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磁致流体筛分装置
技术领域
本创造涉及一种磁性粒子分离装置, 特别是提供了一种利用磁场产生的磁力分离流体中磁性粒子的装置。
背景技术
将空气、 液体、 矿粉等流体中的磁性粒子分离出来, 是环境保护、 金属回收、 选矿领域的基本工艺需求。环境保护需要将废液中的重金属分离并加以回收; 工业垃圾中的磁性金属需要回收利用; 磁性选矿机械需要提高选矿的效率; 含有磁性粉尘的空气需要净化并回收金属物质。
近年来利用磁力分离磁性粒子的技术在选矿、 金属回收和净化废气、 废液的应用受到人们的关注, 先后公开了许多创造创造, 如中国专利 2175, 7746, 10146181, 10030485等。这些创造创造普遍存在的难题是分离效果差, 消耗能量高。
创造内容
本创造的目的是提供一种磁致流体筛分装置, 该装置的流体分离筛结构能够将大尺寸的磁极磁场分割为较小的空间, 使磁性粒子得到有效分离并被收集。
本创造的磁致流体筛分装置, 包括至少一对磁极和闭合磁路, 在磁极覆盖下的空间内分割出若干个独立的分离腔体, 每个腔体内由多层筛网构成的流体分离筛的导磁线材和非导磁线材将其放置的磁场空间分割为若干个高梯度磁场和等磁势的微小空间, 流体分离筛中筛网的导磁线材沿流体分离筛与磁极相对运动的正交方向放置, 非导磁线材沿相对运动方向放置, 筛网平面与磁场磁感应强度的方向垂直。待分离流体沿流体分离筛的导磁线材放置方向进入, 分离后的磁性粒子沿磁极运动方向排出, 分离后的非磁性流体沿原方向的另一侧排出。分离后磁性粒子的排出方向与被分离流体经过的方向接近正交, 两者流动的通道相对独立。
由多片筛网组成的流体分离筛, 每片筛网由导磁线材和非导磁线材交叉焊接或粘接成型, 多片这样的筛网按相同的顺序叠放后即组合为流体分离筛。流体分离筛放在两个磁极之间后形成多个微小的空间, 两个相邻的筛网上的导磁线材间产生高磁场梯度空间, 吸引流体中的磁性粒子; 同一片筛网平行放置的导磁线材之间的空间处于同一磁场梯度下, 作为流体进入和排出通道。流体分离筛中与导磁线材平行的各个微小空间内流过待分离流体, 在磁力作用下磁性粒子进入相邻筛网导磁线材之间的各个微小空间, 这两组空间形成相对分开且接近正交的流体进出通道和磁性粒子富集通道, 当磁极与流体分离筛沿非导磁线材放置的方向相对运动时, 磁性粒子则在脉动磁力作用下沿磁场运动方向顺非导磁线材放置方向排出。
筛网网孔的大小能够根据被分离流体颗粒物的大小选择, 单位面积上网孔的数量多, 分离效果好, 但应保证流体中颗粒物能顺利经过。如果筛网由导磁金属和非导磁金属焊接成型, 应选择电阻率高的材料, 否则会产生较大的涡流损耗。当筛网采用导磁金属线材与有机线材粘接成型时, 有机线材能够选择硬度和强度较高的纤维增强塑料。如果将相邻两层筛网的导磁线材按彼此相差半个网格的距离交错放置, 能够改进流体分离筛内磁场梯度的空间分布, 有利于磁性粒子的分离和移出。对于可悬浮流动的流体, 例如矿泥泥浆, 流体通道能够水平放置。对于不能悬浮流动的矿粉, 流体通道需垂直放置, 依靠重力使矿粉流动。为改进流体的流通性和控制流体运动的速度, 可安装震动器, 使流体分离筛作整体震动, 也有利于磁性粒子的移动和收集。对于液态流体和矿粉的分离, 流体分离筛应固定在一个分离槽内, 移动或旋转磁极; 对于气态和液态流体的分离则可选择移动或旋转流体分离筛。采用旋转流体分离筛的运动方式, 能够同时提供气体和液体流动的离心力, 筛网中导磁线材与非导磁线材彼此交叉的角度可根据流体力学的原则及圆周的形状适当调整, 使导磁线材排列产生弧线形弯曲, 非导磁线材排列沿圆周方向有一个向磁性粒子输出通道倾斜的角度, 有利于磁性粒子的收集。
附图说明
图1.是本创造的磁致流体筛分装置流体分离筛筛网的结构示意图;
图2.是本创造的磁致流体筛分装置的结构示意图;
图3.是图2中流体分离筛剖切面的局部放大图;
图4.是图2的A-A剖面图;
图5.是图4中流体分离筛剖切面的局部放大图;
图6.是采用增强纤维塑料做非导磁线材, 每层筛网之间导磁线材交错放置的流体分离筛结构示意图;
图7.是旋转流体分离筛的磁致流体筛分装置的结构示意图;
图8.是矿粉靠重力流动的磁致流体筛分装置结构示意图;
图9.是图8的C-C剖面图;
图10是流体分离筛中非导磁线材倾斜放置的结构示意图。
具体实施方式
结合图1, 非导磁线材1和导磁线材2接近正交叠放, 在交叉点3处焊接或粘接后组成流体分离筛的筛网。筛网中导磁线材与非导磁线材处于各自的平面内。导磁线材采用导磁金属材料, 非导磁线材可使用非磁性金属材料, 也可使用非金属材料, 例如纤维增强塑料。选用金属材料应选用电阻率高的材料, 否则会产生较大的涡流损耗。在图2、 图3、 图4、 图5中, 导磁材料8的磁路由励磁线圈9提供磁势, 处于磁极下的非导磁外壳分离腔体5内叠放的多片筛网组成流体分离筛4, 每片筛网的平面与磁路的磁感应强度方向相垂直, 筛网中导磁线材放置的方向与磁极运动的方向12成正交, 非导磁线材放置的方向与磁极运动的方向一致。导磁材料8和磁极30、 磁极31、 流体分离筛构成闭合磁路。磁路中的磁势也能够采用永磁材料提供, 各磁极间分开的距离要有利于在流体分离筛中产生脉动磁通。流体分离筛中的导磁线材和非导磁线材将其磁场分割为很多个高梯度磁场和等磁势的微小空间, 待分离流体经由方向6进入流体分离筛, 沿导磁线材放置的方向流动并从方向7流出的过程中, 磁性粒子10受高梯度磁场作用进入不同筛网导磁线材之间的空间。在分离腔体外部移动磁极的作用下, 磁性粒子随磁极运动的方向流动, 磁性粒子流动的方向与被分离流体流动的方向接近正交, 彼此在空间上相对分开, 有利于磁性粒子的分离和收集。分离后的磁性粒子沿磁极运动方向经磁性粒子出口32顺着方向11排出。流体进入和排出的流通方向与导磁线材放置的方向一致, 同一筛网层的导磁线材之间为等磁势区, 非导磁粒子13沿这个方向排出。振动器23使流体分离筛整体产生振动, 有利于流体的流动和磁性粒子的分离。
图6中的非导磁线材采用纤维增强塑料29与导磁线材2粘接成型, 能够减小磁筛与磁极相对运动产生的涡流损耗。不同筛网层的导磁线材彼此错开半个网格距离, 改进空间磁场的分布, 有利于磁性粒子的分离和收集。
图7是本创造的磁致流体筛分装置磁极固定, 流体分离筛旋转的结构示意图, 用于分离气体、 液体或气体粉尘中的磁性粒子。分离转盘20沿22的方向旋转, 分离转盘上由非磁性隔板14分隔出若干个流体分离腔体, 每个腔体中用筛网15叠放组成流体分离筛, 流体由圆周内侧进气口21导入流体分离筛, 分离后的流体从出口16排出, 磁性粒子从出口17排出。流体出口和磁性粒子排出口由非磁性隔板18分开, 流体出口与磁性粒子排除口截面积的比例根据流体中磁性粒子的比例决定。本例中的筛网导磁线材与非导磁线材的成型按流体力学原理及分离腔的形状进行适当调整, 使导磁线材在径向发生弯曲, 产生流体的离心作用; 使非导磁线材沿圆周向磁性粒子排除方向倾斜, 有利于磁性粒子的分离和收集。磁极19沿圆周径向排列, 磁极分开的距离应使流体分离筛中的磁通产生脉动, 用于收集磁性粒子。
图8、 图9是用于分离不具有流动性矿粉的本创造磁致流体筛分装置结构示意图, 矿粉沿垂直方向24进入, 依靠重力作用经过流体分离筛。矿粉经过流体分离筛分离后尾矿粉从25的方向排出后由吸管27吸出, 分离后的磁性粒子在磁极磁力作用下随磁极旋转方向26运动, 沿方向28排出。图10中筛网的非导磁线材与导磁线材倾斜放置, 有利于分离后的磁性
粒子沿非导磁线材放置的方向移动。对于流动性差的矿粉, 能够使筛网的非导磁线材向磁性粒子排除的方向倾斜, 有利于磁性粒子的收集。振动器23使流体分离筛整体振动, 控制矿粉流动, 有利于磁性粒子的分离。
附图请见下页
创造人: 邹吉武 鞍钢职工大学( 鞍钢教育培训中心) 鞍山市立山区建工街3号
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