本發(fā)明涉及磁分離，尤其涉及一種多場(chǎng)耦合磁選提純高嶺土的系統(tǒng)及方法。

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，其特征主要是其中微細(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，如范德華力、雙電層靜電作用力及氫鍵等，特別是后者，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)了電磁漿料高梯度磁選機(jī)(專利cn210753198u)、脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)(專利cn1010832a、cn102614983a、cn112452535a、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cn111558456a)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。此外，專利cn?112439542?a和cn?112657671?a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)表明該磁選機(jī)在高溫高壓條件壓力的提升并不能提高分離效率。

4、因此，總體而言，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，針對(duì)常規(guī)高梯度磁選機(jī)存在的問(wèn)題，為了能大幅提高高嶺土等含微細(xì)粒級(jí)雜質(zhì)礦物的磁選精礦品位和回收率，尤其是小于2微米尺度雜質(zhì)礦物的去除效率、減少夾帶損失及磁介質(zhì)的堵塞，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種多場(chǎng)耦合磁選提純高嶺土的系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種多場(chǎng)耦合磁選提純高嶺土的系統(tǒng)，包括高壓高梯度磁選機(jī)、給礦給水給氣勻化裝置、增壓裝置、接料裝置、排料容器和連接管路；

3、所述高壓高梯度磁選機(jī)包括磁軛、激磁線圈、分選腔體和磁介質(zhì)，所述磁軛具有環(huán)形的內(nèi)腔，所述激磁線圈嵌入所述磁軛的內(nèi)腔內(nèi)壁，所述分選腔體設(shè)置于所述內(nèi)腔內(nèi)，所述磁介質(zhì)設(shè)置于所述分選腔體內(nèi)；

4、所述連接管路包括多個(gè)具有高壓閥門(mén)的支路，使所述增壓裝置分別連接所述給礦給水給氣勻化裝置和所述接料裝置，所述給礦給水給氣勻化裝置、所述接料裝置和所述排料容器連接所述分選腔體，從而使所述分選腔體內(nèi)可進(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。

5、進(jìn)一步地，所述分選腔體上端設(shè)有進(jìn)料管、下端設(shè)有出料管，所述進(jìn)料管上設(shè)有第二閥門(mén)，所述出料管連接所述排料容器，且所述出料管上設(shè)有第五閥門(mén)；

6、所述連接管路包括第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和第五支路；

7、所述增壓裝置設(shè)有第十閥門(mén)，所述第一支路一端連接所述第十閥門(mén)、另一端連接所述給礦給水給氣勻化裝置，所述第一支路上設(shè)有第八閥門(mén)，所述給礦給水給氣勻化裝置設(shè)有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口設(shè)有第一閥門(mén)；

8、所述第二支路一端連接所述第十閥門(mén)、另一端連接所述接料裝置，所述第二支路上設(shè)有第九閥門(mén)，所述接料裝置下端設(shè)有出料口，所述出料口設(shè)有第十二閥門(mén)；

9、所述第三支路一端連接所述給礦給水給氣勻化裝置、另一端連接所述進(jìn)料管，所述第三支路上設(shè)有第七閥門(mén)；

10、所述第四支路一端連接所述接料裝置、另一端連接所述出料管，所述第四支路上設(shè)有第六閥門(mén)；

11、所述第五支路一端連接所述出料口、另一端連接所述進(jìn)料管，所述第五支路兩端分別設(shè)有第十一閥門(mén)和第三閥門(mén)，所述第五支路上還設(shè)有回流裝置。

12、進(jìn)一步地，所述給礦給水給氣勻化裝置底部還設(shè)有漿液輸出管，所述漿液輸出管上設(shè)有第十三閥門(mén)，所述出料管還連接第十四閥門(mén)，所述第十三閥門(mén)連接所述第十四閥門(mén)。

13、進(jìn)一步地，各所述支路之間通過(guò)三通接頭或四通接頭連接。

14、此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種多場(chǎng)耦合磁選提純高嶺土方法，使用上述多場(chǎng)耦合磁選提純高嶺土的系統(tǒng)，且包括：

15、通過(guò)所述增壓裝置將高壓氣體通入所述給礦給水給氣勻化裝置內(nèi)的礦漿內(nèi)形成高壓氣液固互溶體礦漿；通過(guò)所述增壓裝置將高壓氣體通入所述分選腔體內(nèi)的液體形成高壓氣液互溶體液體；開(kāi)啟激磁電流為所述磁軛提供背景磁場(chǎng)；將高壓氣液固互溶體礦漿輸入所述分選腔體內(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。

16、進(jìn)一步地，包括以下步驟：

17、s101、關(guān)閉所有閥門(mén)，打開(kāi)所述第一閥門(mén)，將需磁選的礦漿輸入到所述給礦給水給氣勻化裝置內(nèi)，然后關(guān)閉第一閥門(mén)，打開(kāi)所述第八閥門(mén)、所述第十閥門(mén)，通過(guò)所述增壓裝置將高壓氣體通入到所述給礦給水給氣勻化裝置內(nèi)，獲得高壓氣液固互溶體礦漿；

18、s102、打開(kāi)第二閥門(mén)，將液體輸入至所述分選腔體內(nèi)，然后關(guān)閉第二閥門(mén)，打開(kāi)第九閥門(mén)、第十一閥門(mén)、第三閥門(mén)，通過(guò)所述增壓裝置將高壓氣體通入所述接料裝置后輸入所述分選腔體內(nèi)的液體內(nèi)，獲得高壓氣液互溶體液體；

19、s103、開(kāi)啟激磁電流直至磁軛內(nèi)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到所需大??；

20、s104、關(guān)閉第三閥門(mén)、第九閥門(mén)，打開(kāi)第四閥門(mén)，通過(guò)增壓裝置將高壓氣液固互溶體礦漿通入所述分選腔體內(nèi)，在分選腔體內(nèi)形成含有氣體范德華排斥力的高壓力場(chǎng)、液體流動(dòng)力場(chǎng)與高梯度磁場(chǎng)耦合的復(fù)合力場(chǎng)；

21、s105、打開(kāi)第六閥門(mén)，礦漿中磁性顆粒被磁介質(zhì)捕獲，非磁性顆粒流入接料裝置。

22、進(jìn)一步地，還包括：

23、s106、打開(kāi)第十一閥門(mén)、第三閥門(mén)和回流裝置使礦漿回流進(jìn)入所述分選腔體內(nèi)循環(huán)磁選，直至達(dá)到所需循環(huán)次數(shù)后關(guān)閉第十一閥門(mén)、第六閥門(mén)、第九閥門(mén)并打開(kāi)第十二閥門(mén)，通過(guò)出料口排出磁選完畢的礦漿。

24、進(jìn)一步地，包括以下步驟：

25、s201、關(guān)閉所有閥門(mén)，打開(kāi)所述第一閥門(mén)，將需磁選的礦漿輸入到所述給礦給水給氣勻化裝置內(nèi)，然后關(guān)閉第一閥門(mén)，打開(kāi)所述第八閥門(mén)、所述第十閥門(mén)，通過(guò)所述增壓裝置將高壓氣體通入到所述給礦給水給氣勻化裝置內(nèi)，獲得高壓氣液固互溶體礦漿；

26、s202、打開(kāi)第二閥門(mén)，將液體輸入所述分選腔體內(nèi)，然后關(guān)閉第二閥門(mén)；

27、s203、開(kāi)啟激磁電流直至磁軛內(nèi)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到所需大小；

28、s204、關(guān)閉第三閥門(mén)、第九閥門(mén)，打開(kāi)第十三閥門(mén)、第十四閥門(mén)，通過(guò)增壓裝置將高壓氣液固互溶體礦漿通入所述分選腔體內(nèi)，在分選腔體內(nèi)形成含有氣體范德華排斥力的高壓力場(chǎng)、液體流動(dòng)力場(chǎng)與高梯度磁場(chǎng)耦合的復(fù)合力場(chǎng)；

29、s205、打開(kāi)第二閥門(mén)，礦漿中磁性顆粒被磁介質(zhì)捕獲，非磁性顆粒由所述進(jìn)料管排出。

30、進(jìn)一步地，所述分選腔體密閉后可承受壓力為0.8～10mpa；所述高壓氣液固互溶體礦漿的壓力為0.8～10mpa；所述高壓閥門(mén)及管路可承受壓力為0.8～10mpa。

31、進(jìn)一步地，所述礦給水給氣裝置輸出的高壓氣液固互溶體礦漿粒度范圍為0～0.074mm、礦漿濃度為1～50wt％、礦漿溫度為0～80℃，礦漿壓力為0.8～10mpa，所述增壓裝置為反應(yīng)釜、增壓泵或高壓氣瓶，增壓模式為氣體增壓，所述氣體為可溶于礦漿的各種氣體；將高壓氣液固互溶體礦漿通入所述分選腔體內(nèi)的礦漿流速為0.1～100cm/s，所述磁軛提供背景磁感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.5～6.0t，所述磁介質(zhì)為鋼毛、鋼網(wǎng)或復(fù)合介質(zhì)網(wǎng)。

32、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：

33、1、本發(fā)明的一種多場(chǎng)耦合磁選提純高嶺土的系統(tǒng)及方法，通過(guò)引入高壓分選腔體將磁選腔內(nèi)傳統(tǒng)的液固礦漿轉(zhuǎn)化為高壓氣液固互溶體礦漿，利用其內(nèi)部氣體的范德華斥力減弱顆粒之間的吸附作用，通過(guò)礦漿壓力、流速、溫度的控制，可實(shí)現(xiàn)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，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)作用力的多場(chǎng)耦合，大幅提升了磁選機(jī)對(duì)微細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物的分離能力，促進(jìn)了礦漿內(nèi)部強(qiáng)吸附、易團(tuán)聚顆粒的高效分離。

34、2、本發(fā)明的一種多場(chǎng)耦合磁選提純高嶺土的系統(tǒng)，具有單次高壓耦合磁選、循環(huán)高壓耦合磁選和高壓預(yù)處理耦合磁選三種模式，可進(jìn)行復(fù)雜流體環(huán)境下的磁選研究，可實(shí)現(xiàn)高壓條件下氣液固混合礦漿內(nèi)范德華斥力、慣性力、流體曳力和高梯度磁場(chǎng)力的多場(chǎng)耦合，有助于多場(chǎng)耦合磁選工藝的優(yōu)化及其創(chuàng)新。