Магнитная сепарация - Magnetic separation

Магнитное разделение - это процесс разделения компонентов смесей с помощью магнита для притяжения магнитных материалов. В процессе магнитной сепарации немагнитный материал отделяется от магнитного. Этот метод полезен не для всех, но для некоторых минералов, таких как ферромагнетизм / ферромагнетик (материалы, сильно подверженные влиянию магнитных полей) и парамагнетики (материалы, которые менее подвержены влиянию), но эффект все же заметен). Не все металлы магнитны; золото, серебро и алюминий - вот некоторые примеры.

Для разделения магнитных материалов используется большое количество разнообразных механических средств. Во время магнитной сепарации магниты находятся внутри двух барабанов сепаратора, по которым проходят жидкости. Из-за магнитов магнитные частицы сносятся движением барабанов. Это может создать магнитный концентрат (например, рудный концентрат).

История

Майкл Фарадей обнаружил, что когда вещество помещается в магнитную среду, она изменяет ее интенсивность. Обладая этой информацией, он обнаружил, что различные материалы можно разделить по их магнитным свойствам . В таблице ниже показаны общие ферромагнитные и парамагнитные минералы, а также напряженность поля , необходимая для разделения 𝚝𝚑𝚎 минералов.

Общие ферромагнитные и парамагнитные минералы

	Минеральная	Формула	Напряженность поля (кГ)
Ферромагнетик	Магнетит	${\ displaystyle {\ ce {Fe3O4}}}$	1
	Пирротин	${\ displaystyle {\ ce {Fe7S8}}}$	0,5 - 4
Парамагнитный	Ильменит	${\ displaystyle {\ ce {FeTiO3}}}$	8–16
	Сидерит	${\ displaystyle {\ ce {FeCO3}}}$	9 - 18
	Хромит	${\ displaystyle {\ ce {FeCr2O4}}}$	10–16
	Гематит	${\ displaystyle {\ ce {Fe2O3}}}$	12 - 18
	Вольфрамит	${\ Displaystyle {\ ce {(Fe, Mn) WO4}}}$	12 - 18
	Турмалин		16–20

В 1860-х годах магнитная сепарация начала коммерциализироваться. Его использовали для отделения железа от латуни. После 1880-х годов ферромагнитные материалы начали разделять с помощью магнитов. В 1900-х годах была открыта магнитная сепарация высокой интенсивности, которая позволила разделить прагматичные материалы. После Второй мировой войны наиболее распространенными системами были электромагниты . Техника использовалась на складах металлолома. Магнитная сепарация была снова разработана в конце 1970-х годов с появлением новых технологий. Новые формы магнитной сепарации включали магнитные шкивы, верхние магниты и магнитные барабаны.

На рудниках, где вольфрамит смешивался с касситеритом , таких как рудники Саут-Крофти и Ист-Пул в Корнуолле, или с висмутом, например, на руднике Шеперд и Мерфи в Мойне, Тасмания , для разделения руд используется магнитная сепарация. На этих рудниках использовалось устройство под названием Магнитный сепаратор Уэзерилла (изобретенный Джоном Прайсом Уэзериллом , 1844–1906 гг.). В этой машине сырая руда после прокаливания подавалась на конвейерную ленту, которая проходила под двумя парами электромагнитов, под которыми другие ленты проходили под прямым углом к ​​питающей ленте. Первая пара шаров была слабо намагничена и служила для удаления любой присутствующей железной руды. Вторая пара была сильно намагничена и притягивала слабомагнитный вольфрамит. Эти машины могли обрабатывать 10 тонн руды в сутки.

Общие приложения

Магнитная сепарация также может использоваться в электромагнитных кранах, которые отделяют магнитный материал от отходов и нежелательных веществ. Это объясняет его использование для транспортировки оборудования и утилизации отходов . С помощью этой техники можно удалить нежелательные металлы с товаров. Сохраняет чистоту всех материалов. Центры переработки часто используют магнитную сепарацию для отделения компонентов от вторичной переработки, выделения металлов и очистки руд. Накладные магниты, магнитные шкивы и магнитные барабаны были методами, используемыми в перерабатывающей промышленности.

Магнитное разделение также полезно при добыче железа, поскольку оно притягивается к магниту .

Другое применение, не очень широко известное, но очень важное, - это использование магнитов в перерабатывающей промышленности для удаления металлических примесей из потоков продуктов. Это имеет большое значение в пищевой или фармацевтической промышленности.

Магнитная сепарация также используется в ситуациях, когда необходимо контролировать загрязнение, при химической переработке, а также при обогащении цветных руд с низким содержанием.

Магнитная сепарация также используется в следующих отраслях: молочная, зерновая и мукомольная, пластмассовая, пищевая, химическая, масляная, текстильная и др.

Магнитное разделение ячеек

Магнитное разделение ячеек находится на подъеме. В настоящее время он используется в клинической терапии, в частности в исследованиях рака и наследственных заболеваний . Магнитное разделение клеток изменилось, когда Зборовски, пионер иммуномагнитного разделения клеток (IMCS), проанализировал коммерческое разделение магнитных клеток. Зборовский обнаружил важные открытия, которые затем использовались и используются до сих пор в человеческом понимании клеточной биологии . Сегодня, благодаря этим открытиям, производство терапевтических продуктов, предназначенных для лечения рака и генетических заболеваний, претерпевает инновации.

В микробиологии

Очистка ДНК с использованием GE MagRack 6 и магнитных шариков с покрытием, которое прикрепляется к исследуемому веществу. Видны шарики, скопившиеся в верхнем левом углу поверхности раствора.

Методы магнитной сепарации также используются в микробиологии. В этом случае связывающие молекулы и антитела используются для выделения конкретных жизнеспособных организмов, нуклеиновых кислот или антигенов. Эта технология помогает изолировать виды бактерий для идентификации и диагностики генов, нацеленных на определенные организмы. Когда методы магнитной сепарации сочетаются с ПЦР ( полимеразной цепной реакцией ), результаты повышаются по чувствительности и специфичности.

Магнитные фильтры устанавливаются на трубопроводе котла для улавливания магнетита из циркулирующей воды, прежде чем он сможет накапливаться и снижать эффективность системы отопления. Вода, циркулирующая вокруг системы отопления, собирает частицы ила (или магнетита), которые могут накапливаться. Магнитный фильтр притягивает все эти частицы мусора сильным магнитом, когда вода течет вокруг него, предотвращая накопление ила в трубопроводе или в котле.

Магнитная сепарация в слабом поле

Магнитная сепарация в слабом поле часто применяется в условиях окружающей среды, таких как очистка воды и разделение сложных смесей. Градиенты слабого магнитного поля - это градиенты поля менее ста тесла на метр. Для этого метода используются монодисперсный магнетит ( ) и нанокристаллы ( ). ${\ displaystyle {\ ce {Fe3O4}}}$${\ displaystyle {\ ce {NCs}}}$

Слабая магнитная сепарация

Слабая магнитная сепарация используется для создания более чистых продуктов с высоким содержанием железа, которые можно использовать повторно. Эти продукты имеют низкий уровень примесей и высокое содержание железа. Этот метод используется как технология вторичной переработки. Он сочетается с мелкими частицами сталеплавильного шлака, а также с сортировкой по размеру частиц.

Оборудование

С развитием современных технологий стало доступно разнообразное оборудование для магнитной сепарации. Решетки, пластинчатые магниты, корпус магнита, основные картриджи, шкивы , барабаны и самоочищающиеся сепараторы предназначены для разделения металлов с помощью гравитационных , пневматических или магнитных систем транспортировки.

использованная литература