赤泥超導高梯度磁分離器的製作方法

2023-05-02 04:52:26 1

專利名稱：赤泥超導高梯度磁分離器的製作方法
技術領域：
本發明涉及環保固體廢棄物資源化處理技術領域，尤其涉及一種赤泥超導高梯度 磁分離器。
背景技術：
赤泥是氧化鋁生產過程中鋁土礦經強鹼浸出鋁時礦石中的鐵、鈦等雜質和絕大部 分的矽不溶解而形成的殘渣，一般氧化鐵含量較大，外觀與赤色泥土相似，因而得名。每生 產1噸氧化鋁就有0. 8-1. 5噸赤泥產出，全世界每年排放赤泥約6000萬噸，到2008年底我 國氧化鋁產量約為2600萬噸，年排出赤泥量接近3000萬噸。據統計，僅中鋁六大氧化鋁廠， 年排出的赤泥量就達1200萬噸，累積赤泥堆存量高達上億噸，而其利用率僅為15%左右。儘管在赤泥問題上，世界上已經進行了五十多年的研發努力，但直到今天，大規模 的處理赤泥依然是棘手問題，引起了嚴重環境問題。近年來隨著氧化鋁工業的高速發展，赤 泥排放量日益增加，如何有效處置赤泥是目前急需解決的問題。從赤泥中回收鐵是赤泥處理問題中的重要步驟。目前，該步驟比較常用的方法是 還原磁選法，即用煤等、焦炭、天然氣、水蒸氣等還原劑在高溫下對赤泥進行燒結/焙燒，然 後再對其產物通入高強度磁選機進行分選；然而現有的磁選機普遍存在鐵的磁選效率低的 問題。與此同時，在全球鐵礦石資源日趨減少及超導磁分離技術的不斷發展的背景下，利用 超導磁分離技術對赤泥中的鐵礦石進行分離已成為可能。

發明內容
本發明提供一種赤泥超導高梯度磁分離器，以解決現有的磁選機所存在的磁選效 率低的問題。本發明提供的赤泥超導高梯度磁分離器包括產生背景磁場的超導磁體；分離器，其設有兩個連成一體的分離室；各分離室均為內部裝填聚磁體的，且設置 有漿料入口、出口，及衝洗水入口、出口的密閉容器；該分離器的兩端分別設置有支撐導軌；且該赤泥超導高梯度分離器還設有驅動上 述兩分離室沿導軌交替進出該背景磁場的驅動裝置。上述兩分離器之間還設有至少一隔板。如此，使聚磁體衝洗完全在磁場外進行，降 低磁場對聚磁體衝洗的影響。可選的，該驅動裝置包括絲槓和減速機。可選的，該聚磁體由以下聚磁材料中的一種或任意組合組成，該聚磁材料包括但 不限於非晶態鋼毛、不鏽鋼鋼毛、海綿鐵、矽鋼片及海綿鎳。其中，該聚磁體可設計成符合 流體力學且便於對赤泥中磁性較強物質進行吸附與脫附的特定結構。本發明中，該超導磁體可以是低溫超導磁體，也可以是高溫超導磁體，較佳的，其 形成的背景磁場的強度不小於3特斯拉。
本發明提供的赤泥超導高梯度磁分離器，利用超導磁體形成高強度磁場，並用聚 磁體在磁場中形成高梯度。由於赤泥中磁性物質主要是針鐵礦和鋁針鐵礦，其他磁性物質 磁性較弱，所以分離出的磁性物質的鐵含量較高，具有較高的回收價值。而且，該赤泥超導 高梯度磁分離器的兩分離室交替進出該背景磁場，一個分離室在進行磁吸附的同時，另一 個分離室在進行磁脫附，而且兩分離室共用一套驅動裝置，從而在不增加驅動裝置的前提 下使分離器的工作效率提高了一倍。


圖1為本發明提供的赤泥超導高梯度磁分離器的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式
做詳細描述。本發明的較佳實施例提供一種赤泥超導高梯度磁分離器，如圖1所示，該赤泥超 導高梯度磁分離器包括超導磁體1、由兩個分離室2、3組成的分離器，該分離器的兩端分 別設有支撐導軌及驅動該分離器沿該導軌做往返運動的驅動裝置，如圖1所示，該分離器 的單個分離室的長度與背景磁場的長度基本接近，如此，則在該分離器沿導軌做往返運動 的時候，兩分離室交替進出該背景磁場。又如圖1所示，本實施例公開的超導磁體1呈空心 柱狀，其柱內空腔形成高強度背景磁場；分離室2、3交替進出於該超導磁體的內部空腔，其 結構均為設有赤泥漿料入口、出口、衝洗水入口、出口及裝填有聚磁體的密閉容器。本發明 中，該驅動裝置的可以由齒輪、帶、鏈及絲槓、減速器及升降機等組成，其結構為本領域技術 人員所熟知的技術，故在本發明中不再贅述。根據電磁理論，當電流通過導線時，在導線周圍就會產生磁場。而磁場強度的高低 與導線中電流的大小成正比，與距離成反比。因此當距離一定時，磁場強度的大小完全取決 於導線中電流的大小。由於普通導線電阻較高，所能通過的電流較小，固磁場強度無法提的 很高。但超導體在超導狀態下其電阻幾乎為零，所以可通過的電流幾乎不受限制，因此其產 生的磁場強度也是其他材料所無法達到的。因此本發明中，採用超導磁體提供高強度的背景磁場，其中，超導磁體是用超導導 線作勵磁線圈的磁體，且該超導磁體是可以產生高強度背景磁場的低溫超導磁體或高溫超 導磁體；而本發明所述的聚磁體是由能夠改變磁力線的材質製成，該聚磁體可將磁場分割 並形成高梯度，從而大大提高了對磁性物質的吸附性能，本發明中，該聚磁體可以由非晶態 鋼毛、不鏽鋼鋼毛、海綿鐵、矽鋼片及海綿鎳等聚磁材料中的一種或任意組合組成，且在制 作過程中，可將細小的絲狀或片狀的各組成材質編織成符合流體力學且便於對赤泥中磁性 物質進行吸附與脫附的特定結構。本發明中，當驅動裝置將分離室2 (或分離室3)沿導軌推入超導磁體的內部空腔 後，在超導磁體1所形成的高強度背景磁場的作用下，從漿料入口進入分離室2 (或分離室 3)中的赤泥漿料被磁化，而且在聚磁體所形成的高梯度磁場的作用下，赤泥漿料中磁性較 強的鐵精礦被吸附到聚磁體上，而磁性較弱或非磁性物質則隨漿料從漿料出口排出該分離 室2 (或分離室3)，從而實現強弱磁性顆粒之間的分離。在聚磁體吸附飽和後，該驅動裝置 將該分離室2 (或分離室3)推出該超導磁體1所形成的背景磁場，並將分離室3 (或分離室2)推入該超導磁體1所形成的背景磁場，同時用衝洗水入口進入的清水將吸附在分離室 2 (或分離室3)聚磁體上的鐵精礦等磁性顆粒衝洗下來，並在衝洗水出口對衝洗下來的磁 性顆粒進行回收，由於衝洗下來的磁性顆粒的鐵含量較高，因此也就具有較高的回收價值。 由於兩分離室交替進出該背景磁場，一個分離室在進行磁吸附的同時，另一個分離室在進 行磁脫附，而且兩分離室共用一套驅動裝置，從而在不增加驅動裝置的前提下使分離器的 工作效率提高了一倍。本發明所提供的赤泥超導高梯度磁分離器具有以下優點1、磁場強度、梯度高，能分離較小鐵磁顆粒。特別是對赤泥中200目左右的鐵磁顆 粒有較好的分離效果。赤泥中鐵分離較徹底。2、分離出鐵磁顆粒純度較高，鐵含量一般可達到40%以上。3、消耗功率低，是同樣赤泥處理量電磁鐵分離功率消耗的10%左右。節約大量能 源。4、運行穩定、維修量小；可實現全自動化運行，操作管理簡便。5、物理分離鐵磁顆粒，無二次汙染。6、不產生廢水，分離用水可完全循環利用。本發明所提供的赤泥超導高梯度磁分離器可用於多種場合，如高嶺土除鐵，金屬 礦石冶煉前除鐵，化工原材料除鐵等，是一種利用強磁場除鐵的廣譜設備。下面就本發明的 赤泥超導高梯度磁分離器的應用實例做詳細描述對比實例山東鋁業採用拜耳法生產氧化鋁產生的赤泥，鐵量為20. 23%，用電磁分離在1特 斯拉左右的背景電磁場下，分離出的鐵磁顆粒鐵含量大約在35%左右，而分離後赤泥中仍 含有大約15-20%左右的鐵，鐵分離不徹底，且分離後鐵磁顆粒鐵含量偏低。本發明實例1採用本發明的赤泥超導高梯度磁分離器，採用不鏽鋼鋼毛為聚磁體，在4特斯拉 背景磁場強度運行條件下，對山東鋁業赤泥中鐵磁顆粒進行分離，分離後赤泥中鐵含量小 於5 %，分離出的鐵磁顆粒含鐵量可達到40 %以上。且運行成本僅相當於電磁分離的20 %。 回收率高，能耗低，具有極大的經濟效益。本發明實例2高嶺土作為造紙工業的添加劑已被廣泛應用。由於高齡土中含有0. 8%左右的鐵， 所以紙張在長期存放時會變黃。怎樣除去高嶺土中的鐵？ 一直是高嶺土生產廠家研究的課 題。取廣西北海產優質高嶺土，鐵含量為0. 8%，採用本發明的赤泥超導高梯度磁分離 器，並將其中鋼毛密度增加一倍，在5特斯拉背景磁場強度下，對其中的鐵進行吸附，其鐵 含量降低到0. 5%。高嶺土白度提高2度以上，產品檔次大為提高。以上，僅為本發明的較佳實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本 技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在 本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求所界定的保護範圍為準。
權利要求
一種赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，包括產生背景磁場的超導磁體；分離器，其設有兩個連成一體的分離室；各分離室均為內部裝填聚磁體的，且設置有漿料入口、出口，及衝洗水入口、出口的密閉容器；該分離器的兩端分別設置有支撐導軌；且該赤泥超導高梯度分離器還設有驅動上述兩分離室沿導軌交替進出該背景磁場的驅動裝置。
2.根據權利要求1所述的赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，兩分離室之間設有 至少一隔板。
3.根據權利要求1所述的赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，該驅動裝置包括絲 槓和減速機。
4.根據權利要求1所述的赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，該聚磁體由以下聚 磁材料中的一種或任意組合組成，該聚磁材料包括非晶態鋼毛、不鏽鋼鋼毛、矽鋼片、海綿鎳或海綿鐵。
5.根據權利要求1至4任一所述的赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，該超導磁體 為低溫超導磁體。
6.根據權利要求5所述的赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，該低溫超導磁體形 成的背景磁場的強度不小於3特斯拉。
7.根據權利要求1至4任一所述的赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，該超導磁體 為高溫超導磁體。
8.根據權利要求7所述的赤泥超導高梯度磁分離器，其特徵在於，該高溫超導磁體形 成的背景磁場的強度不小於3特斯拉。
全文摘要
本發明公開一種赤泥超導高梯度磁分離器，以解決現有的磁選機所存在的磁選效率低的問題。該赤泥超導高梯度磁分離器包括產生背景磁場的超導磁體；分離器，其設有兩個連成一體的分離室；各分離室均為內部裝填聚磁體的，且設置有漿料入口、出口，及衝洗水入口、出口的密閉容器；該分離器的兩端分別設置有支撐導軌；且該赤泥超導高梯度分離器還設有驅動上述兩分離室沿導軌交替進出該背景磁場的驅動裝置。該赤泥超導高梯度磁分離器可用於多種場合，如高嶺土除鐵，金屬礦石冶煉前除鐵，化工原材料除鐵等，是一種利用強磁場除鐵的廣譜設備。
文檔編號B03C1/027GK101837321SQ20101016077
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者劉昌俊, 王軍, 王小軍, 王樟新 申請人:王小軍