CN111841885A - 浆液中磁性颗粒连续分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浆液中磁性颗粒连续分离装置，包括外壳体、过滤构件、固体收集管、液体收集管、固体出口和液体出口，外壳体的顶端设有浆液入口和顶部吹扫口，顶部吹扫口设于固体收集管的正上方，浆液入口设于液体收集管的上方，固体收集管与液体收集管的顶端设有垂直隔板，外壳体的外部布置有一定距离的生磁性装置和去磁性装置。该浆液中磁性颗粒连续分离装置设有转动的过滤构件、单独的固体收集管、液体收集管和气体分布器，通过使磁性颗粒吸附到过滤构件上并形成聚团，实现了颗粒和净化后浆液（纯液体）分开，拓宽了颗粒浓度范围，大幅提高了分离器效率。

Description

浆液中磁性颗粒连续分离装置
技术领域
本发明涉及一种浆液中磁性颗粒连续分离装置，具体过程通过利用磁性颗粒与场或者磁铁之间的力，构建一种连续且更有效的分离方法，可以应用于电力、化工、冶金、制药等行业。
背景技术
浆液中颗粒的分离至关重要，现有分离设备主要有旋风分离器和过滤器等，普遍存在能耗偏高、处理能力受限、超细粉难以处理等困难。对于磁性颗粒的分离，选择能耗低、处理量大的分离技术至关重要，磁性颗粒的分离可以应用到油品中磁性催化剂分离、废水中磁性物质、烟气中颗粒的分离等。所以，利用或借助磁技术进行分离将成为一个重要的方法。
目前，磁分离技术已应用于可以产生磁性颗粒的分离，美国专利（公开号：US4212651 A）发明了一种利用磁性分离煤中硫组分和部分灰组分；美国专利（公开号：US5017283 A）根据不同物质相对磁性系数的强弱发明了一种分离磁性物质的干燥分离方法，可以应用于干燥煤与矿物质的分离；美国专利（公开号：US 609921 A）发明了一种分离催化裂化催化剂的磁分离过程，有效的分离了不同磁性的催化剂颗粒，使催化剂的活性得到合理利用；美国专利（公开号：US 6540088 B2）发明了用电力和磁性力分离颗粒的方法，可以应用于煤的分级、飞灰的分离以及不同磁性物质的分离。除此之外，浆液中的磁性分离也已经应用，美国专利（公开号：US 4605678 A）用磁性过滤器分离合成油反应器内的催化剂颗粒，过滤聚集一定量的催化剂再反吹到反应器中；美国专利（公开号：7360657 B2）发明了连续的浆液磁分离过程，利用磁性吸引催化剂颗粒至内结构表面；美国专利（公开号：7658854B2）发明了针对非磁性流体中磁性颗粒的连续分离的方法。
上述专利证明磁分离已得到广泛应用，也有专利应用到浆液中磁性颗粒的分离，然而只是浆液中颗粒靠重力分离，部分颗粒和浆液没有完全分离，重力分离下来的颗粒随着浓的浆液一块排出，之后仍然需要进行二次分离。
发明内容
为了解决现有浆液中颗粒磁分离不能完全分离，为实现颗粒和净化后浆液（纯液体）分开，本发明提供了一种浆液中磁性颗粒连续分离装置，该浆液中磁性颗粒连续分离装置设置了过滤构件、单独的固体收集管和液体收集管，也增加了顶部吹扫口进行定期吹扫保持过滤构件的清洁，还设有分离单元和磁极单元，等等。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种浆液中磁性颗粒连续分离装置，其特征在于：该浆液中磁性颗粒连续分离装置包括外壳体、过滤构件、固体收集管、液体收集管、固体出口和液体出口，所述外壳体的顶端设有浆液入口和顶部吹扫口，所述顶部吹扫口设于固体收集管的正上方，所述浆液入口设于液体收集管的上方，所述固体收集管与液体收集管的顶端设有垂直隔板，所述外壳体的外部布置有一定距离的生磁性装置和去磁性装置；
所述固体收集管设置在外壳体的下面，并且固体收集管分别与外壳体的下端和固体出口相连，所述固体出口的面积不大于外壳体的底面积一半；所述液体收集管设置在外壳体的下面，并且液体收集管分别与外壳体的下端和液体出口相连，所述液体出口的面积不小于外壳体的底面积一半；
所述外壳体呈圆柱形，所述外壳体与过滤构件有一定间隙，所述外壳体内呈圆周方向均匀布置有2-6个过滤构件，所述过滤构件围绕不导磁的中心轴转动，所述中心轴和外壳体的中心线重合且均沿竖直方向设置。
进一步的，所述过滤构件由多层弧形朝向外壳体的水平扇形面组成，所述扇形面上布置有多个垂直于中心轴的横杆，并且垂直于扇形面方向上布置有多个竖杆，所述横杆和竖杆由圆棒组成，其主要吸附磁性颗粒并形成聚团。
进一步的，浆液入口喷淋浆液呈喷洒状，呈网格状，以便浆液更大面积接触过滤构件，使过滤构件快速吸引浆液中磁性颗粒。
进一步的，所述生磁性装置和去磁性装置呈圆弧形结构，其厚度为10mm~100mm，高度不大于外壳体的高度，可以是电磁、也可以是永久磁铁，在液体出口方位布置生磁性装置确保磁性颗粒完全吸附，在固体出口方位布置去磁性装置确保颗粒落入固体收集管。
进一步的，所述顶部吹扫口设有多个吹扫小孔，并且顶部吹扫口与过滤构件中水平扇形面的形状一致；在固体收集管的上方、外壳体的侧壁上设有吹扫部件，所述吹扫部件设有多个微孔，用于吹扫过滤构件中含有颗粒的垂直竖杆。
进一步的，所述中心轴的上端延伸至外壳体的顶端外部，并且中心轴的下端位于轴套中，所述轴套由轴向固定板固定，所述轴向固定板呈薄板状或者圆管、圆棒状。
进一步的，所述液体收集管与过滤构件之间设有气体分布器，所述气体分布器由多个风管和风帽组成，所述风帽安装在风管上，在浆液中颗粒浓度较大时使用，以确保浆液停留时间。
本发明的工作原理：浆液以一定流量通过浆液入口喷洒到带磁力的过滤构件，过滤构件的磁力由生磁性装置提供，浆液中的磁性颗粒被吸引到过滤构件上，去除磁性颗粒的液体落入液体收集管内由液体出口排出。当吸收磁性颗粒的过滤构件到达固体收集管上方时，开启去磁性装置，使过滤构件脱磁，颗粒在重力作用下落入固体收集管内，集到一定程度后由固体出口排出。另外，当浆液中颗粒浓度过大时，需开启气体分布器，确保液体停留时间。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1. 采用磁分离理念，装置内设有过滤构件，用于吸附浆液中的磁性颗粒并使其形成聚团，分离效率高，可以吸附很低浓度的浆液颗粒；
2. 磁性吸附和脱附分开，保证了分离的有效性，分离更彻底进；
3. 液体收集管上方布置气体分布器，可以延迟浆液停留时间，确保高浓度浆液的颗粒的分离效率；
4. 相对于现有的旋风分离器和过滤器效率更高，能耗更低。
附图说明
图1是本发明中浆液中磁性颗粒连续分离装置的立体结构示意图；
图2是本发明中浆液中磁性颗粒连续分离装置的俯视图；
图3是本发明图1中过滤构件的结构示意图；
图4是本发明中固体出口和液体出口的结构示意图；
图5是本发明中顶部吹扫口的结构示意图；
图6是本发明中吹扫部件的结构示意图；
图7是本发明中气体分布器的结构示意图。
图中：外壳体1、过滤构件2、横杆21、竖杆22、浆液入口3、顶部吹扫口4、吹扫小孔41、固体收集管5、液体收集管6、固体出口7、液体出口8、垂直隔板9、生磁性装置10、中心轴11、去磁性装置12、吹扫部件13、微孔131、轴向固定板14、轴套15、气体分布器16、风管161、风帽162。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
一种浆液中磁性颗粒连续分离装置，包括外壳体1、过滤构件2、固体收集管5、液体收集管6、固体出口7和液体出口8，外壳体1的顶端设有浆液入口3和顶部吹扫口4，顶部吹扫口4设于固体收集管5的正上方，浆液入口3设于液体收集管6的上方，固体收集管5与液体收集管6的顶端设有垂直隔板9，外壳体1的外部布置有一定距离的生磁性装置10和去磁性装置12；如图1和2所示。
磁性分为顺磁和反磁，磁性效果可根据磁性的要求，一般用磁化率表示，它表征磁介质属性的物理量。常用符号cm表示，等于磁化强度M与磁场强度H之比引，即
M= c m H
其中，对于顺磁质，cm＞0，对于抗磁质，cm＜0，其值都很小。
以浆液中分离含铁粉末为例，浆液以一定流量从浆液入口3喷洒到分离装置中，浆液中的含铁粉末在被生磁性装置10保持一定转速的过滤构件2吸附并形成聚团，脱除浆液中的粉末之后，净化液体落入液体收集管6并从液体出口8排出，当吸附粉末后的过滤构件2旋转到固体收集管5的上方时，在去磁性装置12的作用下使过滤构件2去磁，粘附在过滤构件2上的粉末在重力作用下落入固体收集管5并从固体出口7排出，定期开启顶部吹扫口4和侧面吹扫部件13，保持过滤构件2清洁；另外，若浆液浓度较大，可开启气体分布器16增加浆液停留时间，给吸附提供足够的时间。该浆液中磁性颗粒连续分离装置通过一定转速的过滤构件，实现磁性吸附和脱附分开，分离效率显著提高。
外壳体1呈圆柱形，外壳体1与过滤构件2有一定间隙，外壳体1内呈圆周方向均匀布置有2-6个过滤构件2，过滤构件2围绕不导磁的中心轴11转动，中心轴11和外壳体1的中心线重合且均沿竖直方向设置。过滤构件2由多层弧形朝向外壳体1的水平扇形面组成，扇形面上布置有多个垂直于中心轴11的横杆21，并且垂直于扇形面方向上布置有多个竖杆22，横杆21和竖杆22由圆棒组成，其主要吸附磁性颗粒并形成聚团，如图3所示。
浆液入口3喷淋浆液呈喷洒状，呈网格状，以便浆液更大面积接触过滤构件2，使过滤构件2快速吸引浆液中磁性颗粒。
生磁性装置10和去磁性装置12呈圆弧形结构，其厚度为10mm~100mm，高度不大于外壳体1的高度，可以是电磁、也可以是永久磁铁，如图2所示。
固体收集管5设置在外壳体1的下面，并且固体收集管5分别与外壳体1的下端和固体出口7相连，固体出口7的面积不大于外壳体1的底面积一半；液体收集管6设置在外壳体1的下面，并且液体收集管6分别与外壳体1的下端和液体出口8相连，液体出口8的面积不小于外壳体1的底面积一半，如图1和4所示。
顶部吹扫口4设有多个吹扫小孔41，并且顶部吹扫口4与过滤构件2中水平扇形面的形状一致；在固体收集管5的上方、外壳体1的侧壁上设有吹扫部件13，吹扫部件13设有多个微孔131，用于吹扫过滤构件2中含有颗粒的垂直竖杆22，如图1、图5、图6所示。
中心轴11的上端延伸至外壳体1的顶端外部，并且中心轴11的下端位于轴套15中，轴套15由轴向固定板14固定，轴向固定板14呈薄板状或者圆管、圆棒状，如图1。
液体收集管6与过滤构件2之间设有气体分布器16，气体分布器16由多个风管161和风帽162组成，风帽162安装在风管161上，如图1和图7。
该浆液中磁性颗粒连续分离装置采用磁分离理念，装置内设有过滤构件2，磁性吸附和脱附分开，分离效率高，可以吸附浓度很低浓度的浆液颗粒；液体收集管6的上方布置气体分布器16，可以延迟浆液停留时间，确保高浓度浆液的颗粒的分离效率；达到分离、节能效果。下面介绍该浆液中磁性颗粒连续分离装置的可选实施方式和实施例：
方式一：浆液以一定流量从浆液入口3喷洒到分离装置中，浆液中的含铁的粉末在被生磁性装置10保持一定转速的过滤构件2吸附，期间开启气体分布器16增加浆液停留时间，给吸附提供足够的时间，脱除浆液中的粉末之后净化液体落入液体收集管6并从液体出口8排出，当吸附粉末后的过滤构件2旋转到固体收集管5的上方时，在去磁性装置12的作用下使过滤构件2去磁，粘附在过滤构件2上的粉末在重力作用下落入固体收集管5并从固体出口7排出，定期开启顶部吹扫口4和侧面吹扫部件13，保持过滤构件2清洁。
方式二：浆液以一定流量从浆液入口3喷洒到分离装置中，浆液中的含铁的粉末在被生磁性装置10保持一定转速的过滤构件2吸附，脱除浆液中的粉末之后净化液体落入液体收集管6并从液体出口8排出，当吸附粉末后的过滤构件2旋转到固体收集管5的上方时，在去磁性装置12的作用下使过滤构件2去磁，粘附在过滤构件2上的粉末在重力作用下落入固体收集管5从固体出口7排出，定期开启顶部吹扫口4和侧面吹扫部件13，保持过滤构件2清洁。
实施例：常温下磁性浆液中磁性固体粉末的分离，如表1。
表1：室温下不同条件的对比
流速(ml/min) 磁场(Gauss) 气体分布器层数 产品浓度(kgwt%)
200 1500 3 0.1
250 1500 3 1
300 1500 3 2
200 2000 3 0.05
200 2500 6 0.002
结果显示：速度越大、磁场越小和气体分布器层数越少，分离效果越差，所以选择合适速度、磁场和气体分布器层数至关重要。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种浆液中磁性颗粒连续分离装置，其特征在于：该浆液中磁性颗粒连续分离装置包括外壳体（1）、过滤构件（2）、固体收集管（5）、液体收集管（6）、固体出口（7）和液体出口（8），所述外壳体（1）的顶端设有浆液入口（3）和顶部吹扫口（4），所述顶部吹扫口（4）设于固体收集管（5）的正上方，所述浆液入口（3）设于液体收集管（6）的上方，所述固体收集管（5）与液体收集管（6）的顶端设有垂直隔板（9），所述外壳体（1）的外部布置有生磁性装置（10）和去磁性装置（12）；
所述固体收集管（5）设置在外壳体（1）的下面，并且固体收集管（5）分别与外壳体（1）的下端和固体出口（7）相连，所述固体出口（7）的面积不大于外壳体（1）的底面积一半；所述液体收集管（6）设置在外壳体（1）的下面，并且液体收集管（6）分别与外壳体（1）的下端和液体出口（8）相连，所述液体出口（8）的面积不小于外壳体（1）的底面积一半；
所述外壳体（1）呈圆柱形，所述外壳体（1）与过滤构件（2）有间隙，所述外壳体（1）内呈圆周方向均匀布置有2-6个过滤构件（2），所述过滤构件（2）围绕不导磁的中心轴（11）转动，所述中心轴（11）和外壳体（1）的中心线重合且均沿竖直方向设置。
2.根据权利要求1所述的浆液中磁性颗粒连续分离装置，其特征在于：所述过滤构件（2）由多层弧形朝向外壳体（1）的水平扇形面组成，所述扇形面上布置有多个垂直于中心轴（11）的横杆（21），并且垂直于扇形面方向上布置有多个竖杆（22），所述横杆（21）和竖杆（22）由圆棒组成。
3.根据权利要求1所述的浆液中磁性颗粒连续分离装置，其特征在于：所述生磁性装置（10）和去磁性装置（12）呈圆弧形结构，其厚度为10mm~100mm，其高度不大于外壳体（1）的高度。
4.根据权利要求2所述的浆液中磁性颗粒连续分离装置，其特征在于：所述顶部吹扫口（4）设有多个吹扫小孔（41），并且顶部吹扫口（4）与过滤构件（2）中水平扇形面的形状一致；在固体收集管（5）的上方、外壳体（1）的侧壁上设有吹扫部件（13），所述吹扫部件（13）设有多个微孔（131），用于吹扫过滤构件（2）中含有颗粒的垂直竖杆（22）。
5.根据权利要求1所述的浆液中磁性颗粒连续分离装置，其特征在于：所述中心轴（11）的上端延伸至外壳体（1）的顶端外部，并且中心轴（11）的下端位于轴套（15）中，所述轴套（15）由轴向固定板（14）固定。
6.根据权利要求1所述的浆液中磁性颗粒连续分离装置，其特征在于：所述液体收集管（6）与过滤构件（2）之间设有气体分布器（16），所述气体分布器（16）由多个风管（161）和风帽（162）组成，所述风帽（162）安装在风管（161）上。
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