阅读说明：本技术 一种从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选装置及方法 (Wet high-gradient magnetic separation device and method for separating iron from fly ash ) 是由 刘晓东 任振玚 樊盼盼 鲍卫仁 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选装置及方法,利用湿式高梯度磁选的方法进行粉煤灰中含铁物料的分离与富集,高梯度磁选装置包括矿浆准备桶、分选腔,高梯度介质块、磁性物料收集桶、非磁性物料收集桶、冲洗水桶,空心线圈。利用本发明的方法,只需根据分选工艺要求调节分选区磁场强度和高梯度介质块强导磁介质结构,即可实现磁性、非磁性物料的分离,分离方法简便,装置简单、容易操作。(The invention discloses a wet high-gradient magnetic separation device and a wet high-gradient magnetic separation method for separating iron from fly ash. By using the method of the invention, the separation of magnetic and non-magnetic materials can be realized only by adjusting the magnetic field intensity of the separation area and the high-gradient medium block and high-permeability medium structure according to the separation process requirements, and the separation method is simple and convenient, and the device is simple and easy to operate.)

一种从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选装置及方法

技术领域

本发明涉及一种从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选装置及方法，属于磁力分离领域。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂产出的固废之一，主要由燃煤烟气中捕获的飞灰和锅炉底渣两部分组成。它的主要成分为 SiO₂ 和 Al₂O₃，同时含有一定量的 K₂O、Na₂O、CaO、MgO、TiO₂、Fe₂O₃ 及 FeO等杂质。据统计，粉煤灰的年堆存量将在2020年达到30亿吨左右。长期堆积，不仅占用土地，还带来扬尘等环境污染问题，因此，研究粉煤灰的处理方法迫在眉睫。

目前粉煤灰的应用主要分为两大类：一是大宗利用型，如建材制备、矿井充填、土壤改良等，对于粉煤灰减少环境污染及减量化提供了一种重要利用途径：二是高附加值利用型，对粉煤灰中有用组分和有价元素进行提质或综合利用，如提取空心微珠与磁珠、氧化铝提取等，对于粉煤灰的高值化利用具有重要意义。

实现粉煤灰的高附加值化利用时，其中所含的铁元素对成品的质量影响很大。比如，粉煤灰在沸石合成中，赤铁矿和磁铁矿会影响合成沸石产物的阳离子交换容量；合成的莫来石中氧化铁的存在会降低莫来石制品的耐火度等性能；制备的陶瓷材料则因铁杂质的存在不仅使烧成后的颜色受到影响，还严重影响陶瓷产品的介电性能和化学稳定性；制备的功能性填料（如白炭黑）应用于橡胶制品时，高铁微珠在高分子制品中会起到提前老化的作用等；在氧化铝提取过程中，铁杂质会影响氧化铝产品的纯度。因此，粉煤灰中铁的存在是影响产品质量的关键因素，如何高效将粉煤灰中的铁分离出来具有重要的应用价值和经济价值。

发明内容

本发明旨在提供一种从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选装置及方法。

本发明提出了一种用于从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选装置及方法，来实现粉煤灰中铁的分离。通过高梯度磁选装置操作参数和磁场强度的调节，即可达到预定的分离效果。本发明分离效率高，生产成本低，分离铁后的粉煤灰为后续的高值化利用提供优质原料，同时，铁的富集还可实现铁元素的回收。

本发明提供了一种从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选装置，包括矿浆准备桶、冲洗水桶、分选腔、磁性物料收集桶、非磁性物料收集桶；分选腔内设有高梯度介质块，分选腔外部设有空心线圈；

分选腔上部分别与矿浆准备桶和冲洗水桶通过管路连接，分选腔下部分别与磁性物料收集桶和非磁性物料收集桶通过管路连接，每条管路配备独立阀门控制物料的截停；

分选腔为上下开口的筒锥结构，分选腔外部的空心线圈与分选腔同轴设置，空心线圈与励磁电源相连；分选腔内部放置高梯度介质块，高梯度介质块过流孔径以等于处理粉煤灰最大粒度3倍为宜；高梯度介质块、空心线圈、分选腔的中心点在同一高度线上。

高梯度介质块由高梯度介质层和不导磁支撑体分层叠放组合而成，高梯度介质层为棒状、网状、梭状、菱状等强导磁材料碎屑不规则、不连续自由堆积而成，不导磁支撑体为由聚氨酯、铜、不导磁不锈钢等材料制成的筛网状支撑层。高梯度介质层和不导磁支撑体分层间隔布置并组装为一体。

本发明提供的一种从粉煤灰中分离铁的湿式高梯度磁选方法，按照以下步骤顺序进行：

（1）粉煤灰经分级筛筛分，筛上大粒度颗粒返回再磨，筛下合格粒度粉煤灰与水制备成50-200g/L浓度的矿浆；

（2）接通分选腔外部空心线圈的励磁电源，调节励磁电流大小调整分选腔背景场强；

（3）关闭冲洗水阀门和磁性物料收集桶阀门，打开矿浆准备桶阀门和非磁性物料收集桶阀门，流体靠重力自流或以泵输送将配备好的矿浆缓慢均匀流过分选腔，含铁磁性颗粒被吸附在高梯度介质块上，非磁性颗粒随水流穿过分选腔进入非磁性物料收集桶；

（4）待矿浆全部流过分选腔后，关闭矿浆准备桶阀门和非磁性物料收集桶阀门，关闭励磁电源，待高梯度介质块脱磁后，打开冲洗水阀门和磁性物料收集桶阀门，将吸附在高梯度介质块上含铁磁性颗粒冲洗进入磁性物料收集桶，非磁性物料收集桶产品和磁性物料收集桶产品进行后续操作处理；

（5）当矿浆量较大时，重复步骤（1）-（4）分批处理，防止高梯度介质块吸附过饱和。

所述步骤（2）中，形成的磁场背景场强应达到1.0 T以上。

所述步骤（3）中，为防止发生短路流，高梯度介质块与分选腔间隙配合，矿浆应均匀分布在高梯度介质块，在分选腔内应布置矿浆分配器。

所述步骤（3）中，必要时，保证励磁电源接通条件下，间断性地引入少量冲洗水洗涤黏附在高梯度介质块内的非磁性物质，提高磁性物质量。

本发明的有益效果：

利用本发明的方法，只需根据分选工艺要求调节分选区磁场强度和高梯度介质块强导磁介质结构，即可实现磁性、非磁性物料的分离，分离方法简便，装置简单、容易操作。

附图说明

图1为本发明的高梯度磁选装置图。

图2为本发明高梯度介质块的结构示意图。

图中：1-矿浆准备桶，2-矿浆准备桶阀门，3-冲洗水桶，4-冲洗水阀门，5-非磁性物料收集桶，6-非磁性物料收集桶阀门，7-磁性物料收集桶，8-磁性物料收集桶阀门，9-分选腔，10-高梯度介质块，11-空心线圈，12-导磁介质层，13-支撑体。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1和2所示：一种用于粉煤灰分离铁的湿式高梯度磁选装置，包括矿浆准备桶1、冲洗水桶3，分别通过管路与分选腔9上部连通，管路上分别安装有矿浆准备桶阀门2和冲洗水阀门4；非磁性物料收集桶5和磁性物料收集桶7分别通过管路与分选腔9下部连通，管路上分别安装有非磁性物料收集桶阀门6和磁性物料收集桶阀门8；矿浆准备桶1、冲洗水桶3放置在分选区域高点，非磁性物料收集桶5和磁性物料收集桶7放置在分选区域低点，矿浆在管道内的流动依靠矿浆重力进行。

分选腔9为上下开口的筒锥结构，高梯度介质块10由强导磁电工用硅钢车削碎屑不规则、不连续自由堆积而成的导磁介质层12和不导磁不锈钢制作的网状支撑体13组合而成，高梯度介质块10由15层导磁介质层12与支撑体13间隔堆积而成。

分选腔9外部同轴设置空心线圈11，空心线圈11高度与分选腔9高度平齐；分选腔9内部放置高梯度介质块10，高梯度介质块10高度略低于分选腔9；分选腔9、高梯度介质块10和空心线圈11的中心点在同一高度上。

上述高梯度磁选装置采用以下方法进行：

（1）粉煤灰经0.125mm分级筛筛分，筛上大粒度颗粒球磨机再磨后与筛下产品合并，添加水并制备成质量浓度为100g/L的矿浆。

（2）接通分选腔9外部空心线圈11的励磁电源，调节分选区磁场强度为1.8T。

（3）关闭冲洗水阀门4和磁性物料收集桶阀门8，打开入料阀门2和非磁性物料收集桶阀门6，矿浆靠重力均匀分布并缓慢流过分选腔9，含铁磁性颗粒被吸附在高梯度介质块10上，非磁性颗粒穿过分选腔9进入非磁性物料收集桶5。

（4）待矿浆全部流过分选腔9后，关闭矿浆准备桶阀门2和非磁性物料收集桶阀门6，关闭励磁电源静置2分钟脱磁，打开冲洗水阀门4和磁性物料收集桶阀门8，将吸附在高梯度介质块10上的含铁磁性颗粒冲洗进入磁性物料收集桶7，收集产品后进行后续操作处理。

重复步骤（1）-（4）分批处理矿浆，直至矿浆处理完毕。

经X射线荧光光谱分析，原样中主要元素经本方法分离后，非磁性物料、磁性物料主要元素含量如下表所示：

Mn、Fe、Co、Ti等磁性元素在磁性产品中得到了很好的富集，相应地，粉煤灰中的主要元素Si在非磁性产品中得到很好的富集。

以上所述实施方式仅是对本发明方法的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的方法做出的各种变形与改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。