CS197270B2 - Method of separating the paramagnetic particles with the relativly high magnetic susceptibility from the paramagnetic particle with relativly low magnetic susceptibility - Google Patents
Method of separating the paramagnetic particles with the relativly high magnetic susceptibility from the paramagnetic particle with relativly low magnetic susceptibility Download PDFInfo
- Publication number
- CS197270B2 CS197270B2 CS255576A CS255576A CS197270B2 CS 197270 B2 CS197270 B2 CS 197270B2 CS 255576 A CS255576 A CS 255576A CS 255576 A CS255576 A CS 255576A CS 197270 B2 CS197270 B2 CS 197270B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- particles
- magnetic field
- fluid
- magnetic
- chamber
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 139
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 title claims description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 45
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 13
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 9
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 13
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 14
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 14
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 8
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 3
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C1/00—Magnetic separation
- B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
- B03C1/025—High gradient magnetic separators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C1/00—Magnetic separation
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu oddělování paramagnetických částic s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou od paramagnetických částic s poměrně nízkou magnetickou susceptibilitou a od tekutiny, ve které jsou částice spolu smíšeny a suspendovány, přičemž se tekutina obsahující částice vede hmotou ze zmagnetovatelného materiálu, propustnou pro tekutinu, a materiál se vystaví působení magnetického pole, jakož i zařízení k provádění tohoto způsobu.
Způsob magnetického oddělování zmagnetizovaných částic s rozdílnými magnetickými susceptibilitami, suspendovaných v tekutině, a zařízení k tomu účelu jsou dobře známy. Používané zařízení bývá často typu známého jako mokrý magnetický odlučovač, jenž v sobě obvykle zahrnuje oddělovací komoru, mající vstup a výstup pro tekutinu, magnet k vytváření magnetického pole v oblasti oddělovací komory, a prostředky pro koncentraci magnetického toku k tomu, aby zmagnetovatelné pole uvnitř oddělovací komory bylo nehomogenním magnetickým polem. Magnetické pole se může tvořit například pomocí elektromagnetu, jenž může být soustředění, magnetického toku může tvomagnetického pole nad 3 T. Prostředky pro soustředění magnetického1 toku může tvořit výplň ze hmoty zmagnetovatelného mate2 riálu, propouštějícího tekutinu jež může obsahovat mapříklad feromagnetické částice nebo feromagnetická vlákna uvnitř oddělovací komory. Jenom pro příklad může mít vhodný materiál z částic podobu malých kuliček nebo pelet nebo částic nepravidelného tvaru a vhodný vláknitý materiál může mít podobu ocelové vlny, drátěného pletiva nebo drátových svazků.
V procesu magnetického oddělování je všeobecně základním cílem oddělovat zmagnetovatelné částice s vysokou magnetickou susceptibilitou od zmagnetovatelných částic s nižší magnetickou susceptibilitou uvnitř tekutiny a toho lze dosáhnout tím, že tekutina, obsahující zmagnetovatelné částice, protéká oddělovací komorou, obsahující výplň ze zmagnetovatelného materiálu, zatímco uvnitř oddělovací komory se vytváří magnetické pole, takže zmagnetovatelné částice s vyšší magnetickou suscentibiliíou jsou magnetovány, přitahovány k výplň' a v ní zadržovány, kdežto tekutina, a částí y· - n?žší magnetickou susceptibilitou p- oď ízejí výplní. Znemagnetovatelné částice, zadržené ve výplni, lze odstranit demagnePzací oddělovací komory a průplachem vý )lně častou vodou.
Lze znázornit matematicky, že v jednoduchém mokrém magnetickém odlučovači, s výplňovým materiálem z jediného feromagnetického drátu o poloměru a a s nasycenou magnetizací ' Ms, pravděpodobnost paramagnedcké částice o poloměru Ras magnetickou susceptibilitou X, obsažené v tekutině s vlskozitou η, pohybující se s rychlostí Vo v poměru k drátu v rovnoměrném magnetickém - poli s intenzitou přiváděnou v opačném směru k toku tekutiny, že bude - zachycena Vátém, jehož podélná os-a směřuje kolmo ke směru magnetického pole a směru toku i - ku Lny, se zvětšuje s poměrem Vm/Vo, kde Vm je veličina, mající rychlostní dimenze, jež lze nazvat „magnetickou rychlostí“ a je dána vzorcem ( Λ ж 3 \ a a )
Jestliže vlastnosti magnetického pole, feromagnetického drátu a tekutiny, v níž je čásd.ce suspendována, se udržují konstantní, je magnetická rychlost Vm uvažované částice úměrná ke XmR2. Podobný vztah mezi magneťckou rychlostí a magnetickou suscentibHitou a poloměrem částice se získá trk - při jakékoli formě výplňového materiál·7 U tekutiny, obsahující zmagnetovatelné část‘ce, z n'chž všechny mají přibližně stejnou v^l - kost, avšak některé z nich mají relativně vysokou magnetickou susceptibilitu a některé zase relativně nízkou, bude tedy účinnost procesu oddělování záviset na velikosti rozdílu mezi oběma uvedenými magnetickými susceptibilítami. Jestliže však jsou zmagnetovatelné částice s relativně vysokou magnetickou susceptibilitou poměrně malé a zmagnetovatelné částice s relativně nízkou magnetickou susceptibilitou poměrně velké, budou hodnoty XmR2 a tím i magnetické rychlosti Vm pro obě skupiny částic možné přibližně stejné a tudíž odlučování výše popsaným způsobem bude nesnadné nebo 1 nemožné. Například, jestliže je třeba magneticky odloučit železonosnou slídu od kaolinitu, slída má vyšší koncentraci sloučenin železa a tudíž i vyšší magnetickou susceptibilitu, avšak rozložení zrnitosti částic ve slídě a kaolinitu bývají často taková, že mnoho částic slídy o malém průměru vykazuje stejnou hodnotu součinu XmR2 a tudíž 1 stejnou magnetickou rychlost Vm jako mnoho částic kaolinitu s poměrně velkým průměrem, takže výsledné odloučení slídy a kaolinitu nebude příliš ostré, protože mnoho jemných částic slídy je přitahováno do sběrných míst uvnitř zmagnetovatelnáho materiálu v oddělovací komoře ve stejném stupni jako mnoho hrubých částic kaolinitu.
Dosavadní postupy se pokoušely řešit tento problém pomocí aglomerace magnetických částic, avšak týkaly se pouze oddělo vání částic feromagnetických a nikoliv paramagnetických, a to z těchto důvodů:
Paramagneťcké částice mají obvykle magnetické permeability poněkud větší než 1, zatímco feromagnetické materiály mají magnetické permeability řádově 104. Proto je k aglomeraci pa.ramagnetických částic zapotřebí mnohem vyšších intensit magnetického pole než je zapotřebí pro aglomeraci feromagnetických částic. Obvyklé permanentní magnety by nebyly schopny vytvořit dostatečně vysoké intensity magnetického pole, aby se aglomerovaly paramagnetické částice rozměrů přicházejících v praxi- v úvahu pro - vynález. Jde-li pak o selektivní aglomerační postup, to znamená, o selektivní aglomeraci částic o poměrně vysoké magnetické susceptibilitě, musí být hodnoty intensity magnetického pole a průměrný časový interval, ve kterém se na každou částici působí aglomeračním - magnetickým polem, zvoleny velmi přesně. Se zřetelem na nízké magnetické permeability paramagnetických částic ve srovnání s feromagetickýčástic s poměrně vysokou magnetickou susmi částicemi jsou vzájemné přitažlivé síly mezi paramagnetickými částicemi, když na ně působí aglomerující magnetické pole, velmi malé. Tyto síly jsou ve skutečnosti tak malé, že jsou co do velikosti srovnatelné s elektromagnetickými sílami mezi částicemi v důsledku přítomnosti elektrických nábojů na částicích, jakož i s Van der Waalsovými silami mezi částicemi.
Proto dosud nebyl - vytvořen účinný postup pro oddělování paramagnetických částic.
Vynález řeší tento problém tím, že před propouštěním tekutiny, obsahující paramagnetické částice, hmotou ze zmagnetovatelného materiálu, se k tekutině přidá deflokulační látka, a deflokulovaná tekutina obsahující paramagnetické částice se vystaví působení magnetického pole o intensitě větší než 1 tesla, přičemž na každou částici působí magnetické pole po dobu průměrného časového intervalu delšího než 2 sekundy, čímž částice o poměrně vysoké magnetické susceptibilitě vytvoří uvnitř objemu tekutiny volné aglomeráty.
S výhodou je intensita magnetického pole, kterému je vystavena hmota zmagnetovatelného materiálu, nejvýše rovna intensitě magnetického pole, kterému je vystavena tekuťna, obsahující částice, za účelem vytváření aglomerátů.
Jakmile částice s relativně vysokou magnetickou susceptibilitou vytvořily aglomeráty, jedna nebo několik částicových složek směsi, se oddělí - oddělovacím postupem ovlivňovaným relativně účinnými velikostmi a relativními magnetickými susceptibilítami částic, jež se mají oddělit. Účinná velikost částic s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou se zvýší aglomerací. Lze . tudíž po aglomeraci užít k oddělení částic - s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou od částic s poměrně nízkou magnetickou susceptibilitou, oddělovacího postupu, jehož užití by bylo nemožné nebo neúčinné pro oddělení částic před aglomerací.
U způsobu podle vynálezu bylo shledáno, že dává uspokojivé výsledky, jestliže směs tuhých materiálů pozůstává převážně z velmi jemných částic, jejichž velikost může být i menší než 2 mikrometry.
Aglonioráty se udržují pohromadě jenom pod vlivem magnetického pole a rozdružují se na jednotlivé částice při odstranění z magnetického pole nebo při snížení intenzity magnetického pole pod určitou hodnotu. Je zapotřebí takové intenzity magnetického pole, aby přitažlivá síla mezi dvěma částicemi pod vlivem magnetického pole převyšovala odpudivou sílu vyvolanou podobnými elektrickými náboji na částicích. Deflokulační látka se přidá do směsi částic, suspendovaných v tekutině, před prováděním způsobu podle vynálezu, aby se zajistilo, že v podstatě veškerý disponovatelný povrch částic nese elektrický náboj se stejnou polaritou. Tak například se může vodní suspenze směsi z částic kaolinitu a slídy deflokulovat pomocí ve vodě rozpustné soli kyseliny polykřemlčité, ve vodě rozpustného kondenzovatelného fosforečnanu nebo ve vodě rozpustné soli póly (akrylové kyseliny] nebo poly(methakrylové kyseliny); použití těchto deflokulačních látek zajišťuje negativní nabití v podstatě veškerého ' povrchu částm.
Jak částice s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou, tak i částice s poměrně nízkou magnetickou susceptibilitou mají účelně ekvivalentní kulové průměry pod 10 mikronů. Částice vykazují zejména objemové magnetické susceptiblity mezi 10~5 a 1Ο“3 (v jednotkách S.I.).
Intenzita magnetického pole, jíž se podrobuje směs částic v ‘ tekutině, aby se vytvářely aglomeráty částic s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou, a průměrný časový interval, v němž se každá částice ve směsi této intenzitě vystavuje, budou záviset na skutečných rozměrech a magnetických susceptibilitách částic ve směsi. Avšak intenzita magnetického pole se pohybuje všeobecně mezi 1 a 10 tesla, a průměrný časový interval, v němž se každá částice magnetickému poli vystavuje, trvá výhodně déle než 3 sekundy.
Vynález se také týká zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu. Vynález přitom vychází ze zařízení obsahujícího oddělovací komoru opatřenou vstupem a výstupem pro tekutinu obsahující parametrické částice a obsahující výplň ze zmagnetovatelného materiálu propustnou pro tekutinu, a kromě toho obsahující magnetickou soustavu pro vytvoření magnetického pole ve hmotě zmagnetovatelného materiálu. Podle vynálezu je těsně u oddělovací komory umístěna . předkomora se vstupem a s výstupem pro tekutinu obsahující paramagnetické částice, přičemž výstup je ve fluidním spojení s oddělovací komorou a že je upravena magnetická soustava pro. vytvoření aglomerujícího magnetického pole v předkomoře.
Podle jednoho provedení zařízení podle vynálezu jsou předkomora a oddělovací komora umístěny v jediné nádrži. Předkomora je účelně oddělena od oddělovací komory děrovanou přepážkou.
Podle dalšího provedení vynálezu předkomora obsahuje také výplň ze hmoty zmagnetovatelného materiálu, účelně hmotu . z feromagnetického materiálu. Podle výhodného provedení je feromagnetickým materiálem antikorozní ocelová. vlna.
Objemový průtok tekutiny obsahující směs částic předkomorou bude ' ovšem záviset na průtokovém · průřezu předkomory a době prodlevy tekutiny v předkomoře.
Je výhodné, když předkomora a oddělovací komora jsou uspořádány v jediné nádrži a jsou ve fluidním styku. Předkomora a odlučovací komora mohou ' být každá · součástí jediné komory, je však výhodné, když obě komory jsou od sobe odděleny přepážkou, v níž jsou vytvořeny jeden nebo několik otvorů.
Předkomora může být prosta prostředků pro koncentraci magnetického toku, nebo může takové prostředky obsahovat za předpokladu, že nebude narušovat aglomeraci čásťc s · poměrně vysokou . magnetickou susceptibilitou, procházejících předkomorou. Prostředky pro koncentraci magnetického toku může tvořit hmota ze zmagnetovatelného, zejména feromagnetického materiálu. Prostředky pro koncentraci . magnetického toku jsou přítomny obecně jenom tehdy, jestliže je žádoucí . oddělit malé procentové množství částic od tekutiny obsahující částice, přičemž toto procentové množství je . tvořeno částicemi s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou. Za těchto okolností má mít výplň takový tvar, aby v předkomoře byla vytvořena intenzita magnetického pole a průtokový průřez tak, že se částice s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou mohou oddělit od tekutiny před vstupem tekutiny do oddělovací komory, zatímco velký podíl prochází předkomorou do oddělovací komory.
Podle výhodného provedení vynálezu pozůstává magnetická soustava zp dvou magnetů, z nichž jeden magnet slouží k vytváření magnetického pole v předkomoře a druhý magnet slouží k vytváření magnetického pole v oddělovací komoře.
Podle jiného provední vynálezu pozůstává magnetická soustava z jediného magnetu k vytváření magnetického pole jak v předkomoře, tak 1 v oddělovací komoře.
Teoretická báze vynálezu je podle předpokladu tato:
Předpokládejme, že dvě částice vytvořily stabilní aglomerát, jestliže potenciální energie aglomerátu je o energii převyšující nebo rovnající se 10 KB.T nižší, než součet poten197270 ciálních energií obou částic při oddělení od sebe, kde Kb je Boltzmannova konstanta a T je absolutní teplota. Jestliže dvě částice, třeba typ 1 a typ 2, vykazují jednotlivě magnetickou susceptibilitu Xi, popř.· Xž a poloměr Ri, popř. Rz tak, že jejich magnetické rychlosti Vi, Vz jsou stejné, tj. V = Xi.Rp = = V 2 = Xž.Rž2, přičemž Xi je větší než Xž a Ri větší · než Rz, potom intenzita B11 magnetického pole ve volném prostoru potřebném k vytvoření stabilního aglomerátu ze dvou částic typu 1 může se vyjádřit přibližně jako
180 \ (u0KBT(2r1)3 j 2 π2 ) * X? Ri6 J
kde μ0 je · permeabilita volného prostoru a 2ri je vzdálenost oddělující od sebe dvě částice typu 1 v aglomerátu a rovnající se přibližně 2R1. Proto:
Podobné výrazy lze získat pro intenzitu magnetického pole ve volném prostoru potřebnou k vytvoření stabilního aglomerátu z jedné částice typu 1 a jedné částice typu 2, jakož i pro intenzitu magnetického pole ve volném prostoru potřebnou k vytvoření stabilního aglomerátu ze dvou částic typu 2.
Ježto potřebná intenzita magnetického pole je nepřímo úměrná poloměru částic umocněnému třemi polovinami a ježto Xi R12 = Xž Rž2, potřebná intenzita pole může být považována za úměrnou k druhé odmocnině poloměru částice, a proto
Bll<B12<Bžž
Nezbytnou podmínkou pro aglomeraci částic typu 1, s výhodou však částic typu 2 nebo pro společnou aglomeraci částic typu 1 a 2, tedy, aby přiváděná intenzita B magnetického pole odpovídala výrazu
Bh<B<Biž
Magnetická rychlost Vm aglomerátu ze dvou částic typu 1 je podle zjištění přibližně čtyřikrát větší než magnetická rychlost jediné částice typu 2 a za předpokladu, že intenzita magnetického pole Β je větší než Β11, ale · menší než Bžž, částice typu 1 budou zachycovány v matrici mokrého magnetického odlučovače přibližně čtyřikrát pohotověji než částice typu 2. Jenom pro příklad, jestliže jsou částice typu 1 vytvořeny ze slíβ dy, vykazující hmotovou magnetickou susceptibilitu přibližně 3.11-4 a účinný průměr částic přibližně 1 μη a jestliže jsou částice typu 2 vytvořeny z kaolinitu s hmotovou magnetickou susceptibilitou přibližně 1.104, budou mít ty částice kaolinitu, mající stejné magnetické rychlosti jako částice slídy, účinný průměr částic přibližně 1,7 μη. Z těchto hodnot lze stanovit tyto Intenzity pole:
B11 s 2,9 tesly
B12 = 3,5 tesly
Bž2 = 3,8 tesly
Při přednostní tvorbě aglomerátů z částic slídy mělo by „ mít zaváděné magnetické pole intenzitu Β větší než 2,9 tesly a menší než 3,5 tesly.
Doba prodlevy částic v oblasti, v níž se tvoří magnetické pole· v průběhu aglomerace, je výhodně větší než minimální hodnota, odpovídající času potřebnému · k tomu, aby se dvě sousední částice přiblížily k sobě dostatečně těsně k vytvoření aglomerátu, a je dána výrazem:
kde s · = průměrná vzdálenost oddělující zpočátku dvě sousedící částice v suspenzi, vyjádřená jako násobek poloměru částic, B = intenzita magnetického pole v teslách, jež postačuje ke snížení potenciální energie obou částic tvořících aglomerát o 10 kBT ve srovnání se součtem potenciálních energií obou částic při jejich odloučení, μ0 · = permeabilita volného prostoru a X a η mají tentýž význam, ' jako shora.
Doba, potřebná k vzájemnému přiblížení dvou částic, je tedy nepřímo úměrná druhé mocnině magnetické susceptibility částic. Částice s vyšší magnetickou susceptibilitou budou proto při tvorbě aglomerátu první a budou zachycovány· ve sběrných místech zmagnetovatelného výplňového materiálu v mokrém magnetickém odlučovači s předností vůči částicím s nižší magnetickou susceptibilitou, avšak s hrubší počáteční zrnitostí.
Vynález bude nyní blíže popsán na podkladě výkresu, na · němž obr. 1 a 2 představují dvě provedení zařízení podle vynálezu.
Provedení podle obr. 1 v sobě zahrnuje válcovou nádrž 1, například o délce 91,35 centimetrů a vnějším· průměru 60,9 cm. Vstup 2 vede skrze jednu čelní stěnu nádrže 1 do předkomory 3. Magnetické pole se může vytvořit v předkomoře 3 prostřednictvím · cívky elektromotoru 4, vinuté v podobě solenoidu. Předkomora 3 je ve spojení přes výstup 5' v dělicí přepážce 6 s oddělo197270 vací komorou 7, jež je vyplněna vláknitým feromagnetickým materiálem v podobě antikorozní ocelové vlny 7A, Magnetické pole v oddělovací komoře 7 se může vytvořit prostřednictvím další cívky elektromagnetu 8, vinuté v . podobě solenoidu. Výstup 9 vede ven z oddělovací komory 7 skrze druhou čelní stěnu nádrže 1. U vyobrazeného provedení je délka předkomory 3 přibližně stejná jako délka oddělovací komory 7. Avšak předkomora 3 může být kratší než oddělovací komora 7. Její délka se může rovnat až jedné pětině délky oddělovací · komory
7.
Zařízení podle obr. 1 se může používat k oddělování částic typu 1, jež mají magnetickou susceptibilitu Xi a poloměr Ri, od částic typu 2 s magnetickou susceptibilitou X2 a poloměrem Rž, takže
X1R12 s X2R22
Xl < X2 Rl > R2 přičemž oba typy částic jsou přítomny v deflokulované vodní suspenzi. Deflokulovaná vodní suspenze prochází vstupem 2 ’do předkomory 3, prosté výplně, v níž je vytvořeno magnetické pole o intenzitě B prostřednictvím cívky elektromagnetu 4. Intenzita B magnetického pole se volí tak, aby byla větší než
μοΚβΤ . 23
X2 R13 a men(ší než i
UqKbT . 23
X2? R23 a doba t prodlevy částic v předkomoře 3 je upravena tak, aby trvala alespoň 2 sekundy a s výhodou tak, že
9sf V Po * Xt2 B2 za užití přiblížení 1--1.
Částice typu 1 se tudíž aglomerují v předkomoře 3 s předností vůči částicím typu
2.
Vodná suspenze, obsahující aglomeráty částic typu 1, protéká potom výstupem 5 v dělicí přepážce S do oddělovací komory 7 a ocelovou vlnou uvnitř ní. Magnetické pole se vytváří v oblasti oddělovací komory 7 prostřednictvím druhé ' cívky elektromagnetu 8. Intenzita tohoto magnetického pole může být stejná nebo menší než intenzita ’ vytvořená v předkomoře 3. Může být i poněkud větší než pole vytvořené v předkomoře 3, ale nemá být zase tak velká, aby způsobovala u částic typu 2 tvorbu aglomerátů. Pod účinkem magnetického pole v oddělovací komoře 7 jsou zmagnetovatelné částice magnetovány a přitahovány k ocelové vlně 7A a na ní zadržovány. Zpracovaná suspenze opouští ' oddělovací komoru 7 výstupem 9.
Ježto suspenze, vstupující do oddělovací komory 7, obsahuje částice typu 1 v podobě aglomerátů ze dvou nebo více částic, zvyšuje se . pravděpodobnost záchytu částic typu 1 ve výplni (jež je úměrná magnetické rychlosti] alespoň čtyřikrát ve srovnání s neaglomerovanými částicemi typu 1 a 2, přičemž ostatní činitelé jsou stejní. Účinná hodnota XR2 se zvýší tvorbou aglomerátů a intenzita Ho magnetického pole v oddělovací komoře 7 se může zmenšit nebo průměr a vláken zvětšit ve srovnání ' s podobným mokrým magnetickým odlučovačem, · uvažovaným pro oddělování částic typu 1 a typu 2 bez aglomerace částic typu 1, bez snížení pravděpodobnosti záchytu částic typu 1 pod přijatelnou hladinu. Omezení intenzity Ho magnetického pole umožňuje úsporu jak kapitálu, tak i provozních nákladů elektromagnetu, zatímco zvětšení průměru vláken výplně umožňuje větší průtokovou rychlost tekutiny magnetickým odlučovačem, snadnější regenerací výplňového materiálu a nižší rychlost suspenze přes vlákna při provozu a následkem toho také snížení nebezpečí odnesení zachycených zmagnetovatelných částic ze sběrných míst výplně.
Druhé provedení podle obr. 2 v sobě zahrnuje také válcovou nádrž 10, jež může být podobných rozměrů jako nádrž 1 podle obr.
1. Skrze jednu čelní stěnu . nádrže 10 vede vstup 11 pro deflokulovanou vodnou suspenzi směsi částic s ‘ poměrně vysokou i s poměrně nízkou magnetickou susceptibilitou, a skrze druhou čelní stěnu nádrže 10 vede výstup 12 pro zpracovanou suspenzi. Nádrž 10 je rozdělena děrovanou přepážkou 13 na předkomoru 14 a oddělovací komoru 15. Používá se jediného elektromagnetu 18 k vytváření magnetického pole s vysokou intenzitou jak v předkomoře 14, tak i v oddělovací komoře 15. Předkomora 14 může probíhat v délce úd jedné desetiny až do jedné poloviny vzdálenosti ’mezi vstupem 11 . a výstupem 12 a na rozdíl od předkomory 3 podle obr. 1 je vyplněna poměrně jemnými vlákny z ocelové vlny 14A. Oddělovací komora 15 zabírá zbývající prostor zařízení a je vyplněna hrubšími vlákny z ocelové vlny 15A.
Jestliže se vodná suspenze, obsahující zmagnetovatelné částice, jak již - popsáno, zavede do předkomory 14 s intenzitou B magnetického pole, zvolenou přibližně ve stejné - velikosti jako u prvního provedení, některé jednotlivé částice typu 1 spolu s některými částicemi typu 2 se zachytí uvnitř ocelové vlny 14A a zároveň dojde u částic typu 1 ke tvoření aglomerátů pozůstávajících každý ze dvou nebo několika částic. V oddělovací komoře 15 se aglomeráty částic typu 1 shromažďují v ocelové vlně 15A, přičemž v podstatě veškeré jednotlivé částice jak typu 1 tak typu 2 procházejí se suspenzí skrze ocelovou vlnu 15A k výstupu 12,
Vlákna ocelové vlny 14A v předkomore 14 a ocelové vlny 15A a v oddělovací komoře 15 mají s výhodou páskovitý tvar. Poměrně jemná vlákna v předkomore 14 . mohou mít průřez, jehož nejširší rozměr činí přibližně 20 μη a hrubší vlákna v oddělovací komoře 15 mohou mít průřez, jehož největší rozměr je přibližně 70 μΐη.
Vynález je dále vysvětlen na následujícím příkladě.
Příklad
Vodná suspenze kaolinitu, obsahující slídu jako nečistotu, má obsah pevných látek 20 váh. % sušiny a byla deflokulována 0,3 hmot. % hexametafosforečnanu sodného na bázi váhy suchého znečištěného kaolinitu. Slídové nečistoty měly vyšší koncentraci sloučenin železa než kaolinit a proto vyšší keramickou susceptibilitu a byly tmavší barvy. Slída vykazovala jemnou zrnitost částic a střední průměr částic činil asi 0,7 μη a magnetická susceptibilita byla přibližně 10 4. Ve vodné suspenzi o obsahu pevných látek 20 hmot. % bylo přibližné oddělení částic 2,88 μΐη. Separační vzdálenost s, vyjádřená jako násobek průměrného poloměru částic, činila tudíž
2,88/07 = 4,11.
Vodná suspenze znečištěného kaolinitu procházela komorou se skleněnými stěnami, jež byla umístěna v ' magnetickém poli s intenzitou 5 tesla. Viskozita suspenze při teplotě okolí činila asi 10~3.
Minimální doba prodlevy částic v komoře k vytvoření aglomerátů je dán přibližně výrazem:
‘ = -Юг- · -f- = 1 2’7 sekundy·
Zjistilo se , že když deflokulovaná . vodná . suspenze, - protékala komorou se skleněnými stěnami v magnetickém poli takovou rychlostí, že průměrná doba prodlevy částic v magnetickém poli byla delší než 2,7 sekundy, vytvořil se tmavý pás aglomerátů slídy v komoře v oblasti, kde bylo magnetické pole nejintenzívnější a algomeráty se začaly usazovat ke dnu komory.
Claims (10)
- PŘEDMĚT - VYNALEZU1. Způsob oddělování paramagnetických částic s poměrně vysokou magnetickou susceptibilitou od paramagnetických částic s poměrně nízkou magnetickou susceptibilitou a od - tekutiny, ve které jsou částice spolu smíšeny a suspendovány, přičemž se tekutina obsahující částice vede hmotou ze zmagnetovatelného materiálu, propustnou pro tekutinu, a materiál se vystaví působení magnetického pole, vyznačující se tím, že před propouštěním tekutiny, obsahující paramagnetické částice, hmotou ze zmagnetovatelného materiálu, se k tekutině přidá deflokulační látka a deflokulovaná tekutina obsahující paramagnetické částice se vystaví působení magnetického- pole o- intenzitě větší než 1 tesla, přičemž na každou částici působí magnetické pole po dobu průměrného -časového intervalu delšího než 2 sekundy, čímž částice o poměrně vysoké magnetické susceptibilitě vytvoří uvnitř objemu tekutiny volné aglomeráty.
- 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, ze intenzita magnetického, pole, kterému je vystavena hmota zmagnetovatelného materiálu, je nejvýše rovna intenzitě magnetického pole, kterému je vystavena tekutina, obsahující částice, za účelem vytváření aglomerátů.
- 3. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 nebo 2, obsahující oddělovací komoru opatřenou vstupem a výstupem pro tekutinu obsahující paramagnetické částice a obsahující výplň ze zmagnetovatelného materiálu propustnou pro tekutinu, -a kromě toho obsahující magnetickou soustavu pro vytvoření magnetického pole ve hmotě zmagnetovatelného materiálu, vyznačující se tím, že těsně u oddělovací komory (7, 15) je umístěna předkomora [3, 14) se vstupem (2, 11) a s výstupem (5) pro tekutinu obsahující paramagnetické částice, přičemž výstup (5) je ve fluidním spojení -s- oddělovací komorou [7, 15 j -a že je upravena magnetická soustava pro - vytvoření aglomerujícího- magnetického pole v předkomore (3,14).
- 4. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, - že předkomora (3,14) a oddělovací komora (7, 15) jsou umístěny v jediné nádrži (1).
- 5. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že předkomora (3, 14) je oddělena od oddělovací komory (7, 15) děrovanou přepážkou [6, 13).
- 6. Zařízení podle bodů 3, 4 nebo 5, vyzná197270 čující se tím že, předkomora (14) obsahuje také výplň ze hmoty zmagnetovatelného materiálu.
- 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačující se tím, že předkomora (14) obsahuje hmotu z feromagnetického materiálu.
- 8. Zařízení podle bodu 7, vyznačující se tím, že feromagnetickým materiálem je antikorozní ocelová vlna.
- 9. Zařízení podle bodů 3 až 8, vyznačující se tím, že magnetická soustava pozůstává ze dvou magnetů (4, 8), z nichž jeden magnet (4) slouží к vytváření magnetického pole v předkomore (3) a druhý magnet (8) slouží к vytváření magnetického pole v oddělovací komoře (7).
- 10. Zařízení podle bodů 3 až 8, vyznačující se tím, že magnetická soustava pozůstává z jediného magnetu (18) к vytváření magnetického pole jak v předkomore (14), tak i v oddělovací komoře (15).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1576375 | 1975-04-16 | ||
| GB1575675A GB1543558A (en) | 1975-04-16 | 1975-04-16 | Magnetic separation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS197270B2 true CS197270B2 (en) | 1980-04-30 |
Family
ID=26251526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS255576A CS197270B2 (en) | 1975-04-16 | 1976-04-16 | Method of separating the paramagnetic particles with the relativly high magnetic susceptibility from the paramagnetic particle with relativly low magnetic susceptibility |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1046450A (cs) |
| CS (1) | CS197270B2 (cs) |
| DE (1) | DE2616734A1 (cs) |
| ES (1) | ES447112A1 (cs) |
| FR (1) | FR2334418A1 (cs) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4466362A (en) * | 1982-03-03 | 1984-08-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Method of removing sulfur and other contaminants from the coal in coal-oil slurries |
| DE3720844A1 (de) * | 1987-06-24 | 1989-01-05 | Stefan Miltenyi | Trennsaeule fuer die magnetische separierung von zellen, zellaggregaten, und zellulaeren bestandteilen |
| US4940550A (en) * | 1989-05-02 | 1990-07-10 | The Curators Of The University Of Missouri | Multi-step process for concentrating magnetic particles in waste sludges |
-
1976
- 1976-04-15 FR FR7611220A patent/FR2334418A1/fr active Granted
- 1976-04-15 ES ES447112A patent/ES447112A1/es not_active Expired
- 1976-04-15 CA CA250,438A patent/CA1046450A/en not_active Expired
- 1976-04-15 DE DE19762616734 patent/DE2616734A1/de not_active Withdrawn
- 1976-04-16 CS CS255576A patent/CS197270B2/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2616734A1 (de) | 1976-10-28 |
| FR2334418A1 (fr) | 1977-07-08 |
| CA1046450A (en) | 1979-01-16 |
| ES447112A1 (es) | 1978-10-16 |
| FR2334418B1 (cs) | 1982-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ngomsik et al. | Magnetic nano-and microparticles for metal removal and environmental applications: a review | |
| Schulze et al. | High gradient magnetic separation of iron oxides and other magnetic minerals from soil clays | |
| US4147632A (en) | Augmenting and facilitating flushing in magnetic separation | |
| US4190524A (en) | Magnetic separators | |
| JPS6059016B2 (ja) | 非磁性物質粒子の磁気的分離方法 | |
| JPH0370551B2 (cs) | ||
| US4523996A (en) | Method of separating cationic from anionic beads in mixed resin beds | |
| US4116829A (en) | Magnetic separation, method and apparatus | |
| Merino-Martos et al. | Setting up High Gradient Magnetic Separation for combating eutrophication of inland waters | |
| JPS6056537B2 (ja) | 磁力選鉱法 | |
| CS197270B2 (en) | Method of separating the paramagnetic particles with the relativly high magnetic susceptibility from the paramagnetic particle with relativly low magnetic susceptibility | |
| US5356015A (en) | Magnetic separation process | |
| US4079002A (en) | Thin-section-matrix magnetic separation apparatus and method | |
| CS205022B2 (en) | Magnetic separator | |
| CA1036981A (en) | Magnetic separation | |
| US5759407A (en) | Method and apparatus for processing waste water | |
| US4424124A (en) | Method and magnetic separator for removing weakly magnetic particles from slurries of minute mineral particles | |
| JPS607769Y2 (ja) | 磁化可能粒子分離装置 | |
| Freeman et al. | The progress of the magnetic hydrocyclone | |
| Wang et al. | The recovery of hematite and chromite fines and ultrafines by wet magnetic methods | |
| WO1984004701A1 (en) | Beneficiation of carbonaceous fuels | |
| SU1516508A1 (ru) | Способ местного травлени изделий | |
| Watson | Selectivity and mechanical retention in the magnetic separation of polydisperse, mixed mineral particle systems—Part 1 | |
| JPS58501662A (ja) | 磁気選別のための装置と方法 | |
| Benelmekki et al. | Magnetophoresis of iron oxide nanoparticles: a tool for synthesis monitoring and biomagnetic applications |