Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden ferro- magnetischer Partikel aus einer Suspension, mit einem von der Suspension durchströmbaren rohrförmigen Reaktor mit wenigstens einem Magneten.

Um ferromagnetische Bestandteile, die in Erzen erhalten sind, zu gewinnen, wird das Erz zu Pulver gemahlen und das erhaltene Pulver mit Wasser gemischt. Diese Suspension wird einem Magnetfeld ausgesetzt, das durch einen oder mehrere Magnete erzeugt wird, sodass die ferromagnetischen Partikel angezogen werden, wodurch diese aus der Suspension abgeschieden werden können .

Aus der DE 27 11 16 A ist eine Vorrichtung zum Trennen ferro- magnetischer Partikel aus einer Suspension bekannt, bei der eine aus Eisenstäben bestehende Trommel verwendet wird. Die Eisenstäbe werden während der Drehung der Trommel abwechselnd magnetisiert, sodass ferromagnetische Partikel an den Eisenstäben anhaften, wohingegen andere Bestandteile der Suspensi- on zwischen den Eisenstäben herunterfallen.

In der DE 26 51 137 Al wird eine Vorrichtung zur Trennung magnetischer Partikel von einem Erzmaterial beschrieben, bei der die Suspension durch ein Rohr geleitet wird, das von ei- ner Magnetspule umgeben ist. Die ferromagnetischen Partikel sammeln sich am Rand des Rohrs an, andere Partikel werden durch ein mittleres Rohr, das sich im Inneren des Rohrs befindet, abgeschieden.

Ein magnetischer Separator wird in der US 4,921,597 B beschrieben. Der magnetische Separator besitzt eine Trommel, auf der eine Mehrzahl von Magneten angeordnet ist. Die Trommel wird entgegengesetzt zur Fließrichtung der Suspension ge- dreht, sodass ferromagnetische Partikel an der Trommel anhaften und von der Suspension getrennt werden.

Ein Verfahren zur kontinuierlichen magnetischen Separation von Suspensionen ist aus der WO 02/07889 A2 bekannt. Dort wird eine drehbare Trommel verwendet, in der ein Permanentmagnet befestigt ist, um ferromagnetische Partikel aus der Suspension abzuscheiden.

Bei bekannten Vorrichtungen wird zur Trennung der ferromagne- tischen Partikel von der Suspension ein rohrförmiger Reaktor verwendet, durch den die Suspension strömt. An der Außenwand des Reaktors sind ein oder mehrere Magnete angeordnet, die die enthaltenen ferromagnetischen Partikel anziehen. Unter dem Einfluss des durch die Magneten erzeugten Magnetfelds wandern die ferromagnetischen Partikel an die Reaktorwand und werden von dem an der Außenseite des Reaktors angeordneten Magneten gehalten. Dies ermöglicht zwar eine wirksame Separation, das Abscheideverfahren kann jedoch nur diskontinuier- lieh durchgeführt werden, da nach der Anlagerung einer bestimmten Menge der ferromagnetischen Partikel der Reaktor geöffnet und die ferromagnetischen Partikel entnommen werden müssen. Erst anschließend kann eine neue Suspension zugeführt oder die bereits einmal benutzte Suspension erneut dem Ab- scheideverfahren unterworfen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension anzugeben, bei der das Abscheideverfahren kontinuierlich und effizient durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Reaktor wenigstens eine mit Unterdruck beaufschlagbare vom Re- aktor abzweigende Absaugleitung aufweist, die im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet umgeben ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können abgeschiedene ferromagnetische Partikel durch die Absaugleitung entfernt und damit von der Suspension getrennt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit den Vorteil auf, dass zum Ent- fernen der ferromagnetischen Partikel von der Suspension der Reaktor nicht gestoppt werden muss. Dementsprechend kann das Abscheiden der ferromagnetischen Partikel mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kontinuierlich durchgeführt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Permanentmagnet von einer eine Magnetfeldsteuerung ermöglichenden Spulenwicklung umgeben ist. Durch die Magnetfeldsteuerung kann das Magnetfeld des Permanentmagneten vergrößert oder verkleinert werden. Auf diese Weise kann die Einflusszone angepasst werden, innerhalb der ferromagnetische Partikel angezogen werden, die anschließend über die Absaugleitung von der Suspension getrennt werden.

Mit besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Absaugleitungen aufweisen, die jeweils im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet umgeben sind. Die mehreren Absaugleitungen können kaskadenartig im Strömungsweg der Suspension angeordnet sein, sodass beim Durchfließen der Suspen- sion durch den Reaktor stufenweise weitere ferromagnetische Partikel von der Suspension entfernt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es auch vorgesehen sein, dass sie mehrere in Umfangsrichtung des Reaktors ver- teilt angeordnete Absaugleitungen aufweist, die jeweils im Bereich der Abzweigung von einem Permanentmagnet umgeben sind. Mit einer derartigen Anordnung kann praktisch der gesamte Strömungsquerschnitt von einem Magnetfeld beaufschlagt werden, sodass ein sehr großer Anteil der in der Suspension enthaltenen ferromagnetischen Partikel mittels der Absaugleitungen aus der Suspension entfernt werden kann. Es wird besonders bevorzugt, dass die Absaugleitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, vorzugsweise jede Absaugleitung, ein steuerbares Absperrventil aufweist. Durch eine Steuerungsvorrichtung kann jedes Absperrventil geöffnet und ge- schlössen werden. Wenn ein Absperrventil geöffnet wird, gelangen die ferromagnetischen Partikel, die sich unter dem Einfluss des Magnetfelds angesammelt haben, durch den Unterdruck in die Absaugleitung und können an einer anderen Stelle gesammelt werden. Der Unterdruck kann beispielsweise durch eine Pumpe oder dergleichen erzeugt werden.

Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Absaugleitungen miteinander verbunden sind. Miteinander verbundene Absaugleitungen können gleichzeitig zum Absaugen angesammelter ferro- magnetischer Partikel verwendet werden, indem die zugehörigen Absperrventile gleichzeitig geöffnet werden. Wenn mehrere Absaugleitungen miteinander verbunden sind, genügt eine einzige Vorrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks, etwa eine Pumpe, um die ferromagnetischen Partikel von allen Absaugleitungen abzusaugen.

Eine noch höhere Effizienz kann erzielt werden, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Absaugleitung, insbesondere mehrere oder alle Absaugleitungen, mit einer in den Reaktor mündenden Rückflussleitung verbunden ist oder sind. Durch die Rückflussleitung kann eine Suspension dem Reaktor mehrmals zugeführt werden, bis der Anteil der enthaltenen ferromagne- tischen Partikel unter eine festgelegte Grenze gefallen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der oder ein Permanentmagnet als Ringmagnet ausgebildet sein, sodass er die Absaugleitung umgibt.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension, mit einem von der Suspension durchströmten rohrförmigen Reaktor mit wenigstens einem Magneten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Reaktor wenigstens eine mit Unterdruck beaufschlagbare vom Reaktor abzweigende Absaugleitung, die von einem Permanentmagnet umgeben ist, aufweist, über die die ferromagnetischen Partikel abgeschieden werden.

In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen :

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension in einer geschnittenen Ansicht;

Fig. 2 die Vorrichtung von Fig. 1 mit angelagerten ferro- magnetischen Partikeln;

Fig. 3 die Vorrichtung von Fig. 1 beim Absaugen der angelagerten ferromagnetischen Partikel; und

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung 1 umfasst einen rohrförmigen Reaktor 2, der mehrere Absaugleitungen 3 aufweist. Der Reaktor 2 weist mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Absaugleitungen 3 auf, wobei sich je- weils zwei Absaugleitungen 3 gegenüberliegen.

Jede Absaugleitung 3 ist von einem ringförmig ausgebildeten Permanentmagnet 4 umgeben. Jeder Permanentmagnet 4 ist von einer Spulenwicklung 5 umgeben, mit der das durch den Permanentmagnet 4 erzeugte Magnetfeld verstärkt oder abgeschwächt werden kann. Die Spulenwicklungen 5 sind mit einer nicht dargestellten Steuerungsvorrichtung verbunden.

Jede Absaugleitung 3 kann mittels eines Absperrventils 6 verschlossen bzw. geöffnet werden. Die verschiedenen Absaugleitungen 3 münden in Absaugleitungen 7, in denen sich jeweils eine Unterdruck erzeugende Pumpe 8 befindet.

Die Pfeile in den Zeichnungen geben die Strömungsrichtung der Suspension an. Am Zufluss 9 des Reaktors 2 wird eine Suspension 10 zugeführt. Diese Suspension besteht aus Wasser, gemahlenem Erz und gegebenenfalls Sand. Die Korngröße des ge- mahlenen Erzes kann variieren.

Unter dem Einfluss der Magnetfelder der Permanentmagnete 4 lagern sich ferromagnetische Partikel 11 an der Innenseite des Reaktors 2 im Bereich der Permanentmagnete 4 ab, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Ablagerungen bilden sich an allen Permanentmagneten 4, die in Strömungsrichtung hintereinander in dem Reaktor 2 angeordnet sind. Da die Absperrventile 6 geschlossen sind, gelangen die ferromagnetischen Partikel in den Absaugleitungen 3 nur bis zu den Absperrventilen 6. Durch die Spulenwicklungen 5 kann die Stärke der Magnetfelder der Permanentmagnete 4 gesteuert werden, das heißt die Größe der Magnetfelder kann erhöht oder verringert werden.

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 1 beim Absaugen der ferromagne- tischen Partikel. In diesem Zustand sind die Absperrventile 6 von einer Steuerungsvorrichtung geöffnet worden. Durch eine Pumpe 8 ist ein Unterdruck in den Absaugleitungen 7 erzeugt worden, die mit den Absaugleitungen 3 verbunden sind. Dementsprechend werden die ferromagnetischen Partikel über die Ab- saugleitungen 3 und die Absaugleitungen 7 von der Suspension 10 getrennt, sodass sie in einem Vorratsbehälter gesammelt werden können. Das Absaugen der ferromagnetischen Partikel erfolgt bei verringerter Magnetkraft, indem die Spulenwick- lungen 5 entsprechend gesteuert werden. Die ferromagnetischen Partikel werden mit hoher Reinheit von der Suspension abgeschieden, wobei durch die Steuerung der Magnetfelder über die Spulenwicklung 5 das Abscheideverhalten beeinflusst werden kann. Die nicht ferromagnetischen Partikel, die in der Suspension verbleiben, verlassen über einen Abfluss 17 den Reaktor 2.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 16 zum Abscheiden ferromagneti- scher Partikel in einer Draufsicht. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, münden mehrere über den Umfang verteilte Absaugleitungen 3 in den Reaktor 2. Jede Absaugleitung 3 ist von einem Permanentmagnet 4 umgeben, die Permanentmagnete 4 sind segmentweise um den Reaktor 2 angeordnet und sektorweise polarisiert. Die Absperrventile 6 verschließend die Absaugleitungen 3. Unter dem Einfluss der Magnetfelder der Permanentmagnete 4 lagern sich ferromagnetische Partikel an der Innenseite des Reaktors 2 ab und gelangen in die Absaugleitungen 3. Andere nicht ferromagnetische Partikel wie Sand strömen unbeein- flusst axial durch den Reaktor 2.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 12 zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension, wobei gleiche Bestandteile mit den gleichen Be- zugszeichen gekennzeichnet sind.

In Übereinstimmung mit dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 12 einen Reaktor 2 mit mehreren Absaugleitungen 3, die in gemeinsamen Absauglei- tungen 7 münden, in denen über eine Pumpe 8 Unterdruck erzeugt wird. Durch das Öffnen der Absperrventile 6 können fer- romagnetische Partikel, die sich an der Innenseite des Reaktors 2 angelagert haben, abgesaugt werden, wobei das Magnetfeld gleichzeitig durch die Spulenwicklung 5 reduziert werden kann. In den Absaugleitungen 7 befindet sich ein Abzweig 13, an dem eine Rücklaufleitung 14 angeschlossen ist, die über ein Absperrventil 15 gesteuert geöffnet oder geschlossen werden kann. Wenn das Absperrventil 15 geschlossen ist, gelangen die ferromagnetischen Partikel zu einem nicht dargestellten Vorratsbehälter. Wenn jedoch das Absperrventil 15 geöffnet wird, gelangt ein Teil der abgetrennten Suspension mit den ferromagnetischen Partikeln über die Rücklaufleitung 14 wie- der in den Reaktor 2. Durch diese Rücklaufleitung 14 kann der abgeschiedene Teil der Suspension erneut durch den Reaktor geführt werden, was sich insbesondere beim Durchlaufen der ersten Absaugstufe anbietet, da der abgeschiedene Teil der Suspension dann noch unerwünschte Verunreinigungen aufweisen kann.

Die Steuerung der einzelnen Absperrventile 6, 15 und die Steuerung der Spulenwicklungen 5 erfolgt über eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung.