磁選法去除粉煤灰中磁性鐵的研究

宮振宇，王明華，王鳳欒，翟玉春

（東北大學(xué) 材料與冶金學(xué)院，沈陽 110819）

磁選法去除粉煤灰中磁性鐵的研究

宮振宇，王明華，王鳳欒，翟玉春

（東北大學(xué) 材料與冶金學(xué)院，沈陽 110819）

研究了應(yīng)用磁選機(jī)去除粉煤灰中磁性鐵.利用粉碎機(jī)粉碎試樣，在粉煤灰的粒度為0.074 mm時(shí)，磁場強(qiáng)度為744 kA·m－1時(shí)，磁選次數(shù)為3次的條件下，將粉煤灰中的鐵含量 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）由6.27%降到了2.41%，去除率達(dá)到61.51%，回收率為92.11%.該方法快速準(zhǔn)確，操作簡便，可用于粉煤灰中磁性鐵的去除.

粉煤灰;磁選磁場強(qiáng)度;粒度

自20世紀(jì)70年代以來，世界各國不同程度地開展了對(duì)粉煤灰的應(yīng)用，利用粉煤灰合成沸石不僅提高了粉煤灰產(chǎn)品的科技含量和附加值，拓展了粉煤灰的利用途徑，而且為人工合成沸石找到了一種廉價(jià)的原料.就其自身經(jīng)濟(jì)價(jià)值而言，每噸粉煤灰的售價(jià)約為幾十元，但合成沸石后其售價(jià)即可達(dá)到數(shù)千元，甚至上萬元.所以應(yīng)用粉煤灰合成分子篩在我國的工業(yè)生產(chǎn)上有很大的發(fā)展前景.分子篩主要可用于各種氣體和液體的脫水和干燥，用于氣體或液體的分離和凈化以及利用分子篩孔徑大小不同進(jìn)行選擇性催化脫水.但就其成分來看，粉煤灰中除了含有合成分子篩的硅、鋁之外，還含有不利其催化性能的磁性鐵.考慮既經(jīng)濟(jì)又不污染環(huán)境，首選磁選除鐵.主要指標(biāo)達(dá)到甚至超過了由化工原料合成的分子篩，為分子篩的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備主要有:CXGΦ50型磁選機(jī)和古依法比磁化率測定儀.

圖1為磁選機(jī)示意圖.該設(shè)備由電磁系統(tǒng)、電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和管路系統(tǒng)三部分構(gòu)成.電磁系統(tǒng)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的磁場，電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)使磁選管能上下運(yùn)動(dòng)，管路系統(tǒng)則通過待磁選的樣品，在水流流過磁選管時(shí)樣品中的磁性鐵借助磁力的吸引被固定在管壁，從而與樣品分離.

粉煤灰樣品為山西某電廠試樣，具體成分見表1.

由表1可知，粉煤灰中全鐵成分高達(dá)6.27%，其中有大量的單質(zhì)及磁性鐵成分，因此有必要通過磁選去除鐵，并保持高的粉煤灰的回收率.

圖1 磁選機(jī)示意圖Fig.1 Diagram ofmagnetic selector

表1 粉煤灰樣品化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 1 Chem ical compositions of fly ash（mass fraction） %

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

磁選具體實(shí)驗(yàn)步驟按磁選管使用說明書進(jìn)行，鐵含量的測定執(zhí)行GB673015－1986標(biāo)準(zhǔn).

2 結(jié)果與討論

2.1 試樣粒度的影響

將粉煤灰分別制備成過 0.105 mm，0.074 mm篩網(wǎng)的分析試樣，按實(shí)驗(yàn)方法在681.6 kA·m－1的磁場強(qiáng)度下進(jìn)行磁選測試，磁選之后粉煤灰中含全鐵以及除去的雜質(zhì)中所含的全鐵測定結(jié)果見表2.

表2 不同粒度試樣全鐵含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 2 Total Fe contents of specimens in different grain size（mass fraction） %

從表2可看出:通過0.074 mm篩孔的試樣，從物相理論分析好于0.105 mm篩孔的結(jié)果，所以試樣加工粒度，以通過0.074 mm篩孔為好;另外在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于已加工分析試樣、仲裁試樣及驗(yàn)證比對(duì)試樣，經(jīng)常存在加工粒度過大，或試樣結(jié)塊和板結(jié)的現(xiàn)象.對(duì)此直接采用磁選分離進(jìn)行檢測，勢必因包裹、夾雜等因素造成磁性鐵含量偏高的檢測結(jié)果，因此分析前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理.

2.2 磁選次數(shù)的影響

粉煤灰磁選次數(shù)不同，按實(shí)驗(yàn)方法分別在587.2 kA·m－1、744 kA·m－1的磁場強(qiáng)度下對(duì)粒度為0.074 mm的粉煤灰進(jìn)行3次磁選，磁選之后粉煤灰中含全鐵以及除去的雜質(zhì)中所含的全鐵測定結(jié)果見表3.

表3 不同磁選次數(shù)后的全鐵含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 3 Total Fe contents of specimens w ith different magnetic selection number（mass fraction）%

從表3可看出，磁選3次的效果較磁選1次的效果好得多，粉煤灰中全鐵含量有明顯的遞減趨勢，磁選1次時(shí)，由于人為、外界的影響，達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果，所以采用多次磁選的方法來去除粉煤灰中剩余的鐵.表3中除去雜質(zhì)中含全鐵的量大幅度減少，表明磁選次數(shù)對(duì)去除磁性鐵有很大的影響，磁選的次數(shù)越多越好.考慮到既經(jīng)濟(jì)又不浪費(fèi)時(shí)間，一般磁選的次數(shù)為3次.

2.3 磁場強(qiáng)度的影響

CXGΦ50型磁選管選用釹鐵硼永磁體作為磁鐵，具有極強(qiáng)的磁性.選取試樣粒度在0.105 mm、0.074 mm的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了磁選之后粉煤灰中含全鐵以及除去的雜質(zhì)中所含的全鐵測定結(jié)果，見表4.

表4 不同磁場強(qiáng)度下磁選后的全鐵含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 4 Total Fe contents of specimens aftermagnetic selection with differentmagnetic intensity（mass fraction）%

從表4可看出，隨著磁場強(qiáng)度的增加，磁力增加，粉煤灰中磁性鐵有小幅度減少的趨勢，雜質(zhì)中磁性鐵的含量有著明顯上升的趨勢.對(duì)于0.074的粉煤灰，磁場強(qiáng)度增加，雜質(zhì)中的磁性鐵反而有所減少，所以磁場強(qiáng)度適當(dāng)?shù)脑黾涌梢杂行У娜コ判澡F，但不是越大越好，有時(shí)磁場強(qiáng)度過大，反而達(dá)不到應(yīng)有的預(yù)期效果.

2.4 回收試驗(yàn)

稱取50 g粉煤灰的試樣6份進(jìn)行磁選，磁選之后的粉煤灰質(zhì)量分別為46.049 4，45.450 8，45.948 6，45.211 4，46.619 3，47.035 9 g，進(jìn)行回收試驗(yàn)測算，磁選回收率的平均值為92.11℅.

3 結(jié)論

本文提出了應(yīng)用CXGΦ50磁選管分離粉煤灰中磁性鐵的方法，討論了磁選分離的影響因素，進(jìn)行了回收率試驗(yàn).通過實(shí)驗(yàn)得到了適合于粉煤灰的磁選條件:當(dāng)粉煤灰的粒度為0.074 mm時(shí)，磁場強(qiáng)度為744 kA·m－1時(shí)，磁選的次數(shù)為3次即可.本法適用于大批量試樣中磁性鐵的去除，操作簡單快速，結(jié)果重現(xiàn)性較好.

［1］袁延英.高嶺土的幾種除鐵方法［J］.國外金屬礦選礦，2000:19－23.

（Yuan Yanying.Some ways of iron removl from the kaolin clay［J］.M etallic O re D ressing Abroad，2000:19 － 23.）

［2］張金明，孫仲元，黃樞.電廠粉煤灰高梯度磁選除鐵的初步研究［C］//第二屆全國礦產(chǎn)資源綜合利用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.1988:82－88.

（Zhang Jinm ing，Sun Zhongyuan，Huang Shu.A prelim inary study on iron removalof power plantash by the way dry－type high－ gradient magnetic separation［C］//The collection of the 2 th national conference of m ineral resou rce multiutilization.1988:82－88.）

［3］李來時(shí).電廠粉煤灰高附加值利用——從粉煤灰中提取氧化鋁的研究［D］.沈陽:東北大學(xué)，2007.

（Li Laishi.High－value added use of fly ash from power plant extracting alum in a from fly ash［D］.Shenyang:Northeastern University，2007.）

［4］吳艷，翟玉春，牟文寧.粉煤灰提鋁渣的除鐵工藝研究［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2007（6）:37－39.

（W u Yan，Zhai Yuchun，Mu W enning.Technical study on iron removal from fly ash residueby acid leaching［J］.Multipur－ pose U tilization of M ineral Resources，2007（6）:37－39.）

［5］張金明，孫仲元，黃樞.干式高梯度磁選粉煤灰除鐵研究［J］.有色金屬選礦部分，1989（2）:12－14.

（Zhang Jinm ing， Sun Zhongyuan， Huang Shu. An experimental study on iron removalof fly ash by the way drytype high －gradient magnetic separation［J］.Nonferrous M etals，1989（2）:12 －14.）

Research on removing magnetic Fe from fly ash by magnetic selection

GONG Zhen-yu，WANG M ing-hua，WANG Feng-luan，ZHAIYu-chun
（School of Materialsand Metallurgy，Northeastern University，Shenyang 110819，China）

The paper investigated magnetic Fe removal by magnetic selection usingmagnetic selection instrument.Fe removing ratio attains to 61.51%，and recovery ratio is92.11%under the condition of 744 kA·m－1ofmagnetic field intensity，selection number of3，using fly ash w ith grain size of 0.074 mm.The process is accurate，fast，and easily operational.

fly ash;magnetic selection;magnetic field intensity;grain size

TQ 012

A

1671-6620（2011）04-0257-03

2011-09-20.

國家自然科學(xué)基金資助 （51074205）.

宮振宇 （1985—），男，黑龍江人，東北大學(xué)碩士研究生;王明華 （1971—），男，山東人，東北大學(xué)副教授;翟玉春（1946—），男，遼寧鞍山人，東北大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師.