CN101837321A - 赤泥超导高梯度磁分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种赤泥超导高梯度磁分离器，以解决现有的磁选机所存在的磁选效率低的问题。该赤泥超导高梯度磁分离器包括：产生背景磁场的超导磁体；分离器，其设有两个连成一体的分离室；各分离室均为内部装填聚磁体的，且设置有浆料入口、出口，及冲洗水入口、出口的密闭容器；该分离器的两端分别设置有支撑导轨；且该赤泥超导高梯度分离器还设有驱动上述两分离室沿导轨交替进出该背景磁场的驱动装置。该赤泥超导高梯度磁分离器可用于多种场合，如高岭土除铁，金属矿石冶炼前除铁，化工原材料除铁等，是一种利用强磁场除铁的广谱设备。
Description
技术领域
本发明涉及环保固体废弃物资源化处理技术领域，尤其涉及一种赤泥超导高梯度磁分离器。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中铝土矿经强碱浸出铝时矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅不溶解而形成的残渣，一般氧化铁含量较大，外观与赤色泥土相似，因而得名。每生产1吨氧化铝就有0.8-1.5吨赤泥产出，全世界每年排放赤泥约6000万吨，到2008年底我国氧化铝产量约为2600万吨，年排出赤泥量接近3000万吨。据统计，仅中铝六大氧化铝厂，年排出的赤泥量就达1200万吨，累积赤泥堆存量高达上亿吨，而其利用率仅为15％左右。
尽管在赤泥问题上，世界上已经进行了五十多年的研发努力，但直到今天，大规模的处理赤泥依然是棘手问题，引起了严重环境问题。近年来随着氧化铝工业的高速发展，赤泥排放量日益增加，如何有效处置赤泥是目前急需解决的问题。
从赤泥中回收铁是赤泥处理问题中的重要步骤。目前，该步骤比较常用的方法是还原磁选法，即用煤等、焦炭、天然气、水蒸气等还原剂在高温下对赤泥进行烧结/焙烧，然后再对其产物通入高强度磁选机进行分选；然而现有的磁选机普遍存在铁的磁选效率低的问题。与此同时，在全球铁矿石资源日趋减少及超导磁分离技术的不断发展的背景下，利用超导磁分离技术对赤泥中的铁矿石进行分离已成为可能。
发明内容
本发明提供一种赤泥超导高梯度磁分离器，以解决现有的磁选机所存在的磁选效率低的问题。
本发明提供的赤泥超导高梯度磁分离器包括：
产生背景磁场的超导磁体；
分离器，其设有两个连成一体的分离室；各分离室均为内部装填聚磁体的，且设置有浆料入口、出口，及冲洗水入口、出口的密闭容器；
该分离器的两端分别设置有支撑导轨；且该赤泥超导高梯度分离器还设有驱动上述两分离室沿导轨交替进出该背景磁场的驱动装置。
上述两分离器之间还设有至少一隔板。如此，使聚磁体冲洗完全在磁场外进行，降低磁场对聚磁体冲洗的影响。
可选的，该驱动装置包括丝杠和减速机。
可选的，该聚磁体由以下聚磁材料中的一种或任意组合组成，该聚磁材料包括但不限于：非晶态钢毛、不锈钢钢毛、海绵铁、硅钢片及海绵镍。其中，该聚磁体可设计成符合流体力学且便于对赤泥中磁性较强物质进行吸附与脱附的特定结构。
本发明中，该超导磁体可以是低温超导磁体，也可以是高温超导磁体，较佳的，其形成的背景磁场的强度不小于3特斯拉。
本发明提供的赤泥超导高梯度磁分离器，利用超导磁体形成高强度磁场，并用聚磁体在磁场中形成高梯度。由于赤泥中磁性物质主要是针铁矿和铝针铁矿，其他磁性物质磁性较弱，所以分离出的磁性物质的铁含量较高，具有较高的回收价值。而且，该赤泥超导高梯度磁分离器的两分离室交替进出该背景磁场，一个分离室在进行磁吸附的同时，另一个分离室在进行磁脱附，而且两分离室共用一套驱动装置，从而在不增加驱动装置的前提下使分离器的工作效率提高了一倍。
附图说明
图1为本发明提供的赤泥超导高梯度磁分离器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。
本发明的较佳实施例提供一种赤泥超导高梯度磁分离器，如图1所示，该赤泥超导高梯度磁分离器包括：超导磁体1、由两个分离室2、3组成的分离器，该分离器的两端分别设有支撑导轨及驱动该分离器沿该导轨做往返运动的驱动装置，如图1所示，该分离器的单个分离室的长度与背景磁场的长度基本接近，如此，则在该分离器沿导轨做往返运动的时候，两分离室交替进出该背景磁场。又如图1所示，本实施例公开的超导磁体1呈空心柱状，其柱内空腔形成高强度背景磁场；分离室2、3交替进出于该超导磁体的内部空腔，其结构均为设有赤泥浆料入口、出口、冲洗水入口、出口及装填有聚磁体的密闭容器。本发明中，该驱动装置的可以由齿轮、带、链及丝杠、减速器及升降机等组成，其结构为本领域技术人员所熟知的技术，故在本发明中不再赘述。
根据电磁理论，当电流通过导线时，在导线周围就会产生磁场。而磁场强度的高低与导线中电流的大小成正比，与距离成反比。因此当距离一定时，磁场强度的大小完全取决于导线中电流的大小。由于普通导线电阻较高，所能通过的电流较小，固磁场强度无法提的很高。但超导体在超导状态下其电阻几乎为零，所以可通过的电流几乎不受限制，因此其产生的磁场强度也是其他材料所无法达到的。
因此本发明中，采用超导磁体提供高强度的背景磁场，其中，超导磁体是用超导导线作励磁线圈的磁体，且该超导磁体是可以产生高强度背景磁场的低温超导磁体或高温超导磁体；而本发明所述的聚磁体是由能够改变磁力线的材质制成，该聚磁体可将磁场分割并形成高梯度，从而大大提高了对磁性物质的吸附性能，本发明中，该聚磁体可以由非晶态钢毛、不锈钢钢毛、海绵铁、硅钢片及海绵镍等聚磁材料中的一种或任意组合组成，且在制作过程中，可将细小的丝状或片状的各组成材质编织成符合流体力学且便于对赤泥中磁性物质进行吸附与脱附的特定结构。
本发明中，当驱动装置将分离室2(或分离室3)沿导轨推入超导磁体的内部空腔后，在超导磁体1所形成的高强度背景磁场的作用下，从浆料入口进入分离室2(或分离室3)中的赤泥浆料被磁化，而且在聚磁体所形成的高梯度磁场的作用下，赤泥浆料中磁性较强的铁精矿被吸附到聚磁体上，而磁性较弱或非磁性物质则随浆料从浆料出口排出该分离室2(或分离室3)，从而实现强弱磁性颗粒之间的分离。在聚磁体吸附饱和后，该驱动装置将该分离室2(或分离室3)推出该超导磁体1所形成的背景磁场，并将分离室3(或分离室2)推入该超导磁体1所形成的背景磁场，同时用冲洗水入口进入的清水将吸附在分离室2(或分离室3)聚磁体上的铁精矿等磁性颗粒冲洗下来，并在冲洗水出口对冲洗下来的磁性颗粒进行回收，由于冲洗下来的磁性颗粒的铁含量较高，因此也就具有较高的回收价值。由于两分离室交替进出该背景磁场，一个分离室在进行磁吸附的同时，另一个分离室在进行磁脱附，而且两分离室共用一套驱动装置，从而在不增加驱动装置的前提下使分离器的工作效率提高了一倍。
本发明所提供的赤泥超导高梯度磁分离器具有以下优点：
1、磁场强度、梯度高，能分离较小铁磁颗粒。特别是对赤泥中200目左右的铁磁颗粒有较好的分离效果。赤泥中铁分离较彻底。
2、分离出铁磁颗粒纯度较高，铁含量一般可达到40％以上。
3、消耗功率低，是同样赤泥处理量电磁铁分离功率消耗的10％左右。节约大量能源。
4、运行稳定、维修量小；可实现全自动化运行，操作管理简便。
5、物理分离铁磁颗粒，无二次污染。
6、不产生废水，分离用水可完全循环利用。
本发明所提供的赤泥超导高梯度磁分离器可用于多种场合，如高岭土除铁，金属矿石冶炼前除铁，化工原材料除铁等，是一种利用强磁场除铁的广谱设备。下面就本发明的赤泥超导高梯度磁分离器的应用实例做详细描述：
对比实例
山东铝业采用拜耳法生产氧化铝产生的赤泥，铁量为20.23％，用电磁分离在1特斯拉左右的背景电磁场下，分离出的铁磁颗粒铁含量大约在35％左右，而分离后赤泥中仍含有大约15-20％左右的铁，铁分离不彻底，且分离后铁磁颗粒铁含量偏低。
本发明实例1
采用本发明的赤泥超导高梯度磁分离器，采用不锈钢钢毛为聚磁体，在4特斯拉背景磁场强度运行条件下，对山东铝业赤泥中铁磁颗粒进行分离，分离后赤泥中铁含量小于5％，分离出的铁磁颗粒含铁量可达到40％以上。且运行成本仅相当于电磁分离的20％。回收率高，能耗低，具有极大的经济效益。
本发明实例2
高岭土作为造纸工业的添加剂已被广泛应用。由于高龄土中含有0.8％左右的铁，所以纸张在长期存放时会变黄。怎样除去高岭土中的铁？一直是高岭土生产厂家研究的课题。
取广西北海产优质高岭土，铁含量为0.8％，采用本发明的赤泥超导高梯度磁分离器，并将其中钢毛密度增加一倍，在5特斯拉背景磁场强度下，对其中的铁进行吸附，其铁含量降低到0.5％。高岭土白度提高2度以上，产品档次大为提高。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，包括：
产生背景磁场的超导磁体；
分离器，其设有两个连成一体的分离室；各分离室均为内部装填聚磁体的，且设置有浆料入口、出口，及冲洗水入口、出口的密闭容器；
该分离器的两端分别设置有支撑导轨；且该赤泥超导高梯度分离器还设有驱动上述两分离室沿导轨交替进出该背景磁场的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，两分离室之间设有至少一隔板。
3.根据权利要求1所述的赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，该驱动装置包括丝杠和减速机。
4.根据权利要求1所述的赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，该聚磁体由以下聚磁材料中的一种或任意组合组成，该聚磁材料包括：
非晶态钢毛、不锈钢钢毛、硅钢片、海绵镍或海绵铁。
5.根据权利要求1至4任一所述的赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，该超导磁体为低温超导磁体。
6.根据权利要求5所述的赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，该低温超导磁体形成的背景磁场的强度不小于3特斯拉。
7.根据权利要求1至4任一所述的赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，该超导磁体为高温超导磁体。
8.根据权利要求7所述的赤泥超导高梯度磁分离器，其特征在于，该高温超导磁体形成的背景磁场的强度不小于3特斯拉。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Xiaojun Inventor after: Liu Changjun Inventor after: Wang Jun Inventor after: Wang Zhangxin Inventor after: Wu Xiaohui Inventor before: Wang Xiaojun Inventor before: Liu Changjun Inventor before: Wang Jun Inventor before: Wang Zhangxin |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG XIAOJUN LIU CHANGJUN WANG JUN WANG ZHANGXIN TO: WANG XIAOJUN LIU CHANGJUN WANG JUN WANG ZHANGXIN WU XIAOHUI |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100922 |