DE2307273A1

DE2307273A1 - Supraleitender magnetausscheider

Info

Publication number: DE2307273A1
Application number: DE19732307273
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Auinger; Franz Boehm; Helmut Dipl-Phys Kuckuck; Hans Dipl-Phys Dr Rer Na Voigt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-02-14
Filing date: 1973-02-14
Publication date: 1974-09-05
Also published as: GB1459291A; SE403574B; FR2217075B1; CH565593A5; DE2307273B2; US3942643A; FR2217075A1; CA997301A; JPS49113264A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen f 3. FEB. W3

Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 5C

Unser Zeichen VPA 73/3023 Ot/Ca

Supraleitender Magnetausscheider

Die Erfindung bezieht sich auf einen kontinuierlich arbeitenden supraleitenden Magnetausscheider, bei dem ein Gemenge aus Partikeln unterschiedlicher magnetischer Suszeptibilität (k) kontinuierlich durch das Feld einer ruhend angeordneten supraleitenden Magnetanordnung geführt und dem Einfluß des Produktes aus der Induktion B und deren örtlichen Feldgradienten grad B ausgesetzt ist und mittels eines das Magnetfeld durchlaufenden Mitnehmers kontinuierlich Partikel bestimmter Suszeptibilität aus dem Gemenge magnetisch ausgesondert und diese außerhalb des Magnetfeldeinflusses vom Mitnehmer entfernt werden.

Ein aus der US-PS 3 503 504 bekannter supraleitender Magnetausscheider der vorgenannten Art weist eine sektorförmige Magnetanordnung aus einer Yielzahl nebeneinander angeordneter kleiner supraleitender Magnetspulen auf, die zur Erzeugung der Feldgradienten jeweils abwechselnd in der einen bzw. anderen Richtung erregt sind. Um die Magnetanordnung rotiert in engem axialen Abstand ein geschlossener Hohlzylinder aus Hartgummi oder mit Hartgummi beschichtetem unmagnetischen Stahl als Mitnehmer. Der Mitnehmer umhüllt auch den Kryostaten der supraleitenden Magnetanordnung und ist seinerseits von einem ruhenden hohlzylindrischen Gehäuse mit einer Zuführung für das Gemenge und darunterliegenden getrennten Auslassen umgeben, die einerseits für die auszuscheidenden magnetischen Partikel und andererseits für die übrigen Bestandteile des Gemenges dienen. Trotz der in unmittelbarer Nähe der Magnetspulen als erreichbar genannten Feldstärken von 3,5 T stehen

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im eigentlichen Abscheidebereich (Außenwand des Mitnehmers) nur mehr höchstens 0,7 T zur Verfügung, d.h. nicht mehr als bei bekannten elektromagnetischen Magnetausscheidern (US-PS 3 289 836). Bei solchen elektromagnetischen Magnetausscheidern sind längs einer I¹ Order- und Trenneinrichtung für das Gemenge eine Vielzahl kleiner fortlaufend entlang der Trenneinrichtung in gleichbleibenden Abständen bewegter Elektromagnete vorgesehen. Eine solche Anordnung ist aufwendig, da eine große Anzahl solcher Elektromagnete und schwere, komplizierte Trag- und Bewegungsvorrxchtungen samt Spüleinrichtungen benötigt werden. Die von den bekanntgewordenen supraleitenden oder elektromagnetischen Magnetausscheidern erzielbaren Anziehungskräfte F=k · B · grad B auf magnetisierbar Partikel reichen nur zur Ausscheidung von Erzen mit reltiv hoher Magnetisierbarkeit aus, das sind im wesentlichen ferromagnetische Erze, wie Magnetit und Hämatit. Nichtferromagnetische Erze mit wesentlich kleinerer Suszeptibilität können mit diesen Magnetausscheidern überhaupt nicht erfaßt werden. Wenn aus einem Gemenge beispielsweise Magnetit und Hämatit getrennt ausgeschieden werden sollen, dann ist hierzu entweder ein Magnetausscheider mit einem auf die Suszeptibilität von Magnetit abgestimmten Produkt aus Induktion und Feldgradient und ein im Förderweg, nachgeordneter zweiter Magnetausscheider mit auf Hämatit abgestimmter höherer Anziehungskraft erforderlich, bzw. das Gemenge muß einen Magnetausscheider ein zweites Mal durchlaufen, nachdem dieser in seiner Erregung entsprechend verstärkt worden ist. Bei einer größeren Anzahl auszuscheidender Partikel unterschiedlicher Suszeptibilität müßten dementsprechend mehr Magnet aus scheider bzw. Wiederholungsdurchläufe bei abgeänderter Erregung vorgenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringerem Aufwand für die Magnet anordnung sowie für die Mitnehmer und die Trenneinrichtungen bei kontinuierlichem Durchlaufbetrieb zur einwandfreien Aussonderung auch relativ schwach magnetisierbarer Partikel höhere Induktionen und Feldgradienten zu er-

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zeugen, sowie die verschiedenen Bestandteile nach ihrer Suszeptibilität zu sortieren (Fraktionierung).

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem supraleitenden Magnetausscheider der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch, daß eine ein das vorbeibewegte Gemenge durchdringendes großvolumiges Magnetfeld erzeugende supraleitende Magnetanordnung sowie mindestens ein Feldgradienten erzeugendes ferromagnetisch.es Gatter als Mitnehmer vorgesehen sind.

Die Magnetanordnung ist vorzugsweise aus mindestens zwei beiderseits eines Förderweges für das Gemenge einander gegenüberliegend angeordneten supraleitenden Magneten (nachfolgend als Magnetpaar bezeichnet) gebildet, zwischen denen das oder die ferromagnetischen Gitter dem transportierten Gemenge benachbart durch das Magnetfeld bewegt sind. Mit der Magnetanordnung kann ein großvolumiges Magnetfeld in der Größenordnung von beispielsweise 4 bis 8 T erzeugt werden. Die benötigten örtlichen Feldgradienten können durch das oder die ferromagnetischen Gitter im weiten Bereich verändert und angepaßt werden, so daß ein Produkt aus B · grad B erhalten wird, das ein Mehrfaches des bei den bekannten Magnetausscheidern erzielbaren beträgt. Wegen der räumlichen Ausdehnung des Magnetfeldes eines Magnetpaares kann in diesem Magnetfeld eine stufenlose oder fein abgestufte Vergrößerung des für die Anziehungskräfte maßgeblichen Produktes B . grad B entweder durch schräggestellte supraleitende Erregerspulen, durch eingefügte Eisenkörper und/oder durch eine entsprechend ungleichmäßige Gitterstruktur der als Mitnehmer mitbenutzten Gitter erreicht werden, so daß in einem Magnetausscheider bei einem Durchlauf des Gemenges Partikel unterschiedlicher Suszeptibilität getrennt werden können.

Mit dem supraleitenden Magnetausscheider nach der Erfindung gelingt es daher, in einem wesentlich größeren Suszeptibilitätsbereich liegende Partikel auszuscheiden, und zwar gege-

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benenfalls in feinstufiger Auslese, so daß z.B. auch. Erze mit geringerer Suszeptibilität als das taube Begleitgestein sauber getrennt und ausgeschieden werden können..

Das Gemenge kann hierzu in trockener Form auf einem Förderband oder naß in einer Förderrinne od.dgl. kontinuierlich zwischen das oder die Magnetpaare transportiert werden.

Weitere Einzelheiten sind an Hand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Magnetausscheider mit einem Magnetpaare und mindestens einem trommeiförmigem ferromagnetischen Gitter in Vorderansicht,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 von oben, Fig. 3 einen Magnetausscheider mit zwei Magnetpaaren und

scheibenförmigem ferromagnetischen Gitter von oben, Fig. 4 den Gegenstand nach Fig. 3 in Seitenansicht, Fig. 5 einen Magnetausscheider mit einem Gitter in Form eines endlosen Bandes in Vorderansicht.

Das Magnetpaar gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus zwei supraleitenden Magneten (Erregerwicklungen samt Kryostaten) 1a, 1b, die ober- und unterhalb eines Förderbandes oder einer Förderrinne 2 für das zu transportierende Gemenge 3 zu diesem bzw. dieser und zueinander parallel angeordnet sind; sie werden gleichsinnig erregt, so daß ihr gemeinsames Feld senkrecht zur Förderrichtung verläuft. Zwischen dem oberen Magneten 1a und dem Gemenge 3 ist ein trommeiförmiges ferromagnetisehes Gitter 4 vorgesehen, das um eine oberhalb des oberen Magneten 1a parallel zur Längsrichtung des Förderbandes 2 liegende Drehachse 4a mit konstanter Drehzahl umläuft. Durch den Einfluß der Induktion und des am Gitter 4 wirksamen Feldgradien-; ten werden magnetisierbare Bestandteile des Gemenges an die äußere Oberfläche des Gitters angezogen und dabei aus dem

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Bereich des Magnetfeldes in Pfeilrichtung transportiert. Nach Verlassen des Magnetfeldes gelangen die anhaftenden Partikel unter eine Spüleinrichtung 5 (Druckluft, Spülwasser) und werden in eine unter dem Gitter 4 seitlich angeordnete Auffangvorrichtung 6 (Förderband, Förderrinne oder Auffangtrog) gebracht. Gleichzeitig wird das Gitter gereinigt und vor Ver- ■ kleben bewahrt. Zur selektiven Ausscheidung von Partikeln unterschiedlicher Suszeptibilität kann die Magnetanordnung in Längsrichtung in mehrere Bereiche A, B und C mit steigenden Anziehungskräften in Förderrichtung unterteilt sein. Die Bereiche A, B und C können durch in Förderrichtung schräggestellte supraleitende Erregerspulen und/oder durch eingefügte Eisenkörper ansteigende Induktionen haben und durch in Längsrichtung des Förderweges veränderte Gitterstrukturen des über die gesamte Länge des Magnetpaares erstreckten trommelförmigen Gitters 4 ansteigende Feldgradienten erhalten, so daß eine selektive Trennung solcher Partikel auf einfache Weise mit nur einem Magnetpaar und nur einem ferromagnetischen Gitter als Mitnehmer möglich ist. Jedem Abschnitt ist vorzugsweise, wie dargestellt, eine gesonderte Spüleinrichtung 5 und eine gesonderte Auffangvorrichtung 6 zugeordnet. Die Drehachse des trommeiförmigen Gitters 4 kann auch unterhalb des Magneten 1b liegen, wobei die Spüleinrichtung und Auffangvorrichtung innerhalb der Trommel liegen und stirnseitig herausgeführt werden müssen. An Stelle einer einzigen Trommel können (wie in der rechten Hälfte der Fig. 2 angedeutet) unterschiedliche und mit gegebenenfalls unterschiedlicher Drehzahl angetriebene Trommeln für die einzelnen Bereiche A, B, C axial hintereinander angeordnet sein.

Einen niedrigbauenden Magnetausscheider nach der Erfindung, insbesondere für eine selektive Ausscheidung von Partikeln unterschiedlicher Suszeptibilität, zeigen die Fig. 3 und 4, bei dem zwei Magnetpaare 8a, b und 9a, b unterschiedlicher Erregung mit ihrer Längserstreckung quer zum Förderband oder -rinne 2 für das Gemenge 3 in einem gewissen Abstand liegen,

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der so gewählt ist, daß sie im Bereich eines scheibenförmigen ferromagnetischen Gitters 4' liegen, das um eine senkrecht zum Förderweg des Gemenges 3 gerichteten, zwischen beiden Magnetpaaren liegende Drehachse 4b mit gleichbleibender Drehzahl zwischen dem Gemenge 3 und den oberen Magneten 8a und 9a umlaufen und dabei Partikel höherer Suszeptibilität im Bereich des ersten Magnetpaares 8a, b und anschließend Partikel niedrigerer Suszeptibilität im Bereich des zweiten Magnetpaares 9a, b ausscheidet. Zur Unterstützung dienen wiederum außerhalb der Magnetfelder angeordnete Spüleinrichtungen 5 oberhalb des scheibenförmigen Gitters 4'. Die durch Druckluft oder Spülwasser der Spüleinrichtungen vom Gitter gelösten Partikel gelangen auf gesonderte Auffangvorrichtungen 7 unterhalb des Gitters. Gegebenenfalls kann jedes Magnetpaar in Förderrichtung des Gemenges entsprechend der Anordnung nach Fig. 2 in Bereiche mit unterschiedlichen Anziehungskräften durch Anwendung der oben genannten Maßnahmen aufgeteilt werden, so daß auch mehr als zwei unterschiedliche Partikel selektiv aus dem Gemenge 3 ausgeschieden werden können. Durch die Verwendung eines flachen Gitters kann ein Magnetausscheider mit relativ niedriger Bauhöhe erhalten werden.

Ein Magnetausscheider mit konstruktiv leicht beherrschbaren und vielseitig an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpaßbaren ferromagnetis ehern Gitter, der außerdem einen geringeren Raumbedarf erfordert, ist schematisch in Fig. 5 angedeutet.

An Stelle einer Trommel oder Scheibe mit die Bauhöhe und Baubreite bestimmendem Durchmesser ist hier vorteilhafterweise als' ferromagnetibch.es Gitter mindestens ein endloses Band 4" vorgesehen, das über zu beiden Seiten des Förderbandes oder der Förderrinne 2 angeordnete Rollen 10, 11 geführt quer zum Förderweg des Gemenges 3 angetrieben wird. Die übrigen Teile des Magnetausscheiders sind die gleichen wie in Fig. 1, 2 und durch entsprechende Bezugszeichen gekennzeichnet. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, 2 kann die ferromagnetische

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Struktur des endlosen Bandes über die Bandbreite, d.h. in Richtung der Förderbewegung des Gemenges 3 längs seines Förderweges 2, im Sinne einer Steigerung des Feldgradienten unterschiedlich ausgebildet sein oder es können in diesem Sinne unterschiedliche Bänder für die einzelnen Bereiche A, B, G gemäß Fig. 2 parallel nebeneinander angeordnet sein. Zur weiteren Erhöhung der Selektivität können die einzelnen Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Das oder die endlosen Bänder 4" können aus ferromagnetischem Material bestehen und eine zur Erzeugung der Feldgradienten dienende Struktur aufweisen (z.B. in Form gelochter Bandbleche, Gliederketten od.dgl.). Die Bänder können aber auch aus einem anderen flexiblen Werkstoff gebildet sein, der als Träger für die zur Feldgradientenerzeugung dienenden ferromagnetischen Strukturen benutzt ist.

12 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

SiEMEMSACTiEMGhSELLSCHAFT

_V?A 7-5/3023 Vertrags- und Patentabteiluna . ι ■ J

Patentansprüche

. Kontinuierlich arbeitender supraleitender Magnetausscheider, bei dem ein Gemenge aus Partikeln unterschiedlicher magnetischer Suszeptibilität kontinuierlich durch das Feld einer ruhend angeordneten supraleitenden Magnetanordnung geführt und dem Einfluß des Produktes aus der Induktion B und deren örtlichen Feldgradienten grad B ausgesetzt ist und mittels eines das Magnetfeld durchlaufenden Mitnehmers kontinuierlich Partikel bestimmter Suszeptibilität aus dem Gemenge magnetisch ausgesondert und diese außerhalb des Magnetfeldeinflusses vom Mitnehmer entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein das vorbeibewegte Gemenge (3) durchdringendes großvolumiges Magnetfeld erzeugende supraleitende Magnetanordnung (1a, b; 8a, b; 9a, b) sowie mindestens ein Peldgradienten erzeugendes ferromagnetisch.es Gitter (4, 4', 4") als Mitnehmer vorgesehen sind.
2. Magnetausscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung aus mindestens zwei, beiderseits eines Förderweges (2) für das Gemenge (3) einander gegenüberliegend angeordneten supraleitenden Magneten (Magnetpaar 1a, b; 8a, b; 9a, b) besteht, zwischen denen das ferromagnetische Gitter (4, 4¹, 4") dem transportierten Gemenge (3) benachbart durch das Magnetfeld bewegt ist.
3. Magnetausscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetischer Gitter (4» 4', 4") quer zur Förderrichtung des Gemenges (3) durch das Magnetfeld bewegt ist.
4. Magnetausscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Förderrichtung des Gemenges (3) hintereinander mindestens zwei Magnetpaare (8a, b; 9a, b) mit ansteigender Feldstärke angeordnet sind und sämtlichen Magnetpaaren ein gemeinsames ferromagnetisch.es Gitter (4^f) zugeordnet ist. _40g836/0027

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5. Magnetausscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als ferromagnetisch.es G-itter eine gelochte Stahlscheibe (4¹) mit einer senkrecht zur Förderrichtung des Gemenges (3) zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Magnetpaaren (8a, b; 9a, b) liegenden Drehachse (4b) vorgesehen ist.
6. Magnetausscheider nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Magnetpaar (1a, b) vorgesehen ist, das durch schräggestellte supraleitende Erregerspulen und/oder eingefügte Eisenkörper in Förderrichtung Bereiche (A, B, C) steigender Feldstärke aufweist.
7. Magnetausscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß als ferromagnetisches G-itter eine Trommel (4) oder ein endloses Band (4^M) vorgesehen ist.
8_# Magnetausscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (4a) der Trommel (4) oberhalb des Förderweges (2) des Gemenges (3) und außerhalb der Magnetanordnung (1a, b) parallel zum Förderweg angeordnet ist.
9. Magnetausscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das endlose Band (4") über zwei zu beiden Seiten des Förderweges (2) angeordneten Rollen (10, 11) einseitig durch das Magnetfeld geführt ist.
10. Magnetausscheider nach Anspruch 2 und 7 mit einem einzigen Magnetpaar, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges ferromagnetische» Gitter vorgesehen ist, dessen Gitterstruktur längs des Förderweges (2) des Gemenges (3) im Sinne zunehmender Feldgradienten ausgebildet ist und das sich über die ganze Länge der Magnetanordnung erstreckt.
11. Magnetausscheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines einzigen ferromagnetischen Gitters für

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die einzelnen Bereiche (A, B, θ) gesonderte, getrennt "bewegliche Gitter unterschiedlicher Gitterstruktur vorgesehen sind.
12. Magnetausscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder den ferromagnetischen Gittern (4, 4¹, 4") außerhalb jeder Magnet anordnung (1a, b; 8a, b; 9a, b) bzw. jeden Bereiches (A, B, 0) jeweils eine Spüleinrichtung (5) sowie eine Auffangvorrichtung (6, 7) für die ausgesonderten Partikel zugeordnet sind.

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