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Supraleitender Hochgradienten-Magnetabscheider (SHGMS)

Magnetabscheider von Quantum Design

Wenn Sie eine Suspension oder einen Schlamm mit Feinpartikeln in seine Bestandteile auftrennen wollen, und einige dieser Partikel magnetisch sind, wie z. B. Eisen, Nickel usw., dann ist Magnetabscheiden die Methode der Wahl.  Durch ein starkes Magnetfeld und die Erzeugung eines Magnetfeld-Gradienten, werden die magnetischen Teilchen aufgefangen, während das restliche Material unbeeinflusst den Abscheider passiert. Auf diese Weise können auch Schlämme von magnetischen Materialien befreit werden.

Der leistungsstarke, supraleitende Hochgradienten-Magnetabscheider von Quantum Design (Superconducting High-Gradient Magnetic Separator - SHGMS) wird komplett kryogenfrei betrieben und hat ein kompaktes, modulares Design. Das abgeschlossene, automatisierte System integriert sich reibungslos in bestehende Prozesse und kann kontinuierlich betrieben werden. Zusätzlich benötigt werden lediglich Strom, Druckluft, Rohmaterial und Wasser.  Mehrere Systeme können parallel verwendet werden, um die Prozesskapazitäten zu erhöhen und Durchsatzverluste bei Wartungsarbeiten zu minimieren.

Eigenschaften
  • 5 Tesla magnetisches Feld
  • Komplett kryogenfrei
  • Tonverarbeitung 10 Million kg/Jahr Durchsatz *
  • Einfach in bestehende Prozesslinien zu integrieren
  • Prozessparameter spontan veränderbar

Weitere Informationen

Geschichte und Technologie

Die Magnetabscheidung wird seit Jahrzehnten in der Bergbau- und mineralverarbeitenden Industrie genutzt. Die meisten Abscheider basieren dabei auf Permanentmagneten. Dieser Typ arbeitet mit einem niedrigen Gradienten und kommt zur Anwendung, wenn es um größere, stärker magnetische Partikel geht, wie z. B. die Konzentrierung von Eisenerz. Wird die angelegte magnetische Flussdichte auf über 2 Tesla erhöht, kann das Gerät auch sehr feine Partikel mit sehr schwacher paramagnetischer Suszeptibilität abscheiden.

Bei höheren Flussdichten erhöht sich auch die Leistungsfähigkeit des Gerätes. Dieser Typ ist ein Hochgradienten-Abscheider. Das magnetische Feld wird häufig von einem leistungsstarken supraleitenden Magneten generiert.

Quantum Designs SHGMS der nächsten Generation ist insofern einzigartig, als der Magnet komplett ohne flüssige Kühlmittel betrieben werden kann. Durch den Wegfall des Flüssighelium-Gefäßes ist das System besonders kompakt und für modulare Anwendung geeignet; ein einzelnes System kann für sich betrieben oder mit weiteren Systemen zusammen betrieben werden, um die Kapazität zu erhöhen.

Einfache Bedienbarkeit

Magnetabscheidung kann ein kompliziertes Verfahren sein. Quantum Design hat dieses Verfahren deutlich vereinfacht. Ein intuitives Interface leitet den Bediener durch den Setup-Prozess für alle Parameter, die für den Vorgang benötigt werden. Es überwacht die Abkühlsequenz des Magneten und gibt nach Beginn des Prozesses Feedback an den Anwender bezüglich Status, Timing und Gesamtzustand des Systems.

Das Quantum Design SHGMS hat zwei unabhängige Prozessbehälter, die automatisch in das Magnetfeld hinein- und wieder herausbewegt werden. Ein Behälter verarbeitet Material innerhalb des Feldes bis er vollständig mit magnetischen Teilchen gefüllt ist; der andere Behälter wird währenddessen außerhalb des Magneten gereinigt.  Die Behälter werden dann automatisch ausgetauscht und der Vorgang umgedreht. Diese Sequenz wiederholt sich kontinuierlich und gewährleistet einen fortlaufenden Prozess. Das Beispiel zeigt die farbige Darstellung der Prozesssequenzen, anhand derer zu erkennen ist, welcher Behälter gerade im Magneten im Betrieb ist und welcher sich in Reinigung befindet.

Eine einfache graphische Oberfläche erlaubt die Prozesssteuerung und Überwachung. Im ersten Screenshot sieht man graue Farbe (die Schlamm darstellt) in Behälter A (links), mit nicht-magnetischen Materialien. Gleichzeitig befindet sich Behälter B (rechts) außerhalb des Magnetfeldes. Das magnetische Material wird mit Wasser ausgespült; das ausgespülte Material geht in den Abfall.  Wenn sich die Prozessbedingungen ändern, wird der Bildschirm aktualisiert und zeigt an, dass nun Wasser in beide Behälter fließt. Der Zähler unten links zeigt die Zeit an, die verbleibt, bis Behälter B in den Magneten bewegt wird.

Die graphische Benutzeroberfläche zeigt außerdem Statusinformationen (links), mit denen sich Parameter wie z. B. die Abkühlung des Magneten beobachten lassen. Die Prozessparameter können anhand des Touchscreens (rechts) in das SHGMS System übertragen werden.

Modularität

Normalerweise wird das Abscheiden großer Mengen mit einzelnen, großen Abscheidern bewerkstelligt. Ein einzelnes Quantum Design SHGMS System kann 10-15 Millionen kg Ton pro Jahr verarbeiten. Ein Bergbauunternehmen kann mehrere Maschinen in Betrieb haben, und jedes einzelne System individuell konfigurieren. Dadurch kann entweder die Gesamtmenge an verarbeitetem Material gesteigert werden oder die Mine kann mehrere Sorten Ton gleichzeitig verarbeiten.

Bei der Verwendung von mehreren Systemen kann ein System gewartet werden, ohne dass es zu Ausfällen kommt. Der Durchsatzverlust wird so auf ein Minimum reduziert.

Anwendungen

  • SHGMS kommt bei einer Vielzahl unterschiedlicher Prozesse zur Anwendung. Zum Beispiel:
  • Aufarbeiten von Kaolin (Porzellanerde oder weiße Tonerde) zur Verbesserung des Reinheitsgrades und Steigerung des Wertes
  • Konzentrierung wertvoller Mineralien wie seltene Erden oder Edelmetalle
  • Extraktion und Konzentrierung sehr kleiner Teilchen von schwach magnetischen Materialien, bei Anwendungen, wo Geräte mit niedrigem Gradienten nicht erfolgreich sind.
    • Extraktion wertvoller Mineralien aus Bergbaurückständen - Grubenhalden (Abraum) enthalten oft wertvolle Materialien, die bei den ursprünglichen Gewinnungsprozessen nicht voll genutzt werden konnten. Mit SHGMS lassen sich diese Materialien extrahieren und konzentrieren. Dies gilt vor allem für Uran, Gold, Platin, Titan und seltene Erden.
  • Das Entfernen und Wiederverwerten von spanabhebenden Produkten in Kühlmitteln
    • Stahl und Aluminiumspäne in der Schwerindustrie
    • Seltene-Erden-Mineralien in Permanentmagnet-Produktionsanlagen
  • Industrielle Abwasserkontrolle
    • Abfangen und Recycling von Feinstaub im Austrittstrom von Anlagen der Stahlproduktion
    • Wiederherstellen von Katalysator-Verlusten in den Austrittströmen unterschiedlichster industrieller chemischer Prozesse
  • Altlastensanierung - in Verbindung mit biologischen und chemischen Prozessen
  • SHGMS wurde bereits verwendet für das Entfernen von:
    • Radioaktiven Materialien
    • Metallen
    • Halogenorganischen Verbindungen wie Dioxin
    • Die o. g. Schadstoffe sind schon entfernt worden aus:
      • Fluss-, See und Hafensedimenten
      • Boden und Grundwasser

Downloads

Broschüren

SHGMS Brochure
SHGMS Brochure

Anwendungen

Applications of Superconducting Magnetic Separator
Applications of Superconducting Magnetic Separator
Poster: Industrial-scale purification of kaolin
Poster: Industrial-scale purification of kaolin

Videos

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Dr. Tobias Adler
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David Appel
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