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WO2013020849A1 - Magnetischer trommelscheider und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Magnetischer trommelscheider und verfahren zu dessen betrieb Download PDF

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WO2013020849A1
WO2013020849A1 PCT/EP2012/064864 EP2012064864W WO2013020849A1 WO 2013020849 A1 WO2013020849 A1 WO 2013020849A1 EP 2012064864 W EP2012064864 W EP 2012064864W WO 2013020849 A1 WO2013020849 A1 WO 2013020849A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drum
magnets
drum separator
separator
relative position
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2012/064864
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Böhnlein
Argun Gökpekin
Ralph Oliver SCHMIDT
Andreas Lekscha
Bernd Zehentbauer
Frank Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Priority to BR112014003093A priority patent/BR112014003093A2/pt
Priority to US14/236,800 priority patent/US9016478B2/en
Priority to EP12745811.5A priority patent/EP2723500A1/de
Priority to AU2012292992A priority patent/AU2012292992A1/en
Priority to CN201280039154.0A priority patent/CN103732328B/zh
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    • B03C1/14—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers with non-movable magnets
    • B03C1/145—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers with non-movable magnets with rotating annular or disc-shaped material carriers
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    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/24—Details of magnetic or electrostatic separation for measuring or calculating of parameters, e.g. efficiency

Definitions

  • the invention relates to a magnetic drum separator and a method for its operation.
  • Magnetic separation is a method of separating materials that have different magnetic properties. This process is carried out with a separator.
  • the most commonly used in the processing industry, especially in ferromagnetic materials magnetic separators are magnetic drum separator or drum separators.
  • Drum separators exist in various embodiments, for example, Gleich211- and Gegenstromtrommelscheider. The drum separator separates a feed into a recyclable material and a waste stream.
  • valuable substances are to be separated from non-valuables into a material stream and a waste stream.
  • mine magnetite enrichment weak field trenchers are used. This process and this process can be with a fixed or magnetic alternating field reali ⁇ Siert be. For example, in the ore treatment of Magnetiterzen permanent magnets are mostly used.
  • the drum of the drum separator itself is not magnetic.
  • a magnet system consisting of permanent magnets or electromagnets.
  • the drum represents the movable in operation, namely about its position or spatial or stationary rotational axis rotating part of the Se ⁇ parators.
  • the magnet system forms a substantially immovable part.
  • the raw material entry into the separator in the form of a feed takes place at an upper or lower area of the rotating drum.
  • the feed material is called a suspension, also called pulp, for a wet separation.
  • the magnetic Poles of the separator are distributed at certain intervals or in egg ⁇ ner certain geometry along the drum circle.
  • the geometrical magnet arrangement defines the field geometry in the separation zone.
  • the so-called gap size ie the distance between the magnet system and the feed material or
  • Drum determines the operation of the separator and has ⁇ impact on the output from the drum separator output streams, namely the waste stream and the recyclable material flow. If the gap is too small, by the magnetic see attraction of the magnet system too much material is ⁇ covered, so that grains are dressed with only a small proportion of ferromagnetic the drum wall and enter the value ⁇ material flow. The selectivity of the separator is limited because ⁇ and the quality of the recyclable material flow is then too low. If, on the other hand, the gap is too large, only very strongly magnetized particles are entrained into the recyclable material due to high ferromagnetic contents in the particle and thus the throughput of the separator is limited.
  • Recyclable material ie eg magnetic material
  • Recyclable material then also enters the waste stream, which reduces the yield of valuable material.
  • the specific energy consumption of the drum separator which in addition in the aforementioned first case, characterized increases, so that more waste materials, that is waste rock are present in the valuable substance ⁇ stream and thus be transported for example in a subsequent milling step.
  • the distance of the magnets from each other is an essential design feature.
  • the geo ⁇ metric feature of the distance of the magnets to each other in combination with the above gap distance between the magnet system and Drum wall is thus adapted to the respective ore composition, the degree of grinding or the particle distribution in the pulp, the solids content in the pulp and thus to the Pulpenzusam ⁇ composition.
  • the respective separator is thus optimally usable only for the respective given conditions.
  • the magnetic separator does not respond to changes in egg ⁇ properties of the input material, ie of the feed material. Ver ⁇ changed properties here are for example changes in shares of magnetic ores to non-magnetic rocks.
  • the axes of rotation are parallel to the axis of rotation of the drum.
  • magnet rollers can also be rotated about an axis passing through them. Again, the axis is parallel to the axis of rotation of Trom ⁇ mel.
  • No. 2011163015 A1 discloses a magnetic drum separator with a drum rotatable about the axis of rotation and with a magnet arrangement arranged in the interior of the drum and having a plurality of magnets.
  • the individual magnets are arranged on a pivotable plate so that a relative position of the magnets to the axis of rotation of the drum separator is variable.
  • the US 1,729,008 A discloses a magnetic Trommelschei, which has a rotatable drum with a Magnetanord ⁇ tion comprising electromagnets.
  • the position of the electromagnet is variable relative to the axis of rotation of the drum.
  • No. 2,785,801 A describes a magnetic drum separator which has magnets arranged on a frame whose relative position to the axis of rotation of the drum separator by means of the frame can also be changed during operation of the drum separator.
  • the object of the invention is to provide a contrast improved magnetic drum separator and a method for its operation. The object is achieved by a drum separator according Pa ⁇ tent pipe 1 and a method according to claim 12th
  • the magnetic drum separator according to the invention has a drum rotatable about a rotation axis.
  • a magnet arrangement is arranged in the interior of the drum.
  • the magnet ⁇ arrangement has a plurality of magnets.
  • In the outer space of the drum is a separation zone.
  • the Separati ⁇ onszone is flowed through by a feed material. In other words - for example caused by the rotation of the drum - the feed material is moved through the separation zone.
  • the Se ⁇ para tion zone is separated using a magnetic field generated by the magnet arrangement in this the feed material in accordance with a sheath behavior of the drum separator in a waste stream and a Wertstoffström.
  • the separation of the tasks beguts in the waste stream and is thus Wertstoffström main ⁇ neuter by the action or with the aid of the magnet arrangement or their configuration.
  • Relative position of the magnets to the drum or to the separation zone changed.
  • the change in position is to be understood that during operation of the drum separator rotates the drum and the magnet system yet not co-rotate with this, but at a fixed, albeit changeable
  • Position is located.
  • An adjustment of this "fixed" relative position of the magnet system therefore means here a Variegated ⁇ tion between different, but each is to be regarded in itself with respect to the drum rotation as stationary Relativpo- sitions of the magnets to the rotation axis.
  • the word “relative position” is here to be understood in contrast to a "situation" in the strict sense. In the event of a change in position, the spatial orientation or orientation of magnets would also be detected, which would mean, for example, a rotation about an axis that passes through the magnet itself or in its immediate vicinity.
  • the position change means to change a distance of the magnet for rotation ⁇ axis (and thus to the drum) and / or a change in circumferential position relative to the axis of rotation, so a change in position in the circumferential direction of the drum.
  • a setpoint value for a process value influenced by the sheath behavior can be predefined on the drum separator in the drum separator. Furthermore, the Trom- melscheider at least one measuring device for determining a
  • the process value is a detectable size in the drum separator, eg a measurable property of recyclable materials or waste ⁇ current.
  • the process value is in turn influenced by the adjustable parameter of the relative position of the magnets to the rotation axis, as this in turn determines the sheath behavior and thus eg the properties of recyclable material and waste stream in the form of the process value. It arises as a currency ⁇ rend the operation of the drum separator working control loop for adjusting the parameter.
  • Measured variables can be: measurement of the valuable substance content, eg magnetite ore or iron and / or a measurement of selected non-value elements.
  • selected non-value elements e.g magnetite ore or iron and / or a measurement of selected non-value elements.
  • phosphorus or silica to call This is used to monitor maxi ⁇ times permissible non recyclable material content.
  • the measurement is useful here only in recyclable material.
  • Another measure is the particle size distribution of the recyclable material or concentrate.
  • the relative positions of the magnets relative to one another or to the drum are available as control variables.
  • Suitable measuring methods or principles are X-ray fluorescence for measuring the substance composition or substance concentration, laser diffraction for measuring particle sizes or particle size distribution. Ultrasound can be used to measure particle size or distribution and solids concentration.
  • control target of such a control with regard to the product quality (grade), the change of the relative positions of the magnets and thus the remarkable flux ⁇ cash separation process parameters are, for example, until a measured actual value concentration in Wertstoffström the target value concentration corresponds.
  • a change in the control variables and hence the influenceable separation process parameters is conceivable until the measured actual concentration of the non-recyclable material in the recyclable material corresponds to the desired concentration of the non-recyclable material.
  • a control target can also result in terms of the degree of recovery (recovery): here, a change in the control variables and thus the influenceable separation process parameters until the maximum possible output of the recyclable material is reached.
  • a mini ⁇ m ist of the amount of material in the waste stream can alternatively take place.
  • an automated Regele- is supply (closed loop) for the drum separator with respect to the insertable permanent magnet or electromagnet systems be ⁇ written, a response to changing conditions, in particular the ore composition in the feed and the characteristics of the pulp (eg, particle size distribution, Solids content, magnetic content in the solid).
  • the separation process can be operated at any time at the optimum Ar ⁇ beitsddling.
  • the adaptation of the machine parameters can be carried out without interruption with a shortened time delay.
  • the engine operates continuously at the optimum function and thus is an optimal separation resulting ⁇ nis ensured even at temporally different ore or Pulpenzusammen deren of the feed material. It is thus preferably a regulation of the position of one or more permanent magnets or the entire permanent magnet set in relation to the drum wall for operation at the respective optimum operating point.
  • the invention is based on the recognition that in addition an automated adjustment of the magnet set according to a control logic brings significant advantages.
  • An automatic control for adapting the magnetic field strength and field profile in permanent magnet sets by changing the position of the permanent magnets - individually or in total - relative to the drum wall with the aim of operating the separator regardless of the material to be separated in each case at the optimum operating.
  • the process value is a process value of the waste and / or recyclable material stream. This is for example the so-called “recovery” value in recyclables ⁇ power.
  • the process value is a concentration of a substance in the valuable substance ⁇ or waste stream. This is, for example, the so-called “grade” value in the recyclable material.
  • the change of the relative position of a magnet takes place with a single, several or all magnets of the magnet system.
  • the relative position can be performed in common for several or all magnets the same or individually and un ⁇ different for individual magnets or groups of magnets. Is influenced by the change in position as the magnetic field strength produced by the magnets ⁇ or field strength gradient in the separation zone.
  • At least one of the magnets may be an electromagnet.
  • the electric quantity supplied to the electromagnet can then be influenced in order to change the field properties in the separation zone.
  • field strength are ⁇
  • be influenced phase position and frequency supplied by the electromagnet such as current, voltage or power bar.
  • the excitation current, the phase or the excitation frequency are changed for electromagnets.
  • the invention results in an increased flexibility of the installed magnet set to react to fluctuations in the feed and a control option in the drum separator.
  • the positional changes affect the effective magnetic field in the separation zone.
  • a variable magnetic field is implemented in the separation zone with the aid of the invention.
  • the field can be designed such that, for example, ferromagnetic material can be separated from non-magnetic material more reliably and efficiently.
  • the goal here is to achieve an optimized application / product quality ratio and / or higher selectivity at any time with a simple and inexpensive method.
  • the possibility is created in particular by affecting the magnet system, the gap between the magnetic poles of the magnet system and the non-magneti ⁇ rule drum and thus also to the material to be cut
  • the relative position, eg the distance, of the individual magnets on a set of magnets can be adjusted to one another.
  • the magnet set itself can thus be adjusted to different degrees of grinding or pulp compositions.
  • Müs ⁇ sen either external parameters, for example the flow rate, the solids content or the pulp density or internal machine ⁇ parameters such as the drum speed, the magnetic field strength or the magnetic field profile to be adjusted. It possible to adjust exter ⁇ ne parameter automated manually or (partially) is known.
  • the internal parameters still provide the possibilities according to the invention, ie in general some further adjustment possibilities of the (individual) permanent magnets relative to one another and relative to the drum wall - apart from the methods already mentioned above. So there is an adjustment of the magnets rela ⁇ tive to the drum wall.
  • the invention it is possible to constantly operate the separation process at the optimum operating point by the magnet set located in the drum separator on the feed material adjustable, adjustable magnetic field profile has. This is crucial for the separation success.
  • the field profile is in addition to the magnetic positioning also influenced by magnet-specific properties, such as the magnetic material used and its remanent Magneti ⁇ tion.
  • a defined change - during operation - of the geometry of the magnet system for example the magnet spacings to one another, makes it possible to use a single separator more flexibly with regard to the pulp composition.
  • a Separatorstrom with such adjustment can be set without eigentli ⁇ che constructive structural modification to changes in the degree of grinding of the ores or the ore composition or adjusted during operation.
  • the relative position of at least two magnets is independently variable.
  • the change can thus take place independently of one another for two or more or all the magnets. This applies mutatis mutandis to other subsequent embodiments in which "at least two" magnets is mentioned.
  • the relative position in the circumferential direction and / or in the radial direction to the axis of rotation is variable. So a rotation angle of the magnet is changed around the axis of rotation. Is changed and the Radi ⁇ alabstand of the magnet to the drum or its wall or its axis of rotation.
  • the distance between two magnets is changed to each other.
  • the distance can for example be measured in the circumferential direction about the rotational axis ⁇ arc length in this case, which is variable with it.
  • an adjustment of the tangential or in the circumferential direction of the drum magnet spacings occurring or the pole center distances is then carried out.
  • the relative positions of at least two magnets can only be changed depending on one another. In other words, there is a synchronous position of the respective magnets, which, however, does not necessarily have to be uniform or similar.
  • At least two of the magnets are arranged on a rigid frame. Is changeable then another relative position, so alabstand eg radicalized, angle of rotation or tilting of the frame for rotation ⁇ axis.
  • the magnets are arranged on the frame in the form of a circular arc segment. The frame is then stored at ⁇ play at one end about a pivot axis parallel to the rotation axis rotatable nen to adjust these to kön-.
  • all magnets on the frame are with the
  • the relative position of at least one of the magnets is variable to the frame.
  • one or more magnets are slidably mounted on a rail.
  • the rail is concentric with the axis of rotation.
  • the displacement of magnets on a track is concentric with the axis of rotation, that is, at the same distance from the drum. The displacement thus takes place in the circumferential direction of the drum.
  • the same or different distances between individual magnets can be maintained in the circumferential direction again.
  • the displacement position along the rail is then changed.
  • here is a 1D leadership of the magnets on the rail.
  • the rail itself can again be understood in the sense of the above-mentioned frame, and then also in their position changeable.
  • the drum separator contains a drive which brings about a change in the relative position of at least one magnet.
  • the drive can alternatively act but ge ⁇ jointly on at least two of the magnets.
  • the drive also interacts with a plurality of magnets together in a location-changing manner.
  • all the distances between these magnets or magnets of the drum are then evenly or proportionally changed over a single drive for example, and also quite different, for example, can be made partially different position ⁇ or geometry changes here. This depends on the mechanical embodiment of the coupling between the drive and movement of the magnets. In other words, a synchronous adjustment of several magnets is also possible.
  • the object is for the inventive method for
  • the method allows a particularly fast and optimal cutting action at any time, even after quickly changing changes in the feed material can be reacted immediately ⁇ automatically.
  • the concentration of a Stof ⁇ fes in recyclable or waste stream by means of the at least ei ⁇ NEN meter is measured and the process value is formed by the measured concentration of the substance in the recyclable materials or from ⁇ downdraft. It has proven to be advantageous when the concentration of the substance is measured, which corresponds to the solid in the suspension or the valuable material in the suspension. According to the current state of the art, such concentration measurements can be carried out simply and simply by means of an X-ray fluorescence analysis. Or is further preferably alternatively a measured flow rate ⁇ the suspension by means of at least one measuring device and the process value is formed by the measured flow rate. Also, such Mes ⁇ solution of the flow velocity is relatively simple and inexpensive to carry out.
  • Fig.l a magnetic drum separator
  • Fig.6-9 further adjustable parameters of an alternative
  • FIG. 10 is a block diagram of a sheath process
  • FIG. 11 is a block diagram of a control process
  • Fig.13 adjustable parameters of an alternative magnet arrangement.
  • This contains a rotatable about a rotation axis 4 drum 6.
  • a magnet assembly 10 which contains a plurality of magnets 12.
  • the Magnetan- assembly 10 is fitted in a stationary changed ⁇ sary with respect to the axis of rotation. 4
  • the magnet assembly 10 and the magnets 12 relative to the rotation axis 4 in the short term. Any ⁇ if this means in this context that the magnetic ⁇ arrangement 10 is not permanently with the Drum 6 co-rotated.
  • a machine bed 16 In an outer space 14 of the drum 6 is a machine bed 16. Between the machine bed 16 and drum 6, a separation zone 18 is present or enclosed between them. In other words, the separation zone 18 lying between describes the machine bed 16 and drum 6 interim ⁇ c region.
  • the drum separator 2 also comprises a feed device 20, which feeds a feed material 22 in the direction of the arrow 24 into the separation zone 18.
  • a signal generated by the magnet assembly 10 in the separation zone 18 magnetic field 26 By a signal generated by the magnet assembly 10 in the separation zone 18 magnetic field 26 is now a separate occurs rationsvon with a rotating drum 6 due to its flowing into the direction of the arrow 24 the feed material 22 into a represents ⁇ identified by an arrow Wertstoffström 28 and also by an arrow shown waste stream 30 is separated or separated or divorced.
  • the drum 6 or its movement, the design of the machine bed 16 and the separation zone 18 and the Magnetan ⁇ Regulation 10 and the generated magnetic field 26 determine a symbolically represented sheath behavior 32 of the Trommelschei- 2 which is expressed in which parts of the On ⁇ gabegutes 22 in what amount and concentration in the waste stream 28 and which enter the waste stream 30.
  • All just mentioned parts of the drum separator 2 are variable with respect to various parameters 34.
  • the parameters 34 are shown only symbolically. This Para ⁇ meter 34 all affect the behavior sheath 32.
  • These parameters are 34 during operation of the separator drum 2, in particular during the feeding of the feed material 22 along the arrow 24 and the rotation of the drum 6 about the rotational axis 4 changeable. Examples of variable Pa ⁇ parameters 34 as well as their variation, in the following detailed lent explained:
  • a variation of a parameter 34 in Fig. 1 is performed as indicated by two double arrows 36.
  • the meter 34 Para ⁇ changed in this case the respective relative position R of the magnet assembly 10 relative to the rotation axis 4. This is possible during operation.
  • the x or y positions of the entire magnet arrangement 10 are changed in each case in directions perpendicular to the axis of rotation 4. This also changes the magnetic field 26 in the separation zone 18 and thus the sheath behavior 32.
  • FIGS. 2 and 3 show further variants according to the invention for the parameter 34 for changing the relative position R, whose change likewise changes the magnetic field 26 in the separation zone 18.
  • the respective distances of individual magnets 12 of Magnetanord ⁇ voltage 10 can be varied to each other along the double arrows 36th Thus, their distance varies approximately tangentially to the drum 6.
  • the radial distance between individual magnets 12 of the magnet arrangement 10 and the drum 6, again along the double arrows 36 is changed as parameter 34.
  • FIGS. 4 and Fig. 5 show a further training inventive guide die for variable parameters 34 for changing the relative position R.
  • the magnets 12 are each fixed on a fixed frame 40, symbolized by dots.
  • the entire frame 40 is rotatably mounted on an axle 38, which runs parallel to the Ro ⁇ tion axis 4, but here does not coincide with this.
  • the pivot angle about the axis 38 of the entire Rah ⁇ mens 40 provides another degree of freedom in shape of a to-influencing parameter 34 is, in turn represented by a double arrow 36.
  • the parameter 34 is another Real ⁇ tivposition of the frame 40 to the rotation axis. 4
  • the corresponding movement is accomplished in Fig. 4 by a drive 42 which engages on the one hand on the axis of rotation 4 and on the other hand on the axis 38 opposite end of the frame 40.
  • the actuation of the drive 42 causes a common adjustment of the relative positions R of all the magnets 12 to the drum 6 together.
  • the parameter 34 is here the position of the drive.
  • FIG. 4 two situations for different parameters 34 or relative positions R are shown and shown in dashed lines.
  • Drawn off is a basic position of the magnet assembly 10 and a dashed line in accordance with a changed parameter 34 is a ⁇ detected position of the magnet assembly 10 is shown.
  • the pivoting about the axis 38 a dance Dis ⁇ adjustment of the magnets 12 to the separation zone 18th
  • An arrow 44 illustrates the direction of rotation of the drum 6 in the cutting operation.
  • the situations in Fig. 4 and Fig. 5 show two different embodiments of the invention, in which the frame 40 is mounted relative to the drum rotation direction at its other end on the axis 38.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a drum separator 2 or a magnet arrangement 10.
  • the individual magnets 12 are displaceably mounted on a rail 46 in a circumferential direction about the rotation axis 4, in order to change their relative positions R.
  • Each of the magnets 12 is also associated with a rotatably mounted on the rail 46 about an axis 48 gear 50.
  • gear 50 At each gear 50 is rotatably a crank 52 is arranged with a slot 54. In the slot 54 engages a connected to the magnet 12 pin 56 a.
  • a distance between the respective pins 56 and axes 48 increases along the rail 46 from magnet position to magnet position, for which reason the cranks 52 also become longer in each case.
  • a change in the magnetic assembly 10 is accomplished such that all the gears 50, in turn, to a toothed drive pulley 58 is associated ⁇ which engages all of the gears 50 at the same time.
  • the drive pulley 58 is rotatably mounted about a drive axis 60, which is parallel to the rotation axis 4, but offset eccentrically to this. Is rotated about the drive shaft 60, the drive pulley 58, ⁇ 50 moves all of the gears by the same rotational angle or rotated and the cranks 52 pivoted accordingly. Due to the different effective lever lengths to the pin 56, however, the magnets 12 are then displaced on the rail 46 by different distances and therefore by different Win ⁇ keldifferenzen about the axis of rotation 4.
  • FIGS. 7 and 8 show a similar but alternative embodiment to FIG. 6. All the cranks 52 are rotatably mounted on the rail 46 again by means of the respective axes 48. The combination of gears 50 and drive pulley 58 is here replaced by a
  • Fig. 7 shows the push rod 64 and, by way of example, three of the cranks 52 in a basic position.
  • Fig. 8 is the
  • Push rod 64 moved in the direction of arrow 65.
  • the three exemplary illustrated cranks 52 thus rotate about their axes 48 by the same angle of - in the example - 25 °. Due to the respective different lengths I i> 1 2 > I3 between axis 48 and pin 56, the respective magnets 12 move by different distances on the rail 46. Relative to the axis of rotation 4 so results in angle ⁇ adjustments of the magnets 12 of 4 °, 3 ° and 2 °.
  • FIG. 9 corresponds Wesentli ⁇ chen that of Fig. 6, wherein even the gears 50 are hold beibe- here. Only the drive pulley 58 is replaced by a jointly acting on all gears chain 66, which is driven by a drive 68.
  • Fig. 10 shows schematically the Erzaufleungslui in egg ⁇ nem drum separator shown in FIG. 1.
  • the feed material 22 is supplied to the actual separation process 70, which takes place in the Sepa ⁇ rationszone 18th According to the sheath 32, the breakdown behavior of the feed 22 in the value of ⁇ material stream 28 and waste stream 30, now results is performed (see a concentrate analysis is 72 in which ei ⁇ ne actual size of a measured I with a measuring device 74 Pro ⁇ zesshongs 78 determines see also Fig. 1). If the comparison is satisfied ⁇ cold out, nothing further is done. If a significant deviation between setpoint size S and actual size I is ascertained, an adaptation of control variables in the form of process parameters 34 takes place along arrow 80, ie an adaptation of the relative positions R of magnets 12 in separation process 70.
  • FIG. 11 shows schematically the representation of a control loop for the separation process 70, to which the setpoint quantity S is supplied as an input variable, for example an iron concentration in percent or a gangue concentration in percent.
  • Vergli- chen the target size S with the measurement result of the Gauge ⁇ tes 74, ie the process value 78.
  • the resultant error Ae is supplied to a controller 82nd A rule ⁇ distance 84 which the adaptation of the control parameters, so the process parameter 34 is used in the form of the relative positions of R, in addition, a disturbance takes 86 influence, resulting in the actual size I result.
  • the process value 78 is, for example, a concentration of iron in% in the material flow 28.
  • the disturbance variable 86 is the freeness or, alternatively or additionally, the content of gangue particles or the degree of pulping. The actual size I then did as a ⁇ neuter iron content in Wertstoffström 28 turns.
  • the process value 78 is set by the sheath behavior 32 or conditioned by it and thus a measure of the sheath behavior 32.
  • the sheath behavior 32 can be set by the parameters 34 in the form of the relative positions R, which then affects the process value 78.
  • the adaptation of the electromagnet system, ie, the magnet assembly 10 to the Separationsaufga ⁇ be, that is, the sheath 32 behavior possible through adjustment of the current flowing through the E-magnetic current I.
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ I n / 1, wherein the current I from outside the machine, so the drum separator 2 and the drum 6 is both manually and automatically adjusted. Further adjustment measures with regard to the relative positions R - as explained above - can nevertheless also be applied to
  • Electromagnet 12 may be necessary to ermögli ⁇ chen complete, fle ible ⁇ adaptation to the material to be separated. Including, for example, the above-mentioned adjustment of the distance of the electromagnets 12 to each other.
  • the permanent magnets 12 do not have the property of the underlying altering the field strength adjustable current I, thus changing the relative position R of the (single-NEN) permanent magnets 12 in the radial and / or tangential direction take place with respect to the axis of rotation 4 within the drum 6. In an advantageous embodiment, this shift should not take place manually but be regulated or automated.
  • Fig. 12 shows that there is a negative correlation between grade of concentrate g and recovery r.
  • Each separation process must be adapted to a desired separation goal, which consists of a combination of a defined grade g and a defined recovery r. If, due to the change in the mineralogical composition of the deposit, the input stream (feedstock 22) or its composition input into the separation plant, ie the drum separator 2, changes to accommodate the same grade-recovery ratio, an adaptation of the magnet set, ie Magnet assembly 10 may be necessary. This adaptation takes place at ⁇ as an additional or even substituie ⁇ -saving option to the previous known changing other process parameters such as pulp density, flow, or exchanged from ⁇ magnet set.
  • grade / recovery are decisively influenced by the magnetic attraction force acting on the ferromagnetic / ferrimagnetic iron particles, that is to say the magnetic field 26 in the separation zone 18.
  • This is itself by the likes ⁇ -magnetic field intensity / flux density, magnetic permeability or susceptibility of iron, "history" of the Magneti ⁇ tion, particle volume, mineralogical composition of the particles (iron content), particle shape, temperature and by the distance of the magnets 12 influenced each other.
  • Pulp -7 magnet set must be closer to the drum wall
  • Magnetic set must be closer to drum wall
  • FIG. 13 shows a further alternative for changing the relative position R of the magnets 12 to the rotation axis 4.
  • the magnets are moved here with respect to an axis 88 that is parallel to the axis of rotation 4.
  • Each magnet 12 is characterized by individual adjustment in the radial direction. It applies to the radii to the axis of rotation 88: rl, r2 and r3 can all be different in pairs, wherein for the situation shown: rl>r2> r3.
  • the radial displacement is effected by electromechanical actuators 90.
  • the machine bed 16 is designed here as a separator trough. Again, there is the setting of a specific magnetic field profile.

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Abstract

Bei einem magnetischen Trommelscheider (2), mit einer um eine Rotationsachse (4) rotierbaren Trommel (6), mit einer im Innenraum (8) der Trommel (6) angeordneten, eine Mehrzahl von Magneten (12) aufweisenden Magnetanordnung (10), mit einer im Aussenraum (14) der Trommel (6) befindlichen Separationszone (18), die von einem Aufgabegut (22) durchströmbar ist, das in der Separationszone (18) mit Hilfe eines von der Magnetanordnung (10) erzeugten Magnetfeldes (26) gemäss eines Scheideverhaltens (32) des Trommelscheiders (2) in einen Abfallstrom (30) und einen Wertstoffstrom (28) scheidbar ist, ist eine Relativposition (R) mindestens eines der Magnete (12) zur Rotationsachse (4) veränderbar. Dabei ist eine Sollgrösse (S) für einen durch das Scheideverhalten (32) beeinflussten Prozesswert (78) am Trommelscheider (2) vorgebbar. Der Trommelscheider weist mindestens ein Messgerät (74) zur Ermittlung einer Ist-Grösse (I) des Prozesswertes (78) und einen Regler (82) auf, durch den automatisch eine Änderung der Relativposition (R) des mindestens einen der Magnete (12) bewirkbar ist, wodurch die Ist-Grösse (I) auf die Sollgrösse (S) hin einregelbar ist.

Description

Beschreibung
Magnetischer Trommelscheider und Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Trommelscheider und ein Verfahren zu dessen Betrieb.
Das magnetische Scheiden bzw. die magnetische Separation ist ein Verfahren zur Trennung von Materialen, die unterschiedliche magnetische Eigenschaften besitzen. Durchgeführt wird dieses Verfahren mit einem Separator. Die in der Aufbereitungsindustrie, vor allem bei ferromagnetischen Stoffen meist verwendeten magnetischen Separatoren sind magnetische Trommelscheider bzw. Trommelseparatoren. Trommelscheider existieren in verschiedenen Ausführungsformen z.B. gleichführende und Gegenstromtrommelscheider . Der Trommelscheider scheidet ein Aufgabegut in einen Wertstoff- und einen Abfallstrom. Mit anderen Worten sollen bei derartigen Scheide- oder Trennvorgängen Wertstoffe von Nichtwertstoffen in einen Wertstoffstrom und einen Abfallstrom geschieden werden. Insbesondere im Bergbau bei Magnetitanreicherung werden Schwachfeldtrom- melscheider verwendet. Dieses Verfahren bzw. dieser Prozess kann mit einem magnetischen Konstant- oder Wechselfeld reali¬ siert werden. Beispielsweise bei der Erzaufbereitung von Magnetiterzen werden meistens Permanentmagnete verwendet.
Die Trommel des Trommelscheiders selbst ist nicht magnetisch. Innerhalb der Trommel befindet sich ein Magnetsystem, das aus Permanentmagneten oder Elektromagneten besteht. Die Trommel stellt den im Betrieb beweglichen, nämlich um ihre Lage- bzw. räum- oder ortsfeste Rotationsachse rotierenden Teil des Se¬ parators dar. Das Magnetsystem dagegen bildet einen im Wesentlichen unbeweglichen Teil.
Der Rohstoffeintrag in den Scheider in Form eines Aufgabeguts erfolgt an einem oberen bzw. unteren Bereich der rotierenden Trommel. Dabei wird für eine Nassscheidung das Aufgabegut als Suspension, auch Pulpe genannt, aufgegeben. Die magnetischen Pole des Separators sind mit bestimmten Abständen bzw. in ei¬ ner bestimmten Geometrie entlang des Trommelkreises verteilt. Durch die geometrische Magnetanordnung ist die Feldgeometrie in der Separationszone festgelegt. Die sogenannte Spaltgröße, also der Abstand zwischen Magnetsystem und Aufgabegut bzw.
Trommel bestimmt die Arbeitsweise des Separators und hat aus¬ schlaggebenden Einfluss auf die den Trommelscheider verlassenden Ausgabeströme, nämlich den Abfallstrom und den Wertstoffstrom. Ist der Spalt zu klein, wird durch die magneti- sehe Anziehungskraft des Magnetsystems zu viel Material ange¬ zogen, so dass auch Körner mit nur geringem ferromagnetischem Anteil an die Trommelwand angezogen werden und in den Wert¬ stoffstrom gelangen. Die Selektivität des Separators ist da¬ mit begrenzt und die Qualität des WertstoffStroms ist dann zu niedrig. Ist der Spalt dagegen zu groß, werden nur sehr stark magnetisierte Teilchen aufgrund hoher ferromagnetischer Anteile im Partikel zum Wertstoffström mitgenommen und somit der Durchsatz des Separators begrenzt. Wertstoff, d.h. z.B. magnetisches Material, gelangt dann auch in den Abfallstrom, was die Ausbringung des Wertstoffs mindert. In beiden Fällen steigt der spezifische Energieverbrauch des Trommelscheiders , der im oben genannten ersten Fall zusätzlich dadurch steigt, dass mehr Abfallstoffe, d.h. taubes Gestein, im Wertstoff¬ strom vorhanden sind und damit beispielsweise in eine sich anschließende Mahlstufe transportiert werden.
Bei einem magnetischen Separator zur Erzaufbereitung ist neben der Magnetanzahl der Abstand der Magnete zueinander ein wesentliches konstruktives Merkmal. Durch die Magnete und de- ren Abstand zueinander soll während des Separationsvorganges entlang der Strömungsrichtung des Aufgabeguts durch wiederholte Änderung bzw. Unterbrechung der magnetischen Feldstärke und somit durch die Änderung der magnetischen Kraft auf die Eisenteilchen in Richtung Trommel eine Agglomerationsbildung, d.h. eine Verbackung bzw. Zusammenballung von eisenhaltigem Gestein und Gangart in der Pulpe verhindert werden. Das geo¬ metrische Merkmal des Abstandes der Magnete zueinander in Kombination mit obigem Spaltabstand zwischen Magnetsystem und Trommelwand ist also auf die jeweilige Erzzusammensetzung, den Mahlgrad bzw. die Partikelverteilung in der Pulpe, den Feststoffgehalt in der Pulpe und somit auf die Pulpenzusam¬ mensetzung angepasst. Der jeweilige Separator ist somit nur für die jeweiligen vorgegebenen Bedingungen optimal einsetzbar .
Diese Tatsachen führen dazu, dass der Separator bei Änderungen in den Eigenschaften des Aufgabegutes, z.B. des Erzes, an Effektivität verliert und damit auf die zu erreichende Pro¬ duktqualität bzw. Ausbringung in den Ausgabeströmen nach einer gewissen Betriebszeit nicht mehr optimal abgestimmt ist. Der magnetische Separator reagiert nicht auf veränderte Ei¬ genschaften des Eingangsmaterials, also des Aufgabeguts. Ver¬ änderte Eigenschaften sind hierbei beispielsweise veränderte Anteile magnetischer Erze zu nicht magnetischem Gestein.
Es kann nämlich vorkommen, dass sich die Erzzusammensetzung des Aufgabeguts aufgrund der Inhomogenitäten von Gesteins¬ bzw. Mineralzusammensetzung der Abbaugebiete ändert. Dies hat zur Folge, dass der Separationsprozess und damit die Maschi¬ nenparameter des magnetischen Trommelscheiders adaptiert wer¬ den müssen, um eine gleichbleibend hochwertige bzw. verbes¬ serte Qualität des Trennprozesses sicherzustellen.
Übliche Bauformen von Trommelscheidern verwenden in erster Linie Magnetsysteme mit Permanentmagneten. Die Auslegung und Installation des Magnetsystems im Trommelscheider erfolgt entsprechend der jeweiligen Separationsaufgabe und das Mag¬ netsystem wird in Folge im magnetischen Trommelscheider fest verbaut. Bei einer Änderung der Erzzusammensetzung des Aufgabegutes muss eine konstruktive Änderung des magnetischen Trommelscheiders erfolgen. Diese erfolgt im Stillstand des Trommelscheiders. Eine anderweitige Anpassung ist nicht mög¬ lich. Der Separator ist damit auf eine bestimmte Erzprobe ab¬ gestimmt. Eine Änderung der Erzzusammensetzung bzw. des Mahlgrades des Erzes erfordert die Stillsetzung des Separators und Umbaumaßnahmen am Magnetsatz, also der Magnetanordnung. Derartige Änderungen des konstruktiven Aufbaus können derzeit nicht während des laufenden Betriebs des Trommelscheiders durchgeführt werden. Dieser muss angehalten werden, d.h. ein Betriebsstopp ausgeführt werden. Ein Maschinenbediener nimmt dann eine entsprechende Veränderung am Trommelscheider bzw. Magnetsystem vor. Eine derartige Anpassung des magnetischen Trommelscheiders wird auch im Sinne einer manuellen Regelung als sogenannte Open-Loop-Regelung durch den Maschinenbediener bezeichnet. Notwendige Adaptionen werden hierbei zunächst vom Bediener erkannt und im Anschluss mit Hilfe konstruktiver An¬ passungsmaßnahmen an der Maschine bei stillgelegtem Maschinenbetrieb durchgeführt. Z.B. wird der Permanentmagnetsatz angepasst . Aus der US 7,841,474 B2 ist ein Trommelscheider bekannt, bei dem ein rollenförmiges Magnetsystem an der Innenwand der rotierenden Trommel anliegt. Der Anpressdruck der magnetischen Rolle sowie der Kontaktort zur Trommel kann durch eine Posi¬ tionsänderung der magnetischen Rolle bei Stillstand der Ma- schine angepasst werden.
Aus der RU 222 0775 Cl und der RU 23 75 117 Cl sind Trommel¬ scheider bekannt, bei denen die Magnete des Magnetsatzes je¬ weils um eine durch den jeweiligen Magneten verlaufende Achse rotierbar sind. Mit andern Worten ist die Ausrichtung des
Magnetfeldes der einzelnen Magnete sowie die Stärke und das Profil des sich ergebenden Gesamtmagnetfeldes veränderbar. Die Drehachsen verlaufen parallel zur Rotationsachse der Trommel .
Aus der WO 1998 019 795 AI ist es bekannt, Magnetrollen eben¬ falls um eine durch diese verlaufende Achse zu rotieren. Auch hier verläuft die Achse parallel zur Rotationsachse der Trom¬ mel .
Aus der RU 238 01 64 Cl ist es bekannt, den Neigungswinkel einzelner Permanentmagnete zueinander zu verändern. Auch hier werden die Magnete um eine durch sie selbst bzw. in deren un mittelbarer Näher verlaufende Drehachse rotiert.
Bekannt ist es auch, die Position des Magnetsystems in der Trommel manuell - im Stillstand der Maschine - in dem Sinne zu verstellen, dass dieses in seiner Gesamtheit um die Rota¬ tionsachse der Trommel rotierbar ist. Der Abstand von Magnet System zur Trommel wird hierbei nicht verändert. Mit anderen Worten ist im Inneren der Trommel der Luftspalt zwischen dem Magnetsystem und der nichtmagnetischen Trommel konstant und kann in den verfügbaren Lösungen nicht verändert werden. Da das zu trennende Material, d.h. das Aufgabegut, sich am Au¬ ßenumfang der Trommel befindet, ist damit auch der Abstand zwischen Magnetsystem und zu trennendem Material konstant un kann ebenfalls nicht verändert werden.
Die US 2011163015 AI offenbart einen magnetischen Trommel- scheider mit einer um die Rotationsachse rotierbaren Trommel und mit einer im Innenraum der Trommel angeordneten, eine Mehrzahl von Magneten aufweisenden Magnetanordnung. Die einzelnen Magnete sind auf einer schwenkbaren Platte angeordnet so dass eine Relativposition der Magnete zur Rotationsachse des Trommelscheiders veränderbar ist.
Die US 1,729,008 A offenbart einen magnetischen Trommelschei der, welcher eine rotierbare Trommel mit einer Magnetanord¬ nung umfassend Elektromagneten aufweist. Die Position der Elektromagneten ist relativ zur Rotationsachse der Trommel veränderbar .
Die US 2,785,801 A beschreibt einen magnetischen Trommel- scheider, der auf einem Rahmen angeordnete Magnete aufweist, deren Relativposition zur Rotationsachse des Trommelscheider mittels des Rahmens auch im Betrieb des Trommelscheiders ver änderbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, einen demgegenüber verbesserten magnetischen Trommelscheider und ein Verfahren für dessen Betrieb anzugeben. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Trommelscheider gemäß Pa¬ tentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12.
Der erfindungsgemäße magnetische Trommelscheider weist eine um eine Rotationsachse rotierbare Trommel auf. Im Innenraum der Trommel ist eine Magnetanordnung angeordnet. Die Magnet¬ anordnung weist eine Mehrzahl von Magneten auf. Im Außenraum der Trommel befindet sich eine Separationszone. Die Separati¬ onszone ist von einem Aufgabegut durchströmbar. Mit anderen Worten wird - z.B. verursacht durch die Rotation der Trommel - das Aufgabegut durch die Separationszone bewegt. In der Se¬ parationszone wird mit Hilfe eines von der Magnetanordnung in dieser erzeugten Magnetfeldes das Aufgabegut gemäß eines Scheideverhaltens des Trommelscheiders in einen Abfallstrom und einen Wertstoffström geschieden. Die Trennung des Aufga- beguts in Abfallstrom und Wertstoffström erfolgt also haupt¬ sächlich durch Einwirkung bzw. mit Hilfe der Magnetanordnung bzw. deren Ausgestaltung.
Bei mindestens einem der Magnete ist dessen Relativposition zur Rotationsachse veränderbar. Mit anderen Worten wird die
Relativposition der Magnete zur Trommel bzw. zur Separationszone verändert. Die Positionsänderung ist so zu verstehen, dass im Betrieb des Trommelscheiders die Trommel rotiert und das Magnetsystem dennoch nicht mit dieser mitrotiert, sondern sich an einer in der Regel festen, wenn auch veränderbaren
Position befindet. Eine Verstellung dieser "festen" Relativposition des Magnetsystems bedeutet hier also eine Verände¬ rung zwischen verschiedenen, aber jeweils für sich in Bezug auf die Trommelrotation als ortsfest anzusehenden Relativpo- sitionen der Magnete zur Rotationsachse. Mit anderen Worten werden durch eine derartige Verstellung also verschiedene "feste Orte" des Magnetsystems oder der Magnete relativ zur Rotationsachse variiert. Das Wort "Relativposition" ist hier im Gegensatz zu einer "Lage" im engen Sinne zu verstehen. Bei einer Lageänderung wäre auch die räumliche Orientierung oder Ausrichtung von Magneten erfasst, was z.B. eine Drehung um eine Achse bedeu- ten würde, die durch den Magneten selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe verläuft. Die Positionsänderung meint dagegen das Verändern eines Abstandes des Magneten zur Rotations¬ achse (und damit zur Trommel) und/oder eine Änderung der Um- fangsposition bezüglich der Rotationsachse, also eine Positi- onsänderung in Umfangsrichtung der Trommel.
Erfindungsgemäß ist bei dem Trommelscheider eine Sollgröße für einen durch das Scheideverhalten beeinflussten Prozesswert am Trommelscheider vorgebbar. Weiterhin weist der Trom- melscheider mindestens ein Messgerät zur Ermittlung einer
Ist-Größe des Prozesswertes und einen Regler auf, durch den eine automatische Änderung der Relativposition des mindestens einen der Magnete bewirkbar ist, wodurch die Ist-Größe auf die Sollgröße hin einregelbar ist.
Der Prozesswert ist eine erfassbare Größe im Trommelscheider, z.B. eine messbare Eigenschaft des Wertstoff- oder Abfall¬ stromes. Der Prozesswert ist wiederum durch den verstellbaren Parameter der Relativposition der Magnete zur Rotationsachse beeinflusst, da dieser wiederum das Scheideverhalten und damit z.B. die Eigenschaften von Wertstoff- und Abfallstrom in Form des Prozesswertes bestimmt. Es ergibt sich so ein wäh¬ rend des Betriebs des Trommelscheiders arbeitender Regelkreis zur Verstellung des Parameters.
Macht man sich also bestimmte Eigenschaften des Abfallstroms (Tallings) bzw. WertstoffStromes (Konzentrat) durch Messung von Ist-Werten an dort verfügbaren Prozesswerten zunutze, so kann man diese Ist-Werte mit zuvor definierten Sollgrößen ab- gleichen und entsprechende Regelungsvorschriften für Parameter des Trommelscheiders abgeben. Die Messungen erfolgen dabei online, d.h. im laufenden Betrieb. Dabei werden Kausalbe¬ ziehungen zwischen Messgrößen, den beeinflussbaren Parame- tern, also Trennprozess-Parametern und Steuergrößen dahingehend genutzt, dass ein Regelkreis zur automatisierten Maschi- nenparameterverstellung entsteht. Mögliche Messorte sind hierbei beispielsweise der Wertstoffström oder der Abfall- ström.
Messgrößen können sein: Messung des Wertstoffgehaltes , z.B. Magnetit-Erz oder Eisen und/oder eine Messung ausgewählter Nichtwertstoffelemente . Hier sind beispielsweise Phosphor oder Siliziumoxid zu nennen. Dies dient der Überwachung maxi¬ mal zulässiger Nichtwertstoffgehalte . Die Messung ist hier nur im Wertstoffström sinnvoll. Eine weitere Messgröße ist die Partikelgrößenverteilung des Wertstoffs bzw. Konzentrats. Als Parameter bei Permanentmagneten stehen z.B. die relativen Positionen der Magnete zueinander oder zur Trommel als Steuerungsgrößen zur Verfügung.
So ist der Aufbau eines Regelkreises bestehend aus einem Soll-Ist-Wert-Vergleich der zu betrachtenden Messgrößen mög- lieh.
Als Messverfahren oder -prinzipien eignen sich beispielsweise Röntgenfluoreszenz zur Messung der StoffZusammensetzung oder Stoffkonzentration, Laserbeugung (laser diffraction) zur Mes- sung der Partikelgrößen oder Partikelgrößenverteilung. Ultraschall kann zur Messung von Partikelgrößen oder -Verteilung und Feststoffkonzentration verwendet werden.
Das Regelziel für eine derartige Regelung hinsichtlich der Produktqualität (Grade) sind beispielsweise die Veränderung der Relativpositionen der Magnete und damit der beeinfluss¬ baren Trennprozessparameter so lange, bis eine gemessene Ist- Wertstoffkonzentration im Wertstoffström der Soll-Wertstoff- konzentration entspricht. In umgekehrter Weise ist eine Ver- änderung der Steuergrößen und damit der beinflussbaren Trennprozessparameter solange denkbar, bis die gemessene Ist-Konzentration des Nicht-Wertstoffes im Wertstoffström der Soll- Konzentration des Nicht-Wertstoffes entspricht. Ein Regelziel kann sich auch hinsichtlich des Grades des Ausbringens (recovery) ergeben: hier erfolgt eine Veränderung der Steuergrößen und damit der beeinflussbaren Trennprozessparameter solange, bis die maximal mögliche Ausbringung des Wertstoffs erreicht ist. Auch hier kann alternativ eine Mini¬ mierung der Wertstoffmenge im Abfallstrom erfolgen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird eine automatisierte Regele- gung (closed loop) für den Trommelscheider hinsichtlich der einsetzbaren Permanentmagnet- bzw. Elektromagnetsysteme be¬ schrieben, die eine Reaktion auf geänderte Rahmenbedingungen, insbesondere der Erzzusammensetzung im Aufgabegut bzw. der Charakteristik der Pulpe (z.B. Partikelgrößenverteilung, Feststoffgehalt , Magnetitanteil im Feststoff) zulässt. Der Separationsprozess kann dadurch jederzeit am optimalen Ar¬ beitspunkt betrieben werden.
Die Adaption der Relativpositionen der Permanentmagnete eines Magnetsatzes zueinander bzw. relative Position zwischen Mag- netsatz und Separationszone, wird also durch einen Regelkreis mit Hilfe eines Soll-Ist-Wert-Vergleichs zwischen vordefi¬ niertem Wert der Regelgröße und gemessenem Ist-Wert durchge¬ führt. Sowohl die Messung des Ist-Wertes, also auch die Adap¬ tion der Steuerungsgrößen erfolgt dabei während des laufenden Betriebs und ermöglichen dadurch eine unterbrechungsfreie An¬ passung der Maschinenparameter mit Hilfe der Änderung der beeinflussbaren Trennprozessparameter an die jeweilige Erzzusammensetzung der Maschinenaufgabe. Im Regelkreis beeinflusst die Steuerungsgröße den Trennprozessparameter. Dieser wieder- um beeinflusst die Messgröße.
Durch die Verknüpfung der messbaren Regelgröße mit den Steuergrößen zu einem Regelkreis kann die Anpassung der Maschinenparameter unterbrechungsfrei mit verkürzter zeitlicher Verzögerung durchgeführt werden. Die Maschine arbeitet stetig am Funktionsoptimum und damit wird ein optimales Trennergeb¬ nis auch bei zeitlich unterschiedlichen Erz- bzw. Pulpenzusammensetzungen des Aufgabeguts gewährleistet. Es erfolgt also vorzugsweise eine Regelung der Position von einzelnen oder mehreren Permanentmagneten bzw. des gesamten Permanentmagnetsatzes im Verhältnis zur Trommelwandung zum Betrieb am jeweils optimalen Betriebspunkt. Die Erfindung be- ruht auf der Erkenntnis, dass zusätzlich eine automatisierte Verstellung des Magnetsatzes gemäß einer Regelungslogik erhebliche Vorteile bringt.
Eine automatisierte Regelung zur Anpassung von magnetischer Feldstärke und Feldprofil bei Permanentmagnetsätzen mithilfe der Änderung der Lage der Permanentmagnete - einzeln oder gesamt - relativ zur Trommelwandung erfolgt mit dem Ziel, den Separator unabhängig vom zu separierenden Material jeweils am Betriebsoptimum zu betreiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher der Prozesswert ein Prozesswert des Abfall- und/oder WertstoffStromes . Dieser ist z.B. der sogenannte "recovery"-Wert im Wertstoff¬ strom. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prozesswert eine Konzentration eines Stoffes im Wertstoff¬ oder Abfallstrom. Dieser ist z.B. der sogenannte "grade"-Wert im Wertstoffström.
Die Änderung der Relativposition eines Magneten findet bei einem einzelnen, mehreren oder allen Magneten des Magnetsystems statt. Die Relativposition kann gemeinsam für mehrere oder alle Magnete gleichartig oder auch individuell und un¬ terschiedlich für einzelne Magnete oder Gruppen von Magneten durchgeführt werden. Beeinflussbar ist durch die Positionsän- derung z.B. die durch die Magnete erzeugte magnetische Feld¬ stärke oder Feldstärkegradienten in der Separationszone.
Mindestens einer der Magnete kann ein Elektromagnet sein. Bei diesem ist dann auch noch die dem Elektromagneten zugeführte elektrische Größe beeinflussbar, um die Feldeigenschaften in der Separationszone zu verändern. Beispielsweise sind Feld¬ stärke, Phasenlage und Frequenz von dem Elektromagneten zugeführten Größen wie Strom, Spannung oder Leistung beeinfluss- bar. Verändert werden also beispielsweise Erregerstromstärke, Phasenlage oder Erregerfrequenz bei Elektromagneten.
Durch die Erfindung ergibt sich eine erhöhte Flexibilität des verbauten Magnetsatzes, auf Schwankungen des Aufgabeguts zu reagieren und eine Regelungsmöglichkeit im Trommelscheider .
Es ergibt sich der Vorteil, dass eine Verbesserung und Stabi¬ lisierung der Qualität des Ausgangsmate-rials , d.h. des Wert- Stoffstromes trotz schwankender Zusammensetzung des Eingangsstromes erfolgt. Es ergibt sich eine Reduzierung des relati¬ ven Energieverbrauchs bei Betrachtung der gesamten Anlage, deren Teil der magnetische Trommelscheider ist, beispielswei¬ se einer Aufbereitungsanlage. Eine solche dient beispielswei- se im Bergbau dazu, die Konzentration eines Wertstoffes in einem Aufgabegut in Form des WertstoffStromes zu erhöhen, in dem nicht benötigte Teile des Aufgabeguts im Abfallstrom aus¬ sortiert werden. Gemäß der Erfindung erhöht sich daher auch der relative Durchsatz des Trommelscheiders . u
Die Positionsveränderungen wirken sich auf das effektiv in der Separationszone wirkende magnetische Feld aus. Mit ande¬ ren Worten wird mit Hilfe der Erfindung ein veränderbares magnetisches Feld in der Separationszone implementiert. Durch die Veränderung kann das Feld jeweils so ausgelegt werden, dass beispielsweise ferromagnetisches Material zuverlässiger und effizienter von nicht magnetischem Material trennbar ist. Das Ziel ist hierbei ein jederzeit optimiertes Ausbringungs-/ Produktqualitätsverhältnis und/oder höhere Selektivität mit einer einfachen und preisgünstigen Methode zu erreichen. Mit anderen Worten wird insbesondere durch Beeinflussung des Magnetsystems die Möglichkeit geschaffen, den Spalt zwischen den magnetischen Polen des Magnetsystems und der nicht magneti¬ schen Trommel und damit auch zum zu trennenden Material
- auch während des laufenden Betriebs - variabel, d.h. durch Parameter beeinflussbar, zu gestalten. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, eine optimale Einstellung der magnetischen Feldstärke und damit das Erreichen einer optimalen Anzie- hungskraft in der Separationszone zur Erlangung eines vom Betreiber gewünschten bzw. definierten Arbeitsoptimums bezüglich Ausbringung und Produktqualität einzustellen. Das Verhältnis zwischen Ausbringung und Selektivität kann im Trommelscheider vom Betreiber durch die Veränderung des die Relativposition beschreibenden Parameters eingestellt werden, ohne den Separator konstruktiv verändern zu müssen. Die durch den Parameter veränderbare Ausgestaltung des Trommelscheiders ist dann eine diesem inhärente Eigenschaft, die zu seiner ei¬ gentlichen Konstruktion zählt. Die Konstruktion des Trommelscheiders an sich muss also nicht mehr grundlegend verändert werden, nur noch der Parameter verstellt werden. Hier kann die Relativposition, z.B. der Abstand, der einzelnen Magnete auf einem Magnetsatz zueinander verstellt werden. Auch der Magnetsatz selbst kann somit auf unterschiedliche Mahlgrade bzw. Pulpenzusammensetzungen eingestellt werden. Um das Separationsergebnis eines Magnetscheiders in Bezug auf Ausbringung und Konzentratqualität bestimmen zu können, müs¬ sen entweder externe Parameter, z.B. die Durchflussrate, der Feststoffgehalt oder die Pulpedichte oder interne Maschinen¬ parameter wie die Trommeldrehzahl, die Magnetfeldstärken oder das Magnetfeldprofil angepasst werden. Bekannt ist es, exter¬ ne Parameter manuell bzw. (teil-) automatisiert einzustellen. Bei den internen Parametern ergeben sich bei Permanentmagnetsätzen jedoch noch die erfindungsgemäßen Möglichkeiten, d.h. generell einige weitere Verstellmöglichkeiten der (ein- zelnen) Permanentmagnete zueinander sowie relativ zur Trommelwandung - abgesehen von den bereits weiter oben erwähnten Methoden. Es erfolgt also eine Verstellung der Magnete rela¬ tiv zur Trommelwandung. Mit der Erfindung gelingt es, den Separationsprozess ständig am optimalen Arbeitspunkt betreiben zu können, indem der im Trommelscheider befindliche Magnetsatz ein auf das Aufgabegut anpassbares, verstellbares magnetisches Feldprofil aufweist. Dieses ist entscheidend für den Separationserfolg.
Das Feldprofil wird neben der Magnetpositionierung außerdem durch magnetspezifische Eigenschaften beeinflusst, wie z.B. das verwendete Magnetmaterial und dessen remanente Magneti¬ sierung .
Ein definiertes Verändern - während des Betriebs - der Geo- metrie des Magnetsystems, z.B. der Magnetabstände zueinander, ermöglicht es, einen einzelnen Separator flexibler bezüglich der Pulpenzusammensetzung einzusetzen. Eine Separatoranlage mit einer derartigen Verstellmöglichkeit kann ohne eigentli¬ che konstruktive bauliche Modifikation auf Änderungen des Mahlgrades des Erzes bzw. der Erzzusammensetzung eingestellt oder im laufenden Betrieb angepasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Relativposition mindestens zweier Magnete unabhängig voneinander veränderbar. Die Veränderung kann also für zwei oder mehr oder alle Magnete unabhängig voneinander erfolgen. Dies gilt sinngemäß auch für weitere folgende Ausführungsformen, bei denen von "mindestens zwei" Magneten die Rede ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Relativposition in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung zur Rotationsachse veränderbar. Verändert wird also ein Drehwinkel des Magneten um die Rotationsachse. Verändert wird auch der Radi¬ alabstand des Magneten zur Trommel bzw. deren Wandung bzw. deren Rotationsachse.
In der Kombination können so effektive Bewegungen auch um eine Achse erfolgen, die zur Rotationsachse parallel verläuft. Ausgeschlossen sind jedoch die o.g. Rotationen der Magnete um sich selbst. Z.B. können so sämtliche Magnete gemeinsam um eine entsprechende Achse rotiert werden, bei ansonsten unver¬ änderter Ausrichtung bzw. Relativposition der Magnete zueinander. Hierdurch ändert sich jedoch die Relativposition der gesamten Magnetanordnung gegenüber der Separationszone bzw. Trommel. Hierbei können also auch einzelne Magnete verschie¬ dene Radialabstände zur Trommel aufweisen. Beispielsweise wird so der Abstand, also Luftspalt zwischen dem Magnetsystem und der Trommel und somit dem zu trennenden Material durch eine radial erfolgende Anhebung des magnetischen Systems weg von der Trommel verändert.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand zweier Magnete zueinander verändert. Der Abstand kann hierbei z.B. die in Umfangsrichtung um die Rotationsachse gemessene Bogen¬ länge sein, welche damit veränderbar ist. Mit anderen Worten erfolgt dann eine Verstellung der tangentialen bzw. in Um- fangsrichtung der Trommel auftretenden Magnetabstände bzw. der Polmittenabstände (sogenannter "pole pitch").
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Relativpositionen mindestens zweier Magnete nur abhängig voneinander veränderbar. Mit anderen Worten erfolgt hier eine synchrone Ver- Stellung der betreffenden Magnete, die jedoch nicht unbedingt gleichförmig oder gleichartig sein muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei der Magnete auf einem starren Rahmen angeordnet. Veränderbar ist dann eine weitere Relativposition, also z.B. Radi- alabstand, Drehwinkel oder Kippung des Rahmens zur Rotations¬ achse. Beispielsweise sind die Magnete auf dem Rahmen in Form eines Kreisbogensegments angeordnet. Der Rahmen ist dann bei¬ spielsweise an einem Ende um eine Schwenkachse parallel zur Rotationsachse drehbar gelagert, um diesen verstellen zu kön- nen. Damit sind alle am Rahmen befindlichen Magnete mit der
Änderung der Rahmenposition wieder radial und in Umfangsrich- tung veränderbar, aber auch drehbar um Achse ungleich der Rotationsachse, die jedoch wieder außerhalb der Magnete selbst liegt .
In einer Variante dieser Ausführungsform ist zusätzlich die Relativposition mindestens eines der Magnete zum Rahmen veränderbar. Auch hier ist die effektive Positionsänderung der- art zu verstehen, dass sie wie oben in Bezug auf die Rota¬ tionsachse erfolgt, also keine Drehung um den Magneten selbst . In einer weiteren Ausführungsform sind ein oder mehrere Magnete auf einer Schiene verschiebbar gelagert. Z.B. verläuft die Schiene zur Rotationsachse konzentrisch. So erfolgt die Verschiebung von Magneten auf einer Bahn konzentrisch zur Rotationsachse, d.h. mit gleichem Abstand zur Trommel. Die Verschiebung erfolgt also in Umfangsrichtung der Trommel. Auch hier können wieder gleiche oder auch verschiedene Abstände zwischen einzelnen Magneten in Umfangsrichtung eingehalten werden. Verändert wird dann die Verschiebeposition entlang der Schiene. Mit anderen Worten erfolgt hier eine 1D- Führung der Magnete auf der Schiene. Auch die Schiene an sich kann wieder im Sinne des o.g. Rahmens verstanden werden, und ist dann ebenfalls in ihrer Position veränderbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Trommelscheider einen eine Veränderung der Relativposition mindestens eines Magnetes bewirkenden Antrieb. Der Antrieb kann alternativ aber auch auf mindestens zwei der Magnete ge¬ meinsam einwirken. Z.B. wirkt der Antrieb auch auf eine Mehrzahl von Magneten gemeinsam ortsverändernd ein. Hier werden dann über einen einzigen Antrieb z.B. sämtliche Abstände zwischen diesen Magneten oder von Magneten zur Trommel gleichmäßig bzw. proportional verändert, wobei hier auch durchaus verschiedene z.B. bereichsweise unterschiedliche Positions¬ bzw. Geometrieänderungen erfolgen können. Dies hängt an von der mechanischen Ausführungsform der Koppelung zwischen Antrieb und Bewegung der Magnete. Mit anderen Worten ist so auch eine Synchronverstellung mehrerer Magnete möglich.
Die Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren zum
Betreiben eines erfindungsgemäßen Trommelscheiders im Nass¬ scheidebetrieb, bei dem eine Sollgröße für einen durch das Scheideverhalten beeinflussten Prozesswert am Trommelscheider vorgegeben wird, mit folgenden Schritten gelöst: - Aufgabe eines Aufgabegutes in Form einer Suspension in die Separationszone, derart dass die Suspension durch die Separa¬ tionszone strömt;
- Erzeugen eines Magnetfeldes mittels der Magnetanordnung; - Scheiden der Suspension gemäß eines Scheideverhaltens des Trommelscheiders in einen Abfallstrom und einen Wertstoff¬ strom;
- Ermittlung einer Ist-Größe des Prozesswertes mit dem min¬ destens einen Messgerät und vergleichen der Ist-Größe mit der Sollgröße;
- Ändern der Relativposition des mindestens einen der Magnete mittels des Reglers bei Abweichung der Ist-Größe von der Sollgröße, derart dass die Ist-Größe auf die Sollgröße hin eingeregelt wird.
Das Verfahren ermöglicht einen besonders schnellen und jederzeit optimalen Scheidevorgang, nachdem auch auf schnell wechselnde Änderungen betreffend das Aufgabegut sofort automa¬ tisch reagiert werden kann.
Eine Erfassung von gleichzeitig mehreren Prozesswerten unterschiedlicher Art führt zu einer weiteren Verbesserung des Regelvorgangs, da eventuell gegenläufige Änderungen im Aufgabe¬ gut bzw. betreffend das Aufgabegut sofort erkannt und ent- sprechend miteinander verarbeitet werden können.
Dabei hat es sich bewährt, wenn die Konzentration eines Stof¬ fes im Wertstoff- oder Abfallstrom mittels des mindestens ei¬ nen Messgeräts gemessen wird und der Prozesswert durch die gemessene Konzentration des Stoffes im Wertstoff- oder Ab¬ fallstrom gebildet wird. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Konzentration des Stoffes gemessen wird, der dem Feststoff in der Suspension oder dem Wertstoff in der Suspension entspricht. Derartige Konzentrationsmessungen sind nach derzeitigem Stand der Technik über eine Röntgenfluores- zenzanalyse einfach und unkompliziert durchführbar. Vorzugsweise wird zudem oder alternativ dazu eine Strömungs¬ geschwindigkeit der Suspension mittels des mindestens einen Messgeräts gemessen und der Prozesswert durch die gemessene Strömungsgeschwindigkeit gebildet. Auch eine derartige Mes¬ sung der Strömungsgeschwindigkeit ist relativ einfach und kostengünstig durchführbar.
Weiterhin ist es von Vorteil, in Kombination oder alternativ zu den bereits genannten Messungen, eine Dichte und/oder eine Temperatur der Suspension mittels des mindestens einen Messgeräts zu messen und den Prozesswert durch die gemessene Dichte und/oder Temperatur zu bilden. Um konkrete Aussagen über die Dichte zu erhalten, ist hier eine parallele Tempera¬ turmessung der Suspension erforderlich. Derartige Messungen sind ebenfalls kostengünstig und mit geringem Aufwand ein- setzbar .
Alternativ oder in Kombination dazu ist es weiterhin von Vorteil, eine Partikelform und/oder eine mittlere Partikelgrö¬ ßenverteilung von FeststoffPartikeln in der Suspension mit- tels des mindestens einen Messgeräts zu bestimmen und den
Prozesswert durch die gemessene Partikelform und/oder mittle¬ re Partikelgrößenverteilung zu bilden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, je- weils in einer schematischen Prinzipskizze:
Fig.l einen magnetischen Trommelscheider,
Fig.2-3 verstellbare Parameter für die Magnetanordnung aus
Fig. 1,
Fig.4-5 verstellbare Parameter einer alternativen Magnetanordnung,
Fig.6-9 weitere verstellbare Parameter einer alternativen
Magnetanordnung,
Fig.10 ein Blockdiagramm eines Scheideprozesses,
Fig.11 ein Blockdiagramm eines Regelprozesses,
Fig.12 einen Zusammenhang von „grade" und „recovery",
Fig.13 verstellbare Parameter einer alternativen Magnetanordnung . Fig. 1 zeigt einen Trommelscheider 2. Dieser enthält eine um eine Rotationsachse 4 rotierbare Trommel 6. In einem Innen¬ raum 8 der Trommel 6 befindet sich eine Magnetanordnung 10, welche eine Vielzahl von Magneten 12 enthält. Die Magnetan- Ordnung 10 ist in Bezug auf die Rotationsachse 4 ortsverän¬ derlich angebracht. Das heißt genauer, dass die Magnetanord¬ nung 10 an der gezeigten Stelle in Fig. 1 in der Regel verharrt, während sich die Trommel 6 um die Rotationsachse 4 dreht. Bei in Bezug auf die Trommelrotation vergleichsweise selten stattfindenden Verstellprozessen im Trommelscheider 2 bewegt sich allerdings auch kurzfristig die Magnetanordnung 10 bzw. die Magnete 12 relativ zur Rotationsachse 4. Jeden¬ falls bedeutet dies in diesem Zusammenhang, dass die Magnet¬ anordnung 10 nicht dauerhaft mit der Trommel 6 mitrotiert.
In einem Außenraum 14 der Trommel 6 befindet sich ein Maschinenbett 16. Zwischen Maschinenbett 16 und Trommel 6 ist eine Separationszone 18 vorhanden bzw. zwischen diesen eingeschlossen. Mit anderen Worten beschreibt die Separationszone 18 den zwischen Maschinenbett 16 und Trommel 6 liegenden Zwi¬ schenraum. Der Trommelscheider 2 umfasst außerdem eine Speisevorrichtung 20, welche ein Aufgabegut 22 in Richtung des Pfeils 24 in die Separationszone 18 einspeist. Durch ein von der Magnetanordnung 10 in der Separationszone 18 erzeugtes Magnetfeld 26 erfolgt nun bei rotierender Trommel 6 ein Sepa- rationsprozess , aufgrund dessen in Richtung des Pfeils 24 einströmendes Aufgabeguts 22 in einen durch einen Pfeil dar¬ gestellten Wertstoffström 28 und einen ebenfalls durch einen Pfeil dargestellten Abfallstrom 30 getrennt bzw. separiert oder geschieden wird.
Die Trommel 6 bzw. deren Bewegung, die Ausführung des Maschinenbetts 16 bzw. der Separationszone 18 sowie die Magnetan¬ ordnung 10 bzw. das erzeugte Magnetfeld 26 bestimmen ein symbolisch dargestelltes Scheideverhalten 32 des Trommelschei- ders 2, welches sich darin ausdrückt, welche Anteile des Auf¬ gabegutes 22 in welcher Menge und Konzentration in den Wertstoffstrom 28 und welche in den Abfallstrom 30 gelangen. Sämtliche eben genannten Teile des Trommelscheiders 2 sind bezüglich verschiedener Parameter 34 veränderbar. In Fig. 1 sind die Parameter 34 nur symbolhaft dargestellt. Diese Para¬ meter 34 beeinflussen sämtlich das Scheideverhalten 32. Diese Parameter 34 sind während des Betriebs des Trommelscheiders 2, insbesondere während der Zuführung des Aufgabegutes 22 entlang des Pfeils 24 und der Rotation der Trommel 6 um die Rotationsachse 4 veränderbar. Beispiele für veränderbare Pa¬ rameter 34 sowie deren Variation werden im Folgenden ausführ- lieh erläutert:
Gemäß der Erfindung erfolgt eine Variation eines Parameters 34 in Fig. 1 angedeutet durch zwei Doppelpfeile 36. Der Para¬ meter 34 verändert hierbei die jeweilige Relativposition R der Magnetanordnung 10 relativ zur Rotationsachse 4. Dies ist während des laufenden Betriebs möglich. Als Parameter 34 werden hier die x- oder y-Positionen der gesamten Magnetanordnung 10 jeweils in Richtungen senkrecht zur Rotationsachse 4 verändert. Hierdurch verändert sich auch das Magnetfeld 26 in der Separationszone 18 und somit das Scheideverhalten 32.
Fig. 2 und Fig.3 zeigen weitere erfindungsgemäße Varianten für den Parameter 34 zur Veränderung der Relativposition R, deren Änderung ebenfalls das Magnetfeld 26 in der Separa- tionszone 18 verändern. In einer Variante nach Fig.2 werden die jeweiligen Abstände einzelner Magnete 12 der Magnetanord¬ nung 10 zueinander entlang der Doppelpfeile 36 variiert. So variiert deren Abstand in etwa tangentialer Richtung der Trommel 6. In einer Variante in Fig. 3 hingegen wird als Pa- rameter 34 der Radialabstand zwischen einzelnen Magneten 12 der Magnetanordnung 10 und der Trommel 6, wiederum entlang der Doppelpfeile 36 verändert.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Aus- führungsform für veränderbare Parameter 34 zur Änderung der Relativlage R. Hier ist wie in Fig. 1 die gesamte Magnetan¬ ordnung 10 entlang des Doppelpfeiles 36 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 verfahrbar. In diesem Ausführungsbei- spiel sind die Magnete 12 jeweils auf einem festen Rahmen 40, durch Punkte symbolisiert, fixiert. Der gesamte Rahmen 40 ist auf einer Achse 38 drehbar gelagert, welche parallel zur Ro¬ tationsachse 4 verläuft, hier jedoch nicht mit dieser zusam- menfällt. Der Schwenkwinkel um die Achse 38 des gesamten Rah¬ mens 40 stellt einen weiteren Freiheitsgrad in Form eines zu beeinflussenden Parameters 34 dar, wiederum dargestellt durch einen Doppelpfeil 36. Der Parameter 34 ist eine weitere Rela¬ tivposition des Rahmens 40 zur Rotationsachse 4.
Die entsprechende Bewegung wird in Fig. 4 durch einen Antrieb 42 bewerkstelligt, der einerseits an der Rotationsachse 4 und andererseits an dem der Achse 38 gegenüberliegendem Ende des Rahmens 40 angreift. Hier bewirkt die Betätigung des Antrie- bes 42 eine gemeinsame Verstellung der Relativpositionen R sämtlicher Magnete 12 zur Trommel 6 gemeinsam. Der Parameter 34 ist hier die Stellung des Antriebs. In Fig. 4 sind jeweils zwei Situationen für unterschiedliche Parameter 34 bzw. Relativpositionen R ausgezogen und gestrichelt dargestellt. Aus- gezogen ist eine Grundstellung der Magnetanordnung 10 und gestrichelt eine entsprechend mit verändertem Parameter 34 ein¬ gestellte Position der Magnetanordnung 10 gezeigt. Mit ande¬ ren Worten bewirkt die Schwenkung um die Achse 38 eine Dis¬ tanzverstellung der Magnete 12 zur Separationszone 18.
Ein Pfeil 44 veranschaulicht die Rotationsrichtung der Trommel 6 im Scheidebetrieb. Die Situationen in Fig. 4 und Fig. 5 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Rahmen 40 bezogen auf die Trommeldrehrichtung an seinem jeweils anderem Ende auf der Achse 38 gelagert ist.
Dies hat zu Folge, dass bei Verstellung des betreffenden Pa¬ rameters 34 zur Verschwenkung des Rahmens 40 um die Achse 38 verschiedene Geometrien eines Magnetfeldes 26 in der Separa¬ tionszone 18 entstehen. Einmal ergibt sich in Rotationsrich- tung des Pfeils 44 der Trommel 6 gesehen, ein größer, einmal ein kleiner werdender Abstand der Magnete 10 zur Trommel 6. Somit ergeben sich entsprechend grundsätzlich veränderte Se¬ parationsverhalten im Trommelscheider 2. In Fig. 4 und Fig. 5 erfolgt also eine Veränderung des Ab- stands zwischen den ( Permanent- ) Magneten 12 und der Trommel 6 bzw. der Trommelwandung. Dieser Abstand nimmt über den Trommelumfang stetig zu bzw. ab. Zwischen dem Magnetsatz und der Trommelwand werden also in Rotationsrichtung der Trommel 6 gesehen keilförmig zu- oder abnehmende Abstände realisiert.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Trommelschei- ders 2 bzw. einer Magnetanordnung 10. Hier sind die einzelnen Magnete 12 in einer Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 auf einer Schiene 46 verschiebbar gelagert, um deren Relativpositionen R zu ändern. Jedem der Magneten 12 ist außerdem ein auf der Schiene 46 um eine Achse 48 drehbar gelagertes Zahnrad 50 zugeordnet. An jedem Zahnrad 50 ist drehfest eine Kurbel 52 mit einem Langloch 54 angeordnet. In das Langloch 54 greift ein mit dem Magneten 12 verbundener Zapfen 56 ein. Ein Abstand zwischen den jeweiligen Zapfen 56 und Achsen 48 nimmt entlang der Schiene 46 von Magnetposition zu Magnetposition zu, weshalb auch die Kurbeln 52 jeweils länger werden.
Eine Veränderung der Magnetanordnung 10 ist derart bewerkstelligt, dass allen Zahnrädern 50 wiederum eine gezahnte An¬ triebsscheibe 58 zugeordnet ist, die in alle Zahnräder 50 gleichzeitig eingreift. Die Antriebsscheibe 58 ist um eine Antriebsachse 60 drehbar gelagert, welche zur Rotationsachse 4 parallel, jedoch zu dieser exzentrisch versetzt liegt. Wird die Antriebsscheibe 58 um die Antriebsachse 60 gedreht, wer¬ den sämtliche Zahnräder 50 um gleiche Drehwinkel bewegt bzw. rotiert und die Kurbeln 52 entsprechend verschwenkt. Durch die unterschiedlichen wirksamen Hebellängen zu den Zapfen 56 werden die Magnete 12 daraufhin auf der Schiene 46 jedoch um unterschiedliche Strecken und daher um unterschiedliche Win¬ keldifferenzen um die Rotationsachse 4 verschoben. So verändern sich deren Abstände in Umfangsrichtung unterschiedlich. Hier bildet die Drehstellung der Antriebsscheibe 58 um die Antriebsachse 60 einen Parameter 34. Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine prinzipiell ähnliche, jedoch alternative Ausführungsform zu Fig. 6. Sämtliche Kurbeln 52 sind wieder vermittels der jeweiligen Achsen 48 drehbar an der Schiene 46 gelagert. Die Kombination aus Zahnrädern 50 und Antriebsscheibe 58 ist hier jedoch ersetzt durch einen
Antrieb 62, der auf eine Schubstange 64 einwirkt, welche wie¬ derum mit jeder Kurbel 52 verbunden ist. Ein Verschieben der Schubstange 64 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 wirkt daher ebenfalls auf sämtliche Kurbeln 52 in der glei- chen Weise wie in Fig. 6.
Fig. 7 zeigt die Schubstange 64 und beispielhaft drei der Kurbeln 52 in einer Grundstellung. In Fig. 8 ist die
Schubstange 64 in Richtung des Pfeils 65 verschoben. Die drei exemplarisch dargestellten Kurbeln 52 rotieren daher um Ihre Achsen 48 um jeweils gleiche Winkel von - im Beispiel - 25°. Aufgrund der jeweils unterschiedlichen Längen I i > 12 > I3 zwischen Achse 48 und Zapfen 56 verschieben sich die jeweiligen Magnete 12 um unterschiedliche Strecken auf der Schiene 46. Bezogen auf die Rotationsachse 4 ergeben sich so Winkel¬ verstellungen der Magnete 12 von 4°, 3° und 2°.
Auch die Ausführungsform gemäß Fig. 9 entspricht im Wesentli¬ chen der aus Fig. 6, wobei hier sogar die Zahnräder 50 beibe- halten sind. Lediglich die Antriebsscheibe 58 ist durch eine gemeinsam auf alle Zahnräder einwirkende Kette 66 ersetzt, welche von einem Antrieb 68 angetrieben ist.
In den Figuren 6-9 erfolgt also eine Veränderung der Abstände der einzelnen ( Permanent- ) Magnete 12 zueinander in Umfangs¬ richtung der Trommel 6.
Fig. 10 zeigt schematisch den Erzaufbereitungsprozess in ei¬ nem Trommelscheider gemäß Fig. 1. Das Aufgabegut 22 wird dem eigentlichen Trennprozess 70 zugeführt, welcher in der Sepa¬ rationszone 18 stattfindet. Gemäß des Scheideverhaltens 32 ergibt sich die Aufteilung des Aufgabeguts 22 in den Wert¬ stoffström 28 und den Abfallstrom 30. Nun erfolgt (siehe hierzu auch Fig. 1) eine Konzentratanalyse 72, in welcher ei¬ ne Ist-Größe I eines mit einem Messgerät 74 gemessenen Pro¬ zesswertes 78 ermittelt wird. Fällt der Vergleich zufrieden¬ stellend aus, wird nichts weiter unternommen. Wird eine maß- gebliche Abweichung zwischen Sollgröße S und Ist-Größe I festgestellt, erfolgt entlang des Pfeils 80 eine Adaption von Steuerungsgrößen in Form der Prozessparameter 34, d.h. eine Anpassung der Relativpositionen R der Magnete 12 im Trennpro- zess 70.
Fig. 11 schließlich zeigt schematisch die Darstellung eines Regelkreises für den Trennprozess 70, dem als Eingangsgröße die Sollgröße S zugeführt wird, z.B. eine Eisenkonzentration in Prozent oder eine Gangartkonzentration in Prozent. Vergli- chen wird die Sollgröße S mit dem Messergebnis des Messgerä¬ tes 74, also dem Prozesswert 78. Der sich hieraus ergebende Fehler Ae wird einem Regler 82 zugeführt. Auf eine Regel¬ strecke 84, die der Adaption der Steuerungsgrößen, also der Prozessparameter 34 in Form der Relativpositionen R dient, nimmt zusätzlich eine Störgröße 86 Einfluss, woraus sich im Ergebnis die Ist-Größe I ergibt.
Der Prozesswert 78 ist z.B. eine Konzentration von Eisen in % im Wertstoffström 28. Die Störgröße 86 ist der Mahlgrad bzw. alternativ oder zusätzlich der Anteil an Gangpartikeln oder der Aufschlussgrad . Die Ist-Größe I stellt sich dann als tat¬ sächlicher Eisengehalt im Wertstoffström 28 ein. Der Prozesswert 78 ist durch das Scheideverhalten 32 eingestellt bzw. durch dieses bedingt und damit ein Maß für das Scheideverhal- ten 32. Das Scheideverhalten 32 ist durch die Parameter 34 in Form der Relativpositionen R einstellbar, was sich dann auf den Prozesswert 78 auswirkt.
Werden die Magnete 12 als Elektromagnete ausgeführt, ist zu einem bestimmten Grad die Anpassung des Elektromagnet- Systems, also der Magnetanordnung 10 an die Separationsaufga¬ be, d.h. das Scheideverhalten 32 über Einstellung des durch den E-Magnet fließenden Stroms I möglich. Dies basiert auf dem Zusammenhang Β=μο μΓ I n/1, wobei die Stromstärke I von außerhalb der Maschine, also des Trommelscheiders 2 bzw. der Trommel 6 sowohl manuell als auch automatisiert anpassbar ist. Weitere Verstellmaßnahmen in Bezug auf die Relativposi- tionen R - wie oben erläutert - können dennoch auch bei
Elektromagneten 12 notwendig sein, um eine vollständige, fle¬ xible Anpassung an das zu separierende Material zu ermögli¬ chen. Darunter fällt z.B. die oben erwähnte Verstellung des Abstands der Elektromagneten 12 zueinander.
Da Permanentmagnete 12 die Eigenschaft der zur Änderung der Feldstärke zugrunde liegenden anpassbaren Stromstärke I nicht besitzen, kann das magnetische Feld nur durch die o.g. Ver¬ schiebung, also Änderung der Relativposition R der (einzel- nen) Permanentmagnete 12 in radialer und/oder tangentialer Richtung in Bezug auf die Rotationsachse 4 innerhalb der Trommel 6 erfolgen. Diese Verschiebung soll dabei in einer vorteilhaften Ausführungsform eben nicht manuell, sondern geregelt bzw. automatisiert stattfinden.
Aufgrund der Verstellung der Magnete 12 relativ zur Trommelwandung der Trommel 6 lassen sich die in der Separationszone 18 existierende magnetische Feldstärke sowie die magnetische Flussdichte des Magnetfeldes 26 verändern. Dies bestimmt die zwei wesentlichen, den Trennerfolg charakterisierenden Größen :
- Grad des Ausbringens („Recovery r", "Ausbringung") :
Dies ist derjenige Anteil eines Stoffs im Eingangsmassen- ström, also dem Aufgabegut 22, der in den Wertstoffström 28 („Konzentrat") ausgebracht wird. Beispielweise erfolgt ein Eingang von 100 t Eisen, 68 t Eisen befinden sich dann noch im Konzentratstrom 28. Die Ausbringung beträgt dann
r = 68/100 = 68 %.
- Eisengehalt im Konzentrat („Grade of concentrate g", "An¬ reicherung", "Konzentratqualität") :
Dies entspricht dem Wertstoffgehalt des gewünschten Wert- Stoffs im Konzentratstrom, d.h. Wertstoffström 28. Beispielhaft bestehen dann g = 60% der Konzentratmenge aus Eisen.
Fig. 12 zeigt, dass eine negative Korrelation zwischen grade of concentrate g und recovery r besteht. Jeder Separations- prozess muss an ein gewünschtes Separationsziel angepasst werden, das aus einer Kombination aus einem definierten grade g und einer definierten recovery r besteht. Ändert sich nun aufgrund der Veränderung der mineralogischen Zusammensetzung der Lagerstätte der in die Separationsanlage, also den Trommelscheider 2 eingegebene Inputstrom (Aufgabegut 22) bzw. dessen Zusammensetzung, kann zur Erhaltung des gleichen grade-recovery-Verhältnisses eine Anpassung des Magnet- satzes, also der Magnetanordnung 10 notwendig sein. Diese An¬ passung erfolgt als eine zusätzliche oder sogar substituie¬ rende Option zur bisherigen bekannten Veränderung anderer Prozessparameter wie Pulpedichte, Durchfluss, oder einem aus¬ getauschten Magnetsatz.
Grade/recovery werden dabei neben der Durchflussrate sowie dem Feststoffgehalt in der Pulpe maßgeblich durch die auf die ferro-/ferrimagnetischen Eisenpartikel wirkende magnetische Anziehungskraft, also das Magnetfeld 26 in der Separationszo- ne 18 beeinflusst. Diese wiederum wird selbst durch die mag¬ netische Feldstärke/Flussdichte, magnetische Leitfähigkeit bzw. Suszeptibilität des Eisens, „Vorgeschichte" der Magneti¬ sierung, Partikelvolumen, mineralogische Zusammensetzung der Partikel (Eisengehalt) , Partikelform, der Temperatur sowie durch den Abstand der Magnete 12 zueinander beeinflusst.
Im o.g. Regelverfahren sind folgende Magnetsatzverstellungen und deren Kausalbeziehungen gemäß der nachfolgenden Tabelle denkbar. Es wird dabei jede Kausalbeziehung für sich betrach- tet, eine Aussage über die kombinierte Anpassung mehrerer gleichzeitig geänderter Input-Parameter gibt die folgende Ta¬ belle nicht: Input- Maschinenanpassung zur Beibehaltung Veränderung eines konstanten Separationsergebnis¬ ses
Durchfluss -7 Hydrodynamischer Widerstand steigt steigt / -7 Magnetische Kraft auf Partikel muss Durchströmungs- zunehmen
geschw. d. Pulpe -7 Magnetsatz muss näher an Trommel wandung
herangefahren werden bzw.
Magnetabstände müssen verringert werden
Feststoffgehalt -7 geringere Dichte der Pulpe
sinkt / -7 geringere Zähigkeit/Viskosität der Pulpedichte Pulpe und
sinkt -7 geringere Agglomerationswirkung
aufgrund
weniger Magnetitteilchen/-anteile -7 Konzentrat wird reiner
-7 Magnetsatz muss weiter von Trommelwandung weggefahren werden
Mittlere Parti¬ -7 Hydrodynamischer Widerstand sinkt kelgröße sinkt -7 Magnetische Kraft auf Partikel muss abnehmen
-7 Magnetsatz muss weiter von Trommel wandung
weggefahren werden bzw.
Magnetabstände müssen vergrößert werden 4 Eisengehalt in Magnetische Suszeptibiltät/ Leit¬ Partikeln sinkt fähigkeit des Partikels sinkt
Magnetische Kraft auf Partikel sinkt
Magnetsatz muss näher an Trommelwandung
herangefahren werden bzw.
Magnetabstände müssen verringert werden
5 Partikelform Abnahme des Entmagnetisierungs- (Zunahme des faktors
Achsenverhält¬ Resultierendes, auf Partikel
nisses ) wirkendes Feld steigt
Magnetsatz muss weiter von Trommel wandung
weggefahren werden bzw.
Magnetabstände müssen vergrößert werden
6 Temperatur der Suszeptibilität steigt
Pulpe sinkt Magnetische Kraft auf Partikel
steigt
Magnetsatz muss weiter von Trommelwandung
weggefahren werden bzw.
Magnetabstände müssen vergrößert werden
Bei einer jeweils entgegengesetzt obiger Beschreibung darge¬ stellten Veränderung des Inputs folgt eine dementsprechend entgegengesetzt obiger Beschreibung durchzuführende Maschi- nenanpassung .
Fig. 13 zeigt eine weitere Alternative zur Veränderung der Relativposition R der Magnete 12 zur Rotationsachse 4. Die Magnete werden hier bezüglich einer zur Rotationsachse 4 pa- rallelen Achse 88 bewegt. Jeder Magnet 12 zeichnet sich durch individuelle Verstellmöglichkeit in radialer Richtung aus. Es gilt für die Radien zur Drehachse 88: rl, r2 und r3 können sämtlich paarweise verschieden sein, wobei für die gezeigte Situation gilt: rl > r2 > r3. Die radiale Verschiebung erfolgt durch elektromechanische Aktoren 90. Das Maschinenbett 16 ist hier als Separatorwanne ausgestaltet. Auch hier ergibt sich die Einstellung eines bestimmten magnetischen Feldprofils. Durch die Einzelpositionierung aller Magnete 12 kann auf das magnetische Feldprofil genauer Einfluss genommen wer¬ den als bei synchroner Verstellung der Magnete 12.

Claims

Patentansprüche
1. Magnetischer Trommelscheider (2), mit einer um eine Rotationsachse (4) rotierbaren Trommel (6), mit einer in einem Innenraum (8) der Trommel (6) angeordneten, eine Mehrzahl von Magneten (12) aufweisenden Magnetanordnung (10), mit einer in einem Außenraum (14) außerhalb der Trommel (6) befindlichen Separationszone (18), die von einem Aufgabegut (22) durch¬ strömbar ist, das in der Separationszone (18) mit Hilfe eines von der Magnetanordnung (10) erzeugbaren Magnetfeldes (26) gemäß eines Scheideverhaltens (32) des Trommelscheiders (2) in einen Abfallstrom (30) und einen Wertstoffström (28) scheidbar ist, bei dem eine Relativposition (R) mindestens eines der Magnete (12) zur Rotationsachse (4) veränderbar ist, bei dem eine Sollgröße (S) für einen durch das Scheide¬ verhalten (32) beeinflussten Prozesswert (78) am Trommelscheider (2) vorgebbar ist, und mit mindestens einem Messge¬ rät (74) zur Ermittlung einer Ist-Größe (I) des Prozesswertes (78) und einem Regler (82), durch den automatisch eine Ände- rung der Relativposition (R) des mindestens einen der Magnete (12) bewirkbar ist, wodurch die Ist-Größe (I) auf die Soll¬ größe (S) hin einregelbar ist.
2. Trommelscheider (2) nach Anspruch 1, bei dem die Relativ- position (R) mindestens zweier Magnete (12) unabhängig voneinander veränderbar ist.
3. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Relativposition (R) in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung zur Rotationsachse (4) veränderbar ist .
4. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem ein Abstand zwischen mindestens zwei Magneten (12) veränderbar ist.
5. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Relativpositionen (R) mindestens zweier Magnete nur abhängig voneinander veränderbar sind.
6. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens zwei Magnete (12) auf einem starren Rahmen (40) angeordnet sind und deren Relativpositionen (R) veränderbar sind, indem eine weitere Relativposition des Rahmens (40) zur Rotationsachse (4) veränderbar ist.
7. Trommelscheider (2) nach Anspruch 6,
bei dem die Relativposition (R) mindestens eines der Magnete zum Rahmen (40) veränderbar ist.
8. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Magnet (12) auf einer Schiene (46) ver¬ schiebbar gelagert ist.
9. Trommelscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, mit einem eine Veränderung der Relativposition (R) mindestens zweier Magnete (12) gemeinsam bewirkenden Antrieb (42, 62) .
10. Trommelscheider (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Prozesswert (78) ein Prozesswert des Abfall- (30) oder des WertstoffStromes (28) ist.
11. Trommelscheider (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Prozesswert (78) eine Konzentration eines Stoffes im Wertstoff- (28) oder Abfallstrom (30) ist.
12. Verfahren zum Betreiben eines Trommelscheiders nach einem der Ansprüche 1 bis 11 im Nassscheidebetrieb, bei dem eine Sollgröße (S) für einen durch das Scheideverhalten (32) be- einflussten Prozesswert (78) am Trommelscheider (2) vorgegeben wird, mit folgenden Schritten: - Aufgabe eines Aufgabegutes (2) in Form einer Suspension in die Separationszone (18), derart dass die Suspension durch die Separationszone strömt,
- Erzeugen eines Magnetfeldes (26) mittels der Magnetanord- nung (10) ;
- Scheiden der Suspension gemäß eines Scheideverhaltens (32) des Trommelscheiders (2) in einen Abfallstrom (30) und einen Wertstoffström (28);
- Ermittlung einer Ist-Größe (I) des Prozesswertes (78) mit dem mindestens einen Messgerät (74) und Vergleich der Ist- Größe (I) mit der Sollgröße (S) ;
- Ändern der Relativposition (R) des mindestens einen der Magnete (12) mittels des Reglers (82) bei Abweichung der Ist- Größe (I) von der Sollgröße (S) , derart dass die Ist-Größe (I) auf die Sollgröße (S) hin eingeregelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Konzentration eines Stoffes im Wertstoff- (28) oder Abfallstrom (30) mittels des mindestens einen Messgeräts (74) gemessen wird und der Pro- zesswert (78) durch die gemessene Konzentration des Stoffes im Wertstoff- (28) oder Abfallstrom (30) gebildet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Konzentration des Stoffes gemessen wird, der dem Feststoff in der Suspension oder dem Wertstoff in der Suspension entspricht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei eine Strömungsgeschwindigkeit der Suspension mittels des mindes¬ tens einen Messgeräts (74) gemessen wird und der Prozesswert (78) durch die gemessene Strömungsgeschwindigkeit gebildet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei eine Dichte und/oder eine Temperatur der Suspension mittels des mindestens einen Messgeräts (74) gemessen wird und der Pro- zesswert (78) durch die gemessene Dichte und/oder Temperatur gebildet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei eine Partikelform und/oder eine mittlere Partikelgrößenverteilung von FeststoffPartikeln in der Suspension mittels des mindestens einen Messgeräts (74) bestimmt wird und der Prozesswert (78) durch die gemessene Partikelform und/oder mittlere Partikelgrößenverteilung gebildet wird.
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