超导磁分离技术综述.pdf

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1、第1期矿产综合利用No．12014年2月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesFeb．2014超导磁分离技术综述段晚晴，姜向东，王豫，黄庆(西南交通大学，四川成都610031)摘要：随着超导技术的发展，超导材料越来越多应用于工业领域，超导磁分离技术就是其中之一。本文对超导磁分离技术的原理、类型、优势和发展现状等方面做了简要介绍，并就不同类型的高温超导磁分离系统分别提出了自己的改进设计方案。关键词：超导材料；磁分离；高温超导doi：10．3969／j．issn．1000-6532．2014．01．001中图分类号：TD924文献标志码

2、：A文章编号：1000-6532(2014)O1-0001-04的，流体通过分选区时，其中的磁性物质被吸附到磁1超导磁分离概述性介质(一般为金属丝状物)上，从而达到分离的目1．1磁分离原理的。它的优点是磁场梯度大，磁力密度可达10挖N／_】J当对一个被磁化颗粒施加梯度磁场时，作用在m，易于分选细颗粒、弱磁性的物质。缺点是处它两级的磁场力不等，颗粒受到净力作用发生运动理量受空间限制，分选过程是湿式的，需设计专门的被分离出来，这就是磁分离的原理。自动装置实现连续工作、避免堵塞；作用力程短，只磁化颗粒在磁场中受到的净力与颗粒产生的磁有0．1mm左右。如果希望有尽可能的大磁选应用化强

3、度、颗粒体积、外磁场强度及其梯度有关。计算范围，即便是弱磁性物质也易被分选，可选择高梯度JI-l磁分离技术。开梯度磁分离系统的分选过程可以是公式为F=xVH，式中FM为磁场力，为磁化强U一湿式的，也可以是干式的。其分选原理是待分选物度，为颗粒体积，为磁场强度，dH／dx为磁场梯质通过分选区时，其中的磁性物质在磁力作用下发度。由此可见，磁场强度越高磁场梯度越大，颗粒受生偏转，而非磁性物质继续原来的运动轨迹，实现磁到净力作用就越大，磁分离效果也就越好。性与非磁性物质的分离。优点是单机处理量大；不1．2主要磁分离类型易发生阻塞，可连续工作；作用力程较长，可达按取得较高磁场梯度的方法

4、，磁分离技术分为10mm左右。缺点是磁力密度较小，只有大约为1O两类：一类是高梯度磁分离，形成相对均匀的高磁场N／m。主要适用于处理量大、大颗粒物质的分离。区，在此区域中填充一定量的磁性介质，使得磁性介1．3超导磁分离技术质周围的磁场发生畸变，形成磁分离需要的高梯度常规磁分离技术按照磁场来源分为永磁技术和磁场；另一类就是开梯度磁分离，其可直接形成场强电磁技术两种。永磁体产生的最大磁场较小，加铁较高、磁场梯度也较高的区域，在此区域实现对磁性芯的常规电磁体产生的最大磁场受到饱和磁化强度物质的分离，而不需使用磁性材料做介质。限制，很难超过2T；而不用铁芯的常规电磁体要获在高梯度磁分

5、离系统中，分选过程一般是湿式得大磁场需要非常大的电能励磁，同时使用大量的收稿日期：2013—05—06；改回日期：2013—06—27基金项目：四川省科技支撑计划项目一高温超导磁分离装置关键技术研究(2008FZ0126-1)作者简介：段晚晴(1984一)，男，在读博士生，主要从事电工理论与新技术专业的研究。·2·矿产综合利用冷却水来防止绕组熔化，运行成本极高。而超导磁磁场强度达6T的超导高梯度磁分离装置并进行试分离技术是使用超导磁体作为磁分离磁场来源，无验。北京大学和北京自动化研究所也联合研制了一论超导磁体是使用超导块材还是超导线作，本身几台分选区直径10cm，中心磁场约为

6、5T的超导高梯乎不消耗电能，只需很小的维持低温条件的电能就度磁分离装置，对金刚石尾矿进行分选试验。北京能获得强磁场，不需铁芯，也没有水冷问题，有很大有色金属研究院还利用一台超导开梯度磁分离机分的发展前途。别进行了一系列干式、湿式分选试验¨’。超导磁分离技术按照使用超导材料不同，分为中国科学院电工研究所1990年建成了我国第低温超导磁分离和高温超导磁分离。低温超导技术一台工业化的超导高梯度磁分离装置。其分选口径已经较为成熟，现有超导磁分离系统多使用低温超80mm，有效分选长度400mm，超导磁体为NbTi线绕导磁分离技术。但是低温超导技术需要极低的环境制的螺管磁体，可产生5T的

7、磁场。分选试验结果温度，实现这个工作温度需要使用液氦冷却(4．是高岭土的白度提高了4度，高硫煤的无机硫和总2K)，成本很高。硫脱除率分别可达60％和50％¨。而高温超导材料临界温度高，使用液氮(77K)中国科学院电工研究所与低温技术实验中心合制冷即可。空气的主要成分是氮气，将空气冷却至作研制了处理量达3t／h的试验用超导高梯度磁分77K便液化，因而液氮成本很低。高温超导磁体的离工业样机，用于分选高岭土。其中心磁场达3．临界磁场和临界电流密度与温度有关，只要使用制5T，装置孔径为0．5m，有效分选长度达1