[發(fā)明專利]一種連續(xù)式超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)及其應(yīng)用工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310583350.0
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103736586A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亦然;陳浩樹;馬仲英;張躍武;徐風(fēng)雨
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇旌凱中科超導(dǎo)高技術(shù)有限公司
• 主分類號: B03C1/025
• 分類號: B03C1/025;B03C1/031
• 代理公司: 江陰市永興專利事務(wù)所(普通合伙) 32240
• 代理人: 達(dá)曉玲;施光亞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)式超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)及其應(yīng)用工藝，特別是一種利用磁吸附接觸方式實(shí)現(xiàn)高梯度介質(zhì)單元在不同功能區(qū)之間連續(xù)運(yùn)動的系統(tǒng)。可用于石英砂、鉀長石等除雜，煤粉脫硫，鐵礦、鎳礦等磁性礦物富集等領(lǐng)域的連續(xù)化強(qiáng)磁處理系統(tǒng)及其應(yīng)用工藝。?

背景技術(shù)

磁分離是一種基于磁性物質(zhì)在磁場中受力原理，實(shí)現(xiàn)磁性物質(zhì)與非磁性物質(zhì)分離的技術(shù)。磁顆粒在磁場中的受力可由公式（1）進(jìn)行描述：?

Fm=V·χ·M(H)·dH/dx???（1）?

式中，F(xiàn)m為顆粒所受磁力，V為顆粒體積，χ為顆粒的比磁化系數(shù)，M(H)為磁場強(qiáng)度，dH/dx為磁梯度。根據(jù)該公式，顆粒受磁力Fm而發(fā)生運(yùn)動軌跡偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)磁性顆粒與非磁性顆粒的分離。其中，磁性顆粒受磁力大小受顆粒大小（V）磁場強(qiáng)度（M(H)）和磁場梯度（dH/dx）的影響。?

磁分離技術(shù)的最早應(yīng)用可追溯至19世紀(jì)，磁分離技術(shù)較為成熟的應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代，磁分離技術(shù)作為物理處理技術(shù)已在高嶺土的脫色增白、煤的脫硫、礦石的精選、生物工程、酶反應(yīng)工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。?

在磁分離技術(shù)中，由（1）式可得，當(dāng)待分離磁顆粒性質(zhì)一定時，增大磁場強(qiáng)度M(H)和磁場梯度dH/dx均可提高待分選顆粒所受磁力。傳統(tǒng)的磁分離技術(shù)由于受到永磁體或電磁體磁場強(qiáng)度較低，有效磁區(qū)?域較小等因素的影響，對磁選的工業(yè)化應(yīng)用有較大制約。?

超導(dǎo)磁體是一種特殊的電磁體，目前的超導(dǎo)磁體利用鈮鈦、鈮三錫等低溫超導(dǎo)線材，其臨界電流密度高達(dá)10⁴-10⁵A/cm²，比銅線材的最高允許電流高幾百倍至上千倍。超導(dǎo)磁體可在數(shù)米的工作口徑內(nèi)產(chǎn)生幾萬高斯以上的磁感應(yīng)強(qiáng)度。由于低溫超導(dǎo)線圈的0電阻特性，超導(dǎo)磁體的工作維護(hù)費(fèi)用理論上僅為維持低溫的少量制冷費(fèi)用。超導(dǎo)磁體由于其上述優(yōu)勢，在20世紀(jì)即被廣泛關(guān)注，并嘗試于工業(yè)推廣使用。?

高梯度超導(dǎo)磁分離技術(shù)為將高梯度磁分離技術(shù)中的常規(guī)磁鐵替換為超導(dǎo)磁體后產(chǎn)生的一種新型磁分離技術(shù)。高梯度超導(dǎo)磁分離技術(shù)可提供極大的磁力Fm，可有效分選介質(zhì)中的弱磁性顆粒或小粒徑顆粒。磁場中增加磁梯度可通過填塞軟磁材料實(shí)現(xiàn)，軟磁材料是指具有低的矯頑力，高的磁導(dǎo)率的磁性材料。軟磁材料在外加磁場環(huán)境下迅速被磁化，退出磁場后磁性迅速消失。軟磁材料加入磁場后可擾亂磁感線，造成局部區(qū)域磁場梯度成倍增加。?

超導(dǎo)磁體的外形和磁區(qū)域受現(xiàn)有磁體建造技術(shù)制約，目前在磁選領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的超導(dǎo)磁體多數(shù)為圓柱形，其有效磁場區(qū)域在內(nèi)筒及端部。超導(dǎo)磁體的工業(yè)化應(yīng)用拓展了高梯度磁分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。在超導(dǎo)磁體的內(nèi)筒磁場進(jìn)行磁分選作業(yè)不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料及排料。然而，往復(fù)式磁分選設(shè)備的間歇式進(jìn)料方式較不適宜于工業(yè)中物料的連續(xù)處理要求。研發(fā)連續(xù)型高梯度超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)，對拓展超導(dǎo)磁分離技術(shù)在磁選領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。高梯度介質(zhì)如何進(jìn)入磁分選區(qū)，磁吸附飽和的高梯度磁介質(zhì)如何退出磁分選區(qū)，如何沖洗反沖并再次進(jìn)入磁分選區(qū)，是決定高梯度超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)能否連續(xù)工作的關(guān)鍵。因此，研發(fā)一種連續(xù)式超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)及其應(yīng)用工藝對拓展超導(dǎo)磁分離技術(shù)在磁選領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。?

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有高梯度超導(dǎo)磁分離分選設(shè)備難于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化工作，以及部分連續(xù)型高梯度超導(dǎo)磁分離設(shè)備難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，本發(fā)明專利的目的在于提出一種連續(xù)式超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)及其應(yīng)用工藝，在超導(dǎo)磁分離工藝中，利用磁吸附接觸方式實(shí)現(xiàn)高梯度介質(zhì)單元在不同功能區(qū)之間連續(xù)運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)機(jī)械化工作，具有一定的工業(yè)應(yīng)用價值。?

具體說明如下：?

本發(fā)明一種連續(xù)式超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)及其應(yīng)用工藝由超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，高梯度介質(zhì)及其傳動與清洗系統(tǒng)，物料收集系統(tǒng)等組成，有磁物料在超導(dǎo)磁場中高梯度介質(zhì)網(wǎng)附著，高梯度介質(zhì)網(wǎng)連續(xù)進(jìn)入及退出超導(dǎo)磁場，并在場外沖洗。?

立式超導(dǎo)磁體1的水平上方布置給料系統(tǒng)7，高梯度介質(zhì)網(wǎng)2在超導(dǎo)磁體1內(nèi)腔堆疊，高梯度介質(zhì)網(wǎng)2由軟磁材料網(wǎng)和外圈支撐框組成，外圈支撐框是由軟磁材料制成的具一定高度及厚度的邊框。?

超導(dǎo)磁體下端面處設(shè)置高梯度介質(zhì)網(wǎng)承托系統(tǒng)4，高梯度介質(zhì)網(wǎng)承托系統(tǒng)4位于立式超導(dǎo)磁體下端部內(nèi)壁，其材料為生鐵或?qū)Т挪讳P鋼等軟磁材料，其結(jié)構(gòu)為貼合超導(dǎo)磁體內(nèi)表面的弧形半圓，半圓開口方向?yàn)槌蚋咛荻冉橘|(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)動輪3。?