CN109046766A - 颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固体物料的磁分离领域。为解决现有磁分离技术难以兼顾分离效果和处理量的问题，本发明提供了一种颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法。该方法包括以下步骤：一、将待分离颗粒混合物装入电磁圆筒内，所述电磁圆筒的两端以非磁性材料盖密闭；二、单向间歇旋转所述电磁圆筒，并在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动；三、开启所述电磁圆筒一侧的非磁性材料盖，翻转所述电磁圆筒，令所述电磁圆筒内不被所述电磁圆筒电磁力吸引的颗粒倾倒而出，分离出非磁性颗粒。本发明的的干式电磁分离方法兼顾了分离效果和处理量，处理量可达百公斤级，取得了良好的分离效果。
Description
技术领域
本发明属于固体物料的磁分离领域，特别涉及一种颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法。
背景技术
颗粒混合物的干式磁分离主要包括斜板分离技术、斜转筒分离技术、胶辊型磁鼓分离技术、梳齿型磁鼓分离技术等连续磁分离技术，以及平板分离技术等间歇式磁分离技术，能够实现对干燥或低含水量颗粒混合物的分离。连续磁分离技术具有较大的处理量，适用于大批量颗粒混合物的干式粗分离，但其分离效果不佳，分离后的无磁相和含磁相中均存在较严重的杂质夹带，因此难以满足对分离效果要求较高的应用场合。平板分离技术是将一张薄纸铺在磁性平板上，然后将极少量颗粒混合物在薄纸上摊成薄层，单方向拉拽薄纸，无磁相随薄纸运动，含磁相受磁场吸引运动较慢，利用该速度差，连续缓慢拉拽薄纸，直至将两相彻底分开，该技术分离效果尚可，但操作复杂，处理量很小，通常仅为克量级。
发明内容
为解决现有磁分离技术难以兼顾分离效果和处理量的问题，较好实现颗粒混合物中磁性颗粒的干式分离，本发明提供了一种颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法。该方法包括以下步骤：
步骤一，将待分离颗粒混合物装入电磁圆筒内，所述电磁圆筒为具有电磁性的圆筒；所述电磁圆筒的两端以非磁性材料盖密闭；
步骤二，单向间歇旋转所述电磁圆筒，并在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动，令所述待分离颗粒混合物中的磁性颗粒与非磁性颗粒逐渐分离；
步骤三，开启所述电磁圆筒一侧的非磁性材料盖，翻转所述电磁圆筒，令所述电磁圆筒内不被所述电磁圆筒电磁力吸引的颗粒倾倒而出，得到非磁性颗粒；所述电磁圆筒内被所述电磁圆筒电磁力吸引而未被倾倒出的颗粒即为磁性颗粒。
根据一个实施例，在所述步骤二中，采用间歇消磁法替代所述在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动；所述间歇消磁法为：在旋转的间歇，瞬间消除并恢复所述电磁圆筒的电磁性。
根据一个实施例，在所述步骤一中，所述电磁圆筒的内部还设有非磁性圆筒，装入电磁圆筒内的待分离颗粒混合物均位于非磁性圆筒内部为优选。
进一步地，当所述电磁圆筒的内部还设有非磁性圆筒时，在所述步骤三之后，将非磁性圆筒由所述电磁圆筒内移出，倾倒出所述电磁圆筒内的磁性颗粒。
根据一个实施例，在所述步骤一中，所述电磁圆筒的内表面设有涂层、镀层或覆膜为优选。
根据一个实施例，在所述步骤一中，若待分离颗粒混合物为潮湿物料，则在装入所述电磁圆筒内之前对其进行烘干，使之含水重量百分比低于8％。
根据一个实施例，在所述步骤一中，所述电磁圆筒内装入的待分离颗粒混合物的体积占所述电磁圆筒内部容积的10～25％为优选。
根据一个实施例，在所述步骤二中，所述单向间歇旋转的间歇时机优选为所述电磁圆筒每旋转一定角度间歇一次，所述一定角度≤90°。
根据一个实施例，在所述步骤二中，单向间歇旋转所述电磁圆筒时，所述电磁圆筒的轴线处于水平方向为优选。
根据一个实施例，在所述步骤二中，所述对电磁圆筒施加震动的方式优选为对电磁圆筒施加竖直向上的冲击力。
根据一个实施例，在所述步骤三中，倾倒时对电磁圆筒施加轻微震动以增加非磁性颗粒的流动性为优选。
根据一个实施例，在所述步骤三之后，消除所述电磁圆筒的电磁性，倾倒出所述电磁圆筒内的磁性颗粒。
根据一个实施例，所述电磁圆筒内表面优选为连续光滑面。
进一步地，所述电磁圆筒内表面的连续光滑面包括若干平滑的突起或凹陷。
根据一个实施例，所述电磁圆筒内表面与电磁圆筒两端的非磁性材料盖内表面之间采用平滑过渡为优选。
本发明的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法通过将旋转和震动(或间歇消磁)相结合的方式向颗粒混合物传递机械能，令其在干燥条件下形成类似于悬浮液的悬浮分散状态，显著提高了颗粒的流动迁移能力，较好解决了现有干式磁分离技术难以兼顾分离效果和处理量的问题，处理量可达百公斤级，取得了良好的分离效果。本发明适用于不能或不宜采用湿式分离方法的颗粒混合物的分离，分离流程较为简单，操作方便，安全可靠，适于工程规模应用。
附图说明
图1为根据本发明实施例的干式电磁分离方法分离颗粒混合物中磁性颗粒的操作流程图。
附图标记：1.电磁圆筒，2.非磁性颗粒，3.磁性颗粒。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。
在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚地示出各个部件的细节，附图中的各个部件并不是按比例绘制的，所以附图中的各个部件的比例也不应作为一种限制。
如图1所示的操作流程，本发明的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法包括以下步骤：
步骤一，将待分离颗粒混合物装入电磁圆筒内，所述电磁圆筒为具有电磁性的圆筒；所述电磁圆筒的两端以非磁性材料盖密闭；
步骤二，单向间歇旋转所述电磁圆筒，并在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动，令所述待分离颗粒混合物中的磁性颗粒与非磁性颗粒逐渐分离；
步骤三，开启所述电磁圆筒一侧的非磁性材料盖，翻转所述电磁圆筒，令所述电磁圆筒内不被所述电磁圆筒电磁力吸引的颗粒倾倒而出，得到非磁性颗粒；所述电磁圆筒内被所述电磁圆筒电磁力吸引而未被倾倒出的颗粒即为磁性颗粒。
在上述步骤中，单向间歇旋转电磁圆筒，有利于促进待分离颗粒混合物在电磁圆筒内表面上的均匀分布，同时令待分离颗粒混合物中的磁性颗粒跟随电磁圆筒旋转，而非磁性颗粒在重力作用下脱落下来，进而产生分离作用。
在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动，在震动的作用下，颗粒混合物获得动能，产生瞬间的悬浮分散状态，令由于磁性颗粒的夹带、覆盖作用而被固定住的非磁性颗粒发生位移，进而逐渐脱离磁性颗粒的夹带、覆盖而被分离出来，显著提高了分离效果。
根据一个示例，在所述步骤二中，采用间歇消磁法替代所述在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动；所述间歇消磁法为：在旋转的间歇，瞬间消除并恢复所述电磁圆筒的电磁性。
采用间歇消磁法替代震动，电磁圆筒电磁性的瞬间消除并恢复可以令磁性颗粒受到的电磁力约束获得瞬时解除，此时，磁性颗粒在重力的作用下获得动能并产生瞬时运动，形成瞬间的悬浮分散状态，令由于磁性颗粒的夹带、覆盖作用而被固定住的非磁性颗粒发生位移，脱离磁性颗粒的夹带、覆盖；而当电磁圆筒的电磁性恢复后，磁性颗粒在电磁力的作用下重新被约束到电磁圆筒内表面上，使得之前被磁性颗粒夹带、覆盖的部分非磁性颗粒得以释放出来。经过多次循环，即可获得良好的分离效果。与此同时，电磁性的消除-恢复频率易于控制，便于提高分离效率。
根据一个示例，在所述步骤一中，所述电磁圆筒的内部还可以设有非磁性圆筒，装入电磁圆筒内的待分离颗粒混合物均位于非磁性圆筒内部，以对电磁圆筒内表面形成保护，免受磨损或沾污等。
进一步地，当所述电磁圆筒的内部还设有非磁性圆筒时，在所述步骤三之后，将非磁性圆筒由所述电磁圆筒内移出，倾倒出所述电磁圆筒内的磁性颗粒。由于非磁性圆筒的移出解除了电磁圆筒对磁性颗粒的吸引，因此使得磁性颗粒的收集变得非常方便。
根据一个示例，在所述步骤一中，所述电磁圆筒的内表面可以设有涂层、镀层或覆膜，以对电磁圆筒内表面形成保护，免受磨损或沾污等。
根据一个示例，在所述步骤一中，若待分离颗粒混合物为潮湿物料，则在装入所述电磁圆筒内之前对其进行烘干，使之含水重量百分比低于5％，以提高颗粒混合物的流动性，改善分离效果。
根据一个示例，在所述步骤一中，所述电磁圆筒内装入的待分离颗粒混合物的体积占所述电磁圆筒内部容积的10～25％为优选。该范围内的颗粒混合物装入量能够较好兼顾电磁圆筒内部空间利用率和分离效果。
根据一个示例，在所述步骤二中，所述单向间歇旋转的间歇时机优选为所述电磁圆筒每旋转一定角度间歇一次，所述一定角度≤90°。在此条件下，所述电磁圆筒每旋转1周可以震动不少于4次，令电磁圆筒各处均受到良好的震动作用，使各处被磁性颗粒夹带、覆盖的非磁性颗粒均能有效的分离出来，显著提高分离效果。
根据一个示例，在所述步骤二中，单向间歇旋转所述电磁圆筒时，所述电磁圆筒的轴线处于水平方向为优选。由于分离作用依赖于非磁性颗粒在重力作用下的脱落，而电磁圆筒的轴线处于水平方向最有利于非磁性颗粒的无阻碍脱落，因此此种设置为优选的实施方式。
根据一个示例，在所述步骤二中，所述对电磁圆筒施加震动的方式优选为对电磁圆筒施加竖直向上的冲击力。由于电磁圆筒内被磁性颗粒夹带、覆盖的非磁性颗粒本身受到竖直向下的重力作用，对电磁圆筒施加竖直向上的冲击力令其震动，该冲击力的方向刚好与重力作用方向相反，使非磁性颗粒与吸附于电磁圆筒内壁上的磁性颗粒之间产生更大的运动速度差，有利于被磁性颗粒夹带、覆盖的非磁性颗粒产生相较于磁性颗粒更大的位移，形成更为良好的悬浮分散状态，从而获得更好的分离效果。
根据一个示例，在所述步骤三中，倾倒时可以对电磁圆筒施加轻微震动以增加非磁性颗粒的流动性，有利于非磁性颗粒倾倒完全。
根据一个示例，在所述步骤三之后，消除所述电磁圆筒的电磁性，倾倒出所述电磁圆筒内的磁性颗粒。由于电磁性的消除解除了电磁圆筒对磁性颗粒的吸引，因此使得磁性颗粒的收集变得非常方便。
根据一个示例，所述电磁圆筒内表面优选为连续光滑面，能够有效降低对颗粒混合物的阻滞作用，有利于提高分离效果。
进一步地，所述电磁圆筒内表面的连续光滑面包括若干平滑的突起或凹陷，以增加电磁圆筒内表面面积，提高其内部空间利用率及分离效果。
根据一个示例，所述电磁圆筒内表面与电磁圆筒两端的非磁性材料盖内表面之间可以采用平滑过渡，以减少旋转时对待分离颗粒混合物的阻滞作用，有利于提高分离效果。
采用上述干式电磁分离方法对某磁化沸石颗粒和无磁土壤颗粒混合物进行分离，其中，混合物中磁化沸石颗粒的含量为2.50kg，无磁土壤颗粒含量为7.50kg，混合物颗粒的粒径在0.1～3mm之间，主要步骤如下：
一、将待分离颗粒混合物装入电磁圆筒内，所述电磁圆筒为具有电磁性的圆筒；所述电磁圆筒的内部设有非磁性圆筒，装入电磁圆筒内的待分离颗粒混合物均位于非磁性圆筒内部；所述电磁圆筒的两端以非磁性材料盖密闭；所述电磁圆筒内径为36cm，有效容积为50L，填充率为13％；
二、令所述电磁圆筒的轴线处于水平方向，单向间歇旋转所述电磁圆筒，在旋转的间歇，瞬间消除并恢复所述电磁圆筒的电磁性，令所述待分离颗粒混合物中的磁化沸石颗粒与无磁土壤颗粒逐渐分离；所述单向间歇旋转的旋转速度为30～60rpm，每旋转90°间歇1次；
三、开启所述电磁圆筒一侧的非磁性材料盖，翻转并轻微震动所述电磁圆筒，令所述电磁圆筒内不被所述电磁圆筒电磁力吸引的颗粒倾倒而出，得到无磁土壤颗粒7.21kg；所述电磁圆筒内被所述电磁圆筒电磁力吸引而未被倾倒出的颗粒即为磁化沸石颗粒；
四、消除所述电磁圆筒的电磁性，倾倒出所述电磁圆筒内的磁化沸石颗粒。
分离结果显示：分离后无磁土壤颗粒的回收率约为96％，无磁土壤颗粒中所含的磁化沸石颗粒小于0.9wt％。与连续磁分离技术相比，以斜板分离为例，在处理对象相同的条件下，采用斜板分离时，无磁土壤颗粒中所含的磁化沸石颗粒约为10wt％，表明上述干式电磁分离方法的分离效果显著优于斜板分离。
虽然根据本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (15)
1.一种颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一，将待分离颗粒混合物装入电磁圆筒内，所述电磁圆筒为具有电磁性的圆筒；所述电磁圆筒的两端以非磁性材料盖密闭；
步骤二，单向间歇旋转所述电磁圆筒，并在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动，令所述待分离颗粒混合物中的磁性颗粒与非磁性颗粒逐渐分离；
步骤三，开启所述电磁圆筒一侧的非磁性材料盖，翻转所述电磁圆筒，令所述电磁圆筒内不被所述电磁圆筒电磁力吸引的颗粒倾倒而出，得到非磁性颗粒；所述电磁圆筒内被所述电磁圆筒电磁力吸引而未被倾倒出的颗粒即为磁性颗粒。
2.根据权利要求1所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤二中，采用间歇消磁法替代所述在旋转的间歇对电磁圆筒施加震动；所述间歇消磁法为：在旋转的间歇，瞬间消除并恢复所述电磁圆筒的电磁性。
3.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤一中，所述电磁圆筒的内部还设有非磁性圆筒，装入电磁圆筒内的待分离颗粒混合物均位于非磁性圆筒内部。
4.根据权利要求3所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤三之后，将非磁性圆筒由所述电磁圆筒内移出，倾倒出所述电磁圆筒内的磁性颗粒。
5.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤一中，所述电磁圆筒的内表面设有涂层、镀层或覆膜。
6.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤一中，若待分离颗粒混合物为潮湿物料，则在装入所述电磁圆筒内之前对其进行烘干，使之含水重量百分比低于8％。
7.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤一中，所述电磁圆筒内装入的待分离颗粒混合物的体积占所述电磁圆筒内部容积的10～25％。
8.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤二中，所述单向间歇旋转的间歇时机为所述电磁圆筒每旋转一定角度间歇一次，所述一定角度≤90°。
9.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤二中，单向间歇旋转所述电磁圆筒时，所述电磁圆筒的轴线处于水平方向。
10.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤二中，所述对电磁圆筒施加震动的方式为对电磁圆筒施加竖直向上的冲击力。
11.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤三中，倾倒时对电磁圆筒施加轻微震动以增加非磁性颗粒的流动性。
12.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：在所述步骤三之后，消除所述电磁圆筒的电磁性，倾倒出所述电磁圆筒内的磁性颗粒。
13.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：所述电磁圆筒内表面为连续光滑面。
14.根据权利要求13所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：所述电磁圆筒内表面的连续光滑面包括若干平滑的突起或凹陷。
15.根据权利要求1或2所述的颗粒混合物中磁性颗粒的干式电磁分离方法，其特征在于：所述电磁圆筒内表面与电磁圆筒两端的非磁性材料盖内表面之间采用平滑过渡。
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