Vorrichtung 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 Reaktor mit wenigstens einem an der Außenseite des Reaktors angeordneten 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 eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, bei der der Reaktor einen Innenraum und einen diesen umgebenden Außenraum aufweist, wobei Außen- räum und Innenraum durch einen Einsatz voneinander getrennt sind und der Einsatz wenigstens eine Öffnung in der Nähe des wenigstens einen Magneten aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie kontinuierlich betrieben werden kann. Die Suspension strömt durch den Innenraum, in der Suspension enthaltene fer- romagnetische Partikel geraten in den Einfluss des durch den wenigstens einen Magneten erzeugten Magnetfelds und werden von diesem angezogen. Die ferromagnetischen Partikel gelangen durch die wenigstens eine Öffnung in den Innenraum und lagern sich in dem Außenraum, vorzugsweise an der Innenwandung des Reaktors, an. Die auf diese Weise von der durch den Innenraum strömenden Suspension separierten ferromagnetischen Partikel können anschließend vergleichsweise einfach abgeschieden werden .

Es wird besonders bevorzugt, dass der Innenraum der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung einen kreisförmigen Querschnitt und der Außenraum einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Dementsprechend kann der Einsatz rohrförmig ausgebildet sein, der Außenraum wird durch ein Mantelrohr begrenzt.

Um die Effizienz der Abscheidung zu erhöhen, kann der Einsatz eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung voneinander beabstan- deten Öffnungen aufweisen. Wenn die Suspension durch den Innenraum strömt, werden nach und nach ferromagnetische Partikel von der Suspension abgeschieden, sodass sich die Konzent- ration der ferromagnetischen Partikel in dem Außenraum fortlaufend erhöht.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Einsatz eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Öffnungen und eine Mehrzahl von Magneten aufweist. Jeder Öffnung in dem Einsatz kann dabei ein Magnet zugeordnet sein, sodass sich die ferromagnetischen Partikel radial von dem Innenraum in den Außenraum bewegen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Magnet als Elektromagnet ausgebildet ist, der vorzugsweise ein- und ausschaltbar ist. Wenn ein Elektromagnet bzw. eine Mehrzahl von Elektromagneten vorgesehen ist, können diese gesteuert ein- und ausgeschaltet werden. Bei ausgeschaltetem Elektromagnet bricht das Magnetfeld zusammen, sodass die an der Innenwandung des Außenraums anhaftenden ferromagnetischen Partikel von der Strömung mit- gerissen werden. In diesem Zustand kann die Suspension, die sich im Außenraum befindet, abgetrennt werden, wodurch die gewünschte Separation der ferromagnetischen Partikel von der Suspension erreicht wird. Anschließend können die Elektromag- nete wieder eingeschaltet werden, sodass die ferromagneti- sehen Partikel wieder von dem Innenraum in den Außenraum strömen und dort an der Innenwandung des Reaktors anhaften. Eine Steuerung der Bewegung der ferromagnetischen Partikel kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dadurch erfolgen, dass die Stärke des durch den wenigstens einen Elek- tromagneten erzeugten Magnetfelds steuerbar ist.

Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass die Durchmesser von Innenraum und Außenraum und die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension so gewählt sind, dass na- hezu keine Querströmung zwischen Innenraum und Außenraum auftritt. Dazu ist es erforderlich, dass zwischen Innenraum und Außenraum kein bzw. nur ein geringer Druckverlust auftritt, wodurch eine unerwünschte Querströmung vermieden wird, sodass lediglich die ferromagnetischen Partikel unter dem Einfluss des Magnetfelds vom Außenraum in den Innenraum strömen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass eine Steuerung zum Ein- oder Ausschalten der Strömung in dem Außenraum und/oder dem Innenraum vorgesehen ist. Zum Separieren der in dem Außenraum angesammelten ferromagne- tischen Partikel kann die Strömung in dem Außenraum eingeschaltet werden, während sie im Innenraum ausgeschaltet ist. Umgekehrt kann auch lediglich die Strömung im Innenraum eingeschaltet sein, sodass ferromagnetische Partikel unter dem Einfluss des Magnetfelds in den Außenraum wandern, in dem keine Strömung herrscht. Es ist auch möglich, dass die Strömung im Außenraum intervallweise oder intermittierend eingeschaltet wird. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur erläutert .

Die Figur ist eine schematische Darstellung und zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension.

Die Vorrichtung 1 umfasst einen Reaktor 2, an dessen Außen- seite Magnete 3, 4 angeordnet sind. Es handelt sich dabei um Elektromagnete, die mittels einer Steuerung 5 ein- und ausgeschaltet werden können.

Der Reaktor 2 umfasst einen Einsatz 6, der in dem dargestell- ten Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgebildet ist. Der Reaktor 2 ist ebenfalls rohrförmig bzw. zylinderförmig ausgebildet. Der Einsatz 6 in dem Reaktor 2 trennt einen Innenraum 7 im Inneren des Einsatzes 6 von einem Außenraum 8, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist und von der Außenwand des Reaktors 2 begrenzt wird.

Der Einsatz 6 weist mehrere zueinander beabstandete Öffnungen 9, 10 auf, durch die der Innenraum 7 mit dem Außenraum 8 verbunden ist. Die Öffnung 9 befindet sich in der Nähe des Mag- neten 3, die Öffnung 10 befindet sich in der Nähe des Magneten 4. Bei anderen Ausführungen können weitere Öffnungen vorhanden sein, die entweder über den Umfang des Einsatzes 6 verteilt und/oder in Längsrichtung des Einsatzes 6, also in Strömungsrichtung, verteilt angeordnet sind. Jeder dieser weiteren Öffnungen kann ein Magnet zugeordnet sein.

Die in der Figur gezeigte Vorrichtung ermöglicht das Abscheiden ferromagnetischer Partikel aus einer Suspension. Der Innenraum 7 des Reaktors 2 wird über eine nicht dargestellte Leitung mit der Suspension 11 befüllt und kontinuierlich von der Suspension 11 durchströmt. Wenn die Magnete 3, 4 durch die Steuerung 5 eingeschaltet werden, werden in der Suspension 11 enthaltene ferromagnetische Partikel unter dem Ein- fluss des durch die Magnete 3, 4 erzeugten Magnetfelds aus der Strömung radial abgelenkt. Die ferromagnetischen Partikel passieren die Öffnungen 9, 10 und gelangen in den Außenraum 8 des Reaktors 2, wo sie sich an der Innenwandung ansammeln, wie in der Figur gezeigt ist. Der Außenraum 8 kann ebenfalls von der Suspension 11 durchströmt werden, es ist jedoch auch denkbar, die Suspension 11 lediglich durch den Innenraum 7 strömen zu lassen, sodass sich in dem Außenraum 8 nach und nach die ferromagnetischen Partikel ansammeln. Die Strömungs- geschwindigkeit in dem Innenraum 7 wird dabei so auf die geometrischen Parameter des Reaktors und insbesondere auf die Größe und Anzahl der Öffnungen 9, 10 abgestimmt, dass praktisch kein Druckverlust zwischen dem Innenraum 7 und dem Außenraum 8 auftritt, sodass keine Querströmung über die Öff- nungen 9, 10 entsteht und lediglich die ferromagnetischen

Partikel unter dem Einfluss des Magnetfelds aus dem Innenraum 7 in den Außenraum 8 wandern.

Beim Abschalten der Magnete 3, 4 mittels der Steuerung 5 oder manuell lösen sich die an der Innenwandung des Reaktors 2 anhaftenden magnetischen Partikel und können durch die Strömung mitgenommen und abgeschieden werden. Die Trennung der abgeschiedenen ferromagnetischen Partikel von der restlichen Suspension kann anschließend leicht durch ein Sieb oder derglei- chen erfolgen.

Die Steuerung 5 kann auch eingesetzt werden, um die Stärke des durch die Magnete 3, 4 erzeugten Magnetfelds zu steuern. Das magnetische Feld kann so gesteuert werden, dass es in In- tervallen oder intermittierend ein- und ausgeschaltet wird, sodass die an der Innenwand des Reaktors 2 anhaftenden ferro- magnetischen Partikel nach einer bestimmten Zeit automatisch abgeschieden werden. Die Steuerung ist auch in der Lage, die Strömung durch den Innenraum 7 (Primärströmung) bzw. die Strömung in dem Außenraum 8 (Sekundärströmung) ein- oder auszuschalten, sodass beispielsweise der Außenraum 8 gezielt gespült werden kann. Mit der in der Figur gezeigten Vorrichtung ist ein kontinuierlicher Betrieb und eine kontinuierliche Abscheidung der ferromagnetischen Partikel möglich, ohne dass die Primärströmung unterbrochen werden muss.