Magnetische Trennverfahren
Magnetische Trennverfahren sind Methoden, die bereits während des Zweiten Weltkriegs für Metallschrott eingesetzt wurden. Später, in den 70ern, wurden drei Formen festgelegt: Trennung durch Überkopfmagnete, Trommeln und Magnetscheiben.
Die Magnettrennung - auch Magnetisierung genannt - ist ein Verfahren zur Trennung von Stoffen, bei dem ein Element der beiden sich vereinigenden Stoffe des heterogenen Gemischs magnetische Eigenschaften besitzt.
Bei der magnetischen Trennung von heterogenen Gemischen durch Magnetisierung wird die magnetische Suszeptibilität einer der magnetischen Komponenten genutzt. Bei dieser Technik werden magnetische Materialien, die ferromagnetische Bestandteile haben, mit Hilfe von Magnetismus und einem Magneten auf dem Gemisch angezogen, sodass der Magnet die metallischen Teilchen anzieht und sie von den nichtmetallischen Bestandteilen trennt.
Je nach der magnetischen Suszeptibilität können Mineralien paramagnetisch, ferromagnetisch oder diamagnetisch sein.
Die Magnettrennung hat zwei Anwendungsbereiche: die Entfernung von Eisenpartikeln aus einem Gemisch und die Trennung von magnetischen Elementen von nichtmagnetischen Elementen (homogenes Gemisch). Para utilizar este método de separación la mezcla homogénea ha de cumplir con la siguiente característica: Uno de los componentes ha de tener integrado propiedades magnéticas.
Zu berücksichtigende Faktoren bei der magnetischen Trennung von Stoffen
Die magnetische Trennung hängt von drei Faktoren ab:
1. Der magnetischen Kraft → sie spiegelt sich in der Gaußzahl wider.
2. Der Gravitationskraft → diese Kraft bezieht sich auf den Abstand zwischen den Schwerpunkten, bezogen auf die Teilchen.
3. Den Anziehungskräften → diese Kraft sehen wir, wenn wir den Magneten näher an das Gemisch bringen.
Bei der magnetischen Trennung werden die magnetischen Eigenschaften der Mineralien ausgenutzt. Deshalb müssen wir je nach Art der zu trennenden Mineralien einen Magneten mit mehr oder weniger Gauß verwenden:
- 500 - 5.000 → stark magnetisch (Magnetit)
- 5.000 - 10.000 → mäßig magnetisch (Granat)
- 10.000 - 18.000 → schwach magnetisch (Hämatit)
- 18.000 - 23.000 → schwach magnetisch (Bornit)
Wann wird die Magnettrennung eingesetzt
Die Magnettrennung kann in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, wie zum Beispiel: bei Eisengemischen, Eisenerzen, beim Schrottrecycling, auf Förderbändern, zur Wasserreinigung und bei vielem mehr.
Magnetische Trennung wird in verschiedenen Industriezweigen angewendet, wie z. B.:
- Recyclingindustrie → wir können sie im Recyclingprozess verwenden, um Objekte nach dem Material zu klassifizieren.
- Lebensmittelindustrie → sie wird verwendet, um Qualitätsprodukte ohne Verunreinigungen zu erhalten.
- Bergbau und Steinbrüche → hier wird sie zur Gewinnung von Eisen verwendet.
Das Gaußsche Gesetz
Das Gauß'sche Gesetz oder auch Gauß'sches Theorem wurde von Karl Friederich Gauß, einem Mathematiker, entdeckt, der 1835 die Beziehung zwischen dem elektrischen Fluss auf einer geschlossenen Fläche mit elektrischer Ladung formulierte. Es wurde allerdings erst 1869 veröffentlicht.
Das Gaußsche Gesetz besagt, dass der Fluss des elektrischen Feldes auf der geschlossenen Oberfläche zwischen der Ladung im Inneren der Oberfläche und der Permeabilität des Vakuums gleich groß ist.
Welche Eigenschaften hat das Gaußsche Gesetz?
Die Eigenschaften des Gaußschen Gesetzes:
- Der elektrische Fluss ist direkt proportional zur Nettoladung auf der geschlossenen Oberfläche.
- Wie unregelmäßig der elektrische Fluss auch sein mag, er ist unabhängig von der Form der Oberfläche.
- Dieser elektrische Fluss hängt nicht davon ab, wie die Ladung im Inneren der betreffenden Oberfläche verteilt ist.
- Die Anzahl der durch die Oberfläche verlaufenden Linien ist 0, sodass die externen Ladungen nichts zum elektrischen Fluss beitragen.
Wie ist die Formel für das Gaußsche Theorem?
Um die gesamte elektrische Ladung zu erhalten, müssen wir die folgende Formel verwenden:
Vektor von E = elektrisches Feld
d zusammen mit dem Vektor von S .= Oberflächenvektor
Q = Ladung
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ɛ0= Vakuum-Permeabilität, 8,85pFm-1
Zusätzlich zu dieser Formel können wir sie mit Hilfe der Differentialformel ermitteln. Diese Differentialformel ergibt sich aus dem Divergenztheorem.
p= Ladungsdichte pro Volumen
∇ = Divergenz
Wie wir bereits gesagt haben, ist der Fluss des elektrischen Feldes auf einer geschlossenen Fläche proportional zu ihrer Ladung.
Das Gesetz in Form einer Kugel
Um das Magnetfeld einer Kugel zu bestimmen, müssen wir das Gauß'sche Gesetz anwenden. Das Gaußsche Theorem zeigt uns, dass das elektrische Feld der Kugel, gleich groß ist, unabhängig davon, wo sie sich auf der Oberfläche befindet.
Im Gegensatz zum normalen Gauß'schen Gesetz müssen wir, wenn wir es auf eine Kugel anwenden, nur die magnetische Feldstärke (die auf der Oberfläche der Kugel) mit der Fläche ihrer Oberfläche multiplizieren, um das magnetische Feld einer Kugel zu ermitteln, und erhalten so die folgende Formel:
Um das elektrische Feld am Radius zu erhalten, muss es mit der folgenden Formel berechnet werden:
Wenn wir hingegen eine weitere Ladung anwenden wollen, müssen wir sie zum oberen Teil addieren, indem wir die andere im oberen Teil der Formel multiplizieren.
Elektromagnetische Induktion
Die elektromagnetische Induktion wurde 1831 von Michael Faraday entdeckt, als er die Fähigkeit nachwies, einen induzierten elektrischen Strom aus einem Magnetfeld zu erzeugen. Diese Entdeckung führte zum Bau von Generatoren.
Was ist elektromagnetische Induktion?
Elektromagnetische Induktion ist die Erzeugung von Elektrizität durch elektrische Ströme durch sich zeitlich verändernde Felder. Mit anderen Worten: Die Erzeugung dieses Stroms erfolgt durch Magnetismus.
Durch die Veränderung des magnetischen Feldflusses, wird die Menge der magnetischen Feldlinien in einem elektrischen Strom verändert. Nach dem Internationalen System wird der magnetische Feldfluss bei der elektromagnetischen Induktion durch (Wb) dargestellt.
Der magnetische Fluss wird durch Φ dargestellt und die Anzahl der Linien, die durch die Oberfläche verlaufen, kann berechnet werden:
Φ = (N) · B ·S ·cos (α)
In dem:
- N = Anzahl der Windungen
- B = Magnetisches Feld, dargestellt in Tesla
- S = Fläche, dargestellt in m2
Die Energieerhaltung bei der elektromagnetischen Induktion ist durch die Lenzsche Regel gegeben, die besagt, dass sich das Magnetfeld in die entgegengesetzte Richtung des Flusses bewegt. Neben dem Lenzschen Gesetz gibt es auch das Faradaysche Gesetz.
Die elektromagnetische Induktion spiegelt sich in dem Faradayschen Gesetz und dem Lenzschen Gesetz wider. Diese beiden Gesetze beruhen auf der Elektromagnetik und erklären diese. Im Gegensatz zur Lenzschen Regel gibt die Faradaysche Regel die Veränderung des magnetischen Flusses in Abhängigkeit von der Zeit an. Die Spannung im Stromkreis ist direkt proportional zur Änderung der Zeit, in der der Fluss durch eine Fläche fließt.
Was sind elektromagnetische Störungen?
Elektromagnetische Interferenz ist dasselbe wie elektromagnetische Induktion, nur dass statt eines Magneten ein Elektromagnet oder ein stabiler Magnet verwendet wird. Elektromagnetische Induktionssensoren werden in verschiedenen Bereichen wie Wissenschaft und Geophysik eingesetzt.
Es gibt zwei Gruppen:
Absichtliche = Diese Art von Gruppe zeichnet sich durch das bewusste Aussenden von Signalen aus, die mit dem Ziel ausgesendet werden, Störungen zu verursachen.
Unbeabsichtigt = Es handelt sich um eine Gruppe von elektromagnetischen Störungen, die unbeabsichtigt Störungen erzeugen und dadurch eine unbeabsichtigte Wirkung erzielen.
Zusätzlich zu dieser Klassifizierung gibt es auch:
Abgestrahlte Störung = Eine Störung wird als abgestrahlt betrachtet, wenn sich das Signal durch elektromagnetische Strahlung durch die Luft zwischen der Quelle und dem Opfer ausbreitet.
Leitungsgebundene Interferenz = Diese Art von Interferenz tritt auf, wenn sich die Störung über die gemeinsame Beziehung zwischen dem Sender der Störung und dem Empfänger ausbreitet. Sie verbreiten sich durch ein Kabel.
