CN102600969B

CN102600969B - 一种优化磁介质排列组合的单元介质分析方法

Info

Publication number: CN102600969B
Application number: CN201210074235.6A
Authority: CN
Inventors: 陈禄政
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2032-03-20
Also published as: CN102600969A

Abstract

本发明提供一种优化磁介质排列组合的单元介质分析方法，属于从原料中提取或去除细粒弱磁性颗粒的技术领域。该方法将具有一定厚度的磁介质堆看作多个薄层单元介质模块的有序组合，使模块上介质单丝对磁性颗粒的捕获现象可视，实现对磁介质堆内部磁性颗粒捕获行为的有效定性分析和准确定量测定，可以针对物料的特点确定最优的磁介质排列组合。该方法由于实现对磁介质堆内部磁性颗粒捕获行为的可视化研究，定性分析与定量测定相结合，既可用于高梯度磁分离技术的创新设计，也可用于现已应用高梯度磁分离技术的技术升级，具有重要的应用前景。

Description

一种优化磁介质排列组合的单元介质分析方法

技术领域

本发明涉及一种优化磁介质（磁介质是实现高梯度磁分离过程的载体）排列组合的单元介质分析法，可以明显提高高梯度磁分离的效能，属于从原料中提取或去除细粒弱磁性颗粒的技术领域。

背景技术

高梯度磁分离技术是分离细粒及微细粒弱磁性颗粒的最有效方法之一，广泛应用于矿业领域中赤铁矿、钛铁矿、黑钨矿等弱磁性矿物的分离，及环境工程等领域中弱磁性颗粒杂质的分离。磁介质作为高梯度磁分离过程的载体，介质单丝的材料、大小、形状及其排列组合等对磁介质内部的磁场分布和磁性颗粒的动力学行为具有决定性影响，从而显著影响高梯度磁分离的效能。由于磁介质内部的介质单丝间存在磁场耦合作用导致磁场分布复杂，而当前缺乏对磁介质内部磁性颗粒捕获行为和规律进行有效分析或测定的技术方法；这样，人们在设计磁介质时，主要借签“单丝磁力捕获”理论（即，介质单丝对磁性颗粒的磁力捕获理论），结合实践经验，在不造成磁介质堵塞和现有加工工艺允许条件下，在磁介质盒内尽可能多地充填介质丝，以确保其具有足够大的吸附表面积；对介质丝材料、大小、形状及其排列组合和磁介质厚度等的确定并无可靠的理论依据，无法确保高梯度磁分离过程的高效性。

发明内容

为了解决基于物料特性科学选择磁介质的技术难题，提供一种优化磁介质排列组合的单元介质分析法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：将具有一定厚度的磁介质堆看作多个薄层单元介质模块的有序组合，使模块上介质单丝对磁性颗粒的捕获现象可视，实现对磁介质堆内部磁性颗粒捕获行为的有效定性分析和准确定量测定。具体实施步骤如下：（如图3所示）

（1）首先制作由介质丝单层排列的单元介质模块（如图1，以圆柱形棒介质丝为例），其中每种单元介质模块的构造不同；对每种单元介质模块，与之对应一组能科学反映其排列特点的特征数字标识，以便在分析过程中快速精确地识别模块的排列特点，可大幅减少分析的工作量；

（2）根据特征数字标识，从步骤（1）模块中挑选部分单元介质模块进行有序组合（不是全部模块），通过磁介质盒固定，形成不同排列组合的磁介质堆；同样，基于所用单元介质模块的特征数字标识，对不同排列组合的磁介质堆进行科学的数字编号；（对每种磁介质堆，对应一组能科学反映其排列特点的数字编号，结合应用高梯度磁分离试验的定性和定量分析结果，可以快速地精确界定最优的排列组合。）

（3）将每种排列组合的磁介质堆依次置于高梯度磁分离设备的分离区域，改变操作条件，进行高梯度磁分离试验；一个分离试验完毕，取出磁介质堆并拆除组合，对各个单元介质模块上介质单丝的磁性颗粒捕获物进行定性分析；定性分析完后，将介质单丝上的磁性颗粒捕获物洗净、脱水干燥后进行定量测定；综合比较定性分析和定量测定结果，选择关键评价指标，确定获得最优分离效能的数字编号及与之对应的最优排列组合。

所述单元介质模块的介质丝为导磁不锈钢材料，其形状、粗细、丝间距等根据实际情况确定。

所述磁介质堆为由大量导磁不锈钢棒、丝或网介质规整排列组成的固定集合体，是实现高梯度磁选过程中磁力捕获磁性颗粒的载体。

所述步骤（3）中改变的操作条件为磁场强度、给料浓度和给料速度中的任意一种或几种。（根据选用高梯度磁分离设备不同，其操作条件的个数和调节范围可以不同）

所述步骤（3）中定性分析包括对捕获物进行显微摄像或/和扫描电镜分析等（根据试验需要，可以任意选择其中一种或几种）；对单元介质模块上介质单丝的磁性颗粒捕获物的定量测定包括产率测定、磁性颗粒金属品位分析、金属回收率和分离效率计算中的任意一种或几种（根据试验需要，可以选择其中若干或全部指标，如，有时要进行金属分布率计算，有时不需要，这取决于试验情况）。

本发明的显著特点和积极效果：

1、可以用于高梯度磁分离技术的创新设计，提升其技术性能，如通过单元介质分析法试验，选择最佳的磁介质堆厚度以减小磁系空气隙，可以明显提高高梯度磁分离设备的磁感应强度，增强磁介质对微细粒磁性颗粒的捕获能力。

2、可以用于现已应用高梯度磁分离技术的技术升级，如针对所处理物料的特点，应用单元介质分析法试验，选择最佳磁介质丝类型及排列组合，可明显提高分离效能。

附图说明

图1为本发明的一种单层单元介质模块—圆柱形棒介质单丝组合示意图；

图2为本发明的一个磁介质堆示意图；

图3为实施本发明的工艺流程图；

图4为实施例中赤铁矿高梯度磁分离流程图。

图中标号：1—一个单元介质模块。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步描述，但本发明不限于以下所述范围。

采用的物料为赤铁矿，粒度微细，需要强磁力才能有效回收（介质越细磁力越强），故从最细的两种棒磁介质（即棒直径1 mm和2 mm）中选择，棒介质丝材料为导磁不锈钢。

本优化磁介质排列组合的单元介质分析方法是：

（1）如图2所示，对1mm和2mm棒介质，分别制作N=4种不同的单层排列的单元介质模块。对1 mm棒介质，这4种单元介质模块的棒距分别为1.0、1.2、1.5和1.8 mm，记作N₁₁、N₁₂、N₁₃和N₁₄，其下标第一位数“1”表示1mm棒介质，下标第二位数“1、2、3和4”分别对应棒距1.0、1.2、1.5和1.8mm；对2mm棒介质，这4种单元介质模块的棒距分别为1.5、1.8、2.0和2.2mm，记作N₂₁、N₂₂、N₂₃和N₂₄，其下标第一位数“2”表示2mm棒介质，下标第二位数“1、2、3和4”分别对应棒距1.5、1.8、2.0和2.2mm。

（2）从1mm棒介质的N=4种单元介质模块中，对每种单元介质模块，分别取M=21个模块组成棒介质堆（介质丝相互平行），相邻单元介质模块的距离（层间距）均为1.5 mm，将四种棒介质堆分别标记为N₁₁(1.5,21,B)、N₁₂(1.5,21,B)、N₁₃(1.5,21,B)和N₁₄(1.5,21,B)，括号内“1.5”表示层间距1.5mm，“21”表示棒介质堆由21个单元介质模块组成，“B”表示棒介质堆中相邻模块的介质丝为错位排列。每个棒介质堆的尺寸为60×60×60mm（长×宽×高）。

按同样方法，组成四种2mm棒介质堆，分别记作N₂₁(2.5,21,B)、N₂₂(2.5,21,B)、N₂₃(2.5,21,B)和N₂₄(2.5,21,B)，括号内“2.5”表示层间距2.5mm，“21”表示棒介质堆由21个单元介质模块组成，“B”表示棒介质堆中相邻模块的介质丝为错位排列。每个棒介质堆的尺寸为60×60×100mm（长×宽×高）。

（3）将以上1mm和2 mm（各4种，共8个）棒介质堆，分别放入某高梯度磁分离设备的分离区域，固定物料给料条件（200g/每次，固体浓度10%，通过棒介质堆的流速6.5 cm/s），改变磁场强度（磁场强度为连续可调），分别进行系列高梯度磁分离试验（如图4所示）。试验完后取出磁介质堆并拆除组合，对各个单元介质模块上介质单丝的磁性颗粒捕获物进行显微摄像和扫描电镜等定性分析；定性分析完后，将介质单丝上的磁性颗粒捕获物洗净、脱水干燥后进行产率测定、磁性产物金属品位分析、铁回收率和分离效率计算等定量测定。

表1是对-37 μm和-19 μm铁分布率分别占73.56%和56.40%的细粒赤铁矿，选择1mm (层间距1.5mm)和2 mm(层间距2.5mm)两种棒介质堆，分别通过系列高梯度磁分离试验确定的最佳排列组合，及与之对应的最佳分离效果和比较值。

表1 最优排列组合1 mm和2 mm棒介质堆高梯度磁分离试验结果对比

表2是对-37 μm和-20 μm铁分布率分别占88.90%和67.78%的细粒赤铁矿，选择1 mm (层间距1.5mm)和2 mm(层间距2.5mm)两种棒介质堆，分别通过系列高梯度磁分离试验确定的最佳排列组合，及与之对应的最佳分离效果和比较值。

表2 最优排列组合1 mm和2 mm棒介质堆高梯度磁分离分离结果对比

结果表明，对“表1”赤铁矿试样，1mm和2mm棒介质堆获得最佳高梯度磁分离效果的排列组合分别为N₁₂(1.5,21,B)和N₂₂(2.5,21,B)，显然，前者获得的分离指标优于后者。同样，对“表2” 赤铁矿试样，1mm和2mm棒介质堆获得最佳高梯度磁分离效果的排列组合分别为N₁₁(1.5,21,B)和N₂₁(2.5,21,B)，同样，前者获得的分离指标优于后者。这说明，1mm棒介质堆对两种赤铁矿试样中微细赤铁矿的回收能力更强。

Claims

1.一种优化磁介质排列组合的单元介质分析方法，其特征在于具体步骤经过如下：

（1）首先制作由介质丝单层排列的单元介质模块，其中每种单元介质模块的构造不同；对每种单元介质模块，采用一组能科学反映其排列特点的特征数字标识；

（2）根据特征数字标识，将步骤（1）模块中部分单元介质模块进行有序组合，通过磁介质盒固定，形成不同排列组合的磁介质堆；同样，基于所用单元介质模块的特征数字标识，对不同排列组合的磁介质堆进行科学的数字编号；

（3）将每种排列组合的磁介质堆依次置于高梯度磁分离设备的分离区域，改变操作条件，进行高梯度磁分离试验；一个分离试验完毕，取出磁介质堆并拆除组合，对各个单元介质模块上介质单丝的磁性颗粒捕获物进行定性分析；定性分析完后，将介质单丝上的磁性颗粒捕获物洗净、脱水干燥后进行定量测定；综合比较定性分析和定量测定结果，选择关键评价指标，确定获得最优分离效能的数字编号及与之对应的最优排列组合；所述步骤（3）中改变的操作条件为磁场强度、给料浓度和给料速度中的任意一种或几种。

2.根据权利要求1所述的优化磁介质排列组合的单元介质分析方法，其特征在于：组成单元介质模块的介质丝材料为导磁不锈钢。

3.根据权利要求1所述的优化磁介质排列组合的单元介质分析方法，其特征在于：所述步骤（3）对单元介质模块上介质单丝的磁性颗粒捕获物的定性分析为对捕获物进行显微摄像或/和扫描电镜分析。

4.根据权利要求1所述的优化磁介质排列组合的单元介质分析方法，其特征在于：所述步骤（3）对单元介质模块上介质单丝的磁性颗粒捕获物的定量测定为产率测定、磁性颗粒品位分析、金属回收率和分离效率计算中的任意一种或几种。