CN1442234A - 连续式高梯度磁分离器 - Google Patents

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Abstract

一种连续式高梯度磁分离器，由多个分选室连接组成分选环，每个分选室均分别设有进料管和清洗水管，该进料管和清洗水管均由电磁阀控制；分选环的四周设有至少4对C型永磁铁。其中在分选室中装有丝状钢毛磁介质。其特点是分选室在不同的操作时期既是捕获室又是冲洗室；采用C型永磁铁产生高的磁场强度和梯度，并且永磁铁周期性地在分选室之间移动，实现捕获室和冲洗室之间的磁场切换，保持分选室不动；适用于常温、常压及高温、高压条件下磁性物质的分离，特别适合于弱磁性的微小颗粒的分离。结构简单，操作方便，能够实现连续式操作。

Description

连续式高梯度磁分离器
技术领域
本发明涉及到一种连续式磁性分离设备，适合于常温、常压条件下，更适合于高温、高压条件及弱磁性的微小颗粒的分离。
背景技术
磁性分离技术不仅广泛应用于矿物加工、钢铁厂和发电厂的污水处理，而且也为煤炭工业、非金属工业、原子能工业、化学工业尤其是生物技术中的颗粒系统的选择性分离问题，提供了有效的解决途径。在生化分离过程中，磁性分离技术与其它的分离技术相比具有许多潜在的优势，是生化分离的重要发展方向。
当磁性颗粒是微米尺寸以及更大尺寸时，其磁性分离操作对磁场强度和梯度要求不高，磁性分离过程和装置比较容易设计。对于纳米尺寸的磁性颗粒的分离，其分离操作比较困难，要求磁性分离设备具有很高的磁场强度和梯度；再者一些微米尺寸弱磁性颗粒的分离也需要磁分离设备具有很高的磁场强度和梯度。以引入聚磁介质为特征的高梯度磁分离(HGMS)技术是一种非常有效的方法。
目前高梯度磁分离技术在矿物加工、生化分离中得到了广泛的应用。高梯度磁分离设备主要有两类：周期式高梯度磁分离设备和连续式高梯度磁分离设备。周期式高梯度磁分离设备主要由一个充填钢毛介质的罐体组成，该罐体由通电的螺线管缠绕。待分离料液通过罐体中的磁介质，料液中的磁性组分由于受到磁场力的作用被捕集在磁介质上，非磁性组分则通过罐体。操作一段时间，停止进液，断电使磁场卸除，进行冲洗。冲洗完毕，继续进液，实现捕集，如此实现周期式操作。它存在的缺点是：使用电磁铁，不能产生高的磁场强度，对超细颗粒和弱磁性颗粒的分离产生困难；间歇式操作，分离效率低。另一种连续式高梯度磁分离设备主要由可转动的分选环(由若干分选室组成)和固定不动的通电螺线管组成。在分选环的上方依次有进液管和冲洗水管。操作时，分选环转动，分选室依次经过固定的通电螺线管，同时进行进液和冲洗操作，实现连续式操作。但它存在的缺点是：使用电磁铁，不能产生高的磁场强度；分选室不能密封，不能进行高温、高压和易挥发液体的分离操作。
综上所述，目前的高梯度磁分离设备在实际运用中存在以下几个问题：
1、高梯度磁分离设备大多是间歇式流动操作的，当分离体系中磁性颗粒粒度小，含量大，要求磁性分离效率高，间歇式操作致使每个操作周期的有效分离时间很短，处理量较低，为了提高分离能力，建立连续式高梯度磁分离是必要的。
2、在高梯度磁分离捕获和释放两个交替操作过程中，要求作用在磁介质分离室中的背景磁场能进行施加与卸除切换，电磁铁实现这一操作虽然方便，但耗电量巨大，设备结构复杂，需配备冷却系统，运行维护费用高，尤其是电磁铁产生的磁场强度低成为其使用中的最大缺点。永磁体能产生高的磁场强度，具有工作可靠，价格较低，不需附属设备，运行维护方便，节约电能等优点，受到重视和发展，但磁场切换操作比较困难。
3、目前的高梯度磁分离设备一般只适用于低温、低压及常温、常压条件下磁性颗粒的分离，这些装置如中国专利《从流体中分离出磁性颗粒的连续式高梯度磁分离方法及装置》专利号99107814.4，《用于催化加氢脱硫装置超细磁性颗粒的连续分离装置》专利号01120631.4。但对高温、高压条件下磁性颗粒的分离遇到困难。
因此，如何解决高梯度磁分离设备在应用中存在的上述问题成为扩大高梯度磁分离设备应用范围的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续式高梯度磁分离器，该分离器适合于高温、高压条件下，弱磁性的微小磁性颗粒分离以及能够方便实现磁场施加和卸载切换。
为实现上述目的，本发明提供的连续式高梯度磁分离器，由多个分选室连接组成分选环，每个分选室均分别设有进料管和清洗水管，该进料管和清洗水管均由电磁阀控制；分选环的四周设有至少4对C型永磁铁。
本发明所述的永磁铁的磁场为600-4600奥斯特，并相对于分选室为周期运动，而保持分选室为静止不动。
本发明所述的分选室中装有丝状钢毛磁介质。
本发明所述的分选室为密封状态。
本发明具有以下特点：
1、使用C型永磁铁，能产生高的磁场强度和梯度。
2、分选室在不同的操作时期既是捕获室又是冲洗室，永磁铁周期运动于捕获室和冲洗室之间，实现磁场的切换。
3、在分选室中装有丝状钢毛磁性聚磁介质，以产生高度非均匀磁场，提高磁场梯度，提高作用在磁性颗粒上的磁引力。
4、分选室密封，适合于高温、高压条件下，弱磁性、微小磁性颗粒的分离。
附图说明
图1为本发明的设备结构俯视示意图，其中(a)和(b)分别显示了该设备的工作状态。
图2为本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
如图1(a)和(b)所示，一种连续式高梯度磁分离器，由多个分选室4连接组成分选环5，每个分选室4均分别设有进料管1和清洗水管2，该进料管1和清洗水管2均由后叙的电磁阀控制。分选环5的周围设有至少4对C型永磁铁3，永磁铁3的磁场为600-4600奥斯特。分选室4在不同的操作时期既是捕获室又是冲洗室，永磁铁3周期运动于分选室4(捕获室和冲洗室)之间，实现磁场的切换，而保持分选室4不动。
分选室4为密封状态，适合于高温、高压条件下，弱磁性的微小磁性颗粒的分离。在分选室4中装有丝状钢毛磁性聚磁介质(图中未标出)，以产生高度非均匀磁场，提高磁场梯度，提高作用在磁性颗粒上的磁引力。
下面结合图2具体说明其工作原理：
在某一个操作周期内，电磁阀A1、A2均打开，待分离料液从进料管1进入分离室A、A’，此时C型永磁铁3位于分离室A、A’，A、A’处于磁性颗粒捕获状态；与此同时，电磁阀B1、B2均关闭，电磁阀C3、C4均打开，清洗水经清洗水管2进入分离室B、B’，进行磁性颗粒的清洗，得到磁性颗粒。在下一个操作周期，电磁阀B1、B2打开，待分离料液从进料管1进入分离室B、B’，此时C型永磁铁3位于分离室B、B’，B、B’处于磁性颗粒捕获状态；与此同时，电磁阀A1、A2关闭，电磁阀C1、C2均打开，清洗水经清洗水管2进入分离室A、A’，进行磁性颗粒的清洗，得到磁性颗粒。如此循环操作，就实现了磁性颗粒的连续式分离。

Claims (6)

1、一种连续式高梯度磁分离器，由多个分选室连接组成分选环，每个分选室均分别设有进料管和清洗水管，该进料管和清洗水管均由电磁阀控制；分选环的四周设有至少4对C型永磁铁。
2、按权利要求1所述的连续式高梯度磁分离器，其特征在于，所述永磁铁的磁场为600-4600奥斯特。
3、按权利要求1或2所述的连续式高梯度磁分离器，其特征在于，所述永磁铁相对于分选室为周期运动。
4、按权利要求1或3所述的连续式高梯度磁分离器，其特征在于，所述分选室为静止不动。
5、按权利要求1或3所述的连续式高梯度磁分离器，其特征在于，所述分选室中装有丝状钢毛磁介质。
6、按权利要求1或3所述的连续式高梯度磁分离器，其特征在于，所述分选室为密封。
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