专利名称：从悬浮液分离可磁化的可再用材料颗粒的分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于从还含有不可磁化的颗粒的悬浮液中分离可磁化的可再用材料颗粒的分离装置，其中该分离装置包括管状或柱形的、由悬浮液通流的反应器，该反应器具有出口和用于悬浮液的进ロ，其中在反应器的外圆周上设置至少ー个产生磁场的装置，用于产生随时间变化的偏转磁场、尤其是移动磁场，并且该反应器还具有至少ー个附属于所述出口的且从反应器分支的管道，用于接收主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流。
背景技术：
例如由WO 2010/031613 Al已知上述形式的分离装置(也称为移动场反应器)以及运行方式。它们尤其用于在矿山中从悬浮液中分离可磁化的颗粒、也称为可磁化的可再用材料颗粒。在此可磁化的颗粒也指的是这些颗粒，它们已经磁化。可磁化的颗粒可能在矿石加工时产生，如果含铁矿的矿石被磨碎的时候。为了从残余矿石、例如矿砂中分离开采的矿物或可再用材料原料、例如磁铁矿(Fe3O4),将磨碎的矿石与水和/油混合成悬浮液。在移·动场反应器中将悬浮液分成主要含有不可磁化颗粒的剰余材料流和主要含有可磁化颗粒的至少ー个可再用材料流，在充分利用磁化和可磁化颗粒在磁场中定向运动的条件下。用于产生随时间变化的偏转磁场、尤其是移动磁场的磁场产生装置、上述形式的分离装置的结构和详细工作原理请參阅WO 2010/031613 Al。致力于通过持续地改善这种分离装置连续地改善从悬浮液中分离可再用材料颗粒的效率。WO 2010/031613 Al已经描述过，将悬浮液通过倾斜安置的喷嘴喷入到反应器中，在反应器中与上述分离装置相反地在反应器中中心地设置磁场产生装置。通过产生离心カ分离可磁化的和不可磁化的颗粒，它们具有不同的密度，支持在悬浮液中。但是因为通过使用中断的、倾斜安置的喷嘴，使喷嘴的相应液体射流在周围的、主要轴向流动的介质或悬浮液中非常迅速地再制动，由于保留微小的离心力作用，只非常少地从较轻的颗粒中分离较重的颗粒。使用倾斜安置的喷嘴几乎不改善分离效果。
实用新型内容本实用新型的目的是，给出分离装置和一种其运行方法，通过它能够更有效地分离可磁化的和不可磁化的颗粒。这个目的通过从还含有不可磁化颗粒的悬浮液中分离可磁化颗粒的分离装置得以实现，其中该分离装置包括管状或空心柱形的、由悬浮液通流的反应器，具有出口和用于悬浮液的入口，其中在反应器的外圆周上设置至少ー个用于产生随时间变化的偏转磁场、尤其是移动磁场的磁场产生装置，并且该反应器具有至少ー个、附属于所述出口的且从反应器分支的管道，用于接收主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流，其措施是使所述分离装置还包括在流动方向上前置于入口的给料装置，它设置成使悬浮液在进入到反应器以前形成涡流运动。[0008]ー种用于从还含有不可磁化颗粒的悬浮液中分离可磁化的可再用材料颗粒的方法的目的，利用按照本实用新型的分离装置得以实现，其措施是-将悬浮液导入到给料装置中，使悬浮液形成涡流运动，其中可磁化的可再用材料颗粒(它们具有比不可磁化颗粒更大的密度)在离心カ方向上运动，-处于涡流运动的悬浮液通过入口导入到反应器中，其中悬浮液朝所述出口方向螺旋形地围绕反应器纵轴线流动，并且利用至少ー个磁场产生装置产生平行于反应器的纵轴线的、随时间变化的偏转磁场、尤其是移动磁场，并且主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流通过至少一个从反应器分支的管道分离。所述分离装置和方法的优点是，与使用常见的、产生随时间变化的偏转磁场、尤其是移动磁场的磁场产生装置相比，提高从悬浮液中分离可再用材料颗粒的效率。在通流方向设置在反应器入口前面的给料装置使悬浮液整体处于涡流运动，由此使与不可磁化的颗粒相比具有更大密度的可再用材料颗粒由于起作用的离心カ更多地聚集在反应器壁体部位。由于磁场产生装置在反应器外圆周上的布置使作用于可磁化的可再用材料颗粒上的磁引力和离心カ在这里在相同方向上起作用并因此明显改善分离效果。可再用材料颗粒有效地在磁引力方向上输运并且明显改善用于从悬浮液中分离可再用材料颗粒的磁场产生装置的分离效果。在此尤其这样设计给料装置的尺寸，使悬浮液在其中的滞留时间短于或最多等于在反应器中的滞留时间。优选使给料装置的长度在反应器纵轴线方向上看去位于反应器长度的5至20%范围。此外悬浮液在给料装置中的滞留时间尤其位于在反应器中滞留时间的5至20%范围。已经证实可靠的是，所述给料装置包括与反应器的纵轴线同轴设置的给料管，在其中设置至少ー个螺旋形的流动导引装置。根据螺旋在导程、螺旋头数和螺旋深度方面的结构可以改变通过给料装置的悬浮液流量、入口角和悬浮液进入反应器中的入口速度。此外已经证实可靠的是，所述给料装置包括与反应器纵轴线同轴设置的具有圆形横截面的漏斗，它朝所述入口方向收缩到入口直径，并且具有悬浮液输入管道，它与漏斗圆周切向地通到漏斗。由于切向加入悬浮液使悬浮液在漏斗中处于涡流运动并且螺旋形地在反应器方向上输送。此外也可以使用前置于反应器的给料装置，它代替漏斗具有直的管，至少ー个倾斜安置的悬浮液输入管道切向通到该管中。对此备选地已经证实可靠的是，所述给料装置包括与反应器纵轴线同轴设置的给料管，其内壁具有产生涡流的三维结构。根据所述结构在数量、布置、方位和大小方面的结构在这里也可以影响通过给料装置的悬浮液流量、入口角和悬浮液进入反应器中的入口速度。尤其已经证实可靠的是，所述三维结构在给料管中这样活动地设置，使其空间布置和/或方位可以手动或自动地改变。尤其根据可再用材料颗粒在可再用材料流中和/或悬浮液中的含量调整结构的布置和/或方位。由此能够影响悬浮液在给料装置中的滞留时间。在本实用新型的优选改进方案中，所述分离装置还包括至少ー个分析単元，利用它可以确定在可再用材料流和/或悬浮液中的可再用材料颗粒含量。如果不仅已知在可再、用材料流中的、而且已知在悬浮液中的可再用材料颗粒含量，则由此也可以在所述至少一个分析単元中确定从悬浮液中可再用材料颗粒的分离率。在可再用材料颗粒在悬浮液中的含量基本恒定时可以放弃确定这个含量。如果可再用材料颗粒在悬浮液中的含量剧烈波动，则在线确定这个实际的可再用材料颗粒在悬浮液中的含量是最佳的。在此涉及分析单元，它进行光学分析或超声衰减谱分析。也能够使用磁共振体层摄影术为基础的分析，其中进行磁敏感加权成像。此外为了确定瞬时的可再用材料含量，尤其是瞬时的可再用材料流的可再用材料含量，可以使用公知的X射线荧光分析。所述分离装置还优选包括调节装置，它设置成根据在可再用材料流和/或悬浮液中的可再用材料颗粒含量在给 料装置中改变可活动的三维结构的方位和/或布置的变化。使用按照本实用新型的分离装置是理想的，用于从悬浮液中分离可磁化的可再用材料颗粒，悬浮液包括矿石颗粒作为固体组分。尤其利用按照本实用新型的分离装置处理悬浮液，它包括一般2600kg/m3密度的磨碎铁矿石。优选铁矿石包括含有铜的可再用材料矿物，与磁材料、例如磁铁矿化合，密度为约5000kg/ m3的可再用材料矿物化合物。但是也可以通过按照本实用新型的装置和按照本实用新型的方法从包围矿物的无价值矿石中分离大多其它从采矿已知的可再用材料矿物，尤其是特种金属或其化合物。尤其可以分离非磁的可再用材料组成部分，其措施是使它们通过添加适合的化学助剂有选择地具有疏水性。在这里已知的助剂例如黄药(Xanthate),它们在浮选方法中广泛使用。以相应的方式使可磁化的可再用材料颗粒同样具有疏水性，由此使它们有目的地形成更大的团聚物。其余矿石颗粒仍然自由悬浮在悬浮液中。
图I至6示例地示出已知的和按照本实用新型的分离装置。附图中图I以局部纵向截面图简示出按照现有技术的分离装置，图2以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第一分离装置，图3以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第二分离装置，图4以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第三分离装置，图5以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第四分离装置，图6以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第五分离装置，具有排挤体。
具体实施方式
图I简示出已知的分离装置I，用于从还含有不可磁化颗粒的悬浮液100中分离可磁化的可再用材料颗粒。已知的分离装置I包括管状的或空心柱形的、由悬浮液100通流的反应器la，具有出口 Ic和用于悬浮液100的入口 lb，其中在反应器Ia的外圆周上平行于反应器Ia的纵轴线4’设置磁场产生装置3，用于产生随时间变化的偏转磁场、在这里是移动磁场。该分离装置I还包括至少ー个附属于所述出ロ Ic的且从反应器Ia分支的管道1山用于接收主要包括可再用材料颗粒的分离的可再用材料流12。所述磁场产生装置3包括柱形板铁制磁轭3a，它包围反应器la。在这里在设置在反应器Ia中的可选择的排挤体2 (它减小反应器Ia用于接收悬浮液100的容积)与磁轭3a之间形成通道4，它通过反应器Ia的反应器壁5与包围它的磁轭3a分开。磁轭3a还具有向着通道4环绕的槽6，在其中等距间隔地设置线圈结构8的螺线管线圈7，其绕组是环绕的，即缠绕通道4。在这里所述排挤体2也可以去棹，由此空出反应器Ia内室并且使反应器Ia的整个横截面可被悬浮液100通流。但是反应器Ia直径最多减小到约50至10mm，用以可以完全处理通流的悬浮液100。在通道4中在已知的分离装置I中连续地例如通过在这里表示的装料机构9加入悬浮液100，其具有例如在作为载体液体的水中加入的可磁化的和不可磁化的颗粒。为此已知的分离装置I是这样的，即它在悬浮液100连续通流通道4时分成至少ー个含有磁化颗粒的部分和至少ー个含有不磁化颗粒的部分，这在通道4端部通过分离元件10、在这里隔板11实现，其中箭头12表示磁化的部分或可再用材料流，箭头13表示不磁化的部分或废物流。已知分离装置I的连续运行通过线圈结构8的确定通电实现，其中为此使用控制装置14，它与线圈结构8通过控制导线14’连接。为此在这种情况下将36个线圈7 (它们为了清晰没有全都示出)分成三个周期组，每组分别具有12个线圈，其中在图I中示出ー个周期组15。简示出线圈7之间或线圈组15内部的连接20。通过各个线圈7的相应通电在通道14中如同在WO 2010/031613 Al中详细给出的那样产生移动波，它具有空隙、即无磁场的部位，它们在通道4的整个长度上延伸。这意味着，在通道4或反应器Ia的纵轴线4’方向上看去通道4的每个横截面部位以确定的时间区间无磁场地接通，由此使可磁化的可·再用材料颗粒(它们可能积聚在反应器壁5上)与反应器脱离并且可以通过悬浮液100冲棹。这能够实现分离装置I特别少维护的运行。现在图2以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第一分离装置I’。在这里反应器Ia没有排挤体并且简化地示出磁场产生装置3以及控制装置14。按照本实用新型的第一分离装置I’包括在通流方向上前置于入口 Ib的给料装置50，它设置成使悬浮液100在进入反应器Ia之前形成涡流运动。该给料装置50包括与纵轴线4’同轴设置的给料管51，在其中设置螺旋形的流动导引装置52。该螺旋形流动导引装置52包括杆52a，它同心地设置在给料管51中，还包括导向叶片52b，它们在杆52a与给料管51的内壁之间延伸。如果悬浮液100导入到给料装置50中(见箭头)，则悬浮液通过流动导引装置52的螺旋导程在反应器Ia方向上流动。通过入口 Ib悬浮液100进入到反应器Ia中并且由于形成的涡流螺旋形地在出口 Ic和管道Id方向上运动。在此比不可磁化颗粒或其余悬浮液更大密度的可再用材料颗粒在离心カ方向上运动。利用磁场产生装置3同时产生随时间变化的偏转磁场、在这里移动磁场，它以与离心カ相同的方向起作用。悬浮液100的可再用材料颗粒在反应器壁5部位聚集并且主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流12可以通过管道Ib分离。而主要的不可磁化的颗粒位于在废物流13中。现在图3以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第二分离装置I”。反应器Ia在这里同样没有排挤体并且简化地示出磁场产生装置3以及控制装置14。按照本实用新型的第二分离装置I”包括在通流方向上前置于入口 Ib的给料装置50’，它设置成使悬浮液100在进入到反应器Ia之前形成涡流运动。该给料装置50’包括与纵轴线4’同轴设置的漏斗53，其具有圆形横截面，该漏斗朝入口 Ib方向收缩到入口 Ib的入口直径。该给料装置50’还包括悬浮液输入管道54，它与漏斗53圆周切向地通到漏斗中。如果悬浮液100导入到给料装置50’中(见箭头)，则悬浮液通过漏斗53螺旋形地在反应器Ia方向上流动。通过入口 Ib悬浮液100进入到反应器Ia并且由于形成的涡流螺旋形地在出ロ Ic和管道Id方向上运动。在此比不可磁化颗粒或剩余悬浮液具有更大密度的可再用材料颗粒在离心力方向上运动。利用磁场产生装置3同时产生平行于反应器Ia纵轴线4’的随时间变化的偏转磁场、在这里移动磁场，它在与离心カ相同的方向上起作用。悬浮液100的可再用材料颗粒在反应器壁5部位聚集并且主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流12可以通过管道Ib分离。而主要的不可磁化颗粒位于废物流13中。现在图4以局部纵向截面图简示出按照本实用新型的第三分离装置I”’。反应器Ia在这里没有排挤体并且简化地示出磁场产生装置3以及控制装置14。按照本实用新型的第三分离装置Γ”包括在通流方向上前置于入口 Ib的给料装置50”，它设置成使悬浮液100在进入到反应器Ia之前置于涡流运动。该给料装置50”包括与纵轴线4’同轴设置的给料管51’，其内壁具有产生涡流的三维结构55。该三维结构55的方位和/或布置在给料管51’中是可以改变的，即通过使它们围绕旋转点56可旋转地支承(见双箭头)。该三维结构55在给料管51’中的附加移动能够可备选地实现。在虚线视图中为了更加清晰表示设置在剖开的壁侧面上并因此在这个视图中不可见的在给料管51’中的其它三维结构55，它们同样可以摆转。通过摆转三维结构55改变给到给料管51’中的悬浮液100在其中经过的螺旋形流动路径。第三分离装置I’ ”还包括至少ー个分析単元60，利用它可以确定在可再用材料流12中、还可选择在悬浮液100中的可再用材料颗粒含量。在这里该分析単元60与简示出的调节装置70连接，它设置成借助于利用分析単元60求得的实际可再用材料颗粒含量，起到改变三维结构55在给料管51’中的方位和/或布置的作用。为此该调节装置70包括至少一个未示出的伺服电机。因此可以快速且不复杂地改变三维结构55的布置和/或方位，使得在已知可再用材料颗粒在悬浮液100中的含量时实现从悬浮液100分离可再用材料颗粒的最佳效率。如果悬浮液100导入到给料装置50”中(见箭头)，则悬浮液螺旋形地在反应器Ia方向上流动。通过入口 Ib悬浮液100进入到反应器Ia并且由于形成的涡流螺旋形地在出ロ Ic和管道Id方向上运动。在此比不可磁化颗粒具有更大密度的悬浮液100中的可再用材料颗粒在离心カ方向上运动。利用磁场产生装置3同时产生平行于反应器Ia纵轴线4’的随时间变化的偏转磁场、在这里移动磁场，它在与离心カ相同的方向上起作用。可再用材料颗粒在反应器Ia的内壁部位聚集并且主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流12可以通过管道Ib分离。而主要的不可磁化颗粒位于废物流13中。 现在在图5中以局部纵向截面图示出第四分离装置111，它具有流体稳定的给料装置500。与图4相同的标记符号表示相同的部件。该给料装置500包括给料管51”并且配有在这里仅示意表示的通道形式的流动导引装置52’，它们以在圆周方向(方位角的)上敷设的角度延伸，由此也具有螺旋或螺线形的走向。由此在第四分离装置111的入口 Ib部位不仅产生流体稳定的、接近层流的悬浮液100流动，而且附加地在方位角的方向上产生水旋涡形式的涡流。由此使重的颗粒、尤其可再用材料颗粒附加于磁作用借助于离心カ优选在反应器Ia反应器壁的附近被驱动，在那里特别容易从磁移动磁场中捕获、聚集、继续输运和分离可再用材料颗粒。在入口 Ib部位置于涡流运动的悬浮液100在螺旋形流动路径80上流动通过反应器la。通过这个措施与现有技术相比，明显提高在分离过程时可再用材料颗粒的产量，为了提高产量无需施加更强烈的磁场并且由此也无需更高的能耗。在反应器Ia中心排出废物流13，可再用材料流12侧面在反应器Ia边缘上単独排出。在图6中与图5类似地以局部纵向截面图示出第五分离装置111’的另ー改进方案。与图5中相同的标记符号表示相同的部件。图6中的第五分离装置111’与图5中的分离装置的区别尤其是，一方面设有排挤体2，它设置在柱形构成的反应器Ia的中心。此外第五分离装置111’按照图6具有流体稳定的给料装置500’，它也包括给料管51’”和仅仅简示的通道形式的流动导引装置52”，通过它们使悬浮液100 (通过分离装置111’上部的箭头表示)稳定并且置于涡流运动。在图6中的给料装置500’与图5中的给料装置的区别仅仅是，通道在给料装置500’上部平行于反应器Ia的纵轴线4’延伸。在给料装置500’下部，通道进入方位角的走向，它使悬浮液100在反应器Ia中进入螺旋形或螺线形流动路径80。 所示出的按照本实用新型的分离装置只是本实用新型的实施例。但是专业人员可以容易地提供其它的分离装置，而不离开本实用新型思想。因此可以在每个按照本实用新型的分离装置的反应器中设置至少ー个排挤体，它还可以这样构成，使悬浮液在反应器中的螺旋形运动通过排挤体的形状进ー步得到支持。此外可以设有不同形状的或布置的流动导引装置或三维结构等，用于使悬浮液在给料装置中具有涡流。可再用材料流或废物流的排出可以与所示装置在结构上不同。可以容易地实现给料装置的组合，包括漏斗，连同流动导引装置或三维结构，它们可以安装在漏斗中。
权利要求1.分离装置，用于从还含有不可磁化颗粒的悬浮液中分离可磁化的可再用材料颗粒，其中该分离装置(I’，1”，I’”)包括管状或空心柱形的、由悬浮液(100)通流的反应器(la)，该反应器具有出口(Ic)和用于悬浮液(100)的入口(lb)，其中在反应器(Ia)的外圆周上设置至少ー个磁场产生装置(3)，用于产生随时间变化的偏转磁场，尤其是移动磁场，并且所述反应器具有至少ー个附属于所述出D(Ic)的且从反应器(Ia)分支的管道(ld)，用于接收主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流(12)，其特征在干，所述分离装置(I’，1”，Γ”)还包括在流动方向上前置于所述入口(Ib)的给料装置(50，50’，50”)，该给料装置设置成使悬浮液(100)在进入到反应器(Ia)中以前形成涡流运动。
2.如权利要求I所述的分离装置，其特征在于，所述给料装置(50)包括与反应器(Ia)的纵轴线(4’)同轴设置的给料管(51)，在该给料管中设置至少ー个螺旋形的流动导引装置(52)。
3.如权利要求I所述的分离装置，其特征在于，所述给料装置(50’)包括与反应器(Ia)的纵轴线(4’)同轴设置的具有圆形横截面的漏斗(53)，该漏斗朝所述入口( Ib)方向收缩 到入口直径，并且具有悬浮液输入管道(54)，该悬浮液输入管道与漏斗(53)圆周切向地通到漏斗中。
4.如权利要求I所述的分离装置，其特征在于，所述给料装置(50”)包括与反应器(Ia)的纵轴线(4’)同轴设置的给料管(51’)，该给料管的内壁具有产生涡流的三维结构(55)。
5.如权利要求4所述的分离装置，其特征在于，所述三维结构(55)的方位和/或布置在给料管(51’)中是可变化的。
6.如上述权利要求中任一项所述的分离装置，其特征在干，所述分离装置还包括至少ー个分析単元(60)，利用所述分析単元可以确定在可再用材料流(12)和/或悬浮液(100)中的可再用材料颗粒含量。
7.如权利要求6所述的分离装置，其特征在于，所述分离装置还包括调节装置(70)，它设置成根据在可再用材料流(12)和/或悬浮液(100)中的可再用材料颗粒含量改变三维结构(55 )的方位和/或布置。
专利摘要本实用新型具体公开了一种从悬浮液分离可磁化的可再用材料颗粒的分离装置。分离装置(1’，1”，1’”)，用于从还含有不可磁化颗粒的悬浮液(100)中分离可磁化的可再用材料颗粒，其中该分离装置(1’，1”，1’”)包括管状或空心柱形的、由悬浮液通流的反应器(1a)，该反应器具有出口(1c)和用于悬浮液(100)的入口(1b)，其中在反应器(1a)的外圆周上设置至少一个用于产生随时间变化的偏转磁场、尤其是移动磁场的磁场产生装置(3)，并且该反应器还具有至少一个附属于所述出口(1c)的且从反应器(1a)分支的管道(1d)，用于接收主要包括可再用材料颗粒的可再用材料流(12)，其特征在于，所述分离装置(1’，1”，1’”)还包括在流动方向上前置于所述入口(1b)的给料装置(50，50’，50”)，它设置成使悬浮液(100)在进入到反应器(1a)以前形成涡流运动。
文档编号B03C1/24GK202410827SQ20112034778
公开日2012年9月5日 申请日期2011年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者米夏洛夫斯基 A., 格罗莫尔 B., 德纳莱因 K., 达诺夫 V., 哈特曼 W., 施密特 W. 申请人:巴斯夫欧洲公司, 西门子公司