jedoch die Verwendung eines dreipoligen Magneten mit N-S-N- oder S-N-S-Anordnung der Pole herausgebildet. Hierbei steht N-Pol für Nordpol und S-Pol für Südpol. Es kann sich um einen Dauermagneten wie auch um einen Elektromagneten handeln. Ein dreipoliger Magnet im Sinne der Erfindung kann dadurch ausgebildet werden, dass der mittlere Pol quasi als doppelter oder gemeinsamer Pol fungiert und die Feldlinien zwischen dem mittleren Pol und den jeweiligen zwei außen liegenden Polen verlaufen. Vorteilhaft bei der Verwendung eines dreipoligen Magneten ist, dass sich Magnetfeldlinien in der Mitte des Sortierraums bedingt durch die Geometrie des Sortierraumes und den Aufbau der Magneteinrichtung konzentrieren und somit mit ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird und ein starkes auf die Materialpartikel einwirkendes Magnetfeld erzeugt werden kann. Anschließend an die Sortierkannnner kann in Rotationsrichtung des Zylinders eine Sammelkammer vorgesehen sein, welche sich im Wesentlichen außerhalb des Magnetfeldes der Magneteinrichtung befindet. Da das Magnetfeld in der Sammelkammer auf die Mantelfläche des Zylinders nicht mehr einwirkt, werden die durch das Magnetfeld ursprünglich an die Mantelfläche des Zylinders angezogenen Materialpartikel auch nicht mehr an diese angezogen beziehungsweise an dieser festgehalten. Dies bedeutet, dass sich die Materialpartikel in der Sammelkammer von der Mantelfläche des Zylinders lösen und abfallen. Mit anderen Worten ist es durch diese Konstruktion möglich aus der Sortierkammer herausgeförderte Materialpartikel in der Sammelkammer aufzunehmen und von dort weiter abzuführen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn sich das Magnetfeld im Wesentlichen nur innerhalb der Sortierkammer erstreckt, so dass die Sammelkammer anschließend, bevorzugt unmittelbar anschließend, an die Sortierkammer vorgesehen sein kann.
Ferner ist es möglich, auf der Mantelfläche des Zylinders Mitnehmerleisten auszubilden. Diese Mitnehmerleisten, welche sich vorteilhafterweise parallel zu der Längsachse des Zylinders erstrecken, verbessern den Abtransport der Materialpartikel, welche durch das Magnetfeld an die Mantelfläche des Zylinders gezogen werden. Mittels der Mitnehmerleisten wird erreicht beziehungsweise erleichtert, dass das angezogene Material trotz drehender Trommel nicht im Wirkungsbereich des Magnetfelds verbleiben, die Trommel also unter dem Material durchrutschen, sondern aus dem Magnetfeld gefördert wird.
Vorteilhaft ist es, wenn im Betrieb des Magnetabscheiders in der Sammelkammer ein höherer statischer Druck als in der Sortierkammer vorhanden ist. Durch diese Druckdifferenz wird eine Luftströmung von der Sammelkammer in Richtung der Sortierkammer eingestellt. Hierdurch wird erreicht, dass nicht oder weniger stark magneti- sierbare Materialpartikel von der Sortierkammer in die Sammelkammer strömen können, sondern ein Materialtransport im Wesentlichen nur über an der Mantelfläche des Zylinders angezogene Materialpartikel von der Sortierkammer in die Sammelkammer erfolgt. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern erzeugt somit eine gegen die Transportrichtung des angezogenen Materials gerichtete, abdichtende Gegenströmung. Im Bereich zwischen der Mantelfläche des Zylinders, der Sortierkammer sowie der Sammelkammer ist vorteilhafterweise ein Abdichtungsbereich ausgebildet, wodurch der Luftstrom von der Sammelkammer in die Sortierkammer einstellbar und veränderbar ist. Durch den Luftstrom kann ein zusätzliches Nachreinigen des entstehenden Produktes, welches bevorzugter weise lediglich aus magnetisierbaren Materialpartikeln besteht, erreicht werden. Der Luftstrom, der durch den Abdichtungsbereich zwischen der Sammelkammer und der Sortierkammer in Richtung der Sammelkammer strömt, reißt einen Teil der sich auf der Mantelfläche des Zylinders angesammelten Materialpartikel mit zurück in die Sortierkammer. Dies hat zur Folge, dass, da durch Ummantelung von nicht-magnetischen Partikeln durch magnetischen Partikeln auch nicht-magnetische Materialpartikel an dem Zylindermantel angelagert werden, diese zusammen mit einem Teil der magnetisierbaren Materialpartikel wieder abgeblasen werden und zurück in die Sortierkammer gelangen. Dort werden sie erneut dem kontinuierlichen Sortierverfahren zugeführt, so dass mit einer höheren Wahrscheinlichkeit die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel nicht erneut angelagert werden und damit die Reinheit des magnetisierten Materials verbessert werden kann.
Fakultativ hierzu jedoch auch alternativ können in diesem Bereich explizite Einblasoder Reinigungsdüsen vorgesehen sein, mit denen Luft auf die Mantelfläche des Zylinders geblasen werden kann. Dieses explizite Aufblasen von Luft, welches auch als Sauberblasen bezeichnet werden kann, hat denselben Effekt wie der Luftstrom durch den Abdichtungsbereich. Durch die Möglichkeit des Einstellens des Luftstroms beziehungsweise der Luft durch die Einblasdüsen kann die Reinheit des erzeugten Produktes eingestellt werden.
Grundsätzlich können die Mittel zum Erzeugen des Förderluftstroms durch die Sortierkammer beliebig ausgeführt sein. Beispielsweise kann Luft aktiv in die Sortierkammer geblasen werden. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Magnetabscheider in Bezug auf die Umgebung im Unterdruck mittels eines Gebläses betreibbar ist, welches Luft aus dem Magnetabscheider heraussaugt. Der Betrieb in Unterdruck hat den Vorteil, dass die auf sehr hohe Feinheiten zerkleinerten Materialpartikel im Inneren des Magnetabscheiders verbleiben und nicht durch eventuelle Öffnungen aus diesem heraustreten können. Hierdurch werden Probleme der Staubbelastung der Umgebung und dergleichen verringert. Unter Luft oder Förderluft im Sinne der Erfindung kann Umgebungsluft aber auch entsprechende Gase wie Prozeßgase beziehungsweise -luft oder dergleichen verstanden werden.
Bevorzugt ist es daher, wenn im Anschluss an die Sortierkammer ein Entstaubungs- filter angeordnet ist und wenn nach dem Entstaubungsfilter ein Gebläse für den Magnetabscheider vorgesehen ist. Mittels einer derartigen Konstruktion wird erreicht, dass die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel, welche durch die Sortierkammer gefördert wurden, aus dem Förderluftstrom mittels des Entstaubungsfilters abgeschieden werden können. Die Anordnung eines Gebläses für den Magnetabscheider nach dem Staubfilter, welches Luft durch die Sortierkammer nach außen saugt, bietet den Vorteil, dass zum einen für das Gebläse eine relativ geringe Belastung mit Staub, das heißt Feinmaterialpartikel, vorhanden ist, und zum anderen die zuvor bereits beschriebene Konstruktion realisiert werden kann, indem der Magnetabscheider im Unterdruck betrieben wird.
Nach den Mittel zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel in die Sortierkammer beziehungsweise in den Förderluftstrom der zur Sortierkammer führt, ist bevorzugt eine Beschleunigungsstrecke für die Materialpartikel vorgesehen. Diese Beschleunigungsstrecke dient dazu, die dispergiert aufgebebenen Materialpartikel auf kurzer Strecke auf die Geschwindigkeit des Förderluftstromes zu beschleunigen. Dies kann beispielsweise durch eine Verengung des Querschnitts in den Leitungen zur Sortierkammer erfolgen. Zusätzlich können an der Stelle oder im Bereich des engsten Querschnittes weitere Mittel zur besseren Dispergierung der Materialpartikel in dem Förderluftstrom beispielsweise Nocken, versetzte Zähne oder auch statische Mischer vorgesehen sein.
Nach dem Mittel zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel in den Förderluftstrom und vor dem beziehungsweise beim Eintritt in die Sortierkammer, kann ein Dif- fusor vorgesehen sein, welcher dazu dient, die Materialpartikel in dem Förderluftstrom weiter zu dispergieren. Der Diffusor kann beispielsweise durch eine Vergrößerung beziehungsweise Aufweitung des Strömungsquerschnittes der Leitungen realisiert sein. Er dient dazu, das Materialpartikel-Förderluftgemisch weiter zu dispergieren und die Strömungsgeschwindigkeit auf die gewünschte Eintrittsgeschwindigkeit einzustellen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Diffusor einen Aufweitewinkel zwi- sehen 4° bis 6° aufweist, um eine Strömungsablösung und/oder eine Entmischung zu minimieren. Ein weiterer Vorteil des Vorsehens eines Diffusors ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms in der Sortierkammer verringert wird und somit ein langsames und geradliniges Vorbeistreichen des Förderluftstromes an der Mantelfläche des Zylinders ermöglicht wird.
In der Sortierkammer insbesondere im Eintrittsbereich des Förderluftstromes kann eine Einrichtung zum Erzeugen von gegensätzlichen oder gegensinnigen Strömungswalzen im Förderluftstrom angeordnet sein. Diese Einrichtung kann beispielsweise als dreieckiges und/oder winkelverstellbares Blech ausgeführt sein, durch dessen Form und Ausrichtung zwei sich gegensinnig drehende Strömungswalzen erzeugt werden. Durch diese Strömungswalzen kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass alle magnetisierbaren Materialpartikel bis zum Austritt aus der Sortierkammer mindestens einmal in Nähe des Mantels des Zylinders gelangen und somit ausreichend in den Einfluss des Magnetfeldes gebracht werden, um an den Zylindermantel gezogen zu werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das Vorsehen von Strömungswalzen ein größerer Querschnitt und damit ein höherer Durchsatz durch die Sortierkammer ermöglicht wird, da es so nicht zwingend erforderlich ist, dass das Magnetfeld über den gesamten Querschnitt der Sortierkammer stark genug ist, da Mittels der Strömungswalzen die geförderten Materialpartikel aus Bereichen mit einem zu schwachen Magnetfeld auch in Bereiche mit einem stark genügen Magnetfeld transportiert werden.
Grundsätzlich kann die Sortierkammer im Querschnitt jegliche beliebige Form aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn sie einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten beziehungsweise abgekanteten Ecken besitzt. Ein derartiger Querschnitt hat sich als vorteilhaft herausgestellt, da er besonders gut an das sich ausbildende Magnetfeld der Magneteinrichtung angepasst ist und somit in einfacher Weise erreicht werden kann, dass in der Sortierkammer keine oder nur sehr geringe Bereiche vorhanden sind, in den das Magnetfeld nicht stark genug wirkt.
Vorteilhafterweise ist der Magnetabscheider Falschluft eintragsarm ausgebildet. Dies ist insbesondere relevant, wenn der Magnetabscheider bei Unterdruck betrieben wird. Durch die Falschluft eintragsarme Ausbildung wird verhindert, dass ungewollt Luft von außerhalb des Magnetabscheiders in den Magnetabscheider, insbesondere in die Sortierkannnner, eingesaugt wird und somit die Strömungsgeschwindigkeit in der Sortierkammer verringert würde. Auch benötigt das Gebläse hierdurch weniger Energie, um eine ausreichende gewünschte Strömungsgeschwindigkeit zu erzeugen.
Bevorzugt ist der Magnetabscheider kontinuierlich betreibbar. In diesem Zusammenhang spielt es eine zentrale Rolle, dass ein kontinuierlicher Austrag der an die Mantelfläche des Zylinders gezogenen magnetisierbaren Materialpartikeln aus der Sortierkammer in die Sammelkammer vorgesehen ist, so dass der Magnetabscheider kontinuierlich betrieben werden kann. Dies wird auch dadurch beeinflusst, dass eine kontinuierliche Aufgabe von zu separierenden Materialpartikeln mittels dispergierten Aufgebens in den Förderluftstrom möglich ist, welcher die Sortierkammer ohne Unterbrechung durchströmt. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden kann, da es nicht notwendig ist, beispielsweise zum Ausschleusen der magnetisierbaren Materialpartikel, die Anlage anzuhalten und dann erneut anzufahren.
Vorteilhaft ist es, wenn die Länge der Sortierkammer und/oder die Geschwindigkeit des Förderluftstromes derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass eine Verweildauer der Materialpartikel von 0,01 s bis 2 s in der Sortierkammer erreicht wird. Eine derartige Verweilkammer hat sich als zum einen ausreichend lang herausgestellt, dass eine gute Reinheit und Separierung zwischen den beiden Materialpartikelarten, den magnetisierbaren und den nicht-magnetisierbaren, erreicht wird. Zum anderen, ist es gewünscht die Verweildauer möglichst kurz zu halten, da dann ein höherer Durchsatz mit derselben Anlage erreicht werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetabscheiders;
Fig. 2 eine Aufsicht auf Mittel zum dispergierten Aufgeben entsprechend II aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine teilgeschnittene Ansicht entlang der Linie III aus Fig. 3;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV aus Fig. 1 ; Fig. 5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Magnetabscheiders;
Fig. 6 eine Vergrößerung des Bereiches VI aus Fig. 5;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Magnetabscheider; und
Fig. 8 Vergrößerung des Bereichs VIII aus Fig. 7.
In Fig. 1 ist eine schematische Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetabscheiders 1 dargestellt. Im Folgenden wird dessen Aufbau und Funktionsweise näher erläutert, wobei sowohl die Bauteile als auch die Funktionsweise von der Aufgabe der zu separierenden Materialpartikel 5 in Richtung der Separierung in magne- tisierbare Materialpartikel 6 und nicht-magnetisierbare Materialpartikel 7 beschrieben wird.
Im Sinne der Erfindung kann unter magnetisierbaren und nicht-magnetisierbaren Materialpartikeln 6, 7 verstanden werden, dass diese eine unterschiedliche magnetische Suszeptibilität haben und die magnetisierbaren Materialpartikel 6 stärker durch ein Magnetfeld beeinflusst werden können als die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7. Hierbei ist es nicht zwingend erforderlich, dass die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 komplett unmagnetisierbar sind.
Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass Einzelmerkale des Magnetabscheiders nicht zwingend jeweils zusammen realisiert werden müssen, nur weil sie in der folgenden Beschreibung in einem Ausführungsbeispiel gemeinsam gezeigt und beschrieben sind. Es ist auch möglich, bei einer Ausführung des Magnetabscheiders jeweils auch nur einzelne Merkmale zu realisieren, dies ist immer noch als erfindungsgemäß anzusehen.
Die zu separierenden Materialpartikel 5 werden in einem Bunker 3 vorgehalten, aus welchem sie über einen Schneckenförderer 4 weggefördert und zur Separierung in den Magnetabscheider 1 transportiert werden können. Die im Bunker vorgehaltenen zu separierenden Materialpartikel 5 können beispielsweise eine Feinheit von D90<30 m bis D90<500 m aufweisen. Über den Schneckenförderer 4 gelangen die Materialpartikel 5 zu Mitteln 50 zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel in eine Sortierkammer 30 des Magnetabscheiders 1 .
Der D90-Wert beschreibt die Partikelgrößenverteilung bei einer Kornverteilung, bei der 90 M.-% kleiner und 10 M.-% größer als der angegebene Durchmesser des Grenzkornes sind.
Diese Mittel 50 können in verschiedenen Weisen aufgebaut sein. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, welche in einer Aufsicht vergrößert in Fig. 2 gezeigt ist, weisen die Mittel 50 eine Schwingförderrinne 52 mit gezackten Enden 53 auf. Unter diesen Enden 53 befindet sich ein Einlauftrichter 54, welcher mit der Leitung zur Sortierkammer 30 verbunden ist.
Die Zacken 53 am Ende der Schwingförderrinne 52 dienen dazu, dass die Materialpartikel 5 mechanisch gut verteilt und möglichst gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Einlauftrichters 54 aufgegeben werden.
Der Magnetabscheider 1 wird im Unterdruck zur Umgebung betrieben. Zu diesem Zweck sind Mittel 60 zum Erzeugen eines Förderluftstromes am Ende des Magnetabscheiders 1 vorgesehen, wie später genauer beschrieben wird. Durch den vorhandenen Unterdruck im Magnetabscheider 1 wird durch den Einlauftrichter 54 Umgebungsluft als Förderluft 61 angesaugt in die die Materialpartikel 5 eindispergiert werden.
Eine andere Möglichkeit zum dispergierten Aufgeben der Materialpartikel 5 ist beispielsweise das dispergierte Aufgeben mittels eines Dosierbandes und einer Luftförderrinne zu realisieren. Andere Möglichkeiten sind einen rotierenden Teller vorzusehen, auf den die Materialpartikel 5 aufgegeben werden, der von Luft umströmt wird und somit die Materialpartikel 5 vereinzelt in den Luftstrom aufgegeben werden. Ebenfalls ist eine siphonartige Lösung möglich, welche im Wesentlichen einer direkten Bedüsung des Bunkerausganges entspricht. In der Leitung vom Bunker 3 zur Sortierkammer 30 kann dann entsprechend durch Richtungsänderungen sowie in der Leitung vorgesehene Mischer und/oder turbulenzerzeugende statische oder dynamische Einbauten eine weitere Vermischung und Dispergierung erreicht werden. Grundsätzlich sind derartige statische und/oder dynamische Einbauten auch in der hier gezeigten Ausführungsform möglich.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist vor dem Eintritt des Förderluftstroms 61 mit den Materialpartikeln 5 in die Sortierkammer 30 eine Beschleunigungsstrecke 41 vorgesehen. Diese Beschleunigungsstrecke 41 ist im Wesentlichen durch eine Verengung des Querschnitts der Leitungen realisiert und dient für eine kontinuierliche Beschleunigung der Materialpartikel 5 in der Förderluft 61 . Im Bereich um die engste Stelle der Beschleunigungsstrecke 41 können zusätzlich noch Prallkörper, beispielsweise Nocken oder versetzte Zähne, und/oder ein statischer Mischer eingebaut sein, um eine weitere Dispergierung, das heißt eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Materialpartikel 5 im Förderluftstrom 61 zu erreichen.
Die Strömungsgeschwindigkeit in der Sortierkammer 30 kann beispielsweise über die Stärke der Mittel 60 zum Erzeugen des Förderluftstroms, welche nachher genauer beschrieben werden, eingestellt werden. Zusätzlich ist es möglich im Rahmen der Beschleunigungsstrecke 41 eine flache Venturidüse vorsehen die ebenfalls die Strömungsgeschwindigkeit der einströmenden Förderluft 61 in die Sortierkammer 30 beeinflusst und somit auch die Förderluftströmungsgeschwindigkeit.
In der hier dargestellten Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass am Ende der Beschleunigungsstrecke 41 sowohl die Beschleunigung wie auch die Vermischung der Materialpartikel 5 mit der Förderluft 61 weitgehend abgeschlossen ist und eine möglichst gleichmäßige Verteilung vorhanden ist. Um eine möglichst gute Separierung der magnetisierbaren Materialpartikel 6 und der nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 zu erreichen ist es wünschenswert die Materialpartikel 5 möglichst langsam entlang einer Magneteinrichtung 20, welche im Folgenden näher beschrieben wird, vorbeizuführen. Da somit aber der zu erreichende Durchsatz verringert würde, ist es wünschenswert die Materialpartikel 5 so schnell wie möglich entlang der Magneteinrichtung 20 vorbeizuführen, wobei dennoch eine ausreichend lange Verweil- zweit im Magnetfeld erreicht werden muss.
Hierzu kann es vorgesehen sein, dass vor dem Eintritt in die Sortierkammer 30 ein Diffusor 42 angebracht ist. Somit wird erreicht, dass der Förderluftstrom 61 aufgeweitet wird und das Sortiergut eventuell weiter dispergiert wird, so dass eine gute Sepa- rierung möglich ist. Der Diffusor 42 kann beispielsweise durch ein Aufweiten des Förderquerschnittes realisiert werden, wobei der Winkel des Diffusors 42 optimal zwischen 4° und 6° liegen sollte, um Strömungsablösungen und/oder eine Entmischung zu minimieren. Des Weiteren wird durch die Vergrößerung des Strömungsquerschnittes erreicht, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 mit den Materialpartikeln 5 verringert, so dass diese langsamer durch das im Folgenden näher erläuterte Magnetfeld 25 transportiert werden, wodurch eine längere Einwirkzeit ermöglicht wird.
Anschließend strömt die Förderluft 61 mit den Materialpartikeln 5 möglichst langsam und geradlinig durch die sich anschließende Sortierkammer 30. Die Sortierkammer 30 hat wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt, einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten beziehungsweise abgekanteten Ecken. Eine Längsseite der Sortierkammer 30 wird durch einen rotierenden Zylinder 10 begrenzt. Im Inneren des Zylinders 10 befindet sich die Magneteinrichtung 20, welche bevorzugt als dreipoliger Magnet 21 ausgeführt ist. Der Zylinder 10 ist vorteilhafterweise aus einem nicht oder kaum magnetisierbaren Material hergestellt, beispielsweise aus Aluminium.
Im Folgenden wird der Aufbau der Magneteinrichtung 20 sowie der des Zylinders 10 detaillierter unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.
Wie bereits beschrieben ist die Magneteinrichtung 20 bevorzugt ein dreipoliger Magnet 21 . In der hier dargestellten Ausführung handelt es sich um einen Elektromagneten. Dreipolig im Sinne der Erfindung ist darin zu verstehen, dass die Magneteinrichtung 20 derart ausgestaltet ist, dass sie einen zentralen Pol 23 sowie zwei seitlich davon angeordnete weitere Pole 22 und 24 aufweist, welche gegensätzlich zum zentralen Pol 23 sind. Mit anderen Worten, fällt am mittleren Pol 23 der Pol der beiden äußeren Magnete zusammen.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführung der Magneteinrichtung 20 ist ein Elektromagnet, welcher einen Eisenkern 26 sowie eine Spule 27 aufweist, um das Magnetfeld 25 zu erzeugen. Die Spule ist hierbei um den mittleren Pol 23 gewickelt. Das Magnetfeld 25 erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Strömungsrichtung in der Sortierkammer 30. Hierbei ist die Breite 31 und die Tiefe 32 der Sortierkammer 30 derart ausge- legt, dass der Innenraum der Sortierkannnner 30 möglichst komplett von dem Magnetfeld 25 ausgefüllt ist. Dies bedeutet insbesondere, dass das Magnetfeld 25 innerhalb der Sortierkammer 30 stark genug ist, um die magnetisierbaren Materialpartikel 6 anzuziehen.
Die Magneteinrichtung 20 selbst befindet sich im Inneren des Zylinders 10 und ist im Wesentlichen hermetisch von der Umgebung abgeschirmt. Dies hat den Vorteil, dass so magnetisierbare Partikel 6 nicht direkt an den Magneten gelangen können und so seine Leistung verringern beziehungsweise ihn auf Dauer verschmutzen können.
Die magnetisierbaren Partikel 6 werden auf eine Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 durch das Magnetfeld 25 herangezogen und festgehalten. Der Zylinder 10, der auch als Trommel bezeichnet werden kann, ist derart ausgestaltet, dass er sich um seine Längsachse 12 drehen kann. Hierfür ist ein Motor 18 vorgesehen. Durch die Rotationsrichtung 13 des Zylinders 10 wird ein Teil der Mantelfläche 1 1 , wie in Fig. 4 angedeutet, aus dem Wirkungsbereich des Magnetfeldes 25 herausrotiert. Dieser Teil befindet sich außerhalb der Sortierkammer 30. Da in diesem Bereich das Magnetfeld 25 nicht mehr wirkt beziehungsweise nicht mehr stark genug ist, fallen die magnetisierbaren Partikel 6 wiederum von der Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 ab und können so aus dem Magnetabscheider 1 ausgeschleust werden. Zum besseren Abfördern der magnetisierbaren Partikel 6 aus der Sortierkammer 30 sind zusätzlich auf der Mantelfläche 1 1 Mitnehmerleisten 14 vorgesehen. Durch das Vorsehen der Mitnehmerleisten 14 auf der Mantelfläche 1 1 wird erreicht, dass beim Herausrotieren des Zylinders 10 aus dem Magnetfeld 25 die magnetisierbaren Partikel 6 durch das Magnetfeld 25 nicht weiter angezogen werden und verhindert dass sie quasi an der Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 entlanggleiten und nicht der Drehung folgen. Mit anderen Worten, es wird verhindert, dass sie nicht aus dem Magnetfeld heraus rotiert werden. Da die Mitnehmerleiste 14 eine zusätzliche Erhöhung darstellt, wird somit das Heraustransportieren der magnetisierbaren Partikel 16 aus dem Magnetfeld 25 erleichtert.
Alternativ oder zusätzlich zu den Mitnehmerleisten 14 können auch andere entsprechende Einrichtungen auf der Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 vorgesehen sein. Beispielsweise sind hierbei Rillen, Vertiefungen oder dergleichen möglich. Wie aus Fig. 1 hervorgeht befindet sich anschließend an die Sortierkannnner 30 eine Sammelkammer 40 in der die magnetisierbaren Partikel 6 aufgefangen werden. Am unteren Ende der Sammelkammer 40 befindet sich beispielsweise eine Zellradschleuse 47, um die magnetisierbaren Partikel 6 aus der Sammelkammer 40 abzuziehen ohne den Falschlufteintrag in den Magnetabscheider 1 zu erhöhen. Selbstverständlich, kann die Abzugseinrichtung auch in anderer Weise aufgeführt sein solange der Falschlufteintrag hierdurch minimiert ist.
Die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 verbleiben in der Sortierkammer 30 und werden über den Förderluftstrom 61 in Richtung eines Staubfilters 80 transportiert. In diesem Filter 80, werden die nicht-magnetisierbaren Materialpartikel 7 aus dem Förderluftstrom 61 abgetrennt und können im Anschluss über eine zweite Zellradschleuse 37 ebenfalls aus dem Magnetabscheider 1 abgeführt werden. Anschließend an den Staubfilter 80 schließt sich ein Gebläse 62 an, welches als Mittel 60 zum Erzeugen des Förderluftstroms fungiert und Luft durch den Magnetabscheider 1 saugt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 insbesondere der Bereich zwischen der Sortierkammer 30 und der Sammelkammer 40 näher erläutert. Hierbei ist in Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches VI aus Fig. 5 dargestellt. Beide Figuren stellen einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1 dar.
Wie bereits beschrieben wird der Magnetabscheider 1 im Unterdruck zur Umgebungsluft betrieben. Zusätzlich ist vorgesehen, dass in der Sammelkammer 40 ein höherer statischer Druck als in der Sortierkammer 30 herrscht. Dies bedeutet, dass Luft beziehungsweise Gase tendenziell von der Sammelkammer 40 in Richtung der Sortierkammer 30 strömen. Um dies, insbesondere die Menge und/oder Geschwindigkeit, zu beeinflussen ist ein Abdichtungsbereich 70 an der Kontaktstelle zwischen Sortierkammer 30, Sammelkammer 40 und Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 vorgesehen. Durch diesen Abdichtungsbereich 70 strömt aufgrund der Druckunterschiede ein Luftstrom von der Sammelkammer 40 in Richtung der Sortierkammer 30. Entsprechend sind im Abdichtungsbereich 70 Einrichtungen wie Abdichtungen oder Lippen vorgesehen, die hier den Luftstrom minimieren beziehungsweise auf ihn Einfluss nehmen können. In der in Bezug auf die Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist am Kontaktbereich zwischen der Sortierkammer 30 und der Sammelkammer 40 eine Abdichtung 72 vorgesehen. Diese ist größer, insbesondere länger, als der Abstand zwischen zwei Mitnehmerleisten 14, so dass im Zusammenspiel mit den Mitnehmerleisten 14 eine Art Kammer mit abgeschlossenen Luftvolumen entsteht, welche als Schleuse für den Luftübertrag von der Sammelkammer 40 in die Sortierkammer 30 fungiert. Der Abstand zwischen der Abdichtung 72 und der Oberseite der Mitnehmerleiste 14 kann eingestellt werden, wodurch der Luftfluss von der Sammelkammer 40 in die Sortierkammer 30 eingestellt werden kann.
In diesem Zusammenhang dienen auch die Mitnehmerleisten 14 dazu, den Luftab- schluss zwischen der Sortierkammer 30 und der Sammelkammer 40 zu verbessern. Grundsätzlich ist der Abstand zwischen den Abdichtungen und den Mitnehmerleisten 14 einstellbar ausgeführt. Hierdurch kann der Luftstrom 71 , welcher sich entgegen der Rotationsrichtung 13 des Zylinders 10 ausbildet, eingestellt werden. Der Luftstrom 71 hat die Aufgabe auf der Mantelfläche 1 1 beziehungsweise den Mitnehmerleisten 14 anhaftende magnetisierbare 6 und nicht-magnetisierbare 7 Materialpartikel abzublasen und wieder in die Sortierkammer 30 einzublasen. Auf diese Weise kann eine Nachreinigung der Materialpartikel 5 erreicht werden. Selbstverständlich wird der Luftstrom 71 nicht derart stark eingestellt, dass alle Materialpartikel 5 grundsätzlich abgeblasen werden. Wie bereits beschrieben, kann die Stärke und Größe des Luftstroms 71 durch die Einstellung der Abdichtungen variiert werden. In diesem Zusammenhang, ist auch ein Lufteinlass für die Sammelkammer 40 vorgesehen mittels dem ebenfalls die in die Sammelkammer einströmende Luftmenge variiert werden kann, so dass hierdurch auch der Luftstrom 71 beeinflusst werden kann.
In ähnlicher Weise ist auch eine Dichtung 73 auf der anderen Seite der Kontaktstelle zwischen der Sammelkammer 30 und der Sortierkammer 40 vorgesehen, wie in Fig. 5 dargestellt. Hier ist eine möglichst gute Abdichtung gewünscht.
Für eine Verbesserung der Reinheit der magnetisierbaren Materialpartikel 6 kann noch eine weitere Einrichtung vorgesehen sein. Diese wird in Bezug auf die Figuren 7 und 8 im Folgenden näher erläutert. Fig. 7 stellt ebenfalls eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1 dar, wobei Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII aus Fig. 7 ist. Dies betrifft wiederum den Abdichtungsbereich 70.
Zusätzlich zu dem Luftstrom sind hier Reinigungsdüsen 65 vorgesehen, welche aktiv Luft auf die Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 aufblasen. Dieses aktive Aufblasen kann zum einen durch aktives Einblasen erfolgen, zum anderen ist es auch möglich durch den vorhandenen Unterdruck Luft einzusaugen die in diese Richtung gezogen wird. Der Sinn der zusätzlichen Reinigungsdüsen 65 ist ähnlich zu dem des Luftstroms 71 in dem das auf der Mantelfläche 1 1 vorhandene Material abgeblasen wird und einer weiteren Reinigung in der Sortierkammer 30 zugeführt wird.
Ein noch besseres Separierungsergebnis wird dadurch erreicht, dass, wie in Bezug auf Fig. 3 im Folgenden beschrieben, eine Einrichtung zum Erzeugen von Strömungswalzen 44 in der Sortierkammer 30 vorgesehen ist. Diese Einrichtung kann beispielsweise in Form eines dreieckigen, winkelverstellbaren Blechs oder eines Deltaflügels ausgebildet sein. Wesentlich hierbei ist, dass sie zwei Strömungswalzen 45 erzeugt, welche sich gegensinnig bewegen und zusätzlich sicherstellen, dass Materialpartikel 5, welche sich innerhalb der Sortierkammer 30 befinden, möglichst nah an die Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 befördert werden und so die magnetisierbaren Partikel 6 an die Mantelfläche 1 1 herangezogen werden.
Die Förderluftströmung 61 in der Sortierkammer 30 sollte möglichst gleichmäßig insbesondere laminar sein. Dies kann im Sinne der Erfindung als möglichst parallel zur Trommel beziehungsweise Magnetachse angesehen werden, wobei dies auch die zuvor beschriebenen Strömungswalzen miteinschließt. Bevorzugterweise wird die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 derart eingestellt, dass sie in etwa der Freifallgeschwindigkeit der Materialpartikel 5 im Kollektiv entspricht. Dies bedeutet, dass von einer nicht dispergierten Aufgabe ausgegangen wird. Hierbei liegt die Geschwindigkeit normalerweise im Bereich zwischen 3 m/s bis 7 m/s.
Durch Variation der Strömungsgeschwindigkeit können unterschiedliche Effekte erreicht werden. So wird durch eine höhere, das heißt schnellere, Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 in der Sortierkammer 30 ein höherer Durchsatz bei konstanter Staubbeladung also gleicher Materialpartikelbeladung 5 pro Volumen Förderluft 61 erreicht. Bei gleichbleibendem Durchsatz verringert sich die Staub- beziehungsweise Matenalpartikelbeladung, wodurch die Reinheit des in der Sammelkammer 40 ausgeschleusten magnetisierbaren Materialpartikelanteils 6 erhöht wird.
Wird die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstroms 61 verringert, so erhöht sich die Verweilzeit im Magnetfeld 25 und damit das Ausbringen an magnetisierbaren Partikel 6 im ausgeschleusten Anteil.
Wie sich aus dem Gesamtkonzept des Magnetabscheiders 1 ergibt, sind die zentralen Merkmale für den erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1 , dass die Materialpartikel 5, welche zu separieren sind, im Gleichstrom mit der Förderluft 61 transportiert werden. Zusätzlich ist zentral, dass der Förderluftstrom 61 und die Rotationsrichtung 13 des Zylinders 10 im Wesentlichen senkrecht aufeinander ausgerichtet sind, so dass die magnetisierbaren Materialpartikel 6, welche sich auf der Mantelfläche 1 1 des Zylinders 10 anlegen, möglichst zügig aus dem Magnetfeld 25 entfernt werden und so die Leistung der Magneteinrichtung 20 im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Würden diese länger angelagert bleiben, so würde sich das entstehende Magnetfeld 25 auf Dauer abschwächen und somit ein schlechterer Wirkungsgrad des Magnetabscheiders 1 vorliegen.
Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere erfindungsgemäße Magnetabscheider 1 hintereinander anzuordnen, um abhängig von der Magnetfeldstärke und den einzelnen zu sortierenden Materiapartikeln 5 unterschiedliche Materialqualitäten zu erzeugen. In ähnlicher Weise ist es auch möglich, dies durch eine zweigeteilte Sammelkammer 40 zu realisieren bei der in einem oberen Bereich Material mit anderen Eigenschaften als in einem unteren Bereich angesammelt wird. Diesbezüglich ist es auch möglich entlang der Längsachse des Zylinders unterschiedlich starke Magneteinrichtungen 20 vorzusehen.
Mit dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider 1 wird außerdem ein äußerst günstiges Wachstumsgesetz im Vergleich zu ähnlich aufgebauten Magnetabscheidern aus dem Stand der Technik erreicht.
Zum Erhöhen des Durchsatzes bei herkömmlichen Trommel magnetabscheidern kann dies in der Regel nur durch das Erhöhen der Breite der Trommel, Erhöhen der Dicke der zulässigen Materialschicht an magnetisierbaren Partikeln und/oder der Trommeldrehzahl, das heißt der Umdrehungsgeschwindigkeit, erreicht werden. Wie bereits beschrieben, kann die Dicke der Materialschicht auf der Trommel nicht ohne negative Wirkungen auf das Ausbringen, die Reinheit sowie der Stärke des Magnetfeldes erreicht werden. In ähnlicher Weise verhält es sich mit der Drehzahl der Trommel. Ab einer gewissen Drehzahl der Trommel ist die Fliehkraft derart groß, dass die angezogenen Materialpartikel durch die Drehung wieder von der Trommel weg geschleudert werden und somit nicht mittels der Trommel aus dem Magnetfeld gefördert werden können. Dies bedeutet, da die Austragsgeschwindigkeit der Trommel sowie die Schichtdicke auf der Trommel bei einer vergrößerten Dimensionierung konstant gehalten werden sollte, der Durchsatz meist nur über die Breite der Trommel vergrößert werden kann. Dies ist auch dadurch begründet, dass bei bekannten Trommelmagnetabscheidern, im Gegensatz zur Erfindung, nicht erreicht wird, dass im Wesentlichen nur magnetisierbare Partikel an die Trommel angezogen werden. Bei den herkömmlichen Trommelmagnetabscheidern ist es daher gewünscht, die Schicht der magnetisierbaren Partikel an der Trommel möglichst dünn, das heißt idealerweise als Einkornschicht, zu halten.
Demgegenüber ist es nach der Erfindung durch die Sortierkammer möglich diese in alle drei Richtungen, Länge, Höhe und Breite zu vergrößern. Wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Sortierkammer konstant gehalten wächst der Durchsatz des erfindungsgemäßen Magnetabscheiders in diesem Fall quadratisch im Gegensatz zu proportional beim Stand der Technik. Kann die Strömungsgeschwindigkeit mit wachsender Anlage und Größe ebenfalls erhöht werden, ergibt sich ein Wachstumsgesetz mit einer noch höherer Potenz. Hierbei zeigt sich der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber bekannten Trommel magnetabscheidern: Bei dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider ist es nicht notwendig, nur eine dünne Einkornschicht an magnetisierbaren Partikeln auf der Trommel vorzusehen, weil durch die dispergierten Partikel im Förderluftstrom und die gesamte Konstruktion des Magnetabscheiders im Wesentlichen nur magnetisierbare Partikel auf der Trommel beziehungsweise auf dem Zylindermantel vorhanden sind. So entsteht kein Drehzahlproblem, wie bei bekannten Magnettrommelabscheidern, und es ist für die Reinheit irrelevant, wie langsam sich die Trommel dreht und wie dick die Schicht an magnetisierbaren Partikeln auf der Trommel ist Ein derartiges günstiges Wachstumsgesetz bietet den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Magnetabscheider 1 auch bei höheren Anlagengrößen eingesetzt werden kann, ohne zu unwirtschaftlichen Dimensionen führen zu müssen.
Mit dem erfindungsgemäßen Magnetabscheider ist es somit möglich, feine Materialpartikel in einer Größenordnung von D90<30 m bis D90<500 m trocken in effizienter Weise zu separieren.

Claims

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