WO2008037343A1 - Method and device for separating magnetisable materials from a solids mixture - Google Patents

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WO2008037343A1
WO2008037343A1 PCT/EP2007/007859 EP2007007859W WO2008037343A1 WO 2008037343 A1 WO2008037343 A1 WO 2008037343A1 EP 2007007859 W EP2007007859 W EP 2007007859W WO 2008037343 A1 WO2008037343 A1 WO 2008037343A1
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separation
magnetic field
rotor
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Oliver Pikhard
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RWTH- Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
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    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
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    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/30Combinations with other devices, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a method and a device by which the magnetizable substances can be separated from substances which are not or only weakly magnetizable substances and can be separated from a solid mixture.
  • the so-called magnetic separation can be carried out, wherein the different magnetic susceptibility of different materials is utilized.
  • British Patent No. 2498, filed on 04.02.1908 discloses a separating device in which a mixture of solids for separating the magnetisable portion is first passed over an at least almost vertically arranged plate, behind which an electromagnet generates a magnetic field.
  • This vertically arranged partition plate is displaced by a mechanical lever arrangement in a swinging motion.
  • the mixture of solids trickles over the separating plate, on which the magnetizable particles are first held.
  • the magnetisable particles migrate along the separating plate and are thus removed from the magnetic field.
  • the non-magnetizable particles undergo an acceleration in the direction opposite to the magnetic field due to the oscillatory movements of the plate, so that they can be separated from the magnetizable material due to their different trajectory by means of a separating vertex.
  • this known device only a single magnetic field is used for the separation, which is constant in the polar direction.
  • the magnetizable particles are brought into a constant orientation corresponding to the constant magnetic field. Since the magnetizable particles remain in the magnetic field or at least accumulate there, their separation from the separating plate is relatively problematic. For this reason, it is only possible to work with a very weak field strength, which limits the achievable accuracy of the separation as well as the output, especially for small and very small material particles.
  • It is also disadvantageous that the energy introduced into the material by the oscillating movement of the separating plate is not optimally utilized, since the energy is distributed over the entire surface of the plate into the material.
  • Another known method is the magnetic separation by means of Kirpolanssen according to the model of Laurila.
  • the solid mixture for separating the magnetizable portion is placed on a drum, inside which magnets are arranged with alternating polarity.
  • the poles are arranged so that an alternating field is generated over the circumference of the drum.
  • the magnet system is arranged eccentrically in the drum, so that a removal of the magnetizable material takes place by a distance from the magnetic field.
  • a disadvantage of this method is that the material is only put into a rotary motion under certain circumstances. Among other things, this depends on the rotational speed of the drum or the magnet system, the particle size spectrum of the feed material and the roughness of the drum surface. Separation of the non-magnetisable particles is mainly due to the influence of gravity and inertial forces. The construction of this device is problematic because the drum made extremely accurate must be in order to ensure the desired uniform drum wall thickness with high mechanical stability, without the magnetic force loss is too large due to a too thick drum wall.
  • a disadvantage of this device is that it does not allow a clean separation, especially in very fine or powdery solid mixtures.
  • the interparticle forces that occur with very fine grain mixtures can not be overcome hereby, which favors a faulty discharge.
  • the trajectory of the individual particles is significantly lower due to the air resistance increasing with the specific surface. Therefore, the distance between the table and the drum mounted above it must be very small, which in turn causes the risk of clogging.
  • blockages may also occur in this device due to the formation of so-called "iron beds", that is, by agglomeration of iron filings in the magnetic field.
  • Eddy current separation devices are known, for example, from US Pat. No. 5,860,532 A or DE 39 06 422 C1. In this case, an alternating magnetic field is generated by means of eccentrically mounted rotors on which permanent magnets are arranged.
  • the alternating magnetic field is used in the eddy current separation for the separation of electrically conductive, non-magnetizable components from a solid mixture.
  • eddy currents are induced in the electrically conductive parts, which in turn build up their own magnetic fields, which are directed opposite to the generator magnetic field.
  • these electrically conductive particles can be separated from the remaining mixture, i. are separated from the electrically non-conductive particles.
  • a separation of the magnetizable parts of the present solid mixture is not feasible with such aggregates, and therefore they are not suitable for carrying out the method according to the present invention.
  • the object of the present invention is to improve the known devices and methods of magnetic separation in such a way that the abovementioned disadvantages are overcome and a precise separation of magnetizable particles can be carried out quickly and effectively even with very fine-grained and powdery material mixtures.
  • This object is achieved by a method according to claim 1 or by a device according to claim 15.
  • Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the respective dependent claims.
  • the solid mixture is first applied to the upper side of a separating surface such that a magnetic field is generated by at least one magnetic field generator provided below the underside of the separating surface such that the magnetic field is at least temporarily aligned with a component directed parallel to the separating surface moved and that one or more impact element (s) is hit against the separation surface.
  • a stroke may be sufficient, is preferably beaten several times against the release surface.
  • the solution is based on the idea that for the desired separation of the magnetizable particles from the non-magnetizable particles, the forces acting between the particles must be overcome, which inventively by the deliberate introduction of shear, frictional and compressive forces in the to be separated Material takes place.
  • a combination of magnetic forces with a targeted introduction of impact pulses in the material to be separated is proposed.
  • the main advantage of the method according to the invention is that even mixtures of very small and very small particles can be separated particularly effectively. This achieves a high separation efficiency and a very precise separation or a high degree of purity with the relatively fast and easy to carry out process.
  • the strong interparticle forces acting in particular in the disperse range with grain sizes below 10 ⁇ m are composed of van der Waals forces and electrostatic forces.
  • formal coherent bonds and liquid bridges are forces that can lead to agglomerations in the entire grain size range. Solid-state bridges between individual particles can also occur. To separate the magnetizable particles from the non-magnetizable or only less magnetizable particles, these aforementioned forces must be overcome.
  • the force difference required for this purpose is generated according to the invention by a magnetic field generator attracts the material mixture and moves with the moving magnetic field, while additionally beaten by means of a striking element against the material mixture carrying separation surface.
  • the occurring acceleration of the non-magnetizable particles against the magnetic force and the gravity by the impact is greater than that of the magnetizable particles that remain in the magnetic field. Due to the moving magnetic field, the solid mixture to be separated is constantly redeployed, so that additional friction and shear forces act on the material and lead to the separation of magnetizable and non-magnetizable material in the magnetic field.
  • a significant advantage of the proposed method is thus in the targeted introduction of forces to increase the difference in forces required to separate the smallest particles. Due to the temporal and local separation of stratification and separation phase, the separation effect increases many times. In conventional dry-working magnetic separators, on the other hand, separation takes place only by the force difference between the magnetic force, on the one hand, and the force resulting from the kinetic energy of the particles, on the other hand. Even at very high particle speeds, no similar difference in force is achieved as in the method according to the invention.
  • the invention is fundamentally suitable for the separation of all fine to ultrafine granular material mixtures which contain magnetizable constituents and dried present.
  • a particularly advantageous application is the preparation of dried abrasive slurries, the aim being the recovery of the metallic materials and the non-metallic grinding wheel parts. So far, abrasive sludge is usually pressed together with turnings into pellets, wherein the pellets to 80-90% consist of turnings to have the necessary stability.
  • the metallic constituents from the dried grinding sludge however, they can be pressed into pellets immediately and without turning chips.
  • the thus separated grinding wheel components can be processed.
  • the magnetic separation is preceded by other classification stages, since a preceding fractionation and pre-enrichment have a positive effect on the separation result.
  • the polarity direction of the magnetic field is changed at regular or irregular time intervals, so that a moving alternating magnetic field results.
  • the magnetizable particles in the magnetic field themselves become permanent magnets which align themselves in the magnetic field according to the magnetic field lines.
  • the moving magnetic field or alternating magnetic field therefore causes the magnetizable particles to move according to the movement frequency of the magnetic field and to rotate when changing the polarity. This rotation in turn means that non-magnetizable particles of magnetizable particles can be sheared off more easily.
  • the method of the invention is applied to mixtures of solids consisting of very small particles.
  • a particularly effective separation is achieved with powdered or granular solid mixtures containing particles whose average diameter is between 1 .mu.m and 5 mm, in particular between 3 .mu.m and 1 mm.
  • Particularly preferred particle sizes have an average diameter of 10 .mu.m to 300 .mu.m.
  • the method according to the invention can also be used with material mixtures which contain larger particles or parts.
  • an improved and thus more effective separation is achieved compared to the previously known methods in terms of purity and Ausbring oriental Republic.
  • the at least one impact element is hit from below against the underside of the separating surface. Repeated blows are preferably carried out against the separation surface in order to support the loosening of the solid mixture to be separated particularly effective.
  • a plane of an at least partially, preferably completely flexible material is used as the separating surface.
  • the impact energy can be introduced into the material mixture located on the flexible separation surface in a particularly effective manner, and the force difference required for the separation of very small particles is particularly great. It should be chosen as thin as possible, but still sufficiently stable parting plane.
  • the impact element is used to carry out a striking movement impinging obliquely against the separating surface, which impacting on the separating surface is directed perpendicularly to the separating surface Movement component and has a parallel to the separation surface directed movement component.
  • the effectiveness of the separation can be further increased by being beaten with the impact element or with the impact elements during the movement of the magnetic field and thus during the movement of the solid mixture against the separation surface, so that there is a superposition of the forces acting on the solid mixture or impulses comes.
  • the moving magnetic field is generated by at least one moving magnet.
  • This can be designed as an electromagnet or as a permanent magnet.
  • At least one moving magnet is used, it is favorable if it is moved back and forth in a straight line or arc, so that the material mixture to be separated also performs a reciprocating movement.
  • the magnet or the magnets below the separating surface can also be moved in a circle around an axis.
  • this axis extends at least approximately parallel to the plane of the separation surface, whereby the movement of the solid mixture is promoted on the separation surface.
  • two or more magnets are arranged together with at least one striking element on a rotor are, which is rotated below the parting surface about a rotor axis which is at least approximately aligned parallel to the parting surface.
  • the impact elements are preferably arranged on the surface of the rotor in such a way that they can come into contact with the underside of the separating surface in order to be able to introduce the desired impact energy into the solid mixture.
  • a plurality of rotors may be arranged below a separating surface.
  • the solid mixture to be separated is applied to the separating surface when it is in an at least approximately horizontally oriented position, wherein the separating surface is then pivoted in an obliquely and / or vertically aligned position.
  • the frictional force initially acting on the particles, their movement braking frictional force is gradually reduced and with increasing inclination detachment of non-magnetizable particles also under the influence of gravity increasingly facilitated.
  • the separating surface can also be moved beyond a vertical alignment in an overhead position.
  • a plurality of angularly aligned separating surfaces in the form of a drum are arranged one behind the other and are rotated continuously about a common drum axis. In this way, a continuous running separation process with a continuously supplied particle flow can be carried out particularly favorably.
  • each rotor is moved under each separation surface of such a drum at a rotational speed which is greater than the rotational speed of the drum.
  • the rotational speed of the rotors is a multiple of the rotational speed of the drum, so that a corresponding number of blows are applied to them during the movement of each separation surface.
  • the present invention also relates to a device for separating magnetizable substances from a mixture of solids by way of magnetic separation, which is structurally simple and enables a highly accurate separation even with powdery or fine-grained mixtures of solids.
  • the device according to the invention comprises a separation surface for receiving the solid mixture, wherein below the separation surface at least one magnetic field generator is arranged, through which a magnetic field can be generated, which is temporarily or constantly moved.
  • the device comprises one or more impact element (s), which are designed for hitting against the separating surface.
  • the method described above can be carried out with this device.
  • a plurality of angularly aligned separating surfaces are arranged in the form of a rotatable about a common drum axis drum, wherein under each separation surface at least one rotor is mounted, which comprises a plurality of magnets and at least one impact element, and about a rotor axis is rotatable, which is aligned at least approximately parallel to the respective separation surface.
  • the axes of the rotors are preferably also aligned parallel to the drum axis.
  • the striking elements are designed as projecting on the peripheral surface of the rotors impact edges, which can extend over the entire width of the rotors.
  • the axes of the rotors are not moved relative to the respective parting surface, thereby avoiding the problem of sticking of the particles over the magnetic poles which occurs in conventional change-over separators. All magnetizable particles are thus offset regardless of their grain size in a rotational movement through the alternating magnetic field.
  • the drum which forms the individual parting surfaces and envelops the rotors, is formed of an at least partially, preferably of a completely flexible material, which is stretched over a plurality of at least substantially radially extending drum arms.
  • the length of the drum arms and, associated therewith, the tension of the separating surfaces can be regulated and / or the distance between the rotor axes and the respective separating surfaces can be changed.
  • the adjustability of the voltage can be adjusted specifically the impact energy input.
  • the adjustability of the distance between parting plane and rotor serves to adjust the field strength of the moving magnetic field.
  • a well-defined energy input into the solid mixture to be separated is adjustable both by a change in the frequency of the magnetic alternating field and by a change in the intensity of impact.
  • the inventively proposed magnetic separator concept thus has the significant advantage that due to the geometric arrangement, the separation intensity can be adjusted independently of the separation time.
  • the bristles for the removal of the magnetizable substances from the parting surfaces at least one brush is provided, the bristles always abut the drum surface even with a rotation of the drum and so remove the adhering substances.
  • the brush is designed as a rotating round brush, which is pressed against the drum surface in order to improve the separation of the magnetizable particles from the separating surfaces.
  • a particularly simple removal of the removed by the brush from the drum magnetizable particles can be achieved in that the brush is mounted on a pivotable chute, through which the magnetizable particles are also removed from the magnetic field.
  • the brush can also be arranged on a pivotally mounted arm.
  • Figure 1 Schematic side view of a magnetic separating device according to the invention
  • Figure 2 Enlarged view of a rotor of Figure 1;
  • FIGS. 3a to 3d simplified representation of the particle movements during the separation.
  • a powdery solid mixture 2 is fed via a vibrating conveyor 3 from above on a drum 4, which rotates about a horizontally mounted drum axis 5.
  • the drum 4 here comprises nine circumferentially arranged successively separating surfaces 6, each consisting of a thin and flexible, but nevertheless sufficiently strong material, which over the End points 7 of nine starting from the drum axis 5 radially outwardly extending holding arms 8 is stretched.
  • each separating surface 6 a respective roller-shaped rotor 9 is mounted, which is rotatable about a rotor axis 10, which is parallel to the drum axis 5 and thus also parallel to the respective separating surface 6.
  • the width of the rotors 9 corresponds substantially to the width of the drum 4.
  • the rotors 9 may be made narrower than the drum 4.
  • Each rotor 9 has at its periphery four over the entire rotor width extending rod-shaped permanent magnets 11, the poles are oriented alternately in radial alignment, so that when two opposing magnets 11, the north pole N and the two respectively centrally located therebetween magnet 11 of the south pole S facing outward.
  • each rotor 9 has two diametrically opposed edge-like impact elements 12, which also extend over the entire rotor width and protrude radially outward beyond the outer circumference of the rotor 9. They hit when rotating the rotors 9 from below against the bottom 13 of the separating surfaces 6.
  • the rotation of a rotor 9 simultaneously leads to the moving magnetic field and to the exercise of the impact pulses at the respective separation surface 6.
  • the drum 4 counterclockwise, while the individual rotors 9 all rotate clockwise.
  • the end points 7 of the length-adjustable retaining arms 8 are in the radial direction 14 further inwardly or outwardly adjustable, whereby the distance of the rotor axis 10 and the impact edges 12 to the respective separation surface 6 and thus the introduced into the material to be separated 2 impact energy is variable (Figure 2 ).
  • Figure 2 By rotating the entire drum 4 about its axis 5, the rotor 9 carrying the magnets 11 and striking edges 12 is guided under the feed stream.
  • the powdery solid mixture 2 always falls from the vibrating conveyor 3 to the separating surface 6 of the drum 4.
  • the material 2 is first attracted by the magnets 11 of the respective closest rotor 9 and thus enters the separation process described.
  • the separated during the separation process from the solid mixture 2 or only weakly magnetizable particles 15 are collected in a first receptacle 16.
  • the strongly magnetizable particles 17 remaining in the region of the magnetic field are guided into the region of a rotating brush 18 by the further rotation of the drum 4.
  • the brush 18 first pushes the magnetizable particles 17 out of the magnetic field and deflects them into a pivotally mounted chute 19.
  • the magnetizable particles 17 are completely removed from the region of the attractive magnetic fields and can be conducted through the chute 19 into a second collecting container 20.
  • the collecting container 16 and 20 of course, other types of Abtransports or collection are possible, in particular the removal by means of a conveyor belt.
  • the brush 18 Due to the pivotable articulation of the lower end of the chute 19, the brush 18 is always in contact with the surface of the drum 4 and with the separating surfaces 6.
  • the pressure of the brush 18 on the separating surfaces 6 takes place by the weight of the chute 19 and the brush 18. If necessary, however, the contact pressure can be increased by means of a tensioning device in order to improve the separation of the magnetizable particles 17 from the separating surfaces 6.
  • the separation mechanism will be explained in more detail below with reference to the particle movement shown in simplified form in FIGS. 3a to 3d.
  • the round bodies represent the non-magnetisable particles 15, while the rectangular ones Body represent the magnetizable particles 17.
  • the rotor 9 rotates below the separation surface 6 counterclockwise.
  • the magnetisable particles 17 firmly clamp the non-magnetisable particles 15 in the intermediate spaces, so that no separation takes place in this phase.
  • all the particles 15, 17 are initially accelerated together, irrespective of their magnetizability, to the left, since together they follow the movement of the magnetic field of the magnet 11a closest to the rotor 9.
  • the force components acting on the particles 15, 17 can be divided into a component arranged parallel to the plane of the separating surface 6 and a component arranged perpendicular to the plane of the separating surface 6.
  • the component arranged perpendicular to the plane of the separating surface 6 is responsible for the frictional force occurring between the particles 15, 17 and the separating surface 6.
  • the parallel to the separation surface 6 extending force component which is greater in this position than the perpendicular force component, accelerates the particles 15, 17 to the left.
  • the particles 15, 17 continue to be dragged until an equilibrium between the accelerating force parallel to the separating surface 6 and the indirectly decelerating force, which is perpendicular to the separating surface 6, occurs.
  • the magnetizable particles 17 align along the magnetic field of the magnet 11a, and they are also rotated in their orientation with the rotation of the magnet 11a on the rotating rotor 9 on the separating surface 6.
  • the particles 15, 17 finally reach a dead center, where they stop. Due to the strong deceleration, it is not possible to separate magnetic particles 15, which are located at the outer edge of the particle cluster, from the mixture.
  • the magnetizable particles 17 are then attracted again by the nearest magnet 11b and again accelerated to the left.
  • the non-magnetisable particles 15 fly out of the magnetic field and can be separated by utilizing gravity (FIG. 3d).

Abstract

The invention relates to a method and a device for separating magnetisable materials (17) from a solids mixture (2), said method comprising the following steps: the solids mixture (2) is applied to the upper side of a separation surface (6), and a magnetic field is generated by at least one magnetic field generator (11, 11a, 11 b) provided beneath the lower side (13) of the separation surface (S) in such a way that the magnetic field moves at least temporarily with a component oriented parallel to the separation surface (6). The device according to the invention comprises at least one percussion element (12) for hitting the separation surface (6).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von magnetisierbaren Stoffen aus einem Feststoffgemisch Method and device for separating magnetizable substances from a mixture of solids
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, durch das bzw. die magnetisierbare Stoffe von nicht oder nur schwach magnetisierbaren Stoffen getrennt und aus einem Feststoffgemisch abgetrennt werden können. Mittels derartiger Verfahren bzw. Vorrichtungen lässt sich die sogenannte Magnetscheidung durchführen, wobei die unterschiedliche magnetische Suszeptibilität unterschiedlicher Materialien ausgenutzt wird.The invention relates to a method and a device by which the magnetizable substances can be separated from substances which are not or only weakly magnetizable substances and can be separated from a solid mixture. By means of such methods or devices, the so-called magnetic separation can be carried out, wherein the different magnetic susceptibility of different materials is utilized.
Aus dem bereits am 04.02.1908 angemeldeten englischen Patent Nr. 2498 ist eine Trennvorrichtung bekannt, bei der eine Feststoffmischung zum Abtrennen des magnetisierbaren Anteils zunächst über eine zumindest beinahe senkrecht angeordnete Platte geführt wird, hinter der ein Elektromagnet ein Magnetfeld erzeugt. Diese senkrecht angeordnete Trennplatte wird durch eine mechanische Hebelanordnung in eine Schwingbewegung versetzt. Unter Einfluss der Schwerkraft rieselt das Feststoffgemisch über die Trennplatte, auf der die magnetisierbaren Partikel zunächst festgehalten werden. Durch den Schwer- krafteinfluss und die Schwingbewegungen wandern die magnetisierbaren Partikel entlang der Trennplatte und werden so aus dem Magnetfeld entfernt. Dabei erfahren die nichtmagnetisierbaren Partikel durch die Schwingbewegungen der Platte eine Beschleunigung in die dem Magnetfeld entgegengesetzte Richtung, so dass sie von dem magnetisierbaren Material aufgrund ihrer unterschiedlichen Flugbahn mittels eines Trennscheitels abgetrennt werden können. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird zur Trennung nur ein einziges Magnetfeld eingesetzt, das in der Polrichtung konstant ist. Dadurch werden die magnetisierbaren Partikel in eine dem konstanten Magnetfeld entsprechende, gleichbleibende Ausrichtung gebracht. Da die magnetisierbaren Partikel dabei im Magnetfeld verbleiben bzw. sich dort zumindest anreichern, ist ihre Abtrennung von der Trennplatte relativ problematisch. Aus diesem Grund kann nur mit einer sehr schwachen Feldstärke gearbeitet werden, was die erzielbare Genauigkeit der Trennung sowie die Ausbringung insbesondere bei kleinen und kleinsten Stoffpartikeln beschränkt. Von Nachteil ist es außerdem, dass die durch die Schwingbewegung der Trennplatte in das Material eingeleitete Energie nicht optimal genutzt wird, da die Energie über die gesamte Fläche der Platte verteilt in das Material eingebracht wird.British Patent No. 2498, filed on 04.02.1908, discloses a separating device in which a mixture of solids for separating the magnetisable portion is first passed over an at least almost vertically arranged plate, behind which an electromagnet generates a magnetic field. This vertically arranged partition plate is displaced by a mechanical lever arrangement in a swinging motion. Under the influence of gravity, the mixture of solids trickles over the separating plate, on which the magnetizable particles are first held. As a result of the gravitational force and the oscillating movements, the magnetisable particles migrate along the separating plate and are thus removed from the magnetic field. The non-magnetizable particles undergo an acceleration in the direction opposite to the magnetic field due to the oscillatory movements of the plate, so that they can be separated from the magnetizable material due to their different trajectory by means of a separating vertex. In this known device, only a single magnetic field is used for the separation, which is constant in the polar direction. As a result, the magnetizable particles are brought into a constant orientation corresponding to the constant magnetic field. Since the magnetizable particles remain in the magnetic field or at least accumulate there, their separation from the separating plate is relatively problematic. For this reason, it is only possible to work with a very weak field strength, which limits the achievable accuracy of the separation as well as the output, especially for small and very small material particles. It is also disadvantageous that the energy introduced into the material by the oscillating movement of the separating plate is not optimally utilized, since the energy is distributed over the entire surface of the plate into the material.
Ein weiteres bekanntes Verfahren stellt die Magnetscheidung mittels Wechselpolanordnung nach dem Modell von Laurila dar. Hier wird die Feststoffmischung zur Abtrennung des magnetisierbaren Anteils auf eine Trommel aufgegeben, in deren Inneren Magnete mit abwechselnder Polung angeordnet sind. Die Pole sind so angeordnet, dass über den Umfang der Trommel ein Wechselfeld erzeugt wird. Durch Drehung des Magnetsystems im Inneren der Trommel oder durch Bewegen der Trommel bei Stillstand des Magnetsystems werden die Partikel relativ zu den Magnetpolen bewegt und somit in eine Rotationsbewegung versetzt. Häufig ist das Magnetsystem in der Trommel exzentrisch angeordnet, so dass eine Entfernung des magnetisierbaren Materials durch eine Entfernung aus dem Magnetfeld erfolgt.Another known method is the magnetic separation by means of Wechselpolanordnung according to the model of Laurila. Here, the solid mixture for separating the magnetizable portion is placed on a drum, inside which magnets are arranged with alternating polarity. The poles are arranged so that an alternating field is generated over the circumference of the drum. By rotation of the magnet system inside the drum or by moving the drum at standstill of the magnet system, the particles are moved relative to the magnetic poles and thus placed in a rotational movement. Frequently, the magnet system is arranged eccentrically in the drum, so that a removal of the magnetizable material takes place by a distance from the magnetic field.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass das Material nur unter bestimmten Umständen in eine Drehbewegung versetzt wird. Dies ist unter anderem abhängig von der Drehgeschwindigkeit der Trommel, bzw. des Magnetsystems, des Korngrößenspektrums des Aufgabematerials und der Rauhigkeit der Trommeloberfläche. Eine Abtrennung der nichtmagnetisierbaren Partikel erfolgt hauptsächlich durch Schwerkrafteinfluss und Trägheitskräfte. Die Konstruktion dieser Vorrichtung ist problematisch, da die Trommel äußerst genau gefertigt werden muss, um die gewünschte gleichmäßige Trommelwanddicke mit hoher mechanischer Stabilität zu gewährleisten, ohne dass der Magnetkraftverlust aufgrund einer zu dicken Trommelwand zu groß wird.A disadvantage of this method is that the material is only put into a rotary motion under certain circumstances. Among other things, this depends on the rotational speed of the drum or the magnet system, the particle size spectrum of the feed material and the roughness of the drum surface. Separation of the non-magnetisable particles is mainly due to the influence of gravity and inertial forces. The construction of this device is problematic because the drum made extremely accurate must be in order to ensure the desired uniform drum wall thickness with high mechanical stability, without the magnetic force loss is too large due to a too thick drum wall.
Eine weitere Vorrichtung zur Magnetscheidung ist aus dem bereits 1919 angemeldeten englischen Patent Nr. 152 549 bekannt. Bei dieser in aushebender Weise arbeitenden Vorrichtung wird die Feststoffmischung zur Abtrennung des magnetisierbaren Anteils auf einen mittels einer exzentrisch gelagerten Welle in Schwingung versetzten Tisch aufgebracht, über dem sich eine starre Trommel dreht, die auf ihrer Oberfläche mit in die Feststoffmischung eingreifenden Rippen versehen ist. Im Inneren der Trommel ist ein stationäres Magnetsystem angeordnet, das ein konstantes und relativ zum Tisch stets gleich ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt.Another device for magnetic separation is known from the already 1919 filed English Patent No. 152 549. In this lifting device, the solids mixture for separating the magnetizable portion is applied to a vibrated table by means of an eccentrically mounted shaft, over which rotates a rigid drum provided on its surface with ribs engaging in the solid mixture. Inside the drum, a stationary magnet system is arranged, which generates a constant and relative to the table always the same aligned magnetic field.
Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist es, dass sie insbesondere bei sehr feinen oder pulverförmigen Feststoffmischungen eine saubere Trennung nicht ermöglicht. Die bei Feinstkorngemischen auftretenden interpartikulären Kräfte können hiermit nicht überwunden werden, was einen Fehlaustrag begünstigt. Auch wird bei feinen Pulvern oder Stäuben die Flugbahn der einzelnen Partikel aufgrund des mit der spezifischen Oberfläche wachsenden Luftwiderstands deutlich geringer. Deswegen muss der Abstand zwischen dem Tisch und der darüber gelagerten Trommel sehr gering sein, was wiederum die Gefahr von Verstopfungen hervorruft. Außerdem kann es bei dieser Vorrichtung je nach Eisengehalt auch durch die Bildung von sogenannten „Eisenbärten", d.h. durch Zusammenballungen von Eisenspänen im Magnetfeld zu Verstopfungen kommen.A disadvantage of this device is that it does not allow a clean separation, especially in very fine or powdery solid mixtures. The interparticle forces that occur with very fine grain mixtures can not be overcome hereby, which favors a faulty discharge. Also, with fine powders or dusts, the trajectory of the individual particles is significantly lower due to the air resistance increasing with the specific surface. Therefore, the distance between the table and the drum mounted above it must be very small, which in turn causes the risk of clogging. In addition, depending on the iron content, blockages may also occur in this device due to the formation of so-called "iron beds", that is, by agglomeration of iron filings in the magnetic field.
Für die Trennung von pulverförmigen oder feinstkörnigen Feststoffgemischen sind alle bisher bekannten Magnetscheidevorrichtungen und Magnetscheideverfahren allenfalls schlecht oder gar nicht geeignet. Körner in diesem Korngrößenbereich sind schwer zu trennen aufgrund ihrer unregelmäßigen Kornform und der großen spezifischen Oberfläche. Der heutige Stand der Technik auf dem Gebiet der Trennung von Feinstkorn versucht eine Trennung durch Kornform, Korngröße und/oder Dichte vorzunehmen. Die Behandlung der Materialien mittels Magnetscheidern führt dabei zu keinem Trennerfolg, da in diesem Korngrößenbereich die interpartikulären Kräfte im Material zu groß sind.For the separation of pulverulent or fine-grained solid mixtures, all previously known magnetic separation devices and magnetic separation processes are at most poor or not at all suitable. Grains in this grain size range are difficult to separate because of their irregular grain shape and large specific surface area. The current state of the Technology in the field of fine grain separation attempts to separate by grain shape, grain size and / or density. The treatment of the materials by means of magnetic separators leads to no separation success, since in this particle size range, the interparticle forces in the material are too large.
Als Alternative zu dem Trennprinzip der Magnetscheidung kennt man ferner auch das Prinzip der Wirbelstromscheidung. Hierdurch sind jedoch lediglich elektrisch leitfähige Teile oder Feststoffpartikel von elektrisch nicht leitfähigen Teilen bzw. Partikeln abtrennbar. Eine Trennung magnetisierbarer Teilchen von nicht magnetisierbaren Teilchen ist mit der Wirbelstromscheidung nicht möglich, was einen wesentlichen Unterschied zu dem Prinzip der Magnetscheidung darstellt. Wirbelstromscheidevorrichtungen sind beispielsweise aus der US 5 860 532 A oder der DE 39 06 422 C1 bekannt. Dabei wird ein Wechselmagnetfeld mittels exzentrisch gelagerter Rotoren, auf denen Permanentmagneten angeordnet sind, erzeugt. Das Wechselmagnetfeld dient bei der Wirbelstromscheidung zur Abtrennung von elektrisch leitfähigen, nicht magnetisierbaren Bestandteilen aus einem Feststoffgemisch. Im Wechselmagnetfeld werden in den elektrisch leitfähigen Teilen Wirbelströme induziert, welche wiederum eigene Magnetfelder aufbauen, die dem Erzeugermagnetfeld entgegengerichtet sind. Dadurch können diese elektrisch leitfähigen Teilchen von dem restlichen Gemisch, d.h. von den elektrisch nicht leitfähigen Teilchen abgetrennt werden. Eine Abtrennung der magnetisierbaren Teile aus dem vorliegenden Feststoffgemisch ist mit derartigen Aggregaten aber nicht durchführbar, weswegen sie für die Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung nicht geeignet sind.As an alternative to the separation principle of magnetic separation, one also knows the principle of eddy current separation. As a result, however, only electrically conductive parts or solid particles of electrically non-conductive parts or particles are separable. A separation of magnetizable particles from non-magnetizable particles is not possible with the eddy current separation, which is a significant difference from the principle of magnetic separation. Eddy current separating devices are known, for example, from US Pat. No. 5,860,532 A or DE 39 06 422 C1. In this case, an alternating magnetic field is generated by means of eccentrically mounted rotors on which permanent magnets are arranged. The alternating magnetic field is used in the eddy current separation for the separation of electrically conductive, non-magnetizable components from a solid mixture. In the alternating magnetic field eddy currents are induced in the electrically conductive parts, which in turn build up their own magnetic fields, which are directed opposite to the generator magnetic field. Thereby, these electrically conductive particles can be separated from the remaining mixture, i. are separated from the electrically non-conductive particles. A separation of the magnetizable parts of the present solid mixture is not feasible with such aggregates, and therefore they are not suitable for carrying out the method according to the present invention.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Vorrichtungen und Verfahren der Magnetscheidung dahingehend zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile überwunden werden und eine genaue Abtrennung magnetisierbarer Partikel auch bei feinstkörnigen und pulverförmigen Materialgemischen schnell und effektiv durchführbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.The object of the present invention is to improve the known devices and methods of magnetic separation in such a way that the abovementioned disadvantages are overcome and a precise separation of magnetizable particles can be carried out quickly and effectively even with very fine-grained and powdery material mixtures. This object is achieved by a method according to claim 1 or by a device according to claim 15. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the respective dependent claims.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass das Feststoffgemisch zunächst auf die Oberseite einer Trennfläche aufgebracht wird, dass ein Magnetfeld durch mindestens einen unterhalb der Unterseite der Trennfläche vorgesehenen Magnetfelderzeuger derart erzeugt wird, dass sich das Magnetfeld zumindest zeitweise mit einer parallel zur Trennfläche gerichteten Komponente bewegt, und dass mit einem oder mit mehreren Schlag- element(en) gegen die Trennfläche geschlagen wird. Obwohl je nach der Beschaffenheit des Feststoffgemischs bereits ein Schlag ausreichen kann, wird vorzugsweise mehrfach gegen die Trennfläche geschlagen.It is essential in the solution according to the invention that the solid mixture is first applied to the upper side of a separating surface such that a magnetic field is generated by at least one magnetic field generator provided below the underside of the separating surface such that the magnetic field is at least temporarily aligned with a component directed parallel to the separating surface moved and that one or more impact element (s) is hit against the separation surface. Although depending on the nature of the solid mixture already a stroke may be sufficient, is preferably beaten several times against the release surface.
Die Lösung geht dabei von dem Gedanken aus, dass für die gewünschte Trennung der magnetisierbaren Partikel von den nicht magnetisierbaren Partikeln die zwischen den Partikeln wirkenden Kräfte überwunden werden müssen, was erfindungsgemäß durch die gezielte Einleitung von Scher-, Reib- und Druckkräften in das zu trennende Material erfolgt. Dazu wird eine Kombination vom magnetischen Kräften mit einer gezielten Einleitung von Schlagimpulsen in das zu trennende Material vorgeschlagen.The solution is based on the idea that for the desired separation of the magnetizable particles from the non-magnetizable particles, the forces acting between the particles must be overcome, which inventively by the deliberate introduction of shear, frictional and compressive forces in the to be separated Material takes place. For this purpose, a combination of magnetic forces with a targeted introduction of impact pulses in the material to be separated is proposed.
Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass auch Gemische aus sehr kleinen und kleinsten Partikeln besonders effektiv getrennt werden können. Dabei wird mit dem relativ schnell und einfach durchführbaren Verfahren eine große Trennleistung sowie eine sehr exakte Trennung bzw. ein hoher Reinheitsgrad erreicht.The main advantage of the method according to the invention is that even mixtures of very small and very small particles can be separated particularly effectively. This achieves a high separation efficiency and a very precise separation or a high degree of purity with the relatively fast and easy to carry out process.
Die insbesondere im dispersen Bereich mit Korngrößen unterhalb von 10 μm wirkenden starken interpartikulären Kräfte setzen sich zusammen aus Van-der- Waals-Kräften und elektrostatischen Kräften. Darüber hinaus stellen form- schlüssige Bindungen und Flüssigkeitsbrücken Kräfte dar, die im gesamten Korngrößenbereich zu Agglomerationen führen können. Festkörperbrücken zwischen einzelnen Partikeln können ebenfalls auftreten. Zur Trennung der magnetisierbaren Partikel von den nicht magnetisierbaren oder nur weniger stark magnetisierbaren Partikeln müssen diese vorgenannten Kräfte überwunden werden.The strong interparticle forces acting in particular in the disperse range with grain sizes below 10 μm are composed of van der Waals forces and electrostatic forces. In addition, formal coherent bonds and liquid bridges are forces that can lead to agglomerations in the entire grain size range. Solid-state bridges between individual particles can also occur. To separate the magnetizable particles from the non-magnetizable or only less magnetizable particles, these aforementioned forces must be overcome.
Die hierfür benötigte Kräftedifferenz wird erfindungsgemäß erzeugt, indem ein Magnetfelderzeuger das Materialgemisch anzieht und mit dem bewegten Magnetfeld bewegt, während zusätzlich mittels eines Schlagelements gegen die das Materialgemisch tragende Trennfläche geschlagen wird. Die dabei auftretende Beschleunigung der nicht magnetisierbaren Partikel entgegen der Magnetkraft und der Schwerkraft durch den Schlag ist größer als die der magnetisierbaren Partikel, die im Magnetfeld verbleiben. Durch das bewegte Magnetfeld wird das zu trennende Feststoffgemisch ständig umgeschichtet, so dass zusätzliche Reib- und Scherkräfte auf das Material einwirken und zur Trennung von magnetisierbarem und nichtmagnetisierbarem Material im Magnetfeld führen.The force difference required for this purpose is generated according to the invention by a magnetic field generator attracts the material mixture and moves with the moving magnetic field, while additionally beaten by means of a striking element against the material mixture carrying separation surface. The occurring acceleration of the non-magnetizable particles against the magnetic force and the gravity by the impact is greater than that of the magnetizable particles that remain in the magnetic field. Due to the moving magnetic field, the solid mixture to be separated is constantly redeployed, so that additional friction and shear forces act on the material and lead to the separation of magnetizable and non-magnetizable material in the magnetic field.
Ein wesentlicher Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt somit in der gezielten Einleitung von Kräften zur Verstärkung der Kräftedifferenz, die zur Trennung der Kleinstpartikel benötigt wird. Durch die zeitliche und örtliche Trennung von Schichtungs- und Trennphase erhöht sich die Trennwirkung um ein Vielfaches. Bei üblichen trocken arbeitenden Magnetscheidern findet eine Trennung demgegenüber nur durch die Kräftedifferenz zwischen der Magnetkraft einerseits und der aus der kinetischen Energie der Partikel resultierenden Kraft andererseits statt. Dabei wird selbst bei sehr hohen Partikelgeschwindigkeiten keine ähnliche Kräftedifferenz erreicht wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.A significant advantage of the proposed method is thus in the targeted introduction of forces to increase the difference in forces required to separate the smallest particles. Due to the temporal and local separation of stratification and separation phase, the separation effect increases many times. In conventional dry-working magnetic separators, on the other hand, separation takes place only by the force difference between the magnetic force, on the one hand, and the force resulting from the kinetic energy of the particles, on the other hand. Even at very high particle speeds, no similar difference in force is achieved as in the method according to the invention.
Die Erfindung ist grundsätzlich geeignet zur Trennung aller fein- bis feinst- körnigen Materialgemische, die magnetisierbare Bestandteile enthalten und getrocknet vorliegen. Eine besonders vorteilhafte Anwendung stellt die Aufbereitung von getrockneten Schleifschlämmen dar, wobei das Ziel die Rückgewinnung der metallischen Werkstoffe und der nichtmetallischen Schleifscheibenteile ist. Bisher werden Schleifschlämme meistens zusammen mit Drehspänen zu Pellets verpresst, wobei die Pellets zu 80-90% aus Drehspänen bestehen, um die nötige Stabilität aufzuweisen. Durch eine Abtrennung der metallischen Bestandteile aus dem getrockneten Schleifschlamm können diese hingegen sofort und ohne Drehspäne zu Pellets verpresst werden. Außerdem können vorteilhafterweise auch die so abgetrennten Schleifscheibenbestandteile aufbereitet werden. Weitere Anwendungsgebiete können beispielsweise in Industriezweigen liegen, bei denen es darauf ankommt hochreine Pulver zu erzeugen, z.B. in der medizinischen Industrie, Lebensmittelindustrie, Rohstoffaufbereitung, Schleifmittelherstellung. Je nach Einsatzgebiet können dabei sowohl die magnetisierbaren als auch die nicht magnetisierbaren Partikel wieder in einen Rohstoffkreislauf integriert werden.The invention is fundamentally suitable for the separation of all fine to ultrafine granular material mixtures which contain magnetizable constituents and dried present. A particularly advantageous application is the preparation of dried abrasive slurries, the aim being the recovery of the metallic materials and the non-metallic grinding wheel parts. So far, abrasive sludge is usually pressed together with turnings into pellets, wherein the pellets to 80-90% consist of turnings to have the necessary stability. By separating the metallic constituents from the dried grinding sludge, however, they can be pressed into pellets immediately and without turning chips. In addition, advantageously, the thus separated grinding wheel components can be processed. Further fields of application may be, for example, in industries where it is important to produce high-purity powders, for example in the medical industry, food industry, raw material processing, abrasive production. Depending on the field of application, both the magnetizable and the non-magnetisable particles can be re-integrated into a raw materials cycle.
Zweckmäßigerweise werden der Magnetscheidung andere Klassierstufen vorgeschaltet, da eine vorhergehende Fraktionierung und Voranreicherung sich positiv auf das Trennergebnis auswirken.Expediently, the magnetic separation is preceded by other classification stages, since a preceding fractionation and pre-enrichment have a positive effect on the separation result.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Polungsrichtung des Magnetfeldes in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen gewechselt wird, so dass sich ein bewegtes Wechselmagnetfeld ergibt. Die sich in dem Magnetfeld befindenden magnetisierbaren Partikel werden selber zu Permanentmagneten, die sich im Magnetfeld gemäß der magnetischen Feldlinien ausrichten. Das bewegte Magnetfeld bzw. Wechselmagnetfeld führt deshalb dazu, dass die magnetisierbaren Partikel sich entsprechend der Bewegungsfrequenz des Magnetfelds mitbewegen und beim Wechseln der Polung auch drehen. Diese Drehung wiederum führt dazu, dass nicht magnetisierbare Partikel von magnetisierbaren Partikeln leichter abgeschert werden können. Zudem wird durch die Drehbewegung das auf die Trennfläche aufgebrachte Feststoffgemisch aufgelockert und in einen fluidähnlichen Zustand gebracht, der verhindert, dass nichtmagnetisierbare Partikel von magnetisierbaren Partikeln eingeschlossen werden, was ebenfalls die Genauigkeit der Trennung erhöht. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Feststoffgemischen angewendet, die aus sehr kleinen Partikeln bestehen. Dabei wird eine besonders effektive Trennung bei pulver- oder kornförmigen Feststoffgemischen erzielt, die Partikel enthalten, deren mittlerer Durchmesser zwischen 1 μm und 5 mm, insbesondere zwischen 3 μm und 1 mm beträgt. Besonders bevorzugte Partikelgrößen haben einen mittleren Durchmesser von 10 μm bis 300 μm. Gleichwohl kann das erfindungsgemäße Verfahren ebenso auch bei Materialgemischen eingesetzt werden, die größere Partikel oder Teile enthalten. Auch dabei wird eine gegenüber den vorbekannten Verfahren hinsichtlich der Reinheit und der Ausbringleistung verbesserte und somit effektivere Trennung erzielt.It is particularly advantageous if the polarity direction of the magnetic field is changed at regular or irregular time intervals, so that a moving alternating magnetic field results. The magnetizable particles in the magnetic field themselves become permanent magnets which align themselves in the magnetic field according to the magnetic field lines. The moving magnetic field or alternating magnetic field therefore causes the magnetizable particles to move according to the movement frequency of the magnetic field and to rotate when changing the polarity. This rotation in turn means that non-magnetizable particles of magnetizable particles can be sheared off more easily. In addition, the solid mixture applied to the separating surface is loosened by the rotary motion and brought into a fluid-like state, the prevents non-magnetizable particles from being trapped by magnetizable particles, which also increases the accuracy of the separation. Preferably, the method of the invention is applied to mixtures of solids consisting of very small particles. In this case, a particularly effective separation is achieved with powdered or granular solid mixtures containing particles whose average diameter is between 1 .mu.m and 5 mm, in particular between 3 .mu.m and 1 mm. Particularly preferred particle sizes have an average diameter of 10 .mu.m to 300 .mu.m. Nevertheless, the method according to the invention can also be used with material mixtures which contain larger particles or parts. Here, too, an improved and thus more effective separation is achieved compared to the previously known methods in terms of purity and Ausbringleistung.
Besonders günstig ist es, wenn mit dem mindestens einen Schlagelement von unten gegen die Unterseite der Trennfläche geschlagen wird. Dabei werden vorzugsweise wiederholt Schläge gegen die Trennfläche ausgeführt, um die Auflockerung des zu trennenden Feststoffgemischs besonders wirkungsvoll zu unterstützen.It is particularly favorable if the at least one impact element is hit from below against the underside of the separating surface. Repeated blows are preferably carried out against the separation surface in order to support the loosening of the solid mixture to be separated particularly effective.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass als Trennfläche eine Ebene aus einem zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig flexiblen Material eingesetzt wird. Auf diese Weise ist die Schlagenergie besonders wirkungsvoll in das auf der flexiblen Trennfläche befindliche Materialgemisch einleitbar, und die zur Trennung von Kleinstpartikeln benötigte Kräftedifferenz fällt besonders groß aus. Dabei sollte eine möglichst dünne aber trotzdem noch ausreichend stabile Trennebene gewählt werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention it is further provided that a plane of an at least partially, preferably completely flexible material is used as the separating surface. In this way, the impact energy can be introduced into the material mixture located on the flexible separation surface in a particularly effective manner, and the force difference required for the separation of very small particles is particularly great. It should be chosen as thin as possible, but still sufficiently stable parting plane.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn mit dem Schlagelement eine schräg gegen die Trennfläche auftreffende Schlagbewegung ausgeführt wird, die beim Auftreffen auf die Trennfläche eine senkrecht zur Trennfläche gerichtete Bewegungskomponente sowie eine parallel zur Trennfläche gerichtete Bewegungskomponente aufweist. Dadurch wird insbesondere bei horizontal ausgerichteten Trennflächen die Auflockerung des darauf befindlichen Feststoffgemischs wirkungsvoll unterstützt.Furthermore, it is particularly advantageous if the impact element is used to carry out a striking movement impinging obliquely against the separating surface, which impacting on the separating surface is directed perpendicularly to the separating surface Movement component and has a parallel to the separation surface directed movement component. As a result, the loosening of the solid mixture thereon is effectively supported, especially in horizontally aligned parting surfaces.
Die Effektivität der Trennung kann weiterhin dadurch gesteigert werden, dass mit dem Schlagelement bzw. mit den Schlagelementen während der Bewegung des Magnetfeldes und somit auch während der Bewegung des Feststoffgemischs gegen die Trennfläche geschlagen wird, so dass es zu einer Überlagerung der auf das Feststoffgemisch wirkenden Kräfte bzw. Impulse kommt.The effectiveness of the separation can be further increased by being beaten with the impact element or with the impact elements during the movement of the magnetic field and thus during the movement of the solid mixture against the separation surface, so that there is a superposition of the forces acting on the solid mixture or impulses comes.
Vorzugsweise wird das bewegte Magnetfeld durch mindestens einen bewegten Magnet erzeugt. Dieser kann als Elektromagnet oder als Permanentmagnet ausgeführt sein. Es ist jedoch ebenso möglich, als Magnetfelderzeuger mindestens einen ortsfesten Elektromagnet zu verwenden, der durch wechselnden Strom beaufschlagt wird. In allen Fällen reicht es dabei bereits aus, wenn das Magnetfeld zeitweise bewegt wird. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine permanente Bewegung des Magnetfeldes.Preferably, the moving magnetic field is generated by at least one moving magnet. This can be designed as an electromagnet or as a permanent magnet. However, it is also possible to use as a magnetic field generator at least one stationary electromagnet, which is acted upon by alternating current. In all cases, it is already sufficient if the magnetic field is moved temporarily. However, a permanent movement of the magnetic field is particularly advantageous.
Wenn mindestens ein bewegter Magnet verwendet wird, ist es günstig, wenn dieser geradlinig oder bogenförmig hin- und her bewegt wird, so dass auch das zu trennende Materialgemisch eine Hin- und Herbewegung ausführt.If at least one moving magnet is used, it is favorable if it is moved back and forth in a straight line or arc, so that the material mixture to be separated also performs a reciprocating movement.
Alternativ dazu kann der Magnet bzw. können die Magnete unterhalb der Trennfläche auch kreisförmig um eine Achse bewegt werden. Vorteilhafterweise erstreckt sich diese Achse dabei zumindest annähernd parallel zur Ebene der Trennfläche, wodurch die Bewegung des Feststoffgemischs auf der Trennfläche begünstigt wird.Alternatively, the magnet or the magnets below the separating surface can also be moved in a circle around an axis. Advantageously, this axis extends at least approximately parallel to the plane of the separation surface, whereby the movement of the solid mixture is promoted on the separation surface.
Besonders vorteilhaft ist es dabei ferner, wenn zwei oder mehr Magnete zusammen mit mindestens einem Schlagelement auf einem Rotor angeordnet sind, der unterhalb der Trennfläche um eine Rotorachse gedreht wird, die zumindest annähernd parallel zu der Trennfläche ausgerichtet ist. Die Schlagelemente sind dabei vorzugsweise auf der Oberfläche des Rotors derart angeordnet, dass sie mit der Unterseite der Trennfläche in Kontakt kommen können, um die gewünschten Schlagenergie in das Feststoffgemisch einbringen zu können. Auch können mehrere Rotoren unterhalb einer Trennfläche angeordnet sein.It is further particularly advantageous if two or more magnets are arranged together with at least one striking element on a rotor are, which is rotated below the parting surface about a rotor axis which is at least approximately aligned parallel to the parting surface. The impact elements are preferably arranged on the surface of the rotor in such a way that they can come into contact with the underside of the separating surface in order to be able to introduce the desired impact energy into the solid mixture. Also, a plurality of rotors may be arranged below a separating surface.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das zu trennende Feststoffgemisch auf die Trennfläche aufgebracht, wenn sich diese in einer zumindest annähernd horizontal ausgerichteten Position befindet, wobei die Trennfläche danach in eine schräg und/oder senkrecht ausgerichtete Position geschwenkt wird. Bei dieser Schwenkbewegung wird die infolge der Schwerkraft zunächst auf die Partikel einwirkende, ihre Bewegung bremsende Reibkraft allmählich reduziert und mit wachsender Schrägstellung ein Ablösen der nicht magnetisierbaren Partikel ebenfalls unter dem Einfluss der Schwerkraft zunehmend erleichtert. Insbesondere kann die Trennfläche auch über eine vertikale Ausrichtung hinausgehend in eine Überkopfposition weiterbewegt werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the solid mixture to be separated is applied to the separating surface when it is in an at least approximately horizontally oriented position, wherein the separating surface is then pivoted in an obliquely and / or vertically aligned position. During this pivoting movement, the frictional force initially acting on the particles, their movement braking frictional force is gradually reduced and with increasing inclination detachment of non-magnetizable particles also under the influence of gravity increasingly facilitated. In particular, the separating surface can also be moved beyond a vertical alignment in an overhead position.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn mehrere winklig zueinander ausgerichtete Trennflächen in Form einer Trommel hintereinander angeordnet sind und kontinuierlich um eine gemeinsame Trommelachse gedreht werden. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher ablaufender Trennungsprozess bei einem kontinuierlich zugeführten Partikelstrom besonders günstig durchgeführt werden.It is also particularly advantageous if a plurality of angularly aligned separating surfaces in the form of a drum are arranged one behind the other and are rotated continuously about a common drum axis. In this way, a continuous running separation process with a continuously supplied particle flow can be carried out particularly favorably.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dabei unter jeder Trennfläche einer derartigen Trommel jeweils mindestens ein Rotor mit einer Drehgeschwindigkeit bewegt, die größer ist als die Drehgeschwindigkeit der Trommel. Vorzugsweise beträgt die Rotationsgeschwindigkeit der Rotoren ein Vielfaches der Drehgeschwindigkeit der Trommel, so dass entsprechend viele Schläge während der Bewegung einer jeden Trennfläche auf diese ausgeübt werden.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, in each case at least one rotor is moved under each separation surface of such a drum at a rotational speed which is greater than the rotational speed of the drum. Preferably, the rotational speed of the rotors is a multiple of the rotational speed of the drum, so that a corresponding number of blows are applied to them during the movement of each separation surface.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Abtrennung magnetisierbare Stoffe aus einem Feststoffgemisch im Wege der Magnetscheidung, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und eine hochgenaue Trennung auch bei pulverförmigen oder feinstkörnigen Feststoffgemischen ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Trennfläche zur Aufnahme des Feststoffgemisches, wobei unterhalb der Trennfläche mindestens ein Magnetfelderzeuger angeordnet ist, durch den ein Magnetfeld erzeugt werden kann, welches zeitweise oder ständig bewegt ist. Ferner umfasst die Vorrichtung ein oder mehrere Schlagelement(e), das bzw. die zum Schlagen gegen die Trennfläche ausgebildet sind. Insbesondere ist mit dieser Vorrichtung das voranstehend beschriebene Verfahren ausführbar.The present invention also relates to a device for separating magnetizable substances from a mixture of solids by way of magnetic separation, which is structurally simple and enables a highly accurate separation even with powdery or fine-grained mixtures of solids. The device according to the invention comprises a separation surface for receiving the solid mixture, wherein below the separation surface at least one magnetic field generator is arranged, through which a magnetic field can be generated, which is temporarily or constantly moved. Furthermore, the device comprises one or more impact element (s), which are designed for hitting against the separating surface. In particular, the method described above can be carried out with this device.
Besonders vorteilhaft ist es bei der Vorrichtung, wenn mehrere winklig zueinander ausgerichtete Trennflächen in Form einer um eine gemeinsame Trommelachse drehbaren Trommel angeordnet sind, wobei unter jeder Trennfläche mindestens ein Rotor gelagert ist, der mehrere Magnete und mindestens ein Schlagelement umfasst, und der um eine Rotorachse drehbar ist, die zumindest annähernd parallel zu der jeweiligen Trennfläche ausgerichtet ist. Dabei sind die Achsen der Rotoren vorzugsweise auch parallel zu der Trommelachse ausgerichtet. Durch die mit den Rotoren rotierenden Magnete wird für jede Trennfläche auf besonders einfache Weise ein bewegtes Magnetfeld erzeugt. Vorzugsweise sind die Schlagelemente als auf der Umfangsfläche der Rotoren vorstehende Schlagkanten ausgebildet, die sich über die gesamte Breite der Rotoren erstrecken können.It is particularly advantageous in the apparatus when a plurality of angularly aligned separating surfaces are arranged in the form of a rotatable about a common drum axis drum, wherein under each separation surface at least one rotor is mounted, which comprises a plurality of magnets and at least one impact element, and about a rotor axis is rotatable, which is aligned at least approximately parallel to the respective separation surface. The axes of the rotors are preferably also aligned parallel to the drum axis. By rotating with the rotors magnets a moving magnetic field is generated for each separation surface in a particularly simple manner. Preferably, the striking elements are designed as projecting on the peripheral surface of the rotors impact edges, which can extend over the entire width of the rotors.
Die Achsen der Rotoren werden relativ zu der jeweiligen Trennfläche nicht bewegt, wodurch das bei üblichen Wechselpolscheidern auftretende Problem des Haftenbleibens der Partikel über den Magnetpolen vermieden wird. Alle magnetisierbaren Partikel werden somit unabhängig von ihrer Korngröße in eine Rotationsbewegung durch das magnetische Wechselfeld versetzt.The axes of the rotors are not moved relative to the respective parting surface, thereby avoiding the problem of sticking of the particles over the magnetic poles which occurs in conventional change-over separators. All magnetizable particles are thus offset regardless of their grain size in a rotational movement through the alternating magnetic field.
Vorteilhafterweise ist die Trommel, welche die einzelnen Trennflächen bildet und die Rotoren umhüllt, aus einem zumindest teilweise, vorzugsweise aus einem vollständig flexiblen Material gebildet, das über mehrere sich zumindest im wesentlichen radial erstreckende Trommelarme aufgespannt ist. Dabei kann die Länge der Trommelarme und damit verbunden die Spannung der Trennflächen reguliert und/oder der Abstand der Rotorachsen zu den jeweiligen Trennflächen verändert werden. Durch die Regulierbarkeit der Spannung kann gezielt der Schlagenergieeintrag eingestellt werden. Die Verstellbarkeit des Abstands zwischen Trennebene und Rotor, dient zur Einstellung der Feldstärke des bewegten Magnetfeldes. Dabei kann im Gegensatz zu üblichen Wechsel- polscheidern durch die Spannstreben, die die Trommel über den Rotoren spannt, auch bei relativ dünnen Trennflächen eine extrem steife Konstruktion erreicht werden. Dünne Trennflächen haben die Vorteile, dass der Magnetkraftverlust gering bleibt und dass die Schlagenergie gezielter in das zu trennende Materialgemisch eingebracht werden kann.Advantageously, the drum, which forms the individual parting surfaces and envelops the rotors, is formed of an at least partially, preferably of a completely flexible material, which is stretched over a plurality of at least substantially radially extending drum arms. In this case, the length of the drum arms and, associated therewith, the tension of the separating surfaces can be regulated and / or the distance between the rotor axes and the respective separating surfaces can be changed. By the adjustability of the voltage can be adjusted specifically the impact energy input. The adjustability of the distance between parting plane and rotor, serves to adjust the field strength of the moving magnetic field. In this case, in contrast to conventional Wechselpolscheidern by the clamping struts, which spans the drum over the rotors, an extremely rigid construction can be achieved even with relatively thin separation surfaces. Thin separating surfaces have the advantages that the loss of magnetic force remains low and that the impact energy can be more selectively introduced into the material mixture to be separated.
Ein genau definierter Energieeintrag in das zu trennende Feststoffgemisch ist dabei sowohl durch eine Veränderung der Frequenz des Magnetwechselfelds als auch durch eine Veränderung der Schlagintensität einstellbar. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Magnetscheidekonzept weist damit den wesentlichen Vorteil auf, dass aufgrund der geometrischen Anordnung die Trennintensität unabhängig von der Trenndauer eingestellt werden kann.A well-defined energy input into the solid mixture to be separated is adjustable both by a change in the frequency of the magnetic alternating field and by a change in the intensity of impact. The inventively proposed magnetic separator concept thus has the significant advantage that due to the geometric arrangement, the separation intensity can be adjusted independently of the separation time.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Entfernung der magnetisierbaren Stoffe von den Trennflächen mindestens eine Bürste vorgesehen ist, deren Borsten auch bei einer Drehung der Trommel stets an der Trommeloberfläche anliegen und so die anhaftenden Stoffe entfernen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Bürste als rotierende Rundbürste ausgebildet ist, die gegen die Trommeloberfläche angedrückt wird, um das Abtrennen der magnetisierbaren Partikel von den Trennflächen zu verbessern. Ein besonders einfacher Abtransport der durch die Bürste von der Trommel abgenommenen magnetisierbaren Partikel kann dadurch erreicht werden, dass die Bürste an einer schwenkbaren Schurre gelagert ist, über die die magnetisierbaren Partikel auch aus dem Magnetfeld entfernt werden. Alternativ kann die Bürste auch an einem schwenkbar gelagerten Arm angeordnet sein.According to a particularly preferred embodiment of the invention can be provided that for the removal of the magnetizable substances from the parting surfaces at least one brush is provided, the bristles always abut the drum surface even with a rotation of the drum and so remove the adhering substances. It is particularly advantageous if the brush is designed as a rotating round brush, which is pressed against the drum surface in order to improve the separation of the magnetizable particles from the separating surfaces. A particularly simple removal of the removed by the brush from the drum magnetizable particles can be achieved in that the brush is mounted on a pivotable chute, through which the magnetizable particles are also removed from the magnetic field. Alternatively, the brush can also be arranged on a pivotally mounted arm.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description and the embodiments illustrated in the drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 : Schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Magnetscheidevorrichtung;Figure 1: Schematic side view of a magnetic separating device according to the invention;
Figur 2: Vergrößerte Darstellung eines Rotors aus Figur 1 ; undFigure 2: Enlarged view of a rotor of Figure 1; and
Figuren 3a bis 3d: Vereinfachte Darstellung der Partikelbewegungen während der Trennung.FIGS. 3a to 3d: simplified representation of the particle movements during the separation.
Bei der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Magnetscheidevorrichtung 1 wird ein pulverförmige Feststoffgemisch 2 über einen Vibrationsförderer 3 von oben auf eine Trommel 4 aufgegeben, die sich um eine horizontal gelagerte Trommelachse 5 dreht. Die Trommel 4 umfasst hier neun umfangsmäßig hintereinander angeordnete Trennflächen 6, die jeweils aus einem dünnen und flexiblen, aber dennoch ausreichend festem Material bestehen, das über die Endpunkte 7 von neun sich ausgehend von der Trommelachse 5 radial nach außen erstreckenden Haltearmen 8 gespannt ist.In the magnetic separating device 1 according to the invention shown in Figure 1, a powdery solid mixture 2 is fed via a vibrating conveyor 3 from above on a drum 4, which rotates about a horizontally mounted drum axis 5. The drum 4 here comprises nine circumferentially arranged successively separating surfaces 6, each consisting of a thin and flexible, but nevertheless sufficiently strong material, which over the End points 7 of nine starting from the drum axis 5 radially outwardly extending holding arms 8 is stretched.
Unterhalb jeder Trennfläche 6 ist jeweils ein walzenförmiger Rotor 9 gelagert, der um eine Rotorachse 10 drehbar ist, die parallel zu der Trommelachse 5 und somit auch parallel zu der jeweiligen Trennfläche 6 verläuft. Die Breite der Rotoren 9 entspricht dabei im wesentlichen der Breite der Trommel 4. Alternativ können die Rotoren 9 auch schmaler ausgeführt sein als die Trommel 4. Jeder Rotor 9 weist an seinem Umfang vier sich über die gesamte Rotorbreite erstreckende stabförmige Permanentmagnete 11 auf, deren Pole in radialer Ausrichtung abwechselnd orientiert sind, so dass bei zwei sich gegenüberliegenden Magneten 11 der Nordpol N und bei den beiden jeweils mittig dazwischen befindlichen Magneten 11 der Südpol S nach außen weist.Below each separating surface 6, a respective roller-shaped rotor 9 is mounted, which is rotatable about a rotor axis 10, which is parallel to the drum axis 5 and thus also parallel to the respective separating surface 6. The width of the rotors 9 corresponds substantially to the width of the drum 4. Alternatively, the rotors 9 may be made narrower than the drum 4. Each rotor 9 has at its periphery four over the entire rotor width extending rod-shaped permanent magnets 11, the poles are oriented alternately in radial alignment, so that when two opposing magnets 11, the north pole N and the two respectively centrally located therebetween magnet 11 of the south pole S facing outward.
Außerdem weist jeder Rotor 9 zwei sich diametral gegenüberliegende kantenartige Schlagelemente 12 auf, die sich ebenfalls über die gesamte Rotorbreite erstrecken und über den äußeren Umfang des Rotors 9 radial nach außen vorstehen. Sie treffen bei Drehung der Rotoren 9 von unten gegen die Unterseite 13 der Trennflächen 6. So führt die Drehung eines Rotors 9 gleichzeitig zu dem bewegten Magnetfeld als auch zu der Ausübung der Schlagimpulse an der jeweiligen Trennfläche 6. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dreht sich die Trommel 4 gegen den Uhrzeigersinn, während sich die einzelnen Rotoren 9 alle im Uhrzeigersinn drehen. Diese durch Pfeile angedeuteten, einander entgegengesetzten Drehrichtungen führen zu einer besonders effektiven Trennung.In addition, each rotor 9 has two diametrically opposed edge-like impact elements 12, which also extend over the entire rotor width and protrude radially outward beyond the outer circumference of the rotor 9. They hit when rotating the rotors 9 from below against the bottom 13 of the separating surfaces 6. Thus, the rotation of a rotor 9 simultaneously leads to the moving magnetic field and to the exercise of the impact pulses at the respective separation surface 6. In the embodiment shown in Figure 1 the drum 4 counterclockwise, while the individual rotors 9 all rotate clockwise. These indicated by arrows, opposite directions of rotation lead to a particularly effective separation.
Die Endpunkte 7 der längenveränderbaren Haltearme 8 sind in radialer Richtung 14 weiter nach innen oder außen verstellbar, wodurch der Abstand der Rotorachse 10 und der Schlagkanten 12 zur jeweiligen Trennfläche 6 und damit auch die in das zu trennende Material 2 eingebrachte Schlagenergie variierbar ist (Figur 2). Das pulverförmige Feststoffgemisch 2 fällt von dem Vibrationsförderer 3 stets auf die sich oben befindende Trennfläche 6 der Trommel 4. Durch Drehung der gesamten Trommel 4 um ihre Achse 5 wird der die Magneten 11 und Schlagkanten 12 tragende Rotor 9 unter dem Aufgabestrom hergeführt. Das Material 2 wird dabei zunächst von den Magneten 11 des jeweils nächstliegenden Rotors 9 angezogen und gelangt so in den beschriebenen Trennprozess. Die während des Trennprozesses aus dem Feststoffgemisch 2 abgetrennten nicht oder nur schwach magnetisierbaren Partikel 15 werden in einem ersten Auffangbehälter 16 aufgefangen.The end points 7 of the length-adjustable retaining arms 8 are in the radial direction 14 further inwardly or outwardly adjustable, whereby the distance of the rotor axis 10 and the impact edges 12 to the respective separation surface 6 and thus the introduced into the material to be separated 2 impact energy is variable (Figure 2 ). By rotating the entire drum 4 about its axis 5, the rotor 9 carrying the magnets 11 and striking edges 12 is guided under the feed stream. The powdery solid mixture 2 always falls from the vibrating conveyor 3 to the separating surface 6 of the drum 4. The material 2 is first attracted by the magnets 11 of the respective closest rotor 9 and thus enters the separation process described. The separated during the separation process from the solid mixture 2 or only weakly magnetizable particles 15 are collected in a first receptacle 16.
Die im Bereich des Magnetfelds verbleibenden stark magnetisierbaren Partikel 17 werden durch die weitere Drehung der Trommel 4 in den Bereich einer rotierenden Bürste 18 geführt. Die Bürste 18 schiebt die magnetisierbaren Partikel 17 zunächst aus dem Magnetfeld heraus und lenkt sie in eine schwenkbar gelagerte Schurre 19 um. Hierdurch werden die magnetisierbaren Partikel 17 komplett aus dem Bereich der anziehenden Magnetfelder entfernt und können durch die Schurre 19 in einen zweiten Auffangbehälter 20 geleitet werden. Anstelle der Auffangbehälter 16 und 20 sind selbstverständlich auch andere Arten des Abtransports oder der Sammlung möglich, insbesondere der Abtransport mittels eines Förderbands.The strongly magnetizable particles 17 remaining in the region of the magnetic field are guided into the region of a rotating brush 18 by the further rotation of the drum 4. The brush 18 first pushes the magnetizable particles 17 out of the magnetic field and deflects them into a pivotally mounted chute 19. As a result, the magnetizable particles 17 are completely removed from the region of the attractive magnetic fields and can be conducted through the chute 19 into a second collecting container 20. Instead of the collecting container 16 and 20, of course, other types of Abtransports or collection are possible, in particular the removal by means of a conveyor belt.
Aufgrund der schwenkbaren Anlenkung des unteren Endes der Schurre 19 bleibt die Bürste 18 stets in Kontakt mit der Oberfläche der Trommel 4 bzw. mit den Trennflächen 6. Der Druck der Bürste 18 auf die Trennflächen 6 erfolgt dabei durch das Eigengewicht der Schurre 19 und der Bürste 18. Gegebenenfalls kann jedoch mittels einer Spannvorrichtung der Anpressdruck verstärkt werden, um das Abtrennen der magnetisierbaren Partikel 17 von den Trennflächen 6 zu verbessern.Due to the pivotable articulation of the lower end of the chute 19, the brush 18 is always in contact with the surface of the drum 4 and with the separating surfaces 6. The pressure of the brush 18 on the separating surfaces 6 takes place by the weight of the chute 19 and the brush 18. If necessary, however, the contact pressure can be increased by means of a tensioning device in order to improve the separation of the magnetizable particles 17 from the separating surfaces 6.
Nachfolgend wird anhand der in den Figuren 3a bis 3d vereinfacht dargestellten Partikelbewegung der Trennmechanismus näher erläutert. Die runden Körper stellen die nicht magnetisierbaren Partikel 15 dar, während die rechteckigen Körper die magnetisierbaren Partikel 17 darstellen. Der Rotor 9 dreht sich dabei unterhalb der Trennfläche 6 entgegen des Uhrzeigersinns.The separation mechanism will be explained in more detail below with reference to the particle movement shown in simplified form in FIGS. 3a to 3d. The round bodies represent the non-magnetisable particles 15, while the rectangular ones Body represent the magnetizable particles 17. The rotor 9 rotates below the separation surface 6 counterclockwise.
Wie in Figur 3a dargestellt klemmen zunächst die magnetisierbaren Partikel 17 die nicht magnetisierbaren Partikel 15 in den Zwischenräumen fest, so dass in dieser Phase noch keine Trennung stattfindet. So werden alle Partikel 15, 17 zunächst unabhängig von ihrer Magnetisierbarkeit zusammen nach links beschleunigt, da sie gemeinsam der Bewegung des Magnetfeldes des auf dem Rotor 9 am nächstliegenden Magnets 11a folgen. Die an den Partikeln 15, 17 angreifenden Kraftkomponenten lassen sich dabei in eine parallel zur Ebene der Trennfläche 6 angeordnete Komponente und eine senkrecht zur Ebene der Trennfläche 6 angeordnete Komponente zerteilen. Die senkrecht zur Ebene der Trennfläche 6 angeordnete Komponente ist dabei für die auftretende Reibkraft zwischen den Partikeln 15, 17 und der Trennfläche 6 verantwortlich. Die parallel zur Trennfläche 6 verlaufende Kraftkomponente, die in dieser Position größer ist als die senkrecht verlaufende Kraftkomponente, beschleunigt die Partikel 15, 17 nach links.As shown in FIG. 3 a, first the magnetisable particles 17 firmly clamp the non-magnetisable particles 15 in the intermediate spaces, so that no separation takes place in this phase. Thus, all the particles 15, 17 are initially accelerated together, irrespective of their magnetizability, to the left, since together they follow the movement of the magnetic field of the magnet 11a closest to the rotor 9. The force components acting on the particles 15, 17 can be divided into a component arranged parallel to the plane of the separating surface 6 and a component arranged perpendicular to the plane of the separating surface 6. The component arranged perpendicular to the plane of the separating surface 6 is responsible for the frictional force occurring between the particles 15, 17 and the separating surface 6. The parallel to the separation surface 6 extending force component, which is greater in this position than the perpendicular force component, accelerates the particles 15, 17 to the left.
Durch die weitere Drehung des Rotors 9 und damit auch des Magneten 11a werden die Partikel 15, 17 solange weiter geschleppt, bis ein Gleichgewicht zwischen der beschleunigenden Kraft parallel zur Trennfläche 6 und der indirekt abbremsenden Kraft, die senkrecht zur Trennfläche 6 steht, eintritt. Gleichzeitig richten sich die magnetisierbaren Partikel 17 entlang des magnetischen Feldes des Magneten 11a aus und sie werden mit der Drehung des Magnetes 11a auf dem rotierenden Rotor 9 auf der Trennfläche 6 ebenfalls in ihrer Ausrichtung gedreht. Die Partikel 15, 17 erreichen schließlich einen Todpunkt, in dem sie stehen bleiben. Durch die starke Bremsbeschleunigung können hier schon nicht magnetische Teilchen 15, die am äußeren Rand des Partikelhaufens liegen, aus dem Gemisch abgetrennt werden.As a result of the further rotation of the rotor 9 and thus also of the magnet 11a, the particles 15, 17 continue to be dragged until an equilibrium between the accelerating force parallel to the separating surface 6 and the indirectly decelerating force, which is perpendicular to the separating surface 6, occurs. At the same time, the magnetizable particles 17 align along the magnetic field of the magnet 11a, and they are also rotated in their orientation with the rotation of the magnet 11a on the rotating rotor 9 on the separating surface 6. The particles 15, 17 finally reach a dead center, where they stop. Due to the strong deceleration, it is not possible to separate magnetic particles 15, which are located at the outer edge of the particle cluster, from the mixture.
Danach zieht das Magnetfeld des auf der gegenüberliegenden Seite auftauchenden Magneten 11b die Partikel 15, 17 an. Die Beschleunigung aller Partikel 15, 17 in Richtung des auftauchenden Magneten 11b (in den Figuren nach rechts) ist sehr groß, da die senkrecht zur Trennfläche 6 wirkende Kraftkomponente sehr klein ist und die parallel zur Trennfläche 6 wirkende Kraftkomponente sehr groß ist. Während dieses Beschleunigungsvorganges steigt die kinetische Energie der Partikel 15, 17 stark an. Dann trifft die Schlagkante 12 von unten gegen die Trennfläche 6 (Figur 3b). Durch das Auftreffen der Schlagkante 12 wird die Bewegungsrichtung der Partikel 15, 17 nach außen umgelenkt, wobei sich die Partikel 15, 17 von der Trennfläche 6 entfernen. Dabei wird das Material gleichzeitig aufgelockert, so dass die bisher eingeschlossenen nicht magnetisierbaren Partikel 15 sich von den magnetisierbaren Partikeln 17 abtrennen können (Figur 3c).Thereafter, the magnetic field of the magnet 11b appearing on the opposite side attracts the particles 15, 17. The acceleration of all particles 15, 17 in the direction of the emerging magnet 11b (in the figures to the right) is very large, since the force component acting perpendicular to the separation surface 6 is very small and the force component acting parallel to the separation surface 6 is very large. During this acceleration process, the kinetic energy of the particles 15, 17 increases sharply. Then the impact edge 12 hits from below against the separation surface 6 (Figure 3b). As a result of the impingement of the striking edge 12, the direction of movement of the particles 15, 17 is deflected outwards, with the particles 15, 17 moving away from the separating surface 6. At the same time, the material is loosened up at the same time, so that the non-magnetisable particles 15 previously enclosed can separate from the magnetizable particles 17 (FIG. 3c).
Die magnetisierbaren Partikel 17 werden dann wieder vom nächstliegenden Magneten 11b angezogen und erneut nach links beschleunigt. Die nicht- magnetisierbaren Partikel 15 fliegen hingegen aus dem Magnetfeld heraus und können durch Ausnutzung der Schwerkraft abgetrennt werden (Figur 3d). The magnetizable particles 17 are then attracted again by the nearest magnet 11b and again accelerated to the left. By contrast, the non-magnetisable particles 15 fly out of the magnetic field and can be separated by utilizing gravity (FIG. 3d).

Claims

10.09.2007 SC 06063 WO10.09.2007 SC 06063 WO
Ansprücheclaims
I.Verfahren zur Abtrennung von magnetisierbaren Stoffen (17) aus einem Feststoffgemisch (2), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Verfahrensschritte:I. Method for Separating Magnetizable Substances (17) from a Solids Mixture (2), The following method steps are described in more detail:
- das Feststoffgemisch (2) wird auf die Oberseite einer Trennfläche (6) aufgebracht,the solid mixture (2) is applied to the upper side of a separating surface (6),
- ein Magnetfeld wird durch mindestens einen unterhalb der Unterseite (13) der Trennfläche (6) vorgesehenen Magnetfelderzeuger (11, 11a, 11b) derart erzeugt, dass sich das Magnetfeld zumindest zeitweise mit einer parallel zur Trennfläche (6) gerichteten Komponente bewegt,a magnetic field is generated by at least one magnetic field generator (11, 11a, 11b) provided below the underside (13) of the separating surface (6) such that the magnetic field moves at least temporarily with a component directed parallel to the separating surface (6),
- mit mindestens einem Schlagelement (12) wird gegen die Trennfläche (6) geschlagen.- With at least one impact element (12) is hit against the separation surface (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Polungsrichtung des Magnetfeldes vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen gewechselt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the polarity direction of the magnetic field is preferably changed at regular time intervals.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Trennung bei einem pulver- oder kornförmigen Feststoffgemisch (2) durchgeführt wird, das Partikel (15, 17) enthält, deren mittlerer Durchmesser zwischen 1 μm und 5 mm, insbesondere zwischen 3 μm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 10 μm und 300 μm, beträgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the separation is carried out in a powdery or granular solid mixture (2) containing particles (15, 17) whose average diameter between 1 micron and 5 mm, in particular between 3 microns and 1 mm, preferably between 10 .mu.m and 300 .mu.m.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vorzugsweise mehrfach mit dem mindestens einen Schlagelement (12) von unten gegen die Unterseite (13) der Trennfläche (6) geschlagen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, d a d u r c h e c e n e e c h e n e, that preferably several times with the at least one impact element (12) from below against the bottom (13) of the separating surface (6) is beaten.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Trennfläche (6) eine Ebene aus einem zumindest teilweise flexiblen Material eingesetzt wird.5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plane of an at least partially flexible material is used as the separating surface (6).
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mit dem mindestens einen Schlagelement (12) eine Schlagbewegung ausgeführt wird, die beim Auftreffen auf die Trennfläche (6) eine senkrecht zur Trennfläche (6) gerichtete Bewegungskomponente sowie eine parallel zur Trennfläche (6) gerichtete Bewegungskomponente aufweist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with the at least one impact element (12) is carried out a striking movement, which when striking the separating surface (6) perpendicular to the parting surface (6) directed movement component and a parallel to the parting surface (6 ) directed movement component.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mit dem mindestens einen Schlagelement (12) während der Bewegung des Magnetfeldes gegen die Trennfläche (6) geschlagen wird.7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one impact element (12) is struck against the separating surface (6) during the movement of the magnetic field.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das zumindest zeitweise bewegte Magnetfeld mittels mindestens eines bewegten Magnets (11, 11a, 11b) oder mittels mindestens eines durch einen wechselnden Strom beaufschlagten Elektromagnets erzeugt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least temporarily moving magnetic field is generated by means of at least one moving magnet (11, 11a, 11b) or by means of at least one acted upon by an alternating current electromagnet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens ein Magnet (11, 11a, 11b) geradlinig oder bogenförmig hin- und her bewegt wird.9. Method according to claim 8, wherein at least one magnet (11, 11a, 11b) is moved back and forth in a straight line or arcuate manner.
10. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens ein Magnet (11, 11a, 11b) unterhalb der Trennfläche (6) kreisförmig um eine Achse (10) bewegt wird, die sich zumindest annähernd parallel zur Ebene der Trennfläche (6) erstreckt.10. The method of claim 8, wherein at least one magnet (11, 11a, 11b) beneath the separation surface (6) is moved in a circle about an axis (10) extending at least approximately parallel to the plane of the separation surface (6).
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unterhalb der Trennfläche (6) mindestens ein Rotor (9), der mehrere Magnete (11, 11a, 11b) und mindestens ein Schlagelement (12) umfasst, um eine Rotorachse (10) gedreht wird, die zumindest annähernd parallel zu der Trennfläche (6) ausgerichtet ist.11. The method according to claim 10, characterized in that below the separating surface (6) at least one rotor (9) comprising a plurality of magnets (11, 11a, 11b) and at least one striking element (12) is rotated about a rotor axis (10) which is aligned at least approximately parallel to the separating surface (6).
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Trennfläche (6) sich beim Aufbringen des Materialgemischs (2) in einer zumindest im wesentlichen horizontal ausgerichteten Position befindet, und dass die Trennfläche (6) danach in eine schräg und/oder senkrecht ausgerichtete Position gebracht wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the separation surface (6) during application of the material mixture (2) is in an at least substantially horizontally aligned position, and that the separation surface (6) thereafter in an oblique and / or vertical aligned position is brought.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere winklig zueinander ausgerichtete Trennflächen (6) in Form einer Trommel (4) hintereinander angeordnet sind und kontinuierlich um eine gemeinsame Trommelachse (5) gedreht werden. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of angularly aligned separating surfaces (6) in the form of a drum (4) are arranged one behind the other and are continuously rotated about a common drum axis (5).
14. Verfahren nach Anspruch 13 in Kombination mit Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unter jeder Trennfläche (6) mindestens ein Rotor (9) mit einer Drehgeschwindigkeit bewegt wird, die größer ist als die Drehgeschwindigkeit der Trommel (4), und die vorzugsweise ein Vielfaches der Drehgeschwindigkeit der Trommel (4) beträgt.14. The method of claim 13 in combination with claim 11, characterized in that under each separation surface (6) at least one rotor (9) is moved at a rotational speed which is greater than the rotational speed of the drum (4), and preferably a multiple the rotational speed of the drum (4) is.
15. Vorrichtung (1) zur Abtrennung von magnetisierbaren Stoffen (17) aus einem Feststoffgemisch (2), insbesondere unter Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie eine Trennfläche (6) zur Aufnahme des Feststoffgemisches (2) umfasst, wobei unterhalb der Trennfläche (6) mindestens ein Magnetfelderzeuger (11, 11a, 11b) angeordnet ist, durch den ein zumindest zeitweise bewegtes Magnetfeld erzeugbar ist, und dass sie mindestens ein Schlagelement (12) zum Schlagen gegen die Trennfläche (6) umfasst.15. Device (1) for the separation of magnetisable substances (17) from a mixture of solids (2), in particular by carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a separation surface (6) for receiving the solid mixture (2), wherein below the separating surface (6) at least one magnetic field generator (11, 11a, 11b) is arranged, through which an at least temporarily moved magnetic field can be generated, and that it comprises at least one striking element (12) for hitting against the separating surface (6).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere winklig zueinander ausgerichtete Trennflächen (6) in Form einer um eine gemeinsame Trommelachse (5) drehbaren Trommel (4) angeordnet sind, wobei unter jeder Trennfläche (6) mindestens ein Rotor (9) gelagert ist, der mehrere Magnete (11, 11a, 11b) und mindestens ein Schlagelement (12) umfasst, und der um eine Rotorachse (10) drehbar ist, die zumindest annähernd parallel zu der jeweiligen Trennfläche (6) ausgerichtet ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that a plurality of angularly aligned separating surfaces (6) in the form of a common drum axis (5) rotatable drum (4) are arranged, wherein under each separation surface (6) at least one rotor (9) mounted which comprises a plurality of magnets (11, 11a, 11b) and at least one impact element (12), and which is rotatable about a rotor axis (10) which is aligned at least approximately parallel to the respective parting surface (6).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die die einzelnen Trennflächen (6) bildende und die Rotoren (9) umhüllende Trommel (4) aus einem zumindest teilweise flexiblen Material besteht und über mehrere sich zumindest im wesentlichen radial erstreckende Trommelarme (8) aufgespannt ist, wobei die Länge der Trommelarme (8) und/oder der Abstand der Rotorachsen (10) zu den jeweiligen Trennflächen (6) veränderbar ist.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the individual separating surfaces (6) forming and the rotors (9) enveloping drum (4) made of an at least partially flexible Material consists and over a plurality of at least substantially radially extending drum arms (8) is clamped, wherein the length of the drum arms (8) and / or the distance of the rotor axes (10) to the respective separating surfaces (6) is variable.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Entfernung der magnetisierbaren Stoffe (17) von den Trennflächen (6) mindestens eine Bürste (18) vorgesehen ist, deren Borsten auch bei Drehung der Trommel (4) an der Trommeloberfläche anliegen.18. Device according to claim 16 or 17, characterized in that for removing the magnetisable substances (17) from the separating surfaces (6) at least one brush (18) is provided whose bristles abut the drum surface even when the drum (4) rotates.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bürste (18) als rotierende Rundbürste ausgebildet ist, die gegen die Trommeloberfläche angedrückt ist.19. The device according to claim 18, characterized in that the brush (18) is designed as a rotating round brush which is pressed against the drum surface.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bürste (18) an einem schwenkbaren Arm oder an einer schwenkbaren Schurre (19), über die die magnetisierbaren Stoffe (17) aus dem Magnetfeld entfernbar sind, gelagert ist. 20. Device according to claim 19, characterized in that the brush (18) is mounted on a pivotable arm or on a pivotable chute (19), via which the magnetizable substances (17) can be removed from the magnetic field.
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