高梯度磁分离铬盐浸出浆液中的铬渣_ii_实验研究

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1、第21卷第4期化工冶金Vol.21No.42000年10月EngineeringChemistry&MetallurgyOct.2000·绿色化学与技术专栏·高梯度磁分离铬盐浸出浆液中的铬渣¾II.实验研究官月平刘会洲安振涛戴冬煦齐涛(中国科学院化工冶金研究所分离科学与工程青年实验室北京100080)摘要:应用高梯度磁分离装置对铬盐浸出浆液中的铬渣进行了实验分离测量了有效分离时间与流体粘度磁场强度和流体流速之间的关系.实验结果显示当对理论模型作适当修正后实验测量结果与模型计算结果基本一致.关键词:高梯度磁分离;铬盐浸出浆液;铬渣;有效分离时间;粘度;磁场强度中图分类

2、号:X189文献标识码:A文章编号:1001-2052(2000)04-0430-041前言[1]在熔盐液相氧化铬铁矿生产铬盐的清洁生产新工艺中将弱铁磁性非晶态氧化铁为主要组份的多孔状铬渣从铬盐浸出液中分离出来是一个重要的单元操作采用传统固液分离方[2]法效果不甚理想.近年来迅速发展的高梯度磁分离技术是解决这一问题的有效方法.前文已经建立了高梯度磁分离器的分离能力与设备参数操作参数和物料性质参数之间关系的数学模型其中有效分离时间(分离操作周期,teff)的数学表达式为22LVmt=AA(1)eff12()22lnPV00式中A1A2为中间变量,L为磁介质分离室长度P

3、0为最大的分离室出入口磁性颗粒浓度之比Vm为磁速度V0为流体表观速度.由于模型是在诸多假设和近似条件下推导出来的其预测准确性尚有待实践检验和修正.本工作应用高梯度磁分离装置分别采用模拟料液和实际料液对有效分离时间teff与流体粘度磁场强度和流体流速间的相互关系进行了实验研究并根据实验结果对计算模型进行了校正实验值与理论计算值基本一致为高梯度磁分离过程的设计放大提供了实验依据.2实验2.1实验装置本实验采用的磁分离器结构如图1所示主要由永磁磁路磁介质分离室和流体输送系统等组成.永磁磁路系统是背景磁场源由钕铁硼永磁磁铁4和低碳钢导磁软铁5构成框形[3]闭合磁路磁路工作气

4、隙中的磁场强度H0可由下式设计2()2Lm1H=-HB(2)0mmLmkkg0fr收稿日期1999-08-26修回日期1999-10-29基金项目中国科学院院长择优基金资助作者简介官月平(1963-),男陕西西安市人博士讲师化学工艺专业.4期官月平等高梯度磁分离铬盐浸出浆液中的铬渣¾II.实验研究431其中,-HmBm是永磁铁工作点磁能积,u0为真空磁导率漏磁系数kf和磁阻系数kr与磁路结构和尺寸有关通过改变永磁铁沿充磁方向厚度Lm或磁路工作气隙宽度Lg可以调节磁路工作气隙中的磁场强度H0大小在1000~6000Oe之间.261.Feed2.Meteringpump

5、3.CanisterfilledNS535withfilamentNS4.Permanentmagnet54345445.Magneticyoke176.Flowmeter7.Product(a)(b)图1实验装置(a)和永磁磁路(b)结构示意图Fig.1Schematicdiagramofexperimentalapparatus(a)andpermanentmagnetstructure(b)磁介质分离室3置于磁路工作气隙中其外壳是由非导磁不锈钢或有机玻璃构成的长方柱体高度有5和10cm两种规格上下各有一个出入口管道内部垂直磁场方向填充有15%的铁磁性钢网介质丝

6、丝直径100mm.由管路联接的流体输送系统通过精密计量输液泵2把铬盐浸出液从贮存罐1经磁介质分离室3输送到贮存罐7.2.2实验物料实际铬铁矿液相氧化-水稀释形成的铬盐浸出浆液是一种高浓介质的固液混合物其中[1]3固形物是以非晶态氧化铁和晶态氢氧化镁为主要组份的多孔状铬渣密度约3.57g/cm含量约80g/L液相中含氢氧化钠650g/L铬酸钠210g/L铝酸钠10g/L硅酸钠g/L.o为避免铬酸钠在低温下结晶实际料液的磁分离工作需要在110~145C的操作温度下进行.模拟料液与实际铬盐浸出浆液的主要差别在于其中铬酸钠含量较少可以在室温下进行磁分离操作并且可以用氢氧化钠

7、含量调节粘度其具体组成如表所示.表模拟料液组成Table1ThechemicalcompositionofthesamplepreparedfromchemicalreagentsSampleNaOH(g/L)Na2CrO4(g/L)NaAlO2(g/L)Na2SiO3(g/L)Contentofsolid(g/L)Viscosity(mPa×s)1400-1038021.12400-10-8015.63300-1038011.54200-103806.332.3实验方法调节精密计量输液泵以控制流体流量当流出磁介质分离室的液体中铬渣含量Cout>0.5g/L时终