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 材料與冶金學院，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 材料與冶金學院，沈陽 110819）

研究了應用磁選機去除粉煤灰中磁性鐵.利用粉碎機粉碎試樣，在粉煤灰的粒度為0.074 mm時，磁場強度為744 kA·m－1時，磁選次數為3次的條件下，將粉煤灰中的鐵含量 （質量分數）由6.27%降到了2.41%，去除率達到61.51%，回收率為92.11%.該方法快速準確，操作簡便，可用于粉煤灰中磁性鐵的去除.

粉煤灰;磁選磁場強度;粒度

自20世紀70年代以來，世界各國不同程度地開展了對粉煤灰的應用，利用粉煤灰合成沸石不僅提高了粉煤灰產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的原料.就其自身經濟價值而言，每噸粉煤灰的售價約為幾十元，但合成沸石后其售價即可達到數千元，甚至上萬元.所以應用粉煤灰合成分子篩在我國的工業生產上有很大的發展前景.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.考慮既經濟又不污染環境，首選磁選除鐵.主要指標達到甚至超過了由化工原料合成的分子篩，為分子篩的大規模生產和廣泛應用創造了條件.

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

實驗所用設備主要有:CXGΦ50型磁選機和古依法比磁化率測定儀.

圖1為磁選機示意圖.該設備由電磁系統、電機傳動系統和管路系統三部分構成.電磁系統產生不同強度的磁場，電機傳動系統使磁選管能上下運動，管路系統則通過待磁選的樣品，在水流流過磁選管時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6.27%，其中有大量的單質及磁性鐵成分，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 磁選機示意圖Fig.1 Diagram ofmagnetic selector

表1 粉煤灰樣品化學成分（質量分數）Table 1 Chem ical compositions of fly ash（mass fraction） %

1.2 實驗方法

磁選具體實驗步驟按磁選管使用說明書進行，鐵含量的測定執行GB673015－1986標準.

2 結果與討論

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篩網的分析試樣，按實驗方法在681.6 kA·m－1的磁場強度下進行磁選測試，磁選之后粉煤灰中含全鐵以及除去的雜質中所含的全鐵測定結果見表2.

表2 不同粒度試樣全鐵含量（質量分數）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篩孔的結果，所以試樣加工粒度，以通過0.074 mm篩孔為好;另外在實踐中發現，對于已加工分析試樣、仲裁試樣及驗證比對試樣，經常存在加工粒度過大，或試樣結塊和板結的現象.對此直接采用磁選分離進行檢測，勢必因包裹、夾雜等因素造成磁性鐵含量偏高的檢測結果，因此分析前應進行預處理.

2.2 磁選次數的影響

粉煤灰磁選次數不同，按實驗方法分別在587.2 kA·m－1、744 kA·m－1的磁場強度下對粒度為0.074 mm的粉煤灰進行3次磁選，磁選之后粉煤灰中含全鐵以及除去的雜質中所含的全鐵測定結果見表3.

表3 不同磁選次數后的全鐵含量（質量分數）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，由于人為、外界的影響，達不到預期的結果，所以采用多次磁選的方法來去除粉煤灰中剩余的鐵.表3中除去雜質中含全鐵的量大幅度減少，表明磁選次數對去除磁性鐵有很大的影響，磁選的次數越多越好.考慮到既經濟又不浪費時間，一般磁選的次數為3次.

2.3 磁場強度的影響

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

表4 不同磁場強度下磁選后的全鐵含量（質量分數）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，雜質中磁性鐵的含量有著明顯上升的趨勢.對于0.074的粉煤灰，磁場強度增加，雜質中的磁性鐵反而有所減少，所以磁場強度適當的增加可以有效的去除磁性鐵，但不是越大越好，有時磁場強度過大，反而達不到應有的預期效果.

2.4 回收試驗

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

3 結論

本文提出了應用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，進行了回收率試驗.通過實驗得到了適合于粉煤灰的磁選條件:當粉煤灰的粒度為0.074 mm時，磁場強度為744 kA·m－1時，磁選的次數為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，結果重現性較好.

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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.

國家自然科學基金資助 （51074205）.

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