本發(fā)明涉及磁分離，尤其涉及一種高壓高梯度磁選機(jī)及其磁選方法。

背景技術(shù)：

1、高梯度磁選機(jī)，是高嶺土、赤鐵礦、赤泥等非金屬礦物、金屬礦物和固廢資源用來(lái)提純除鐵或分離含鐵礦物的常用方法之一。然而，目前國(guó)內(nèi)外存在大量低品位、難提純的礦產(chǎn)資源，其難提純的主要原因是其中微細(xì)粒級(jí)礦物顆粒中非磁性礦物與磁性礦物的界面強(qiáng)吸附力導(dǎo)致兩者在磁選腔體中流動(dòng)時(shí)易發(fā)生團(tuán)聚，從而在磁介質(zhì)鋼毛上發(fā)生大量的夾帶損失。

2、眾所周知，礦物顆粒的比表面積、表面能及其活性等會(huì)隨著礦物尺寸的減小而增大，特別是當(dāng)?shù)V物顆粒小于微米尺度后，顆粒間的界面吸附強(qiáng)度會(huì)大幅增強(qiáng)，從而導(dǎo)致磁選過(guò)程磁性顆粒的分離困難。磁選過(guò)程，礦漿中的磁性顆粒主要受到顆粒間的吸附力、顆粒與磁介質(zhì)的吸附力、礦漿液體的流體沖擊力以及各種表面張力的作用。其中，顆粒之間的界面吸附力，如雙電層靜電作用力及氫鍵等，會(huì)隨著礦物顆粒尺寸的減小而顯著增大，從而導(dǎo)致顆粒間相互團(tuán)聚嚴(yán)重。

3、針對(duì)微細(xì)粒級(jí)礦物顆粒磁選分離難題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)(專利cn1010832b、cn102614983b、cn112452535b、cn113976313a)、超聲輔助高梯度磁選機(jī)(專利cn202538920u)、超聲脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)(專利cn116159668a)、離心高梯度磁選機(jī)(專利cn111558456b)等新型磁選機(jī)。然而，一般來(lái)說(shuō)，小于2微米的微細(xì)粒級(jí)雜質(zhì)具有表面能高、顆粒吸附速度快等特點(diǎn)，在礦漿體系中往往會(huì)在數(shù)秒內(nèi)發(fā)生團(tuán)聚。目前，常用的脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，通過(guò)脈動(dòng)機(jī)構(gòu)在磁場(chǎng)中施加周期性的脈動(dòng)振動(dòng)力場(chǎng)來(lái)降低磁介質(zhì)的堵塞問(wèn)題并促進(jìn)磁性顆粒的分離，雖然可以減少礦漿中大顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，并在大于400目粒級(jí)磁性顆粒的分離上取得了成功，但仍無(wú)法解決小于2微米的微細(xì)粒級(jí)雜質(zhì)的夾帶問(wèn)題。類似的，超聲磁選機(jī)，雖然可以通過(guò)超聲分散預(yù)處理促進(jìn)礦漿的分散，然而始終無(wú)法避免礦漿脫離超聲場(chǎng)進(jìn)入磁選腔后的團(tuán)聚問(wèn)題。

4、此外，專利cn?112439542?a和cn?112657671?a還公開(kāi)了用于化工領(lǐng)域液固磁分離的高溫高壓高梯度磁選機(jī)，發(fā)現(xiàn)用氣體和/或沖洗液對(duì)磁介質(zhì)進(jìn)行反沖洗可提高磁性顆粒去除率，且在磁腔內(nèi)引入超聲發(fā)射器可大幅提升分選效率。然而試驗(yàn)表明這類磁選機(jī)在高溫高壓條件壓力的提升并不能解決小于2微米的微細(xì)粒級(jí)雜質(zhì)的夾帶問(wèn)題。

5、因此，目前的高梯度磁選機(jī)，仍無(wú)法解決具有強(qiáng)吸附行為的微細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物的分離難題，亟需解決磁選過(guò)程中磁性礦物顆粒與非磁性礦物顆粒的夾帶問(wèn)題從而實(shí)現(xiàn)高效分選。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為了解決微細(xì)粒級(jí)礦物顆粒中非磁性礦物與磁性礦物的界面強(qiáng)吸附力導(dǎo)致具有強(qiáng)吸附行為的微細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物的分離難題，本發(fā)明提供了一種高壓高梯度磁選機(jī)，通過(guò)高壓分選腔體內(nèi)高壓氣液固互溶體礦漿內(nèi)部固體顆粒間排斥力和高梯度磁場(chǎng)作用力的耦合，促進(jìn)對(duì)微細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物的高效分離。

2、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種高壓高梯度磁選機(jī)，包括高壓分選腔體、給礦給水給氣裝置、機(jī)架、磁軛、激磁線圈、磁介質(zhì)和出料裝置；

3、磁軛，其安裝于所述機(jī)架上且具有環(huán)形的內(nèi)腔；

4、激磁線圈，其嵌入所述磁軛的內(nèi)腔內(nèi)壁；

5、高壓分選腔體，其包括外筒體和內(nèi)筒體，所述外筒體固定設(shè)置于所述內(nèi)腔內(nèi)，所述內(nèi)筒體可滑動(dòng)的嵌入所述外筒體內(nèi)，所述內(nèi)筒體上端設(shè)有可打開(kāi)的端蓋，所述內(nèi)筒體的下端封閉且設(shè)有出料口，所述磁介質(zhì)設(shè)置于所述內(nèi)筒體內(nèi)；

6、給礦給水給氣裝置，其通過(guò)管路連接所述端蓋以與所述內(nèi)筒體連通，所述給礦給水給氣裝置用于向內(nèi)筒體輸入含有高壓氣體的液體與含有高壓氣體的待磁選礦漿，將液固礦漿轉(zhuǎn)化為高壓氣液固互溶體礦漿；

7、所述高壓分選腔體的內(nèi)筒體為壓力容器，通磁后可進(jìn)行高壓條件下的磁選，利用其礦漿內(nèi)部氣體的范德華斥力減弱礦漿內(nèi)磁性顆粒物質(zhì)與非磁性顆粒物質(zhì)之間的吸附作用，以使磁性顆粒物質(zhì)在分散勻化條件下被所述磁介質(zhì)吸附分離；

8、所述出料裝置連接于所述內(nèi)筒體的下端。

9、進(jìn)一步地，所述給礦給水給氣裝置包括進(jìn)料管和加壓設(shè)備，所述進(jìn)料管連接所述端蓋，所述加壓設(shè)備連接所述進(jìn)料管，以通過(guò)所述進(jìn)料管對(duì)所述內(nèi)筒體內(nèi)輸入加壓氣體。

10、進(jìn)一步地，所述加壓設(shè)備為反應(yīng)釜、增壓泵或高壓氣瓶。

11、進(jìn)一步地，所述進(jìn)料管上設(shè)有第一閥門。

12、進(jìn)一步地，所述進(jìn)料管上設(shè)有四通接頭，所述四通接頭還連接回流管和沖洗管，所述回流管連接所述內(nèi)筒體下端，所述回流管靠近所述四通接頭一端設(shè)有第二閥門，所述沖洗管上設(shè)有第三閥門。

13、進(jìn)一步地，所述出料裝置包括出料管，所述出料管連接所述出料口，所述出料管上設(shè)有第四閥門和三通接頭，所述三通接頭連接所述回流管，所述回流管靠近所述三通接頭一端設(shè)有第五閥門。

14、進(jìn)一步地，所述端蓋為快開(kāi)法蘭，所述內(nèi)筒體的上端設(shè)有法蘭安裝座，所述快開(kāi)法蘭與所述法蘭安裝座可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且所述法蘭安裝座上設(shè)有多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖定螺栓，所述快開(kāi)法蘭邊緣設(shè)有多個(gè)固定槽，每一所述鎖定螺栓向上轉(zhuǎn)動(dòng)可卡入一所述固定槽內(nèi)且通過(guò)鎖定螺母鎖緊。

15、此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提供了上述的用于黏土礦物提純的高壓高梯度磁選機(jī)的磁選方法：

16、s1、關(guān)閉所述出料口，通過(guò)給礦給水給氣裝置對(duì)所述內(nèi)筒體內(nèi)輸入預(yù)定壓力的高壓氣液互溶液體，所述高壓氣液互溶液體內(nèi)含可溶于所述礦漿內(nèi)的氣體，使所述內(nèi)筒體內(nèi)充滿高壓氣液互溶液體；

17、s2、啟動(dòng)所述激磁線圈，使所述磁軛內(nèi)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定磁感應(yīng)強(qiáng)度；

18、s3、打開(kāi)所述出料口，通過(guò)所述給礦給水給氣裝置對(duì)所述內(nèi)筒體內(nèi)輸入待磁選的高壓氣液固互溶體礦漿，在所述內(nèi)筒體內(nèi)進(jìn)行含有氣體范德華排斥力的高壓力場(chǎng)、液體流動(dòng)力場(chǎng)、高梯度磁場(chǎng)耦合的復(fù)合力場(chǎng)條件下的磁選，其中含有氣體范德華排斥力的復(fù)合力場(chǎng)能夠減小磁性顆粒物質(zhì)與非磁性顆粒物質(zhì)的吸附作用，使磁性顆粒物質(zhì)被所述磁介質(zhì)吸附分離；

19、s4、高壓分選腔體出料口礦漿結(jié)束流出后，關(guān)閉所述出料口，完成單次磁選；或者將出料口輸出的礦漿多次循環(huán)輸入所述內(nèi)筒體內(nèi)循環(huán)磁選直至達(dá)到所需磁選次數(shù)。

20、進(jìn)一步地，s1中所述給礦給水給氣裝置及相關(guān)管道可承受最大壓力為0.8～20mpa、所述內(nèi)筒體可承受最大壓力為0.8～20mpa。

21、進(jìn)一步地，所述步驟s3中對(duì)所述內(nèi)筒體內(nèi)輸入待磁選的高壓氣液固互溶體礦漿的物料粒度范圍為0～0.074mm，礦漿濃度為1～50wt％，礦漿溫度為0～80℃，礦漿壓力為0.8～20mpa。

22、本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

23、1、本發(fā)明的一種高壓高梯度磁選機(jī)及其磁選方法，分選強(qiáng)設(shè)置內(nèi)筒體作為封閉的磁選空間，輸入含有高壓氣體的液體與含有高壓氣體的待磁選礦漿，高壓分選腔體通磁后可進(jìn)行高壓條件下的磁選，將液固礦漿轉(zhuǎn)化為高壓氣液固互溶體礦漿，利用其礦漿內(nèi)部氣體的范德華斥力減弱礦漿內(nèi)磁性顆粒物質(zhì)與非磁性顆粒物質(zhì)之間的吸附作用，以使磁性顆粒物質(zhì)在分散勻化條件下被所述磁介質(zhì)吸附分離，通過(guò)礦漿壓力、礦漿流速的控制，采用單次高壓磁選或循環(huán)高壓磁選工藝實(shí)現(xiàn)微細(xì)粒級(jí)礦物顆粒中磁性物質(zhì)與非磁性物質(zhì)的高效分離。

24、2、本發(fā)明的一種高壓高梯度磁選機(jī)，在內(nèi)筒體的上端設(shè)置快開(kāi)法蘭，快開(kāi)法蘭打開(kāi)和關(guān)閉簡(jiǎn)便，快速實(shí)現(xiàn)內(nèi)筒體內(nèi)磁介質(zhì)的取出與清洗；并且快開(kāi)法蘭設(shè)有進(jìn)料管，進(jìn)料管連接沖洗管，進(jìn)料管上設(shè)有第一閥門，沖洗管上設(shè)有第三閥門，可用于高壓礦漿的流入和磁介質(zhì)的沖洗。