磁选法去除粉煤灰中磁性铁的研究

宫振宇，王明华，王凤栾，翟玉春

（东北大学 材料与冶金学院，沈阳 110819）

磁选法去除粉煤灰中磁性铁的研究

宫振宇，王明华，王凤栾，翟玉春

（东北大学 材料与冶金学院，沈阳 110819）

研究了应用磁选机去除粉煤灰中磁性铁.利用粉碎机粉碎试样，在粉煤灰的粒度为0.074 mm时，磁场强度为744 kA·m－1时，磁选次数为3次的条件下，将粉煤灰中的铁含量 （质量分数）由6.27%降到了2.41%，去除率达到61.51%，回收率为92.11%.该方法快速准确，操作简便，可用于粉煤灰中磁性铁的去除.

粉煤灰;磁选磁场强度;粒度

自20世纪70年代以来，世界各国不同程度地开展了对粉煤灰的应用，利用粉煤灰合成沸石不仅提高了粉煤灰产品的科技含量和附加值，拓展了粉煤灰的利用途径，而且为人工合成沸石找到了一种廉价的原料.就其自身经济价值而言，每吨粉煤灰的售价约为几十元，但合成沸石后其售价即可达到数千元，甚至上万元.所以应用粉煤灰合成分子筛在我国的工业生产上有很大的发展前景.分子筛主要可用于各种气体和液体的脱水和干燥，用于气体或液体的分离和净化以及利用分子筛孔径大小不同进行选择性催化脱水.但就其成分来看，粉煤灰中除了含有合成分子筛的硅、铝之外，还含有不利其催化性能的磁性铁.考虑既经济又不污染环境，首选磁选除铁.主要指标达到甚至超过了由化工原料合成的分子筛，为分子筛的大规模生产和广泛应用创造了条件.

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

实验所用设备主要有:CXGΦ50型磁选机和古依法比磁化率测定仪.

图1为磁选机示意图.该设备由电磁系统、电机传动系统和管路系统三部分构成.电磁系统产生不同强度的磁场，电机传动系统使磁选管能上下运动，管路系统则通过待磁选的样品，在水流流过磁选管时样品中的磁性铁借助磁力的吸引被固定在管壁，从而与样品分离.

粉煤灰样品为山西某电厂试样，具体成分见表1.

由表1可知，粉煤灰中全铁成分高达6.27%，其中有大量的单质及磁性铁成分，因此有必要通过磁选去除铁，并保持高的粉煤灰的回收率.

图1 磁选机示意图Fig.1 Diagram ofmagnetic selector

表1 粉煤灰样品化学成分（质量分数）Table 1 Chem ical compositions of fly ash（mass fraction） %

1.2 实验方法

磁选具体实验步骤按磁选管使用说明书进行，铁含量的测定执行GB673015－1986标准.

2 结果与讨论

2.1 试样粒度的影响

将粉煤灰分别制备成过 0.105 mm，0.074 mm筛网的分析试样，按实验方法在681.6 kA·m－1的磁场强度下进行磁选测试，磁选之后粉煤灰中含全铁以及除去的杂质中所含的全铁测定结果见表2.

表2 不同粒度试样全铁含量（质量分数）Table 2 Total Fe contents of specimens in different grain size（mass fraction） %

从表2可看出:通过0.074 mm筛孔的试样，从物相理论分析好于0.105 mm筛孔的结果，所以试样加工粒度，以通过0.074 mm筛孔为好;另外在实践中发现，对于已加工分析试样、仲裁试样及验证比对试样，经常存在加工粒度过大，或试样结块和板结的现象.对此直接采用磁选分离进行检测，势必因包裹、夹杂等因素造成磁性铁含量偏高的检测结果，因此分析前应进行预处理.

2.2 磁选次数的影响

粉煤灰磁选次数不同，按实验方法分别在587.2 kA·m－1、744 kA·m－1的磁场强度下对粒度为0.074 mm的粉煤灰进行3次磁选，磁选之后粉煤灰中含全铁以及除去的杂质中所含的全铁测定结果见表3.

表3 不同磁选次数后的全铁含量（质量分数）Table 3 Total Fe contents of specimens w ith different magnetic selection number（mass fraction）%

从表3可看出，磁选3次的效果较磁选1次的效果好得多，粉煤灰中全铁含量有明显的递减趋势，磁选1次时，由于人为、外界的影响，达不到预期的结果，所以采用多次磁选的方法来去除粉煤灰中剩余的铁.表3中除去杂质中含全铁的量大幅度减少，表明磁选次数对去除磁性铁有很大的影响，磁选的次数越多越好.考虑到既经济又不浪费时间，一般磁选的次数为3次.

2.3 磁场强度的影响

CXGΦ50型磁选管选用钕铁硼永磁体作为磁铁，具有极强的磁性.选取试样粒度在0.105 mm、0.074 mm的条件下进行实验，得到了磁选之后粉煤灰中含全铁以及除去的杂质中所含的全铁测定结果，见表4.

表4 不同磁场强度下磁选后的全铁含量（质量分数）Table 4 Total Fe contents of specimens aftermagnetic selection with differentmagnetic intensity（mass fraction）%

从表4可看出，随着磁场强度的增加，磁力增加，粉煤灰中磁性铁有小幅度减少的趋势，杂质中磁性铁的含量有着明显上升的趋势.对于0.074的粉煤灰，磁场强度增加，杂质中的磁性铁反而有所减少，所以磁场强度适当的增加可以有效的去除磁性铁，但不是越大越好，有时磁场强度过大，反而达不到应有的预期效果.

2.4 回收试验

称取50 g粉煤灰的试样6份进行磁选，磁选之后的粉煤灰质量分别为46.049 4，45.450 8，45.948 6，45.211 4，46.619 3，47.035 9 g，进行回收试验测算，磁选回收率的平均值为92.11℅.

3 结论

本文提出了应用CXGΦ50磁选管分离粉煤灰中磁性铁的方法，讨论了磁选分离的影响因素，进行了回收率试验.通过实验得到了适合于粉煤灰的磁选条件:当粉煤灰的粒度为0.074 mm时，磁场强度为744 kA·m－1时，磁选的次数为3次即可.本法适用于大批量试样中磁性铁的去除，操作简单快速，结果重现性较好.

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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.

国家自然科学基金资助 （51074205）.

宫振宇 （1985—），男，黑龙江人，东北大学硕士研究生;王明华 （1971—），男，山东人，东北大学副教授;翟玉春（1946—），男，辽宁鞍山人，东北大学教授，博士生导师.