一种磁流体耦合高梯度磁选方法技术

本发明专利技术提供了一种磁流体耦合高梯度磁选方法，采用磁流体作为物料分散介质，形成矿浆给入高梯度磁选系统中，依靠磁介质磁化后产生的高梯度磁场区域，与磁流体共同形成磁流体耦合高梯度磁选单元，对不同性质的物料进行分离，利用磁流体的似加重现象能够排出磁性颗粒累积区中的小于磁流体磁化率的非磁性和无用的弱磁性物料，磁性物料磁化率大于磁流体磁化率仍受到较大磁力作用吸附于磁介质上，减少或者消除了磁化率大、粒度小的有用弱磁性物料和磁化率小、粒度大的无用弱磁性物料之间的相互影响，实现物料严格按照磁化率的大小进行分选，从而大幅提高了高梯度磁选的选择性，得到高品位(纯度)的磁性产品。高品位(纯度)的磁性产品。高品位(纯度)的磁性产品。

【技术实现步骤摘要】
一种磁流体耦合高梯度磁选方法


[0001]本专利技术涉及矿物工程与物质分离
，特别涉及一种磁流体耦合高梯度磁选方法。

技术介绍

[0002]高梯度磁选是弱磁性物料分选的最常用手段，在矿物资源提取、工业废料处理、水处理及生物医药工程领域都有着广泛的应用，特别是在矿物加工和资源利用领域，高梯度磁选已经广泛应用于各种弱磁性矿物如赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿、钛铁矿、铬铁矿、锰矿、钴矿、金红石、黑钨矿和钽铌稀土矿的分选以及从赤泥、核废料、浸出渣或其他工业废料中回收磁性有价组分，或者用于有色金属混合精矿的分离如铜钼硫化矿分离、铜铅硫化矿分离等。
[0003]高梯度磁选在资源循环和利用中发挥了巨大作用，但仍存在一些问题和难点。高梯度磁选是基于被分选物料的磁性差异，利用高导磁磁介质产生极高磁场梯度和磁场力，将物料流中的弱磁性颗粒吸附于磁介质上，从而实现与其他更弱磁性或者非磁性颗粒的分离。选择性(即最大程度捕集欲回收磁性颗粒且抛除磁性较弱的无用组分颗粒和非磁性颗粒)是影响高梯度磁选工业应用的关键。在矿物工程领域，高梯度磁选在弱磁性矿物的分选中已经广泛应用，然而现有高梯度磁选系统的富集比有限，精矿品位提高到一定程度后，再采用高梯度磁选进行精选时的效率很低。因此，工业应用中，高梯度磁选一般是用于粗选，得到粗精矿后再采用其他方法(如离心机、正浮选或反浮选、磁化焙烧
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弱磁选等)进行精选。主要原因是现有高梯度磁选系统存在两大主要难题：非磁性矿物的机械夹杂和弱磁性脉石矿物的竞争捕集。机械夹杂主要是非磁性颗粒由于惯性和重力沉积等原因包裹于磁介质上的有用磁性矿物累积区中。弱磁性脉石矿物的竞争捕集主要是由于矿石中除含有有用磁性矿物外，往往还含有磁化率更小的弱磁性脉石矿物，弱磁性的脉石矿物也会受到磁力作用，根据颗粒磁力计算公式F
m
＝μ0κVHgradH(μ0为真空磁导率；κ、V分别为磁化率和体积；H和gradH为磁场强度和磁场梯度)，在一定的背景场强下，磁化率小、粒度大的弱磁性脉石矿物颗粒与磁化率大、粒度小的磁性有用矿物受到的磁力可能相等，使得弱磁性脉石矿物会随有用磁性矿物一起被磁介质捕收。这些非磁性脉石与磁性矿物连生体以及弱磁性脉石矿物将会随着有用磁性矿物一起进入精矿，降低精矿中有用成分的品位，导致分选的选择性很差。
[0004]由于上述两个主要问题，赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿和锰矿等矿物的分选一般都是采用高梯度磁选
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反浮选或者高梯度磁选
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磁化焙烧
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弱磁选的联合流程进行分选。对于一些矿物组成复杂的矿物，如酒钢镜铁矿、鲕状赤铁矿、攀钢钛铁矿、白云鄂博稀土矿等，由于有用矿物和脉石矿物磁性相差不大，有用磁性矿物与磁性脉石矿物的竞争捕集更为显著，采用常规高梯度磁选难以获得令人满意的分选指标，精矿中有用元素品位或者回收率很低。对于有色金属浮选粗精矿的高梯度磁选分离如铜钼分离和铜铅分离，由于只有一种磁性成分，难以实现有效分离的主要问题是机械夹杂，辉钼矿和方铅矿大量夹杂于磁
性产物黄铜矿中，选择性不强，仍未能实现大规模工业应用。对于工业废料如赤泥，高梯度磁选是回收其中赤铁矿的潜在有效方法，但是由于常规高梯度磁选处理赤泥时选择性不强，得到的铁精矿品位往往低于50％，难以规模化应用，数亿吨赤泥仍于露天堆存，占用大量土地资源且耗费巨额管理成本，同时造成严重的环境生态问题。对于其他许多含弱磁性有价成分的工业废料，制约其高梯度磁选回收利用的主要问题仍是选择性较低。
[0005]由此可知，常规高梯度磁选选择性较低是制约其进一步应用扩展的主要因素，提高高梯度磁选的选择性将有助于解决现有弱磁性矿物或其他弱磁性物料分选中的痛点和难点问题，同时进一步扩大高梯度磁选的大规模工业应用范围。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对高梯度磁选中非磁性组分的机械夹杂和无用磁性组分的竞争捕集造成的选择性低、磁性产物品位(纯度)低的问题，提供了一种磁流体耦合高梯度磁选方法，来提高高梯度磁选中磁性产物品位(纯度)和回收效率。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种磁流体耦合高梯度磁选方法，采用磁流体作为物料分散介质，形成矿浆给入高梯度磁选系统中，利用数个磁介质磁化后产生的数个高梯度磁场微区域，与磁流体共同形成数个磁流体耦合高梯度磁选微单元，不同性质的物料颗粒在磁流体耦合高梯度磁选微单元中进行分离，磁化率大的弱磁性物料吸附在磁介质上，经收集称为磁性产品，连生体或者其他磁化率较小的弱磁性物料以及非磁性物料随磁流体流出成为非磁性产品，实现物料主要按照磁化率进行精细分离，减少或者消除磁化率大、粒度小的物料和磁化率小、粒度大的物料之间的竞争捕集，也可减少非磁性物料的机械夹夹杂，大幅提升分选过程的选择性和分选效率。
[0008]其中，所述磁流体可以为顺磁性盐溶液，例如锰、铁、钴、镍等一种或几种金属的盐溶液，包括锰、铁、钴、镍的硝酸盐、盐酸盐、溴化盐、硫酸盐、磷酸盐、卤酸盐溶液的一种或几种混合溶液，比较典型的有MnCl2、MnBr2、MnSO4、Mn(NO3)2、Fe(NO3)2、FeCl2、FeCl3、FeSO4、CoCl2、CoBr2、CoSO4、NiCl2、NiBr2、NiSO4等，根据需要改变浓度来调节磁化率。
[0009]另外，磁流体也可以是人工合成磁流体，例如离子型磁性流体。人工合成磁性流体：把纳米数量级的磁性粒子包裹一层长链表面活性剂，均匀分散在基液中，磁性粒子可以是Fe3O4或γ
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Fe2O3或者是含Fe或Co或Ni的氧化物纳米颗粒，基液可以是水或油或醚或酯或氯仿或正己烷或甲苯或丙酮等溶剂，表面活性剂可以是油酸或油胺或油酸钠或十二烷基磺酸钠或蓖麻油或十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠等。可根据分选需要使用不同磁化率的磁流体。
[0010]其中，所述磁流体的磁化率小于待分选物料中不同弱磁性物料的最大磁化率。当有用物料磁化率大于无用物料磁化率时，所述磁流体的磁化率小于无用物料磁化率，或介于有用物料磁化率与无用物料磁化率之间，进行物料分选。而当无用物料磁化率大于有用物料磁化率时，采用分步分选方式，先用磁化率介于有用弱磁性物料和无用弱磁性物料之间的磁流体分离出磁化率大的无用物料，再采用前述步骤完成有用物料磁化率大于无用物料磁化率时的分选。
[0011]本专利技术适合处理弱磁性物料，包括弱磁性矿物资源如赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿、钛铁矿、铬铁矿、钴矿、锰矿、黑钨矿、钽铌钪稀土矿、铀矿、磷钇矿、独居石、金红石等，
弱磁性工业废料如赤泥、磁性含铀核废料、浸出渣等，也可用于有色金属浮选精矿的分离如铜钼分离和铜铅分离等，以及非资源型弱磁性生物实体如蛋白质、血细胞和DNA等的分离提纯。
[0012]本专利技术中，磁浮力方向始终与磁介质产生的磁场梯度方向(磁力方向)相反，因此，采用磁流体促进不同磁化率的磁性颗粒分离的作用与磁介质的大小、形状和材质等没有直接关系，从而本方法适用于使用任何形状、大小和材质的磁介质，尤其适用于现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁流体耦合高梯度磁选方法，其特征在于，采用磁流体作为物料分散介质，形成矿浆给入高梯度磁选系统中，利用磁介质磁化后产生的高梯度磁场区域，与磁流体共同形成磁流体耦合高梯度磁选单元，对不同磁化率的物料进行分离。2.根据权利要求1所述的一种磁流体耦合高梯度磁选方法，其特征在于，所述磁流体为顺磁性盐溶液。3.根据权利要求2所述的一种磁流体耦合高梯度磁选方法，其特征在于，所述磁流体为锰、铁、钴、镍的一种或几种金属的盐溶液。4.根据权利要求3所述的一种磁流体耦合高梯度磁选方法，其特征在于，所述磁流体为锰、铁、钴、镍的硝酸盐、盐酸盐、溴化盐、硫酸盐、磷酸盐、卤酸盐溶液的一种或几种混合溶液。5.根据权利要求1所述的一种磁流体耦合高梯度磁选方法，其特征在于，所述磁流体为人工合成磁性流体，所述人工合成磁性流体通过如下方式获得：把纳米数量级的磁性粒子包裹一层长链表面活性剂，均匀分散在基液中，形成的稳定的磁性液体；所述磁性粒子为Fe3O4或γ
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Fe2O3或者是含Fe或Co或Ni的氧化物纳米颗粒，基液为水或油或醚或酯或氯仿或正己烷或甲苯或丙酮溶剂，表面活性剂为油酸或油胺或月桂酸或油酸钠或十二胺或十二烷基磺酸钠或蓖麻油或十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。6.根据权利要求1所述的一种磁流体耦合高梯度磁选方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑霞裕，王毓华，卢东方，薛子兴，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：