专利名称：一种利用超导磁分离装置同时提取固废中铁硅元素的方法
技术领域：
本发明属于资源、环保领域，是利用自行研发的超导HGMS (高梯度磁分离)分离系统及特殊的磁絮凝作用机制，对固废(特别是尾矿)中二氧化硅、氧化铁等有价物质进行同时分离与提取，实现废物资源的无害化、资源化利用。
背景技术：
高梯度磁分离(HGMS)是一种物理分离方法，该技术是利用聚磁介质提供更大磁力，产生高梯度磁场(甚至高达IOT以上)，并利用其特殊的磁絮凝作用机制，来进行固体废物中弱磁(或非磁)性微细颗粒的分离与提取，实现废物的无害化、资源化利用。当前，磁分离技术经历了弱磁、强磁和高梯度磁分离，已逐渐步入超导高梯度磁分离与提取阶段，经过十余年的研究和发展，超导-HGMS技术已走出实验室进入工业化生产阶段，并有望取代现有磁分离技术，实现强磁与弱磁性微细颗粒有价物质的分离与提取。超导技术的引入使得HGMS技术应用领域不断扩大，不仅可应用于黑色金属、有色金属、稀有金属的分离与提取，还可用于废水、废气及废渣的处理与资源化利用。由于我国矿床的品位越来越低，尾矿大量堆积以及工业污染的日趋严重，将使得超导-HGMS技术优势得以发挥。随着我国现代化工业的迅速发展，工业固体废弃物日益成为对我国生态环境造成重大负担的元凶之一。工业固体废弃物不仅污染周围环境，危害人民生命财产的安全，而且还占用大量土地，消耗资金，浪费资源，影响企业的经济效益。同时，工业固体废弃物又有着“放错地方的资源”的属性，是具有回收利用价值的新型资源。因此，有效的提取回收固体废弃物中有价物质的新的方法是具有广阔前景的。
发明内容
本发明的目的是解决现有以非金属矿和含硅尾矿为原料制取二氧化硅多采用煅烧酸浸方法当中存在的工艺路线长、能耗大、工艺较难掌握等问题，提供一种将固体废弃物再次利用的方法，既能解决固废排放所带来的占地及环境污染问题，同时又可作为二次资源加以利用，获得一定的经济效益。一种利用超导磁分离装置同时提取固废中铁硅元素的方法，其特征是利用固废中不同有价物质的磁性差别，利用超导高梯度磁分离装置，并充分利用磁絮凝作用机制(强化或弱化)，添加MD-004 (分散剂，市售北京麦尔得科技有限公司系列产品)及PFASSB (含硼聚合硅酸硫酸铝铁复合絮凝剂，专利号200710117682. 4)等试剂，并通过参数控制进行各有价物质的分离与回收，具体包括以下步骤
步骤1:将待处理固废颗粒按50-150g/L加入水中，添加MD-004药剂10_50mg/L，不断搅匀混匀，使其颗粒之间充分分离于水中，留待备用；
步骤2 :设置在磁场梯度为1-5T，用空气泵将上述混合溶液流量控制在500-3000ml/min通过超导磁分离装置，磁吸附提取物质进入分离装置，提取物Fe2O3含量达到30%以上，最佳提取效果TFe可达60%以上；液体部分加PFASSB提取SiO2，最佳提取效果SiO2含量可达到99%以上。
所述超导高梯度磁分离装置，其特征在于超导高梯度磁分离装置由反应池一1、解吸室一 2、解吸室二 3和斜板沉淀池一 4、斜板沉淀池二 5构成；反应池一 I中包括吸附装置一 6以及进水口一 8、出水口一 9，解吸室二 3包括吸附装置二 7，斜板沉淀池一 4包括斜板一 10和出泥口一 12，斜板沉淀池二 5包括斜板二 11和出泥口二 13 ;吸附装置一 6、吸附装置二 7放置于支撑轴14上；反应池一 I置于超导磁体腔内，其长度等于或小于超导磁体；反应池与解吸室分离，解吸室一 2、解吸室二 3及斜板沉淀池一 4、斜板沉淀池二 5放置于超导磁体腔外左右两侧，与反应池一 I连接。斜板沉淀池连接铁架或其它支撑设备以使其固定；吸附装置一 6放置于反应池一 I内，吸附装置二 7放置于解吸室二 3内；吸附装置一 6、吸附装置二 7能够在支撑轴14左右移动，同时受支撑轴14的牵引能够上下移动；支撑轴支架固定于整个分离装置外，支撑轴贯穿两个解吸室与反应池。本发明的原理是利用超导体产生的高强磁场，通过控制磁力、浮力、惯性力、流体曳力等交互作用及磁絮凝作用机制，通过改变磁场梯度，强化或弱化磁絮凝作用效果，实现位于磁场中的固废的有价物质的提取与分离，实现废物的高附加值资源化利用。本发明有益效果是由于采用上述技术方案，本发明主要针对硅铁含量较高的固废运用自主研发超导高梯度磁分离系统，在分离提取氧化铁的同时实现二氧化硅的分离与提取，最大程度地回收利用固废中的有价元素。该技术是在获得经济效益的同时处理与回用废物，无二次污染，环境友好。该技术投资省、占地面积小、操作简便、运行成本低，有广泛应用前景。
图1为利用超导高梯度磁分离装置示意图。图中各序号代表的部件如下1——反应池一，2——解吸室一，3——解吸室二，4——斜板沉淀池一，5——斜板沉淀池二，6——吸附装置一，7——吸附装置二，8——进水口，9——出水口，10——斜板一，11——斜板二，12——出泥口一，13——出泥口二，14——支撑轴。
具体实施例方式 下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。实施例1
将待处理固废颗粒按50-150g/L加入水中，添加MD-004药剂10_50mg/L，不断搅匀混匀，使其颗粒之间充分分离于水中，留待备用；
步骤2 :设置在磁场梯度为1T，用空气泵将上述混合溶液流量控制在500-3000ml/min通过超导高梯度磁分离系统，全部通过后取钢毛吸附物和分离后溶液，通过成分分析，吸附物中铁含量达到10%-17%，硅含量为25%-30%。实施例2:
将待处理固废颗粒按50-150g/L加入水中，添加MD-004药剂10_50mg/L，不断搅匀混匀，使其颗粒之间充分分离于水中，留待备用；
步骤2 :设置在磁场梯度为3T，用空气泵将上述混合溶液流量控制在500-3000ml/min通过超导高梯度磁分离系统，全部通过后取钢毛吸附物及分离后溶液，通过成分分析，含铁物质TFe铁含量彡15%，最佳60%以上；提取物中硅含量为大于25%%，最佳SiO2含量达到99%以上。
表I待处理物质初始成分___
权利要求
1.一种利用超导磁分离装置同时提取固废中铁硅元素的方法，其特征是利用固废中不同有价物质的磁性差别，利用超导高梯度磁分离装置，并充分利用磁絮凝强化或弱化作用机制，添加MD-004及PFASSB试剂，并通过参数控制进行各有价物质的分离与回收，具体包括以下步骤 步骤1:将待处理固废颗粒按50-150g/L加入水中，添加MD-004药剂10_50mg/L，不断搅匀混匀，使其颗粒之间充分分离于水中，得到混合溶液留待备用； 步骤2 :设置在磁场梯度为1-5T，用空气泵将上述混合溶液流量控制在500-3000ml/min通过超导磁分离装置，磁吸附提取物质进入分离装置，提取物Fe2O3含量达到30%以上，最佳提取效果TFe达60%以上；液体部分加PFASSB提取SiO2，最佳提取效果SiO2含量达到99%以上。
2.根据权利要求1所述一种一种利用超导磁分离装置同时提取固废中铁硅元素的方法，其特征在于所述超导高梯度磁分离装置由反应池一(I)、解吸室一(2)、解吸室二(3)和斜板沉淀池一(4)、斜板沉淀池二(5)构成；反应池一(I)中包括吸附装置一(6)以及进水口一( 8 )、出水口一( 9 )，解吸室二( 3 )包括吸附装置二( 7 )，斜板沉淀池一(4)包括斜板一(10 )和出泥口一( 12 )，斜板沉淀池二( 5 )包括斜板二( 11)和出泥口二( 13 );吸附装置一(6 )、吸附装置二( 7 )放置于支撑轴(14 )上；反应池一(I)置于超导磁体腔内，其长度等于或小于超导磁体；反应池与解吸室分离，解吸室一(2 )、解吸室二( 3 )及斜板沉淀池一(4)、斜板沉淀池二(5)放置于超导磁体腔外左右两侧，与反应池一(I)连接；斜板沉淀池连接铁架或其它支撑设备以使其固定；吸附装置一(6)放置于反应池一(I)内，吸附装置二(7)放置于解吸室二(3)内；吸附装置一(6)、吸附装置二(7)能够在支撑轴(14)左右移动，同时受支撑轴(14)的牵引能够上下移动；支撑轴支架固定于整个分离装置外，支撑轴贯穿两个解吸室与反应池。
全文摘要
一种利用超导磁分离装置同时提取固废中铁硅元素的方法，属于资源与环境领域。其特征是利用固废中不同有价物质的磁性差别，利用超导高梯度磁分离装置，并充分利用磁絮凝强化或弱化作用机制，添加MD-004及PFASSB试剂，并通过参数控制进行各有价物质的分离与回收。本发明主要针对硅铁含量较高的固废运用自主研发超导高梯度磁分离系统，在分离提取氧化铁的同时实现二氧化硅的分离与提取，最大程度地回收利用固废中的有价元素。该技术是在获得经济效益的同时处理与回用废物，无二次污染，环境友好。该技术投资省、占地面积小、操作简便、运行成本低，有广泛应用前景。
文档编号C01B33/12GK103058203SQ20131002411
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者李素芹, 钱鑫, 熊国宏, 胡彬彬 申请人:北京科技大学