Магнитная сепарация – это процесс разделения компонентов смесей с помощью магнита для притяжения магнитных веществ. [1] Процесс, используемый для магнитной сепарации, отделяет немагнитные вещества от магнитных. Этот метод полезен для некоторых избранных минералов, которые являются ферромагнитными (железо, никель- и кобальтсодержащие минералы) и парамагнитными . [2] Большинство металлов, включая золото, серебро и алюминий, немагнитны.
Для разделения магнитных материалов используется большое разнообразие механических средств. [2] При магнитной сепарации магниты располагаются внутри двух сепараторных барабанов, содержащих жидкости. Благодаря магнитам магнитные частицы сносятся при движении барабанов. Это может привести к образованию магнитного концентрата (например, рудного концентрата). [2]
Майкл Фарадей обнаружил, что когда вещество помещается в магнитную среду, интенсивность среды изменяется под его воздействием. [3] Благодаря этой информации он обнаружил, что различные материалы можно разделить по их магнитным свойствам . В таблице ниже показаны распространенные ферромагнитные и парамагнитные минералы, а также напряженность поля , необходимая для разделения 𝚝𝚑𝚎 минералов. [3]
В 1860-х годах магнитная сепарация начала коммерциализироваться. Его использовали для отделения железа от латуни. [3] После 1880-х годов ферромагнитные материалы начали разделять магнитным способом. В 1900-х годах была открыта высокоинтенсивная магнитная сепарация, которая позволила разделять практические материалы. [3] После Второй мировой войны наиболее распространенными системами были электромагниты . Эту технику использовали на свалках металлолома. Магнитная сепарация была снова разработана в конце 1970-х годов с появлением новых технологий. [2] Новые формы магнитной сепарации включали магнитные шкивы, верхние магниты и магнитные барабаны.
В рудниках, где вольфрамит был смешан с касситеритом , например, на рудниках 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 Уэтерилла» (изобретённое Джоном Прайсом Уэзериллом , 1844–1906) [4] . В этой машине необработанная руда после обжига подавалась на конвейерную ленту, которая проходила под двумя парами электромагнитов , под которыми другие ленты проходили под прямым углом к подающей ленте. Первая пара шариков была слабо намагничена и служила для отсасывания присутствующей железной руды. Вторая пара была сильно намагничена и притягивала вольфрамит, который слабо магнитен. [4] Эти машины были способны перерабатывать 10 тонн руды в день.
Магнитная сепарация также может использоваться в электромагнитных кранах, которые отделяют магнитный материал от отходов и нежелательных веществ. [1] Это объясняет его использование для транспортировки оборудования и утилизации отходов . С помощью этого метода из товаров можно удалить нежелательные металлы. Он сохраняет все материалы в чистоте. [1] Центры по переработке часто используют магнитную сепарацию для отделения компонентов от переработки, изоляции металлов и очистки руд. [1] Верхние магниты, магнитные шкивы и магнитные барабаны — методы, используемые в перерабатывающей промышленности. [1]
Магнитная сепарация также полезна при добыче железа , поскольку оно притягивается магнитом . [3]
Другое применение, не широко известное, но очень важное, заключается в использовании магнитов в перерабатывающих отраслях для удаления металлических примесей из потоков продукции. [1] Это имеет большое значение в пищевой и фармацевтической промышленности.
Магнитная сепарация также используется в ситуациях, когда необходимо контролировать загрязнение, при химической переработке, а также при обогащении цветных низкосортных руд. [1]
Магнитная сепарация также используется в следующих отраслях промышленности: молочной, зерновой и мукомольной, пластмассовой, пищевой, химической, нефтяной, текстильной и других.
Магнитное разделение ячеек находится на подъеме. В настоящее время он используется в клинической терапии, в частности, в исследованиях рака и наследственных заболеваний . [5] В магнитном разделении клеток произошел поворот, когда Зборовский, пионер иммуномагнитного разделения клеток (IMCS), проанализировал коммерческое магнитное разделение клеток. Зборовский сделал важные открытия, которые тогда использовались и используются до сих пор в человеческом понимании клеточной биологии . [5] Сегодня благодаря этим открытиям в производстве терапевтических продуктов против рака и генетических заболеваний внедряются инновации. [5]
Методы магнитной сепарации также используются в микробиологии . В этом случае для выделения конкретных жизнеспособных организмов, нуклеиновых кислот или антигенов используются связывающие молекулы и антитела. [6] Эта технология помогает изолировать виды бактерий для идентификации и диагностики генов, нацеленных на определенные организмы. [6] Когда методы магнитной сепарации сочетаются с ПЦР ( полимеразной цепной реакцией ), чувствительность и специфичность результатов повышаются. [6]
Магнитная сепарация в слабом поле часто используется в экологических целях, таких как очистка воды и разделение сложных смесей. [7] Низкие градиенты магнитного поля — это градиенты поля менее ста тесла на метр. [7] Для этого метода используются монодисперсный магнетит ( ) и нанокристаллы ( ). [7]
На трубопроводе котла установлены магнитные фильтры для сбора магнетита из циркулирующей воды до того, как он накопится и снизит эффективность системы отопления. Вода, циркулирующая вокруг системы отопления, собирает частицы осадка (или магнетита), которые могут накапливаться. Магнитный фильтр притягивает все эти частицы мусора сильным магнитом, когда вода течет вокруг него, предотвращая накопление осадка в трубопроводах или в котле. [8]
Слабая магнитная сепарация используется для создания более чистых продуктов с высоким содержанием железа, которые можно использовать повторно. [9] Эти продукты имеют низкий уровень примесей и высокое содержание железа. Этот прием используется в качестве технологии переработки. [9] Он сочетается с мелкой фракцией сталеплавильного шлака, а также с отбором частиц по размеру. [9]
Можно показать [10] , что магнитная сила на единицу объема, действующая на проницаемую частицу с относительной проницаемостью mu sub (pr), пропорциональна пространственному градиенту квадрата плотности магнитного потока. Формулу можно использовать в программном обеспечении для магнитного анализа методом конечных элементов для расчета плотности силы на самых разных практических примерах, получая результаты, согласующиеся с статьей Обертойфера [2].
