DE2365078A1

DE2365078A1 - Verfahren und vorrichtung zur trockenen magnetischen abscheidung von feinkoernigen, ferromagnetischen stoffen aus feinkoernigem schuettgut

Info

Publication number: DE2365078A1
Application number: DE2365078A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Merz
Original assignee: MERZ KARL MASCHF
Current assignee: MERZ KARL MASCHF
Priority date: 1973-12-28
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1975-07-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen magnetischen Abscheidung von feinkörnigen, ferromagnetischen Stoffen aus feinkörnigem Schüttgut, bei welchem das Schüttgut den Dereich eines Magnetfeldes durchwandert, in welchem die fex-romagnetischen Stoffe vom Schüttgut abgetrennt werden.

Die Abscheidung von ferromagnetxschen Materialien mittels Magnetscheidern unter Verwendung eines Trommelmagneten wird heute allgemein so bewerkstelligt, daß das Schüttgut, in welchem das störende Eisen- enthalten ist, in möglichst dünner und gleichmäßiger Schicht im Bereich des Magnetfeldes der Trommel aufgegeben wird.

509827/0455

653V°l/Ch/gn - 2 - 11. Dez. 1973

Hierbei werden die ferromagrietischen Teile vom Magnetfeld eingefangen und festgehalten. Durch die Drehbewegung der Magnettrommel wird das nichtmagnetische Material laufend über Kopf abgeworfen, während das ferromagnetische Material erst nach Erreichen einer unmagnetischen Zone abfällt bzw. dort abgebürstet werden kann. Diese Verfahrensweise kann bei relativ grobkörnigen Materialien mit gutem Erfolg angewendet werden. Je feiner jedoch das Schüttgut, aus welchem ebenso feines ferromagnetisches Material abzuscheiden ist, vorliegt, je größer werden die Schwierigkeiten in mehrfacher Hinsicht. Es ist z.B. bei Materialien < 100 ρ praktisch nicht mehr möglich, das Schüttgut der Magnettrommel so zuzuführen, daß jedes einzelne Korn mit der Magnetfläche in direkte Berührung oder in direkten Kontakt kommt, d.h. einen einschichtigen Belag auf der Trommel bildet» Bei derart feinen Körnungen mit wachsender Feinheit steigt die Anzahl der einzelnen Körner, die übereinander liegen -, führt dies dazu, daß nur ein relativ kleiner Teil des Schüttguts mit der Trommel in direkten Kontakt kommt, woraus sich z.T. schon ergibt, warum der Abscheidungsgrad einer solchen Eisenabscheidung bei feinkörnigem Aufgabematerial nur gering sein kann. Wenn außerdem

noch berücksichtigt wird, daß die magnetische Kraft unter anderem von der Masse des ferromagnetischen Partikels und dem Abstand vom Magnetpol abhängt, wird verständlich, daß mit steigender Feinkörnigkeit und Mehrschichtigkeit des Aufgabematerials der Abscheidungsgrad mehr und mehr absinkt, zumal auch sehr feine Eisenteile, die mit der Trommel schon Berührung haben, durch das von der Trommel abrutschende Material wieder mitgerissen werden können.

— 3 —

B 0 9 8 2 7 /OA 5 5

- 3 - .11. Dez. 1973

Selbst wenn es technisch möglich wäre, auch
dieses feinkörnige Material tatsächlich in. einschichtigem Belag aufzugeben, wäre nur ein Teilerfolg zu erwarten, da dann die Materialmenge,
d.h. die stündliche Leistung eines solchen Abscheidegeräts bei Aufbringen eines einschichtigen Belags so niedrig wäre, daß ein wirtschaftlicher Betrieb nicht' mehr gegeben ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu finden, das eine magnetische Abscheidung ferr©magnetischer Stoffe aus feinkörnigem Schüttgut mit hohem Abscheidungsgrad bei wirtschaftlichem^ Betrieb ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Schüttgut fluidisiert wird und in fluidisiertem Zustand das Magnetfeld durchwandert.

Da das feinkörnige Material in quasi schwerelosem Schwebezustand dem Einfluß des magnetischen Feldes zugeführt wird, werden die magnetisierbären Stoffe oder Partikel unter dem Einfluß des Magnetfeldes von den Magnetpolen bzw. Feldlinien so beeinflußt, daß diese stets zu den Starkfeldzonen wandern, selbst wenn ihr ursprünglicher Abstand zu diesen Zonen groß ist.

509827/045B

653^zi/Ol/Ch/gn - 'i - It. Dez. 1973

Ein in ein dünnschichtiges Fluidbett eintauchendes Magnetsystem z.B. eine Magnettrommel oder ein in geringem Abstand über diesem Fluidbett angebrachtes Magnetsystem z.B. Magnetplatten wirkt auf ein durch die Gasströmung im Schwebezustand gehaltenes ferromagnetisches Korn infolge der Feldlinien so ein, daß dieses durch das Wirbelbett an die Pole angeschwemmt wird. Durch die im Fluidbett vorhandene stetige Materialumschichtung und Verwirbelung wird ein störender Einfluß der nichtmagnetischen Partikel auf das unter dem Einfluß des Magnetfeldes nach den Magnetpolen wandernde Eisenkorn verhindert, wenn die Schichthöhe nicht zu groß gehalten wird und das Material eine genügend lange Verweilzeit im Bereich des Magnetsystems aufweist. Die Schichthöhe und die Fließgeschwindigkeit bzw. die Verweilzeit im Magnetfeld des Magnetsystems sind leicht einstellbar, da sie z.B. durch Steuerung der Aufgabejmenge beeinflußt werden können.

Ein wesentliches Merkmal dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht außerdem darin, daß auch solches ferromagnetisches Material erfaßt wird, das an un-.magnetischem Material anhängt, wie dies z.B. bei Materialien zu beobachten ist, die mechanisch zerkleinert wurden und bei welchen z.B. durch den Verschleiß der Zerkleinerungswerkzeuge Eisenpartikel an unmagiietiicbf¹ Körner angelagert sind. Dieses Eisen konnte nach dem herkömmlichen Trennverfahren bei feinkörnigen Stoffen nicht oder nur in sehr geringem Umfang erfaßt werden, während nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sich die eisenhaltige Seite des Korns im fluidisierten Zustand so drehen kann, daß ein si-

509827/0455

653V0l/Ch/gn - 5 - 11. Dez. 1973

cheres Erfassen durch die" Magnetpole möglich ist. In diesem Zusammenhang kann man sich die mechanische Beanspruchung des Feststoffpartikels beim Verwirbeln zu Nutze machen und ein Zerbrechen von Kontaktkörnern herbeiführen.

Für die technische Ausführung des Magnetsystems bieten sich mehrere Möglichkeiten an. So kann z.B. eine Magnettrommel verwendet werden, die konstruktiv so gestaltet ist, daß sie eine möglichst geringe Querschnittsverengung durch die in das Fluidbett eintretenden Magnetpole bewirkt. Es ist jedoch auch möglich, ein oder mehrere Mägnetrechen oder Magnetkämme einzusetzen. Bs sind außerdem noch weitere kontinuierlich oder intermittierend arbeitende Magnetsysteme denkbar, die in Verbindung mit einem Fluidbett eingesetzt werden können. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß sowohl Gleichstrom-, Fechselstromals auch Permanentmagnete verwendet werden können.

Bisher wurden, um eine maximale Abscheidung zu erreichen, oft mehrere Magnetsysteme (z.B. Trommelmagnet) hintereinander geschaltet, wobei jeweils eine zusätzliche Materialaufgabe erforderlich wurde. Diese mehrstufige Abscheidung ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls möglich, da mit nur einem Fluidbett mehrere Magnetsysteme kombiniert werden können, wobei jedoch nur eine Aufgabestation erforderlich ist.

Es .ist bekannt, daß die Luftfeuchtigkeit bei feinkörnigen oder mehlartigen sowie auch bei hygrosko-

509827/0455

236507:

6534/01 /Ch/gn - 6 - 11. Dez. 1973

pischen Materialien einen wesentlichen Einfluß bei der Behandlung des Einzelkorns (Eisenabscheidung, Siebung usw.) insofern hat, als auch die Oberflach enfeuchtigkeit schon ausreichen kann, um einzelne Körner aneinander zu binden, so daß Agglomerate, aus mehreren Einzelkörnern bestehend, gebildet werden. Dies wiederum kann dazu führen, daß relativ viel nichtmagnetisches Material bei der Abscheidung zusammen mit ferromagnetisehern Material ausgetragen wird. Durch Erwärmen des Materials kann diese Erscheinung weitgehend vermieden werden, d,h. der Abscheidegrad erheblich verbessert werden, wobei beim erfindungsgemäßen Verfahren die durch die Fluidisierung sich ergebenden hohen Wärmeübergangswerte eine Trocknung ohne hohen Energieaufwand ermöglichen.

ßas Erwärmen des Materials erforderte bei den bisheriges Verfahrensweisen eine zusätzliche Einrichtung <t während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Materialerwärniung sehr einfach ohne zusätzliche Geräte durchzuführen ist, wenn das Fluidbett mit warmer· bzw. heißer Luft oder heißem Gas betrieben, wird»

In Abhängigkeit u_oa_e von der Korngröße wird die Anströmgeschwindigkeit so gewählt, daß sich nach Ausbildung der Wirbelschicht die Feststoffpartikel vom Trägerstrom beschleunigt und mit ihm gefördert

te

werden. Bas Gut sollte keine allzu unterschiedliche . Körnung aufzuweisen. Urn der Bildung von Luftkanälen in der GtEtsschxcht entgegenzuwirken, kann man sich

509827/0455

653^/Ol/Ch/gn - 7 - 11. Dez. 1973

bekannter Verfahren, wie beispielsweise Rühren, Vibrieren, Zumischen von bereits behandeltem Gut (bei Trocknung) oder zeitweise starker Druckstöße mit Luft bedienen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in zwei Schnitten eine erste Ausführungsform mit einer Magnettrommel . -■

Fig. 2 in zwei Schnitten eine weitere Ausführung sform mit einer Magnettrommel.

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform mit einer Magnettrommelabscheidung.

Fig. k in zwei Schnitten eine vierte Ausführung s'f or m mit einem Magnetrechen

und

Fig. 5 eine weitere Alternative unter Verwendung von Magnetplatten.

In Fig. 1 wird das Schüttgut bei 2 auf einen vibrierenden Bettboden 1 gegeben. Der Bettboden ist oberhalb einer Luftkammer 3 angeordnet, in welche über den Stutzen k Luft einströmt. Der Stutzen 4 befindet sich vorzugsweise im Bereich der Ein-

509827/0455

653VOl/Ch/gn - 8 - 11. Dez. 1973

gäbe 2 des Guts. Der Bettboden ist über seine gesamte Fläche mit Löchern versehen, durch welche die Luft hindurchströmt und bei Auftreffen auf das Gut dieses fluidisiert und eine Wirbelschicht bildet. Da der Luftstrom im wesentlichen in Richtung der Pfeile 5 abgeführt wird, ergibt sich eine pneumatische Förderung in Richtung der Pfeile 5· Das fluidisierte Schüttgut 6 kommt bei seiner Strömung in Pfeilrichtung 5 in den Bereich der magnetischen Feldlinien des Magneten 7· Der Magnet 7 ist im Inneren einer sich in Pfeilrichtung 8 drehenden Trommel 9 angeordnet. Beim Durchströmen des Magnetfeldes des Magneten 7 werden die ferromagnetischen Teile in Richtung der sich drehenden Trommel 9 bewegt bis sie auf der Oberfläche dieser Trommel haften. Sie werden sodann auf der Trommeloberfläche in Pfeilrichtung 8 gefördert und durch die Bürste 10 von der Trommeloberfläche abgebürstet. Die Bürste 10 befindet sich hierbei im ünmagnetischen Bereich. Anstelle einer Luftatromförderung in Pfexlrxchtung wird bevorzugt eine Förderung durch Einstellen der Neigung des Bettbodens 1 bewirkt.

Die gesamte Vorrichtung kann nach Art eines Rütteltisches aufgebaut sein, se dies durch den Unwucht antrieb 13 in Verbindung mit den Federn l4 angedeutet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Oberfläche der Trommel 9' genutet, wobei durch die Nu-

509827/045 5 '.- 9 -

653'i/Ol/Ch/gn - 9 - ll. Dez. 1973

ten 15 einmal die Trommeloberfläche erhöht wird, zum anderen die Querschnittsverminderung des Fluidbettes im Bereich des Magnetfeldes gering gehalten werden kann.

Die Oberfläche der Trommel 9¹ kann anstelle der Nuten 151 welche Ringe l6 ergeben, auch mit nadeiförmigen Spitzen versehen sein. Diese nadeiförmigen Spitzen tauchen, in das Pluidbett ein, wobei gegenüber der"Ausführung nach Fig. 2 eine weitere Verminderung der Querschnittsverengung des Fluidbettes erreichbar ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Bettboden stufenförmig ausgebildet. Der Bettboden besteht also aus zwei Teilen 1' und I¹¹. Hierdurch bildet sich im Bereich des Magnetfeldes der Trommel 9 ein Fluidbecken, wodurch die Oberfläche der Magnettrommel, die in das Fluidbett eintaucht, besonders groß ist.

Anstelle der Drehrichtung der Trommel 9 in Pfeilrichtung 8 kann 'sich die Trommel auch entgegen der Pfeilrichtung 8 drehen, so daß die Abscheidung im Gleichstrom und nicht im Gegenstrom erfolgt.

Die Einstellung der· Verweilzeit des Gutes im Be-

reich des Magnetfeldes kann auch eingestellt werden durch Verändern der Höhe der Überlaufwand 17 am Ende des Fluidbettes. Es ist auch möglich, bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zwischen den beiden

509827/0455

- ίο -

653^/Ol/Ch/gn - 10 - 11. Dez. 1973

Bettböden 1' und I¹¹ eine in der Höhe veränderbare Uberlaufwand vorzusehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind anstelle der Magnettrommel mehrere magnetische Stifte l8 vorgesehen, welche rechenartig angeordnet sind. Benachbarte Stifte l8 weisen entgegengesetzte Polarität auf. Diese Stifte ragen in das Fluidbett 1. Die einzelnen Rechenreihen können gegebenenfalls versetzt zueinander angeordnet werden, so daß die turbulent sich bewegenden Feststoffe einen im wesentlichen schlangenförmigen Weg durch das Fluidbett nehmen.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 sind mehrere Magnetplatten dicht oberhalb des Fluidbettes angeordnet. Die Magnetisierung der Platten ist so gewählt, daß die Feldlinien in ausreichender Stärke das Fluidbett durchdringen.

Der Bettboden kann in bekannter Weise aus einer Loch- oder Siebplatte, aus einer porösen Platte oder einem textlien Gewebe oder Gewirke bestehen.

- 11 Ansprüche

509827/0455

Claims

23S5078

653VOi/Ch/gn - 11 - 11. Dez. 1973 '

ANSPRUCHE

Verfahren zur trockenen magnetischen Abscheidung von feinkörnigen, ferromagnetischen Stoffen aus feinkörnigem Schüttgut, bei welchem das Schüttgut den Bereich eines Magnetfeldes durchwandert, in welchem die magnetisierbaren Stoffe vom Schüttgut abgetrennt werden, dadurch g e kennzei chne t, daß das Schüttgut fluidisiert wird und in fluidisiertem Zustand das Magnetfeld durchwandert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fluidisierung ein gasförmiges Medium höherer Temperatur dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß das Schüttgut in fluidisier tem Zustand eine durch das fluidisierende gasförmige Medium bewirkte Strömungskomponente in Richtung des Magnetf'eldes aufweist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis· 3» dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Magnetfeld erzeugende Magnetsystem oberhalb des Fluidbettes angeordnet ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g' e k e η η z e ichn e t, daß das Magnetsystem aus einer drehbaren Trommel und einem im Innern der Trommel angeordneten Magneten besteht.

509827/045 5

- 12 -

- 12 - 11. Dez. 1973
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g ekenn ζ ei chne t, daß die Trommel genutet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5i dadurch g e kennzei chne t, daß die Trommeloberfläche nadeiförmige Spitzen trägt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e kennzei chnet, daß das Magnetsystem aus mehreren in Richtung des Fluidbettes hintereinander angeordneten Einzelsystemen besteht.
9» Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e kennzei chnet, daß im Bereich des Magnetfeldes der Boden des Fluidbettes nach unten abgestuft ist _und gegebenenfalls mehere Stufen aufweist.
lo. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet, daß die Fluideinri chtung von einem Vibrator in Schwingung versetzt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzei chnet, daß das Magnetsystem aus mehreren in das Fluidbett eintauchenden magnetischen Spitzen besteht.

509827/0455

653^/Ol/Ch/gn - 13 - H. Dez. 1973
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen quer zur Strömungsrichtung des Fluidbettes kammartig angeordnet sind.
13«Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e kennzei chne t, daß die Spitzen hintereinander angeordneter Kämme versetzt zueinander angeordnet sind.
lk. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e kennze i chne t, daß benachbarte Spitzen entgegengesetzte Polarität aufweisen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 11, dadurch ge kennzei chnet, daß die Spitzen unterschiedlich tief in das Fluidbett eintauchen.
16. Vorrichtung nach Anspruch k oder 8, dadurch gekennzei chnet, daß das Magnetsystem aus mehreren dicht oberhalb des Fluidbettes angeordneten Magnetplatten besteht, wobei benachbarte Platten entgegengesetzte Polarität aufweisen.
17. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Magnetfeldes der Bereich des Fluidbettes aus weichmagnetischem Material besteht.

- Ik -

5-0 9827/0455

6534/Ol/Ch/gn - Ik- - lt. Dez. 1973

lö. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 11, dadurch g e Ic e η η ζ e i c h η e t, daß das Fluidbett sich im Bereich der in das Fluidbett eintauchenden Teile quer zur Strömungsrichtung des Fluidbetts verbreitert.

19« Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch g e kennzei chnet, daß die Verbreiterung etwa gleich der Querabmessung der in das Fluidbett eintauchenden Teile ist.

509827/0455