感生磁性的裝置和方法
2023-06-29 05:43:26 3
專利名稱：感生磁性的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及將可磁化材料磁化的裝置和方法。本發明一方面涉及在顆粒材料的物流中感生磁性從而促進一些磁化材料的後續分離的方法，下面將參考上下文主要說明該方法。但是應當記住本發明的方法可以更廣泛地用在不涉及任何磁化材料的後續分離的系統中，例如一般的顆粒沉降和水淨化工藝。
背景技術：
在可磁化顆粒懸浮物中感應磁場的裝置在本領域是公知的，已經用於凝結微粒。在進入用於分離的沉降槽之前，使這樣的顆粒懸浮物通過其中施加了磁場的容器。可磁化顆粒得以磁化後自我吸引。在重力作用下，這些自我吸引的顆粒比它們作為單個顆粒時更快地沉降，不需要使用任何化學凝結劑或絮凝劑。這樣的方法適用於脫除一般在重力作用下不能快速或容易地分離的非常微細的顆粒。
用於該方法的裝置通常使用磁場強度變化率小的低梯度磁場。這種磁場降低了磁化顆粒向用於產生磁場的磁體的磁極移動的趨勢。
發明內容
本發明的第一個方面是提供一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料物流中感生磁性的裝置，該裝置包括處理室，其具有入口和出口，物流分別通過它們進入和排出該處理室；和能夠相對於處理室選擇性激活的磁源，使得在磁源激活時，磁源能夠在至少一些位於處理室內的顆粒原料中感生磁性。這樣的裝置能夠感應高梯度磁場，從而有效磁化弱磁和強磁顆粒，以通過沉降或其它技術將其隨後分離。當磁源激活時，弱磁和強磁顆粒都吸向磁源，至少部分被磁化。當磁源失活時，原料物流將磁源周圍的磁化材料沉積物驅散，從而降低任何對流動進行限制的可能性。
在已知裝置中，如果使用高梯度磁場，則磁化顆粒將強吸引在磁極上，它們聚集在磁極上，從而降低磁體的有效性(及，磁感應性能)，還可能限制懸浮顆粒材料在容器內或通過容器的流動。
另外，低梯度磁場對弱磁顆粒如順磁顆粒的磁化能力低。在強磁顆粒(如鐵磁顆粒)和順磁顆粒的混合物中，低梯度磁場可能只能有效磁化強磁顆粒，用於後續通過沉降脫除。為了既磁化弱磁顆粒又磁化強磁顆粒，優選使用高梯度磁場，但是在已知裝置中可能出現上述降低磁體有效性和容器流動限制或堵塞的問題，從而限制了這種磁場為此目的的用途。
磁源的激活優選涉及在處理室附近移入和移出磁源。
磁源優選安裝在機動設備上，使磁源能夠在處理室附近往復移入和移出。機動設備最優選是活塞。
處理室優選是環形，處理室有一個其中可往復接收磁源的內部狹長凹槽。
鄰接內部狹長凹槽的處理室的內表面優選有置於其上的可膨脹膜，其膨脹和收縮用於移走可能粘附在內部狹長凹槽上的顆粒原料。
該膜優選由彈性體材料製成，將流體導入或移出膜和鄰接內部狹長凹槽的處理室的部分內表面之間的空間可以分別使其膨脹或收縮。
處理室優選有一個流體入口，流體可通過該入口導入液體，從而有助於顆粒原料懸浮在液體中。
流體入口優選和內置在處理室的軟管結合，當流體流經該軟管時，軟管能夠在處理室內靈活移動，以促進顆粒原料懸浮在液體中。
原料優選包括順磁和鐵磁顆粒。原料還可以包括抗磁或非磁性顆粒(如脈石礦物)。順磁顆粒優選包括至少一種含銅、鋅或其它過渡金屬的硫化物礦物。鉑和鈀金屬也是順磁體，也可以存在於原料中。順磁顆粒最優選包括在包括被鐵汙染的閃鋅礦、砷黃鐵礦、錫石或黃銅礦的組中的至少一種。
本發明的第二個方面是提供一種磁化一部分原料的裝置，該部分包括磁化率在一定範圍內的材料部分，該裝置可用於在該部分中感生磁性，從而促進磁性較弱的原料部分與磁性較強的原料部分的後續分離。原料還可以包括抗磁或非磁性脈石組分。
磁性較弱的原料部分主要包括順磁顆粒，磁性較強的原料部分主要包括鐵磁顆粒。原料還可以包括抗磁或非磁性脈石組分。
第二個方面的裝置優選與第一個方面中定義的相同。
第二個方面中的部分優選包括第一個方面中定義的材料。
本發明的第三個方面是提供一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料中感生磁性的裝置，該裝置包括用於保持原料的處理室；和能夠相對於處理室激活的磁源，使得磁源能夠在至少一些位於處理室內的顆粒原料中感生磁性，處理室有鄰接可激活磁源處的內表面，可膨脹膜至少部分置於該內表面上，膜的膨脹和收縮能夠移走由於磁源的原因粘附在內表面上的所有顆粒原料。該膜有助於將磁源周圍的磁化材料沉積物移走或驅散，從而降低在處理室內任何對流動進行限制或堵塞的可能性。
磁源優選相對於處理室選擇性激活。
膜優選由彈性體材料製成，通過將流體導入或移出位於膜和處理室的內表面之間的空間可以分別使其膨脹或收縮。
本發明的第四個方面是提供一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料物流中感生磁性的方法，該方法包括下述步驟使物流流經處理室；和相對於處理室選擇性激活磁源，使得在磁源激活時，磁源能夠在至少一些位於處理室內的顆粒原料中感生磁性。
這樣的方法能夠感應高梯度磁場，從而有效磁化弱磁和強磁顆粒，以通過沉降或其它技術將其隨後分離。當磁源激活時，弱磁和強磁顆粒都吸向磁源，至少部分被磁化。當磁源失活時，原料物流將磁源周圍的磁化材料沉積物驅散，從而降低任何對流動進行限制的可能性。
磁源的激活優選涉及在處理室附近移入和移出磁源。
至少一些可磁化原料優選是順磁體，感應的磁性使至少一些磁化順磁顆粒集聚在液體物流中。
本發明的第五個方面是提供一種磁化一部分原料的方法，該部分包括磁化率在一定範圍內的材料部分，該方法可用於在該部分中感生磁性，從而促進磁性較弱的原料部分與磁性較強的原料部分的後續分離。
優選用浮選分離法加速磁性較弱的原料部分的後續分離。最優選地是，浮選分離法回收泡沫相中的弱磁原料。
優選地是，磁性較弱的原料部分主要包括順磁顆粒，磁性較強的原料部分主要包括鐵磁顆粒和一些抗磁或非磁性脈石顆粒。
附圖簡述儘管其它任何形式也可能在本發明的保護範圍內，但是現在只是作為例子來參考
本發明的優選形式，其中圖1示出本發明的感生磁性的裝置的一個實施方案的局部截面側視圖。
具體實施例方式
在一個優選實施方案中，本發明提供一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料物流14中感生磁性的裝置10。原料一般包括在水漿中的和其它非磁性和抗磁脈石礦物一起存在的順磁顆粒和鐵磁顆粒的混合物。為了將順磁顆粒磁化，通常需要高梯度磁場。含銅(如黃銅礦)、鋅(如被鐵汙染的閃鋅礦)或其它過渡金屬的硫化物礦物是順磁體。鐵磁顆粒包括氧化鐵礦物(如磁鐵礦)和金屬鐵顆粒(如來自破損的研磨介質)。
參考附圖，裝置10包括環形容器16的處理室，容器16有最上部入口18和最下部出口20，上述礦物混合物分別通過它們流入和流出容器16，並且在容器16中有一些停留時間。該裝置還可以用於「間歇」模式，不需要礦物漿液混合物的連續物流。
處理室容器內安裝中心狹長凹槽22。磁源能夠選擇性激活，以通過使磁源在容器16附近移入和移出而在至少一些位於容器16內的顆粒原料14中感生磁性。在一個優選實施方案中，磁源是安裝在活塞形式的機動設備上的至少一個永久磁鐵，活塞與驅動器連接，使得活塞能夠往復移入和移出凹槽22。在一個優選實施方案中，活塞24是圓柱形，其直徑約為300毫米，安裝有多個內置永久磁鐵26，永久磁鐵26是正方形，其側邊尺寸是50毫米，由釹或其它材料製成。容器16中的凹槽22的直徑是800毫米。
在其它實施方案中，永久磁鐵可以是任何形狀、大小或材料，活塞不一定是圓柱形，例如其橫截面可以是正方形或三角形，並且可以是任意總體長度。相對於容器往復移動活塞的設備可以包括任何類型的驅動器，包括凸輪、彈簧、氣缸(圖中所示的28)或可偏心旋轉的軸等。
在其它實施方案中，容器和磁源的相對運動不一定涉及塞入容器中的凹槽內的活塞。磁源只需要靠近容器即可，例如，移動至靠近容器的一側，使磁場能夠將容器中的顆粒原料磁化。在其它實施方案中，容器自身可以相對於固定磁體移動。為了促使磁源靠近容器內容物，容器可以是任何特殊形狀、大小和方向。
所述的裝置10可以導入高梯度磁場，以有效磁化弱磁和強磁顆粒14，然後通過提高重力沉降去除所有顆粒或者利用如浮選技術分離弱磁顆粒。當載有磁鐵26的活塞24移入容器16的凹槽22時，弱磁和強磁顆粒14受到吸引，移向鄰接內部狹長凹槽22的容器16的內表面部分。這些顆粒至少部分被磁化。當載有磁鐵26的活塞24移出容器的凹槽22時，磁化顆粒材料14的沉積物不能夠由於磁力吸引而保持在內表面上，大部分被容器16內的原料物流12驅散。根據入口和出口的位置和方向，容器內容物可以形成渦流運動(在圖中如容器16內的箭頭所示)。驅散固體可以降低任何形成在容器中的流動限制的可能性，並且能夠改善磁體效率。
在其它實施方案中，通過使用靠近容器的電磁鐵可以選擇性地激活磁源，從而能夠在至少一些位於容器內的顆粒原料中感生磁性。加到電磁鐵上的電源電流可以重複開關，得到的效果就好像永久磁鐵靠近容器移入和移出一樣。在其它實施方案中，通過在永久磁鐵和容納可磁化顆粒的容器之間移動磁場屏障可以分流或堵塞永久磁鐵的磁場。
磁源的移動周期或頻率可以由計時設備或能夠探測集聚顆粒30重量的傳感器啟動。可以用下述方法測定該重量測定隨顆粒30重量的增加而幹擾磁場的程度或測定顆粒漿液的流動阻力。
在附圖所示的優選實施方案中，鄰接內部狹長凹槽22的容器16的內表面有置於其上的可膨脹橡膠薄膜32，將諸如空氣的氣體導入或移出膜32和鄰接內部狹長凹槽22的容器的部分內表面之間的空間34可以分別使其膨脹或收縮。膜32的外部移動有助於移走可能粘附在內部狹長凹槽22上的顆粒原料30，使容器16內的原料物流12可以驅散這些顆粒。在其它實施方案中，膜不一定在鄰接內部狹長凹槽22的處理室的所有內表面上，可以只部分覆蓋該表面。在容器為不同形狀的本發明的其它實施方案中，彈性膜可位於容器內表面上其它任何位置處，使其在磁源和要磁化的容器內容物之間，同時通過將氣體導入或移出膜和容器內表面之間的空間可以使其膨脹和隨後收縮。
在其它實施方案中，可以通過其它方式拉伸或移動彈性膜，例如在膜和容器內表面之間射入非氣體的流體或者使用振動設備。膜不一定由橡膠製成，例如可以由塑料、合成體等任何彈性材料製成。
為了加速驅散集聚的磁化顆粒30，還可以用內部或外部機械設備攪拌優選的或另一個實施方案的容器。例如，可以用機動混合器葉片攪動容器內容物。在附圖所示的優選實施方案中，處理室有一個噴嘴36形式的流體入口，通過該入口可以將諸如空氣的氣體或諸如水的液體導入容器16內的液體，從而有助於將顆粒原料14懸浮在液體中。導入的氣體可以流化所有沉降的顆粒材料。噴嘴36與內置於容器的一定長度的軟管38結合。軟管38與端部噴嘴39匹配。當氣體或液體通過軟管38時，軟管38能夠在容器16內靈活移動，從而促進顆粒原料在容器16內的液體中流化和懸浮，其功能類似於在容器16內底部40周圍移動的隨機攪拌器。當為了增加漿液顆粒14暴露於磁場的時間而需要降低顆粒漿液的流動速度時，這種攪拌對於防止沉降很重要。
與只使用固定流體入口噴嘴相比，軟管38有多個優點。固定噴嘴限制在其覆蓋容器底部40的區域內，如果使用機械旋轉噴嘴，則它們通常要加入軸承、密封件和其它磨損部件，這些部件在溼潤和磨損環境中壽命有限。優選實施方案中的軟管38掃過容器底部40的很大區域，並且與多個固定噴嘴相比，需要導入的氣體或液體少。軟管38在容器底部40上有很大的掃過面積，使用的設備不需要軸承或密封件。
在使用時，裝置10可用於在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料14的物流12中感生磁性。當顆粒漿液物流12(該定義還可以包括重複一系列間歇處理步驟，這些步驟包括填充、處理和清空容器)經過容器16時，可以選擇性激活磁源(電磁鐵和如優選實施方案中的機械啟動設備)，從而在至少一些位於容器16內的顆粒原料14中感生磁性。這樣的方法能夠感應高梯度磁場，從而有效磁化弱磁和強磁顆粒，以通過沉降去除或其它技術如浮選將其隨後分離。當磁源激活時，弱磁(如順磁)和強磁(如鐵磁)顆粒都吸向磁源，至少部分被磁化。當磁源失活時，原料物流12將大部分磁化材料沉積物30驅散，從而降低任何對容器16內流動進行限制的可能性。
本發明的發明人驚奇地發現在使用順磁原料的情況下，感應的磁性能夠使至少一些磁化的順磁顆粒集聚在液體物流中。發明人觀察到集聚的順磁顆粒的集聚狀態可以至少保持幾小時，這些集聚的顆粒還能夠存在於礦物分離工藝中的再處理步驟中，如泵抽和攪拌中。在具有磁化率在一定範圍內的顆粒材料的原料中，優選的裝置可以以一定的方式操作，以促進磁化的順磁原料部分與磁化的鐵磁原料部分的後續分離。磁化的順磁原料部分還可以與非磁性或抗磁脈石礦物分離。
在實驗工作中，為了將磁化的順磁原料分離入泡沫相，在幾種細粉礦物礦石(一般有80％的礦石顆粒的粒徑(直徑)小於100微米)上使用浮選分離法。實驗結果顯示由於在浮選步驟前使用了磁化處理步驟，所以浮選能夠提高硫化物礦物的回收率(見下面實施例3的結果)。發明人認為一般浮選率和回收率很差的非常微細的順磁顆粒(如直徑小於10微米)被磁化後能夠集聚在一起，其「有效」(凝結)粒徑大於10微米。這樣的集聚體具有良好的浮選率和回收性能，這是因為水力學方面的原因，例如在浮選池中能夠更好地附著在上升的氣泡上。
硫化物礦物捕集劑如黃藥(xanthate)或二硫代磷酸鹽的使用可以確保順磁礦物顆粒的表面疏水化，從而更易於在浮選池中附著在上升的氣泡表面上。一般來說，順磁和鐵磁礦物的顆粒混合物中的鐵磁顆粒在浮選工藝中被排除(與黃藥或二硫代磷酸鹽捕集劑沒有親和力)，報告為脈石或尾礦。在進行的實驗中，在所有後續浮選步驟前使用的硫化物礦物捕集劑存在於磁化處理容器16中。在浮選步驟前沒有採用磁化處理步驟的實驗中，含有硫化物礦物捕集劑的待浮選原料在經過後續浮選裝置前仍然通過容器16。使用的浮選裝置可以包括所有標準類型的攪拌浮選池、浮選柱或浮選迴路。
作為改善的一個例子，該裝置和方法比現有技術的優越，現在演示使用有或沒有本發明預處理步驟的傳統泡沫浮選法產生的實驗結果。
本發明的裝置能夠感應非常高梯度的磁場，從而有效磁化弱磁和強磁顆粒。當磁源激活時，弱磁和強磁顆粒都吸向磁源，至少部分被磁化。先前的裝置和方法不能使用非常高梯度的磁場，因為會出現在磁源周圍沉積磁化原料和弱磁顆粒的磁化度低的問題。在原料漿液物流中循環激活磁場和彈性膜的使用在一定程度上克服了這些沉積問題。
在實施例1中演示磁場梯度的變化對浮選回收率(％)和等級(％)參數的影響。
實施例1 磁場強度的變化與沒有磁化預處理相比對後續浮選回收率數據的影響
測定浮選分離法中回收率和等級(分離的精礦純度)的提高程度。在實驗結果中，雖然3000高斯和4500高斯的磁場強度同樣能夠有效改善回收率，但是在改善分離的銅純度方面有很大的不同，很明顯在這方面4500高斯好於3000高斯。
實施例2 在磁場中的停留時間對後續銅浮選回收率的影響
從這些結果可以看出順磁顆粒與磁場較長的接觸時間可以改善礦物浮選回收率，這可能是因為得到了更大磁化程度的順磁值礦物，並且還提高了自我吸引能力。
實施例3 浮選前的磁化處理帶來的改善情況
這些實驗結果顯示磁化處理步驟能夠有益地提高後續硫化物礦物的浮選回收率。
容器和活塞可以由任何適當的結構材料製成，這種材料有適當的磨損度，可以以所述方式加工、成型和裝配，其例子有金屬、金屬合金、硬塑料或陶瓷。可膨脹的膜和軟管可以由任何適當的可以以所述方式使用的彈性材料製成。
應當理解如果本申請中參考了現有技術的信息，則這樣的參考並不是自認該信息構成了在澳大利亞或所有其它國家中的本領域公知常識。
雖然已經參考優選實施方案說明了本發明，但是應當理解，本發明可以體現為許多其它形式。
權利要求
1.一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料物流中感生磁性的裝置，該裝置包括處理室，其具有入口和出口，物流分別通過它們進入和排出該處理室；和能夠相對於處理室被選擇性激活的磁源，使得在磁源激活時，磁源能夠在至少一些位於處理室內的顆粒原料中感生磁性。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，磁源的激活涉及在處理室附近移入和移出磁源。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中，磁源安裝在機動設備上，使磁源能夠在處理室附近往復移入和移出。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中，機動設備是活塞。
5.根據任一上述權利要求所述的裝置，其中，處理室是環形，處理室有一個其中可往復接收磁源的內部狹長凹槽。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中，鄰接內部狹長凹槽的處理室的內表面有置於其上的可膨脹膜，其膨脹和收縮用於移走可能粘附在內部狹長凹槽上的顆粒原料。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中，膜由彈性體材料製成，將流體導入或移出位於膜和鄰接內部狹長凹槽的處理室的部分內表面之間的空間可以分別使其膨脹或收縮。
8.根據任一上述權利要求所述的裝置，其中，處理室有一個流體入口，流體可通過該入口導入液體，從而有助於顆粒原料懸浮在液體中。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中，流體入口和內置在處理室的軟管結合，當流體流經該軟管時，軟管能夠在處理室內靈活移動，以促進顆粒原料懸浮在液體中。
10.根據任一上述權利要求所述的裝置，其中，原料包括順磁和鐵磁顆粒。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中，順磁顆粒包括至少一種含銅、鋅或另一種過渡金屬的硫化物礦物。
12.根據權利要求10或11所述的裝置，其中，順磁顆粒包括在包括被鐵汙染的閃鋅礦、砷黃鐵礦、錫石、黃銅礦、鉑金屬和鈀金屬的組中的至少一種。
13.一種磁化一部分原料的裝置，該部分包括磁化率在一定範圍內的材料部分，該裝置可用於在該部分中感生磁性，從而促進磁性較弱的原料部分與磁性較強的原料部分的後續分離。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中，磁性較弱的原料部分主要包括順磁顆粒，磁性較強的原料部分主要包括鐵磁顆粒。
15.根據權利要求13或14所述的裝置，其中，該裝置如任一權利要求1-9中所定義。
16.根據權利要求13或14所述的裝置，其中，該部分包括的材料如任一權利要求10-12中所定義。
17.一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料中感生磁性的裝置，該裝置包括用於保持原料的處理室；和能夠相對於處理室激活的磁源，使得磁源能夠在至少一些位於處理室內的顆粒原料中感生磁性，處理室有鄰接磁源可被激活處的內表面，具有至少部分置於該內表面上的可膨脹膜，膜的膨脹和收縮能夠移走由於磁源的原因粘附在內表面上的任何顆粒原料。
18.根據權利要求17所述的裝置，其中，磁源可相對於處理室選擇性激活。
19.根據權利要求17或18所述的裝置，其中，膜由彈性體材料製成，將流體導入或移出位於膜和處理室的內表面之間的空間可以分別使其膨脹或收縮。
20.一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料物流中感生磁性的方法，該方法包括下述步驟使物流流經處理室；和相對於處理室選擇性激活磁源，使得在磁源激活時，磁源能夠在至少一些位於處理室內的顆粒原料中感生磁性。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，磁源的激活涉及在處理室附近移入和移出磁源。
22.根據權利要求20或21所述的方法，其中，至少一些可磁化原料是順磁體，感應的磁性使至少一些磁化順磁顆粒集聚在液體物流中。
23.一種磁化一部分原料的方法，該部分包括磁化率在一定範圍內的材料部分，該方法可用於在該部分中感生磁性，從而促進磁性較弱的原料部分與磁性較強的原料部分的後續分離。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，用浮選分離法加速磁性較弱的原料部分的後續分離。
25.根據權利要求24所述的方法，其中，浮選分離法回收泡沫相中的弱磁原料。
26.根據任一權利要求23-25所述的方法，其中，磁性較弱的原料部分主要包括順磁顆粒，磁性較強的原料部分主要包括鐵磁顆粒。
27.一種基本上如在本申請中參考附圖和實施例所描述的感應磁場的裝置。
28.一種基本上如在本申請中參考附圖和實施例所描述的磁化一部分原料的裝置。
29.一種基本上如在本申請中參考附圖和實施例所描述的感應磁場的方法。
30.一種基本上如在本申請中參考附圖和實施例所描述的磁化一部分原料的方法。
全文摘要
本發明提供一種在懸浮於液體中的至少可部分磁化的顆粒原料物流中感生磁性的裝置，該裝置包括處理室，其具有入口和出口，物流分別通過它們進入和排出該處理室；和能夠相對於處理室選擇性激活的磁源，使得在磁源激活時，磁源能夠在至少一些位於處理室內的顆粒原料中感生磁性。這樣的裝置能夠感應高梯度磁場，從而有效磁化弱磁和強磁顆粒，以通過沉降或其它技術將其隨後分離。當磁源激活時，弱磁和強磁顆粒都吸向磁源，至少部分被磁化。當磁源失活時，原料物流將磁源周圍的磁化材料沉積物驅散，從而降低任何對流動進行限制的可能性，並且能夠保持磁體的有效性。
文檔編號B03C1/027GK1642653SQ02805072
公開日2005年7月20日 申請日期2002年2月15日 優先權日2001年2月16日
發明者B·拉姆斯登, R·邁納 申請人:澳斯墨特有限公司