用于連續(xù)分離磁性成分和清洗磁性部分的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的裝置，該裝置包括分散體所流經(jīng)的至少一個環(huán)狀導管（5），該環(huán)狀導管具有至少兩個入口（1，2）和至少兩個出口（3，4），該裝置還包括至少一個磁體（6），該磁體可在導管（5）旁邊移動，其中導管（5）設置成相對于重力通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口（3）（流I）并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口（4）（流II）。此外，本發(fā)明涉及一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的方法。
【專利說明】用于連續(xù)分離磁性成分和清洗磁性部分的裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的裝置，該裝置包括分散體所流經(jīng)的至少一個環(huán)狀導管，該環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，該裝置還包括至少一個磁體，該磁體可在導管旁邊移動，其中導管設置成相對于重力使得通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口(流I)并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口(流II)。此外，本發(fā)明涉及一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的方法，其中該分散體流經(jīng)至少一個環(huán)狀導管，該環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，還包括至少一個磁體，該磁體可在導管旁邊移動，其中導管設置成相對于重力使得通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口。此外，本發(fā)明涉及如上所述的裝置用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的用途。
【背景技術】
[0002]用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的方法和裝置已經(jīng)為技術人員所公知。
[0003]W02010/031617A1公開了一種從懸浮液分離鐵磁顆粒的裝置，其中該裝置包括管狀反應器和設置在反應器外部的多個磁體，所述磁體可借助旋轉輸送裝置沿著反應器的至少一部分長度移動靠近顆粒排出機構。導管為線性管而不是環(huán)狀的。未描述磁性部分的清洗。
[0004]US6, 149，014公開了一種軋機磁體(mill magnet)分離器和分離方法,其中該分離器包括能處理從具有提供溢流能力的供給箱的棍軋機(grinding mill)的全流量排出物并從其去除金屬雜質(tramp metal)的濕鼓磁分離器。所述分散體的磁性顆粒的分離是通過設置在轉鼓的內側的固定磁體實現(xiàn)的。所述文獻未公開該裝置關于重力的任何特定設置。
[0005]EP0520917A1公開了一種用于磁分離的方法和裝置。該裝置包括具有固定低強度磁體和轉鼓的磁分離器，所述轉鼓由壁包圍以獲得長的磁分離區(qū)。所述文獻并未公開該裝置關于重力的任何設置。描述了沿著分離后的磁性顆粒進行沖洗，但不挖開磁性層。
[0006]US3, 489，280公開了一種具有場整形極的磁分離器。根據(jù)該文獻的分離器為鼓狀分離器，其中固定磁體設置在鼓的內側，所述鼓由壁部分地包圍，待處理的分散體流經(jīng)這樣建立的通道。另外的磁體設置在該通道的相對側。所述文獻未公開該裝置關于重力的任何設置并且未記載磁分離后的部分的沖洗。
[0007]SU1240451A1公開了一種用于通過盤狀磁分離器從包括磁性顆粒和非磁性顆粒的分散體分離這些磁性顆粒的分離器，所述磁分離器包括位于盤外側的固定磁體。導管形成在盤的內側并且待處理的分散體流經(jīng)該導管。磁體位于盤兩側的交替位置，使得磁性層通過從導管的一側延伸到另一側而被挖開。磁性部分通過清洗流體從盤狀導管被洗出，但未記載磁性部分的洗滌。所述文獻未公開該裝置關于重力的任何設置。[0008]SU1470341A1公開了一種用于通過鼓式分離器從包括磁性顆粒和非磁性顆粒的分散體分離這些磁性顆粒的分離器，其中該鼓式分離器包括沿著鼓的長通路，其中磁場施加于待分離的分散體上以便提高磁分離的產率和效率。
[0009]W098/06500公開一種用于分離顆粒的裝置和方法。該裝置包括用于產生旋轉磁場的裝置，諸如旋轉磁鼓。待分離的分散體所流經(jīng)的導管緊鄰磁體，其中該導管為環(huán)狀的或線性的。通過使待分離的顆粒旋轉來完成分離，粗顆粒發(fā)生分離，并且利用該旋轉作為用于分離可磁化顆粒的力。在所述文獻中未公開整個反應器應當相對于重力以改善磁性顆粒和非磁性顆粒的分離的方式設置。
[0010]EP1524038A1公開了一種用于通過環(huán)狀分離器從包括磁性顆粒和非磁性顆粒分離這些磁性顆粒的分離器，所述環(huán)狀分離器利用磁力來分離磁性部分，通過離心力和重力輔助所述分離，其中重力由于環(huán)的水平位置而跨流動方向起作用并且不會有效地從磁性成分的通路分尚非磁性成分。該文獻未公開以任何方式清洗磁性部分。
[0011]根據(jù)現(xiàn)有技術的方法和裝置一般而言具有以下缺點:需要磁體的特定設置以便支持磁性顆粒移動到至少一個出口中，從而從分散體分離這些磁性顆粒。通過磁體的這些特定設置，無法利用最大磁力范圍。
[0012]此外，從現(xiàn)有技術獲知的方法通常具有以下缺點:僅實現(xiàn)不滿意的分離作用，這是因為非磁性成分如脈石也結合在粘附于磁鼓上的磁性成分中。這些非磁性成分以此方式同樣從分散體分離出來。非磁性成分保留在已被分離出磁性成分之后的貴重材料中，以及礦物礦石例如通過熔煉的后續(xù)加工中，從而引起不利的時空產率并因此增加整個過程的成本。根據(jù)現(xiàn)有技術，旋轉磁輥的使用無法有效地減小非磁性成分的比例。
[0013]因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的優(yōu)選水分散體分離磁性成分的裝置和方法，其中例如通過連同包括例如期望的礦物礦石的磁性成分一起附著于磁性成分來分離出比例很小的非磁性成分，從而提高該方法的效率。
[0014]此外，如果待分離出的部分中存在比例很小的非磁性成分則是有利的，這是因為，特別是在分離天然產生的礦石時，非磁性成分主要包括在通過熔煉加工礦物礦石時作為渣獲得并對熔煉過程有著不利影響的氧化化合物。因此，本發(fā)明的又一目的是提供一種用于分離天然產生的礦石使得在后續(xù)的熔煉過程中獲得很小量的渣的方法。
[0015]本發(fā)明的目的在于提供用于從包括磁性顆粒和非磁性顆粒的分散體分離這些磁性顆粒的裝置和方法，所述裝置和方法引起關于產率和所分離的顆粒的品質的提高。此外，應當提供可借以分離大量材料的裝置和方法。
[0016]這些目的通過一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的裝置實現(xiàn)，所述裝置包括分散體所流經(jīng)的至少一個環(huán)狀導管，該環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，該裝置還包括至少一個磁體，該磁體可在導管旁邊移動，其中導管設置成相對于重力通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口。
[0017]第二出口優(yōu)選僅為用于固體磁性成分的出口，但優(yōu)選不用于流體如分散體或含有沖洗后的非磁性成分的沖洗水。沖洗水在環(huán)狀導管的至少第二出口處添加，其中僅磁性成分通過至少一個磁體移動。在一優(yōu)選實施例中，執(zhí)行沖洗水流的施加以重新設置磁性成分，以便釋放其中儲存的非磁性成分。[0018]上述目的還通過一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的方法來實現(xiàn)，其中該分散體流經(jīng)至少一個環(huán)狀導管，該環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，還包括至少一個磁體，該磁體可在導管旁邊移動，其中導管設置成相對于重力以通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口。

【發(fā)明內容】

[0019]下文詳細說明根據(jù)本發(fā)明的裝置。
[0020]本發(fā)明的裝置用于從包括磁性成分和非磁性成分的水分散體分離磁性成分。磁性成分可本來自身就有磁性或者可事后通過磁性顆粒附著于非磁性顆粒而被磁化。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，該方法一般而言可以用于從優(yōu)選在水中形成分散體的非磁性成分分離全部磁性成分。
[0022]在一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的方法用于分離源自天然產生的礦石的加工的水分散體。
[0023]在本發(fā)明的方法的又一優(yōu)選實施例中，待分離的水分散體源自用于從包括至少一種第一材料和至少一種第二材料的混合物分離該至少一種第一材料的過程，其中該至少兩種材料通過在具有至少一種磁性顆粒的水分散體中處理混合物而互相分離，從而引起至少一種第一材料和至少一種第二材料附聚并因而形成水分散體的磁性成分，并且至少一種第二材料和至少一種磁性顆粒不附聚，使得至少一種第二材料優(yōu)選形成水分散體的非磁性成分。
[0024]至少一種第一材料和至少一種磁性顆粒附聚而形成磁性成分一般而言作為這些顆粒之間的互相吸引的結果而發(fā)生。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，所述顆粒例如可以附聚，這是因為至少一種第一材料的表面本身是疏水的或者如果適合的話另外使用至少一種表面活性物質進行處理而疏水化。由于磁性顆粒同樣或者本身具有疏水表面或者如果適合的話另外進行疏水化，故所述顆粒作為疏水交互的結果而附聚。由于至少一種第二材料優(yōu)選具有親水表面，故磁性顆粒和至少一種第二材料不附聚。用于形成這些磁性附聚物的方法例如在W02009/030669A1中描述。對于該方法的全部細節(jié)，專門參考該出版物。
[0026]出于本發(fā)明的目的，“疏水”指相應顆?？赡芤央S后通過使用至少一種表面活性物質處理而疏水化。本身疏水的顆粒也可以通過用至少一種表面活性物質處理而額外疏水化。
[0027]出于本發(fā)明的目的，“疏水”指相應“疏水物質”或“疏水化物質”的表面與水的接觸角(相對空氣)>90°。出于本發(fā)明的目的，“親水”指相應“親水物質”的表面與水的接觸角(相對空氣)<90°。
[0028]磁性附聚物(B卩，可通過本發(fā)明的方法分離出的磁性成分)的形成也可以經(jīng)由其它互相吸引、例如經(jīng)由相應表面的依賴于PH值的電動電勢而發(fā)生，參見例如國際公開W02009/010422和W02009/065802。用于附著待分離出的一種或多種待分離的磁性顆粒的其它方法包括雙官能分子的施加，像例如在W02010/007075中描述的。用于附著待分離出的一種或多種磁性顆粒的另一方法包括根據(jù)溫度施加疏水或親水的分子，像例如在W02010/007157 中描述的。
[0029]在本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中，連同磁性顆粒一起形成磁性成分的至少一種第一材料為至少一種疏水金屬化合物或煤，并且形成非磁性成分的至少一種第二材料優(yōu)選為至少一種親水金屬化合物。
[0030]該至少一種第一材料特別優(yōu)選為選自由表面活性化合物可以選擇性附著于其上以產生疏水表面特性的硫化物礦石、氧化物礦石和/或含碳酸鹽的礦石例如藍銅礦[Cu3 (CO3) 2 (OH) 2]或孔雀石[Cu2 [ (OH) 21 CO3]]或貴金屬組成的群組的金屬化合物。
[0031]該至少一種第二材料特別優(yōu)選為選自由氧化物和氫氧化物例如二氧化硅Si02、硅酸鹽、硅鋁酸鹽例如長石(例如鈉長石Na(Si3Al) 08)、云母例如白云母KAl2 [ (OH, F) 2AlSi3010]、石榴石(Mg, Ca, Fe11) 3 (Al, Fe111) 2 (SiO4) 3、Al2O3' FeO (OH)、FeCO3 和其它相關礦物及其混合物組成的群組的化合物。該至少一種親水金屬化合物本身為非磁性的并且也不會通過至少一種磁性顆粒的附著而變成磁性的。在一優(yōu)選實施例中，該至少一種親水金屬化合物因而形成待分離的分散體的非磁性成分。
[0032]可以根據(jù)本發(fā)明使用的硫化物礦石的示例例如選自由銅藍CuS、黃銅礦(含銅黃鐵礦)CuFeS2、斑銅礦Cu5FeS4、輝銅礦(銅玻璃)Cu2S及其混合物組成的銅礦石以及其它硫化物如硫化鑰(IV)和鎳黃鐵礦(NiFeS2)的群組。
[0033]可以根據(jù)本發(fā)明使用的合適金屬氧化物優(yōu)選選自由二氧化硅SiO2、硅酸鹽、硅鋁酸鹽例如長石(例如鈉長石Na (Si3Al) 08)、云母例如白云母KAl2 [ (OH, F) 2AlSi301(l]、石榴石(Mg, Ca, Fe11) 3 (Al, Fe111) 2 (SiO4) 3和其它相關礦物及其混合物組成的群組
[0034]因此，使用本發(fā)明的裝置優(yōu)選處理已從礦床獲得并使用適合的磁性顆粒處理的礦石混合物。
[0035]在本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中，包括至少一種第一材料和至少一種第二材料的混合物呈具有IOOnm至200 μ m的粒徑的顆粒形式存在；參看例如US5，051，199。優(yōu)選的礦石混合物具有按重量計至少0.01%、優(yōu)選按重量計0.5%且特別優(yōu)選至少按重量計3%的硫化物材料含量。
[0036]可以根據(jù)本發(fā)明處理的混合物中存在的硫化物礦物的示例為上述那些。此外，該混合物中也可以存在除銅之外的金屬硫化物，例如鐵、鉛、鋅或鑰的硫化物，即FeS/FeS2、PbS、ZnS或MoS2。此外，待根據(jù)本發(fā)明處理的礦石混合物中可以存在金屬和半金屬的氧化物，例如金屬和半金屬的硅酸鹽或硼酸鹽或其它鹽，例如磷酸鹽、硫酸鹽或氧化物/氫氧化物/碳酸鹽及其它鹽，例如藍銅礦[Cu3 (CO3) 2 (OH) 2]、孔雀石[Cu2 [ (OH) 2 (CO3)]]、重晶石(BaS04)、獨居石((La-Lu)PO4)。通過本發(fā)明的裝置分離出的至少一種第一材料的其它示例為貴金屬，例如Au、Pt、Pd、Rh等，該貴金屬可以在天然狀態(tài)下存在，如合金，或以相關形式存在。
[0037]為了形成待根據(jù)本發(fā)明處理的優(yōu)選水分散體的磁性成分，來自上述群組的至少一種第一材料與至少一種磁性顆粒相接觸，以便通過附著或附聚而獲得磁性成分。一般而言，磁性成分可以包括本領域技術人員已知的所有磁性顆粒。
[0038]在一優(yōu)選實施例中，該至少一種磁性顆粒選自由以下組成的群組:磁性金屬例如鐵、鈷、鎳及其混合物，磁性金屬的鐵磁合金例如NdFeB、SmCo及其混合物，磁性氧化鐵例如磁鐵礦、磁赤鐵礦、通式(I)的立方鐵氧體、六方鐵氧體,例如鋇或鍶鐵酸鹽MFe6O19 (其中M=Ca, Sr、Ba)，及其混合物:
[0039]Μ2\Ρβ2\^+20Α (I)
[0040]其中
[0041 ] M選自Co、N1、Mn、Zn及其混合物，和
[0042]X ≤ I,
[0043]該磁性顆?？梢粤硗饩哂型鈱永鏢iO2外層。
[0044]在本專利申請的一特別優(yōu)選的實施例中，該至少一種磁性顆粒為磁鐵礦或鈷鐵酸鹽 Co'Fe'—xFe'C^ (其中 x ≤ I)。
[0045]在一優(yōu)選實施例中，用于磁性成分中的磁性顆粒以IOOnm至200 μ m、特別優(yōu)選I至50 μ m的尺寸存在。
[0046]在本發(fā)明的裝置的第二優(yōu)選實施例中，應當分離的磁性成分為磁性顆粒本身。
[0047]在該第二實施例中，磁性顆粒本身與分散體分離。在本發(fā)明的該第二實施例中分離的磁性顆粒優(yōu)選地選自如上所述的磁性顆粒的群組。
[0048]在本發(fā)明的該第二實施例中，本發(fā)明的裝置優(yōu)選用來從天然產生的礦石例如天然產生的磁鐵礦分離磁性成分(優(yōu)選在這些礦石的進一步加工之前)。
[0049]本發(fā)明優(yōu)選涉及根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中磁性成分選自由磁性顆粒、磁性顆粒和非磁性顆粒的附聚物及其混合物組成的群組。
[0050]在待在根據(jù)本發(fā)明的裝置中處理的優(yōu)選水分散體中，磁性成分(即優(yōu)選磁性顆粒和/或磁性顆粒和礦物礦石的附聚物)通常以允許該水分散體在根據(jù)本發(fā)明的裝置中輸送或傳送的量存在。
[0051]待根據(jù)本發(fā)明處理的優(yōu)選水分散體優(yōu)選包括按重量計0.01%至10%、特別優(yōu)選按重量計0.2%至3%、非常特別優(yōu)選按重量計0.51%的磁性成分，在任何情況下均基于總的分散體。
[0052]在待使用根據(jù)本發(fā)明的裝置處理的優(yōu)選水分散體中，非磁性成分通常以允許水分散體在根據(jù)本發(fā)明的裝置中輸送或傳送的量存在。待根據(jù)本發(fā)明處理的水分散體優(yōu)選包括按重量計3%至50%、特別優(yōu)選按重量計10%至45%、非常特別優(yōu)選按重量計20%至40%的非磁性成分，在任何情況下均基于總的分散體。
[0053]根據(jù)本發(fā)明，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中處理優(yōu)選水分散體，即分散介質主要為水，例如按重量計50%至97%，特別優(yōu)選按重量計55%至90%，非常特別優(yōu)選按重量計60%至80%的水，在任何情況下均基于總的分散體。然而，該裝置也可以應用于非水分散體或溶劑與水的混合物。
[0054]因而，除水以外或代替水，可以存在其它分散介質，例如醇，諸如甲醇、乙醇、丙醇，例如η-丙醇或異丙醇，丁醇，例如η- 丁醇、異丁醇或叔丁醇，其它有機溶劑，諸如酮，例如丙酮，醚，例如二甲醚、甲基叔丁醚，芳族混合物，諸如石腦油或柴油，或上述溶劑中的兩種或更多種的混合物。除水以外還存在的分散介質以至多按重量計97%、優(yōu)選至多按重量計90%、非常優(yōu)選至多按重量計80%的量存在，在任何情況下均基于總的分散體。
[0055]使用根據(jù)本發(fā)明的裝置分離的分散體具有例如按重量計3%至50%、優(yōu)選按重量計10%至45%的固體含量。
[0056]因此，本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中待處理的分散體具有按重量計3%至50%的固體含量。
[0057]對待根據(jù)本發(fā)明處理的水分散體中存在的單獨成分指出的量在任何情況下合計為按重量計100%。
[0058]在一非常特別優(yōu)選的實施例中，使用本發(fā)明的裝置處理除水以外不包括任何其它分散介質的水分散體。
[0059]由于其特定和有利的特征組合，本發(fā)明的裝置可以有利地應用于如上所述的分離方法。
[0060]這些特征為分散體流經(jīng)的環(huán)狀導管，該環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，還包括可在導管旁邊移動的至少一個磁體，其中該導管相對于重力以通過沉降并通過分散體的流動來輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口的方式設置。
[0061]第二出口優(yōu)選僅為用于磁性成分的出口，但優(yōu)選不用于流體如分散體或含有沖洗后的非磁性成分的沖洗水。沖洗水在環(huán)狀導管的至少第二出口處添加，其中僅磁性成分由至少一個磁體移動。在一優(yōu)選實施例中，執(zhí)行沖洗水流的施加以重新設置磁性成分，以便釋放其中儲存的非磁性成分。
[0062]下文詳細說明根據(jù)本發(fā)明的裝置的上述單個的特征和它們的有利組合。
[0063]本發(fā)明的裝置包括分散體所流經(jīng)的至少一個環(huán)狀導管，該環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口。
[0064]根據(jù)本發(fā)明，用語“導管”形容該裝置的主體結構。根據(jù)本發(fā)明，用語“導管”形容在其最簡單的實施例中由管形成的裝置，例如，根據(jù)本發(fā)明的導管具有比導管的寬度或直徑大的長度。該導管的截面可以具有任何合適的形狀，例如卵形、圓形、方形、矩形、不規(guī)則形狀或這些形狀的組合，優(yōu)選方形或矩形。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀導管被設計成能夠在實驗室或以工業(yè)規(guī)模從非磁性成分分離磁性成分，優(yōu)選工業(yè)規(guī)模。根據(jù)本發(fā)明，導管組件定義為反應器并可以具有至少350m3/h、優(yōu)選至少700m3/h、特別優(yōu)選至少IOOOmVh的通過反應器的示例性體積流量。
[0066]根據(jù)本發(fā)明，導管形成為環(huán)狀的。根據(jù)本發(fā)明，“環(huán)狀”形容在一簡單實施例中形成為像環(huán)的導管。在一優(yōu)選實施例中，環(huán)狀導管形成圓弧的一部分，例如至少90°、優(yōu)選至少120°、更優(yōu)選至少180°、特別優(yōu)選至少270°的圓弧。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的一更優(yōu)選的實施例中，該至少第一入口存在于環(huán)狀導管的一端且該至少兩個出口存在于環(huán)狀導管的另一端。在一更優(yōu)選的實施例中，在第一出口之后存在布置成在磁性部分到達該至少第二出口之前沖洗磁性部分的至少第二入口。利用根據(jù)本發(fā)明的該特征，可實現(xiàn)磁性成分的非常有效和徹底的分離。
[0067]由該環(huán)狀導管構成的環(huán)的直徑可具有任何合適的尺寸，例如0.5至5m，優(yōu)選0.8至
3.5m，特別優(yōu)選1.2至2.5m。通過這些通用和優(yōu)選的直徑，環(huán)狀導管的長度、具體而言磁分離的長度為例如1.25至12.5m，優(yōu)選2至9m，特別優(yōu)選3至6m。
[0068]此外，分散體流經(jīng)的環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口。在一優(yōu)選實施例中，分散體流經(jīng)的環(huán)狀導管具有一個第一入口，包括磁性成分和非磁性成分的分散體經(jīng)該第一入口導入導管內，以及兩個出口。經(jīng)這些出口中的第一個從反應器去除磁性成分(流I)。經(jīng)這些出口中的第二個從反應器去除非磁性成分(流II)。經(jīng)一個第二入口將沖洗水引導到磁性成分流以整理它們并釋放其中儲存的非磁性成分。根據(jù)本發(fā)明，可存在更多入口和/或出口。
[0069]根據(jù)技術人員公知的所有實施例，可以實現(xiàn)本發(fā)明的反應器中存在的入口和出口，例如具有合適的尺寸的管子，該管子例如配備有泵、閥、用于控制和調節(jié)的裝置等。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括可在導管旁邊移動的至少一個磁體。
[0071]該至少一個磁體可以以可移動方式安裝在環(huán)狀導管的外側或內側。該至少一個磁體優(yōu)選安裝在環(huán)狀導管的外側。
[0072]在一優(yōu)選實施例中，該至少一個磁體以可移動方式安裝在環(huán)狀導管的外側。該優(yōu)選實施例用于使該至少一個磁體沿環(huán)狀導管的縱向移動以便使磁性成分與非磁性成分分離。使用該至少一個可移動磁體，被磁場吸引的磁性成分同樣沿相應方向移動，該相應方向為至少一個第二出口(流II)。
[0073]本發(fā)明的裝置可以通過至少一個磁體或所產生的磁場以及沿相同方向移動的待分離的優(yōu)選水分散體操作。在此實施例中，反應器順流(concurrent)操作。此實施例是優(yōu)選的。
[0074]在本發(fā)明的裝置的又一優(yōu)選實施例中，該至少一個磁體或所產生的磁場沿相對方向移動至待分離的優(yōu)選水分散體。在此優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的裝置逆流(countercurrent)操作。
[0075]因此，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的該裝置，其中分散體的流動和至少一個磁體的移動方向是順流的。
[0076]在根據(jù)本發(fā)明的逆流操作模式中，應當注意確保優(yōu)選作為緊湊團塊的磁性成分由于至少一個磁體而沿與待處理的分散體流相對的方向移動不會發(fā)生在用于待處理的分散體的供給線(即至少一個第一入口)中。這種情況下，此區(qū)域內可能會發(fā)生堵塞。
[0077]使用根據(jù)本發(fā)明的裝置，實現(xiàn)了例如200mm/s、優(yōu)選400mm/s、特別優(yōu)選^ 600mm/s的待處理的水分散體的流速。這些高流速確保了本發(fā)明的裝置特別是在逆流操作中不會發(fā)生堵塞。
[0078]根據(jù)本發(fā)明使用的磁體可以是本領域技術人員公知的任何磁體，例如永磁體、電磁體和它們的組合。優(yōu)選永磁體，這是因為與電磁體的使用相比，可以充分減小根據(jù)本發(fā)明的裝置所消耗的能量的量。利用此優(yōu)選實施例，獲得了特別節(jié)能的裝置和方法。
[0079]該至少一個磁體以技術人員公知的任何可能的方式安裝于環(huán)狀導管，只要它可例如通過旋轉裝置在導管旁邊移動，例如通過傳送帶、作為用于至少一個磁體的保持器的轉鼓或用于保持至少一個磁體的其它可旋轉結構。在一優(yōu)選實施例中，該至少一個磁體附著于旋轉裝置、優(yōu)選轉鼓上并在操作期間由該旋轉裝置移動。
[0080]因此，本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的該裝置，其中該至少一個磁體在操作期間由旋轉裝置、優(yōu)選由轉鼓移動。
[0081]在一優(yōu)選實施例中，多個磁體圍繞環(huán)狀導管設置。磁體的數(shù)量取決于單磁體的尺寸和環(huán)狀導管的尺寸。圍繞環(huán)狀導管設置的磁體的示例性數(shù)量為40，優(yōu)選60。
[0082]優(yōu)選圍繞環(huán)狀導管設置的磁體的極性可以以任何可能的方式調節(jié)。例如，可以在相同方向上調節(jié)磁體的所有極性。根據(jù)另一實施例，交替地調節(jié)磁體的極性。在一優(yōu)選實施例中，以例如每3個磁體具有相同的極性方向接著是例如I個磁體具有交替的極性的交、替順序來調節(jié)磁體。
[0083]優(yōu)選與包含磁性成分和非磁性成分的分散體的流速成固定關系來調節(jié)可在導管旁邊移動的至少一個磁體的速率。分散體的流速和至少一個磁體的速率的此關系為例如
0.5:1，這意味著磁體的速率為分散體速率的兩倍，優(yōu)選該關系更大，特別優(yōu)選1:1至20:1，更優(yōu)選2:1至10:1。例如，該關系為4:1。
[0084]因此，本發(fā)明優(yōu)選涉及根據(jù)本發(fā)明的該裝置，其中分散體流的流速和至少一個磁體的速率的關系大于0.5:1，特別優(yōu)選1:1至20:1，更優(yōu)選2:1至10:1。
[0085]該至少一個磁體和環(huán)狀導管以導管的外壁與該至少一個磁體之間的間隙適合在導管內側應當收集磁性成分的位置、優(yōu)選在導管的外壁內側獲得有利的磁場的方式設置。導管的外壁與至少一個磁體之間的示例性間隙被最大限度地減小至小于5mm，優(yōu)選小于2mm,以利用至少一個磁體最大的力。
[0086]為了在根據(jù)本發(fā)明的裝置、優(yōu)選在更大規(guī)格的裝置實現(xiàn)這些小間隙，導管優(yōu)選被固定在盤上，優(yōu)選圓盤上。更優(yōu)選地，該盤具有窄直徑公差。優(yōu)選地，該公差小于3mm，優(yōu)選小于Imm,即，該盤具有最大偏離平均直徑1.5_、優(yōu)選0.5mm的直徑。
[0087]因此，本發(fā)明優(yōu)選涉及根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中環(huán)狀導管由彎曲的矩形管組成并固定在具有窄直徑公差的盤上。
[0088]該導管可以通過技術人員公知的任何方法建造。例如，該導管可以通過在該盤上進行激光焊接施工而建造。建造該導管的一優(yōu)選實施例為使矩形管彎曲以形成導管并通過將它們的外形保持在小于3_、優(yōu)選小于1_的很窄公差內而將它固定在該盤上。
[0089]可通過將所述外形保持在小于3_、優(yōu)選小于1_的很低公差內使用多于一個盤來釘住(staple)它們。用于實現(xiàn)這一點的設備是技術人員公知的并且在最簡單的形式下可至少整體地位于具有合適地指定的直徑和位置公差的盤中。一優(yōu)選實施例使用該設備來對盤進行彼此調節(jié)。在最簡單的方式中，這可以是允許在任意方向上對盤進行彼此調節(jié)的螺桿。
[0090]磁力作用于磁性成分上的距離受至少一個磁體的表現(xiàn)限制。利用低強度標準磁體確定導管的高度的示例性距離可為80mm，優(yōu)選60mm，非常特別優(yōu)選40mm。因此，導管的高度可以在20至100mm、優(yōu)選40至80mm的范圍內，例如65mm。
[0091]只要符合本發(fā)明的裝置的主要特征，本發(fā)明的裝置可具有任何其它構型。在一優(yōu)選實施例中，應當確保待分離的優(yōu)選水分散體與安裝在反應器空間的外側的至少一個磁體或由該至少一個磁體產生的磁場充分接觸。
[0092]根據(jù)本發(fā)明的裝置一般而言可以由技術人員公知的任何材料制成適用于這種裝置，例如非磁性材料，優(yōu)選非磁性不銹鋼或非磁性鑄鐵。
[0093]可以根據(jù)本發(fā)明的使用的導管的其它細節(jié)是本領域技術人員公知的并且例如在程序工程教科書中描述。
[0094]根據(jù)本發(fā)明的裝置本身和/或環(huán)狀導管原則上可以設置在本領域技術人員認為合適并允許本發(fā)明的方法的足夠高的分離效力的任何定向上，只要管狀反應器相對于重力以通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并且通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口的方式設置。
[0095]在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置和/或環(huán)狀導管是豎直地設置的。根據(jù)本發(fā)明，“豎直設置”指環(huán)狀導管以流經(jīng)環(huán)狀導管的分散體上下(即，豎直)流動但基本不會從一側流到另一側(即，水平流動)的方式設置。
[0096]一般而言，本發(fā)明的裝置中的單獨的流可以通過重力和/或借助本領域技術人員公知的裝置(例如，泵)傳送。
[0097]因此，本發(fā)明優(yōu)選涉及根據(jù)本發(fā)明的該裝置，其中通過至少一個泵來實現(xiàn)分散體的流動。
[0098]可以通過技術人員公知的所有措施來實現(xiàn)本發(fā)明的裝置的以下主要特征:環(huán)狀導管相對于重力以通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并且通過磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口的方式設置。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的一優(yōu)選實施例中，環(huán)狀導管以環(huán)的封閉端指向上而環(huán)的開口端指向下的方式布置。在一優(yōu)選實施例中，該至少一個入口和至少兩個出口存在于環(huán)的開口端。
[0099]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一優(yōu)選實施例中，環(huán)狀導管以環(huán)的開口端處于底部的方式豎直地設置。
[0100]根據(jù)本發(fā)明，環(huán)的位置優(yōu)選由至少第一出口的位置限定，所述至少第一出口的位置由該至少第一出口與將磁性成分引導到至少第二出口的導管之間的邊緣限定，如例如圖8所示。該邊緣在圖8中用黃點標記。豎直布置的環(huán)優(yōu)選以沉降的非磁性成分從它們在此被沉降的壁直接來到至少一個第一出口(流I)的方式旋轉。
[0101]以該邊緣與豎直環(huán)的中心之間的水平線為基準(=0° )，該環(huán)可以沿兩個方向(順時針方向=負值；逆時針方向=正值)旋轉以實現(xiàn)這些條件。
[0102]在又一優(yōu)選實施例中，該環(huán)沿著其垂直方向、優(yōu)選沿徑向側向旋轉-90°至45°，優(yōu)選-45°至30°，最優(yōu)選-30°至15°。該旋轉角度與至少第一出口的幾何設計和通向至少第二出口的導管的幾何設計關聯(lián)。
[0103]因此，本發(fā)明優(yōu)選涉及根據(jù)本發(fā)明的該裝置，其中至少第一出口與將磁性成分引導到至少第二出口的導管之間的邊緣的位置沿著其垂直方向側向旋轉-90°至+45°，優(yōu)選-45°至+30°，最優(yōu)選-30°至+15°。
[0104]根據(jù)本發(fā)明，可以使用單個如上所述的裝置以便從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離磁性成分。
[0105]在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，多于一個根據(jù)本發(fā)明的導管可以并聯(lián)設置和操作。這意味著待分離的分散體同時流經(jīng)多于一個根據(jù)本發(fā)明的導管。在一優(yōu)選實施例中，至少兩個導管并聯(lián)設置和操作。
[0106]因此，本發(fā)明優(yōu)選涉及根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中至少兩個導管并聯(lián)設置和操作。在又一優(yōu)選實施例中，至少30個、特別優(yōu)選100個、更優(yōu)選至少200個根據(jù)本發(fā)明的導管并聯(lián)設置和操作。
[0107]本領域普通技術人員了解如何連接這些導管以便使它們并聯(lián)設置和操作。在一優(yōu)選實施例中，所有導管的所有至少兩個出口在任何情況下都是相連的以提供至少兩個共用出口。在一優(yōu)選實施例中，所有存在的裝置的所有至少兩個入口在任何情況下都是相連的以提供至少兩個共用入口。技術人員了解應當如何實現(xiàn)這些連接。例如，為了在由多于一個根據(jù)本發(fā)明的導管形成的裝置中的所有位置產生相當?shù)膲毫?，可以調節(jié)共用入口和/或出口的直徑。[0108]在一優(yōu)選實施例中，分散體中存在的磁性成分至少部分、優(yōu)選全部(S卩，以按重量計至少60%、優(yōu)選按重量計至少90%、特別優(yōu)選按重量計至少99%的比例)由于磁場而聚集在環(huán)狀導管的面對至少一個磁體的一側。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的這種磁性成分的聚集產生存在于環(huán)狀導管空間的外壁上并由磁體沿一個方向移動的包括分散介質的緊湊團塊。然而，此團塊包括夾雜的非磁性成分，所述非磁性成分如果保持在其中則會引起在效率和成分方面的某些不利之處，比如堵塞以及與其相關的成本和停工時間。作為對磁性成分的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選處理的結果，特別是在反應器的外壁上存在磁性成分的緊湊團塊，使用沖洗流來至少部分地將此團塊局部地分層。夾雜的非磁性成分優(yōu)選以此方式釋放。所釋放的非磁性成分優(yōu)選隨沖洗流優(yōu)選逆著磁性成分的移動被運走，而磁性成分由所存在的磁場移動。
[0109]根據(jù)本發(fā)明，“沖洗流”是既不包括磁性成分又不包括非磁性成分的流。在一特別優(yōu)選的實施例中，沖洗流為水。然而，它也可以是水和溶劑的任何上述組合。
[0110]根據(jù)本發(fā)明，沖洗流優(yōu)選通過本領域技術人員公知的所有方法在用于分離后的磁性成分的至少一個第二出口之后經(jīng)至少一個第二入口增加至所述流，例如，借助噴嘴、傳統(tǒng)供給線、設置在環(huán)中的噴嘴、穿孔板和膜片以及它們的組合。
[0111]根據(jù)本發(fā)明，沖洗流可以成本領域技術人員認為合適的任何角度沖擊在來自用于分離后的磁性成分的至少一個第二出口的流中包括的磁性成分上以用于很高的沖洗作用。在一優(yōu)選實施例中，沖洗流成60°至120°、優(yōu)選80°至100°的角度、特別優(yōu)選成直角在用于分離后的磁性成分的至少一個出口處與所述流相遇。該優(yōu)選角度的優(yōu)點在于，獲得最大可能的沖洗作用。
[0112]在本發(fā)明的方法中，可以從本領域技術人員認為合適的任何方向或反應器空間的側面使用沖洗流處理待處理的分散體的磁性成分。例如，可以在環(huán)狀導管的被磁體吸引的磁性成分優(yōu)選作為緊湊團塊位于其上的一側導入沖洗流。在此實施例中，可實現(xiàn)磁性成分的緊湊團塊的特別高的混合程度。根據(jù)本發(fā)明，也可以在環(huán)狀導管的與優(yōu)選作為緊湊塊體存在的被磁體吸引的磁性成分相對的一側導入沖洗流。
[0113]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選借助泵Pl將待處理的水分散體優(yōu)選傳送通過環(huán)狀導管空間。使用其處理磁性成分的沖洗流優(yōu)選通過泵P2傳送。在已執(zhí)行本發(fā)明的方法之后，優(yōu)選通過泵P3傳送所獲得的包括磁性成分的流。在本發(fā)明的方法的一特別優(yōu)選的實施例中，沖洗流可以被匹配的泵P2和P3分割，其中體積流P2大于體積流P3。這實現(xiàn)了非磁性成分以規(guī)定的體積流量在至少一個第二出口處反沖到流內(流II)。
[0114]本發(fā)明還涉及一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的方法，其中該分散體流經(jīng)環(huán)狀導管，該環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，還包括至少一個磁體，該磁體可在導管旁邊移動，其中導管相對于重力以通過沉降并通過分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口的方式設置。
[0115]如關于根據(jù)本發(fā)明的裝置所述的一般說明和優(yōu)選實施例也涉及根據(jù)本發(fā)明的該方法。
[0116]在一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及本發(fā)明的該方法，其中待處理的分散體具有例如按重量計3%至50%的固體含量。
[0117]在又一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及本發(fā)明的該方法，其中分散體為水分散體。[0118]在又一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及本發(fā)明的該方法，其中磁性成分選自由磁性顆粒、磁性顆粒和非磁性成分的附聚物、以及它們的混合物組成的群組。
[0119]在又一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及本發(fā)明的該方法，其中所述方法在5至60°C、更優(yōu)選10至40°C、例如環(huán)境溫度下實施。
[0120]本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的裝置用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離這些磁性成分的用途。
[0121]如關于根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法所述的一般說明和優(yōu)選實施例也涉及根據(jù)本發(fā)明的該用途。
[0122]在一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及本發(fā)明的該用途，其中分散體為水分散體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0123]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性裝置。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的裝置中的多個導管的組件。
[0124]在圖1至8中，標號具有以下含義:
[0125]I第一入口，經(jīng)其導入包括磁性成分和非磁性成分的分散體
[0126]2第二入口，經(jīng)其導入沖洗流
[0127]3第一出口，經(jīng)其放出包括非磁性成分的分散體
[0128]4第二出口，經(jīng)其放出磁性成分
[0129]5 導管
[0130]6 磁體
[0131]在圖3和8中，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性裝置，其中畫出了剖面I至VII。剖面I至VII在圖2至7中詳細示出。在圖2至7中，在任何情況下，在左側示出用于非磁性顆粒的力的平衡，并且在右側示出用于磁性顆粒的力的平衡。
[0132]圖中，G指通過重力而作用的力，F(xiàn)指通過流動而作用，R指合力，M指磁力。
[0133]例如，在圖3至8中示出了重力在導管的不同剖面中對磁性顆粒和非磁性顆粒的分離的影響。在剖面II至VI中，當磁性顆粒被至少一個磁體的磁力迫使移動至導管的外壁時，重力輔助非磁性顆粒移動至導管的內壁。
[0134]在剖面I中，不存在對分離非磁性顆粒的輔助。該剖面通常不用于分離。
[0135]在剖面VII中，優(yōu)選不存在進一步的分離。它是“清洗后的”分散體的出口。
[0136]在剖面VIII中，可以通過逆流流動來分離僅很小的非磁性顆粒。在此剖面中重力未輔助分離。因此，優(yōu)選防止大的非磁性顆粒沉淀于該剖面上。該沉淀可以例如通過導管的第一出口的定位來防止，如在圖8中示例性地示出的。
【具體實施方式】
[0137]為了證明根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法可以用于從水分散體分離磁性顆粒，實施了以下示例。
[0138]在所有示例中，使用了標準磁體。作為磁性顆粒,使用了具有在I?3 μ m的范圍內的直徑的可商購磁鐵。將該磁鐵沉降在水中，從而在箱底建立一個薄層。這些沉降的磁性顆?？朔亓σ苿又链朋w裝置。當觀察到該層內的第一次移動時以及當該層從磁體被完全去除時，記錄磁鐵層與磁體之間的距離。獲得了以下結果:
[0139]
【權利要求】
1.一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離磁性成分的裝置，所述裝置包括所述分散體所流經(jīng)的至少一個環(huán)狀導管，所述環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，所述裝置還包括至少一個磁體，所述磁體能夠在所述導管旁邊移動，其中所述導管設置成相對于重力通過沉降并通過所述分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個磁體在操作期間由旋轉裝置、優(yōu)選轉鼓移動。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其中，至少兩個導管并聯(lián)地設置和操作。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的裝置，其中，所述分散體的流動通過至少一個泵實現(xiàn)。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的裝置，其中，待處理的所述分散體具有按重量計3%至50%的固體含量。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的裝置，其中，所述環(huán)狀導管豎直地設置，并且所述環(huán)的開口端位于底部。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的裝置，其中，所述至少第一出口與將所述磁性成分引導到所述至少第二出口的導管之間的邊緣的位置沿著其垂直方向側向旋轉-90°至+45。，優(yōu)選-45° 至+30。，最優(yōu)選-30° 至+15。。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的裝置，其中，所述分散體的流動和所述至少一個磁體的移動方向是順流的。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的裝置，其中，所述環(huán)狀導管由彎曲的矩形管構成并被固定在具有窄直徑公差的盤上。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的裝置，其中，所述分散體的流動速率和所述至少一個磁體的速率之間的關系大于0.5:1，特別優(yōu)選1:1至20:1，更優(yōu)選2:1至10:1。
11.一種用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分離磁性成分的方法，其中該分散體流經(jīng)至少一個環(huán)狀導管，所述環(huán)狀導管具有至少兩個入口和至少兩個出口，還包括至少一個磁體，所述磁體能夠在所述導管旁邊移動，其中管狀反應器設置成相對于重力通過沉降并通過所述分散體的流動而輔助非磁性成分進入至少一個第一出口并通過作用在沖洗水流上的磁力而迫使磁性成分進入至少一個第二出口。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述待處理的分散體具有按重量計3%至50%的固體含量。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的方法，其中，所述分散體為水分散體。
14.根據(jù)權利要求11至13中任一項所述的方法，其中，所述磁性成分選自由磁性顆粒、磁性顆粒和非磁性成分的附聚物、以及它們的混合物組成的群組。
15.根據(jù)權利要求11至14中任一項所述的方法，其中，所述方法在5°C至60°C的溫度下進行。
16.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的裝置用于從包括磁性成分和非磁性成分的分散體分尚磁性成分的用途。
17.根據(jù)權利要求16所述的用途，其中，所述分散體為水分散體。
【文檔編號】B01D21/00GK103476504SQ201280016839
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年1月31日 優(yōu)先權日:2011年2月1日
【發(fā)明者】R·里格爾, I·多姆克, A·米哈伊洛夫斯基, D·勒施, S·多伊爾萊因, I·施實科夫, D·F·布萊克伍德 申請人:巴斯夫歐洲公司, 巴斯夫公司