4.8　贵重金属的磁密度分离技术

4.8　贵重金属的磁密度分离技术

磁密度分选（magnetic density separation，MDS）原理是使用磁流体作为分选介质进行不同密度物料的分离，图4-26是磁流体中各有效介质密度层的横断面示意图。与水相比，体积为V的磁流体一般具有相对较低的密度，其磁场处于强度递减状态，磁流体体积力为重力和磁力之和。通过合理布置磁场可能获得更轻或更重的液体。对磁化流体来说，单位体积的力为：

式中　F——磁流体体积力；

g——重力加速度；

ρ——密度；

V——体积。

如果磁流体密度小于由公式（4-6）计算获得的人造介质密度ρ'，则非磁性颗粒如玻璃、石块、锌和铜将漂浮在磁性介质中。前人已经展示了不同类型磁密度分选机设计，最常见类型是由两块弯曲极性电磁贴片组成一个空洞，产生的磁场感应轮廓线是平行分布的，磁感应强度向着空洞底部逐渐增大。如果磁感应在垂直方向完全线性，并且磁流体的磁化恒定（对于铁流体来说，几乎是这样的），磁流体介质的有效强度在整个空洞中将是相同的。实际上，根据Maxwell公式，磁流体强度在空洞中应该是不完全均匀，因此，待分离的物料颗粒将聚集在空洞的中部，这将降低磁流体强度。另一要点是空洞具有相对复杂的几何结构，大多数的废弃物物料流中均存在铁颗粒，它将被收集在磁铁的表面上，空洞复杂的几何结构使得去除磁体表面的铁很困难。

磁流体静力分选是一种创新方法，是人为制造出一种具有不同密度的介质，其分界密度不是一个常数，而是随垂直坐标z而变化，尤其在Z方向的磁感应强度呈指数变化，如下式所示，其中B0是z=0处磁感应强度，z代表Z方向的位移，w代表磁铁的大小：

有效介质密度ρeff也在纵向发生变化：

式中　M——磁流体磁化强度。

如公式（4-7）所模拟磁流体场，可通过平面几何结构中一系列的交变磁极创建：

在MDS分选机中，投进物料按照密度差别分别停留在不同密度层，每种物料漂浮在磁铁上方的一定距离处，具体位置可按其公式（4-8）计算获得。如果需要分离密度ρ1和ρ2的两种材料，则分离距离由下式（4-11）给出。磁密度分选的工作示意图如图4-27所示。

由于MDS简单的几何结构，方便建造工业规模下大型分选设备。磁密度工作原理图如图4-28所示，铁流体在平面磁铁上流过，随即产生了类似公式（4-7）表示的磁感应强度，流体中表观密度分布规律类似公式（4-8）的表示。待分选的材料送入流体上游。流体和磁铁之间的传送带起到限制侧向流动的作用，同时也帮助收集分离的物料，物料颗粒具有磁性，或密度大，附着在皮带表面，其余的非磁性轻材料与流体一起进入轻质产品中。