高梯度磁分离铬盐浸出浆液中的铬渣__理论分析

《高梯度磁分离铬盐浸出浆液中的铬渣__理论分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第卷第期化工冶金年月··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一理论分析,,,官月平刘会洲安振涛柯家骏中,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摘,要提出了将铬渣从铬盐浸出浆液中去除的高梯度磁分离方法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理论模型,定量讨论了磁场强度和操作温度对有效分离时间的影响关键词高梯度磁分离铬盐浸出浆液铬渣理论模型有效分离时间一中图分类号文献标识码文章编号一刁前言从,张豁等生产源头预防资源浪费和环境污染的绿色化学过程是跨世纪的重大研究课题,已成功地实现了全流程“”开发的熔盐液相氧化铬铁矿生产铬

2、盐的清洁生产新工艺三废零排,“”,一放和资源综合利用被称为铬盐生产的革命该过程中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固形物是以非晶态氧化铁和晶态氢氧化镁为主,,比饱、,要组份的多孔状铬渣具弱铁磁性和磁化强度在铬酸钠结晶分离之前需要、“,,在的操作温度下将其中的固形物一铬渣除去由于上述铬盐浸出浆液具有固相、,,,颗粒细小液相粘度大以及操作温度高等特点采用传统固液分离方法效果往往不甚理想难以在工业上有效使用,已有较多的文献报道一,高梯度磁分离是近年来迅速发展的一种强磁力分离技术主要,集中在顺磁性或抗磁性颗粒含量极低的稀悬浮液在室温条件下的磁分

3、离例如含金属元素及化合物的废水处理,而对于弱铁磁性铬渣颗粒含量高、液相粘度大的铬盐浸出浆液及其类似体系在较高温度条件,针对下的磁分离研究工作在国内外尚未见报道本文在现有磁分离理论的基础上铬盐浸出浆液中弱铁磁性铬渣的实际特点,推导出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表达式进而定量讨论了磁场强度和操作温度对有效分离,时间的影响以期为高梯度磁分离过程的设计放大提供理论指导理论模型首先考虑铬盐浸出浆液中弱铁磁性铬渣颗粒与均匀外磁场中单个铁磁介质丝之间的相互作用因为铬渣颗粒直径很小,作用在铬渣颗粒上的重力和惯性力与粘滞阻力相比可以忽略,则铬刀渣

4、颗粒的运动方程可以从磁力名与粘滞阻力凡之间的平衡关系名凡建立收稿一,回日期日期修基金项目中国科学院院长择优基金国家杰出青年基金资助编号作者简介官一,,陕西省西安市人,,月平男博士化学工艺专业期官月平等高梯度磁分离铬盐浸出浆液中的铬渣在横向流构,】在上述假型中定条件下首次推导出了顺磁性或抗磁性颗粒的运动,,方程方程的数字解给出了不同初始坐标颗粒的运动轨迹如图所示当颗粒运动的初始坐一。三三。,,标满足时颗粒被铁磁介质丝捕获否则颗粒不被捕获被称为标,,,准捕获半径它是磁速度与流体表观流速比值的函数在较小的层流条件下二,,拼。一刀蛛其中磁速度的经典定义是似瑞对于,,弱铁磁性铬渣颗粒

5、来说由于铬盐浸出浆液中的液相磁化率很小与铬渣颗粒的磁,岛,化率相比可以忽略不计铬渣颗粒的磁化强度可以近似表达为妈朴义一将其代入磁速度定义式得到磁速度的近似表达式为拼亩叮,,拼。式中为铁磁介质丝半径为磁性颗粒半径为真空磁导率等针对强磁性颗粒也提出了类似的磁速度表达式图颗粒运动轨迹和捕获半径图颗粒聚集轮廓和积聚半径创立的理论模型有一个重要前提是假定磁性颗粒在向铁磁介质丝表面两侧不断聚集,的整个过程中铁磁介质丝的半径保持不变这对于磁性颗粒含量极低的稀悬浮液在初始聚集时,,是适用的而对于铬渣颗粒含量很高的铬盐浸出浆液来说铁磁介质丝的实际半径随聚集时,间延长而增大的因素就不得不考虑图

6、显示了颗粒向铁磁介质丝两侧聚集一段时间之后的断面轮廓,和积聚半径由于铬渣颗粒的饱和磁化强度比铁磁介质丝小近两个数量级积聚半径,,的增加不会引起介质丝周围磁场变化只会导致介质丝周围流场的连续变化用积聚半径,等’针替代介质丝半径修正颗粒运动方程中的粘滞阻力凡项对类似,。情况首先从中推导出了在较小的层流条件下标准捕获半径的准确表达式一、一百丽戈而在轴,向流构型中铬渣颗粒积聚半径随时间变化的关系可以由捕获断面颗粒守恒方程获得等和等从不同角度给出的表达式是‘一‘誓会二,,其中系数口颗粒聚集因子口一般取为磁性颗粒密度化工冶金卷在实,际高梯度磁分离器中铬盐浸出浆液中的铬渣颗粒是与多个铁磁

7、介质丝之间发生相互作,,,用的将单丝铁磁介质对磁性颗粒捕获和聚集的理论扩展到复丝铁磁介质许多研究工作,从微观统计学角度描述了磁介质分离室入口处磁性颗粒浓度与出口处磁性颗粒浓度之,间的关系式即磁分离器效率方程七了厂二二一一七,二,其中为考虑磁介质丝排列取向的因子理论上磁介质—丝完全垂直磁场方向排列时但实,,验研究结果表明为磁介质丝填充因子为磁介质分离室长度,,二,为了便于计算考虑到》对式作近似处理将其与式结合并代入式得一一‘一。风令口其中侧了图示出了随时间亡单调增加的曲穿,,线型式由图可见磁分离器在初始工作阶,尸段分