[实用新型]一种鼓筒形干式超导开梯度磁分离机

说明书

技术领域

本实用新型涉及超导磁分离技术领域，具体涉及一种基于超导块材的新型高效率的鼓筒形干式超导开梯度磁分离机。 

背景技术

磁分离技术是使用磁场分离磁性不同的物质的技术，在选矿、水处理等方面有广泛应用。磁分离的原理是对被磁化了的颗粒外加不同位置磁场强度有所不同的磁场，使得颗粒两极的磁场力不等，颗粒受到净力作用而运动，也就达到了磁性物质被分离的效果。磁化颗粒在磁场中受到的净力、与颗粒产生的磁化强度（非永磁颗粒与其磁化率相关）、颗粒体积、外磁场强度及其梯度有关。公式如下 

 

式中： —磁场力

         —磁化强度

         —颗粒体积

        —磁场强度

由此可见，提高磁场强度、磁场梯度可增大颗粒所受磁场力。磁化颗粒被分离要求磁场力大于流体拉力、摩擦力等力的合力。磁场强度越高、磁场梯度越大，较弱磁性物质就越容易被分离，磁分离效果也就越好。

现在实现磁分离技术要求的磁场梯度有两种方法：一是高梯度磁分离，即先产生相对均匀的高磁场，再填充磁性介质于此区域内，磁性介质附近磁场畸变形成高梯度磁场；二是开梯度磁分离，即不使用磁性介质，直接产生一场强高、磁场梯度也较高的区域。高梯度磁分离系统的特点是处理量受空间小的限制；分选要求是湿式的；需专用自动装置实现连续工作避免堵塞；作用力程较短，即产生的磁力是短程的；但磁场梯度大，磁力密度大，易于分选细小、弱磁性物质。开梯度磁分离系统可为干式亦可为湿式，多为干式；其作用力程较长，磁场梯度、磁力密度较小；但处理量大、可连续工作、不易阻塞，适合大粒度颗粒的分选。开梯度磁分离装置有不同类型，比如线形、偏移形、鼓筒形、对极形等。在干式磁分离中鼓筒形装置效果好，可广泛用于选矿，这里研究的就是这种磁分离装置。 

鼓筒形磁分离装置核心部分是圆柱形转筒，转筒圆柱面左右两侧，一侧为磁性区，一侧为非磁性区。当待分选矿粉从上侧下落后随转筒旋转，非磁性或弱磁性物质在转筒中部直接下落，较强磁性物质则被吸附在转筒上，随转筒继续旋转，直到非磁性区方才下落，这样就实现了分选。 

磁分离技术按照磁场来源分为永磁和电磁两种。永磁体能产生的最大磁场较小；加铁心的常规电磁体产生的最大磁场受到饱和磁化强度限制，很难超过2T；而不用铁心的常规电磁体得到2T以上的高磁场需要非常大的电流，这样就需用大量冷却水冷却以防止绕组因过热融化，因而成本极高。而超导磁分离技术，因为其磁场来源无论是超导块材还是超导带材制作的超导磁体，本身都几乎不消耗电能，只需维持低温条件的成本就能获得强磁场，不需铁芯，更不存在水冷问题，是磁分离技术的一个重要发展方向。超导磁分离技术根据使用超导材料不同，又分为低温超导磁分离和高温超导磁分离。现在低温超导技术相对成熟，但是低温超导技术需要极低的环境温度，而高温超导材料在临界温度、临界磁场、临界电流密度等方面都具有低温超导材料无法比拟的优势。 

根据刘树贻编著，中南工业大学出版1994年2月社出版的《磁电选矿学》210至212页的介绍，德国KDH公司为土耳其伊斯坦布尔菱镁矿生产了一台鼓筒形开梯度低温超导磁分离机，可进行干式磁选，用于分选弱磁性粗粒蛇纹石，分选区磁场大于3T，处理能力最高可达100t/h。 

上述装置使用的材料是低温超导线材，磁体需要在液氦温区（4.2K）工作，制冷成本高。如前所述，开梯度磁分离也有磁场梯度相对较小的问题，这也会影响分离效率。 

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本实用新型的目的是设计一种新型的开梯度磁分离机，使之能克服现有技术的以上缺点。 

本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。 

一种鼓筒形干式超导开梯度磁分离机，主要由中心恒磁源、可环绕中心恒磁源旋转的转筒、置于转筒上方的矿粉漏斗和置于转筒下方的非磁性物质收集箱及磁性物质收集箱构成。所述中心恒磁源由一液氮温区杜瓦瓶和贴合在杜瓦瓶内表面的高温超导块材贴块组成的有磁区构成。