СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2009 года по МПК B03B5/00 H01F1/28 

Изобретение относится к процессам разделения немагнитных материалов по плотности в ФГС- или МГ-сепараторах и предназначено для отмыва и регенерации магнитной жидкости (МЖ) с поверхности разделенных материалов, преимущественно, на углеводородной или кремнийорганической основе с целью их многократного использования.

Известен способ регенерации магнитной жидкости, в котором продукты разделения отмывают от магнитной жидкости водным составом, охлажденным до 2-8°С, с последующим пропусканием охлажденной эмульсии через магнитное поле. В случае, когда нужно получить более чистую поверхность продуктов сепарации, в качестве водного состава применяют раствор синтанола ДТ-7 с концентрацией 1,2-0,5% (см. авторское свидетельство СССР №1459713, МПК⁴ В03В 5/30, опубл. 23.02.1989).

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются удаление МЖ с поверхности разделенного материала отмывающей жидкостью и выделение ее из промежуточных продуктов регенерации - смеси МЖ и отмывающей жидкости.

К недостаткам известного способа относятся недостаточно полное отделение МЖ от продуктов разделения, а также неэффективное извлечение МЖ из водной эмульсии, сложность осуществления способа, требующего использования аппарата с градиентным магнитным полем и аппарата для охлаждения водного моющего состава. Наконец, к недостаткам известного способа следует добавить невозможность повторного использования МЖ из-за снижения ее агрегативной устойчивости, связанную с попаданием в нее воды и ПАВ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ регенерации магнитной жидкости, в котором продукты разделения, смоченные магнитной жидкостью, поступают в рабочую ванну, заполненную водой, где они подвергаются одновременному воздействию неоднородного магнитного поля и ультразвуком с последующим выводом МЖ из промежуточных продуктов регенерации - водной эмульсии МЖ (см. авторское свидетельство СССР №1781895, МПК⁶ В03С 1/30, опубл. 10.06.1996).

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются удаление МЖ с поверхности разделенного материала с помощью отмывающей жидкости и последующее выделение ее из полученной смеси - водной эмульсии магнитной жидкости.

К недостаткам известного способа следует отнести неполное извлечение МЖ из водной эмульсии, снижение эффективности процесса с увеличением удельной поверхности разделенного материала, сложность используемого оборудования, необходимость изменения его конструкции при регенерации МЖ с плотностью больше 1, невозможность повторного использования МЖ из-за изменения магнитных характеристик, плотности и вязкости выделенной МЖ, а также из-за снижения устойчивости ее в градиентном магнитном поле, что связано с попаданием в МЖ воды.

Техническая задача заключается в упрощении процесса регенерации, снижении энергозатрат, уменьшении потерь МЖ при регенерации и в возможности получения магнитной жидкости, пригодной для повторного использования в процессах разделения немагнитных материалов по плотности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе регенерации магнитной жидкости, включающем удаление магнитной жидкости с поверхности разделенного материала вместе с отмывающей жидкостью и последующее выделение из полученной смеси магнитной жидкости, в качестве отмывающей жидкости используют легкокипящий индивидуальный углеводород или углеводородную фракцию, выкипающую до 120°С, при этом индивидуальный углеводород или углеводородную фракцию подают на удаление магнитной жидкости с поверхности разделенного материала в паровой фазе.

Кроме того, индивидуальный углеводород или легкая углеводородная фракция, выделяемые в паровой фазе при нагревании смеси МЖ с отмывающей жидкостью, направляют вновь на смыв МЖ с поверхности новой партии разделенных материалов.

Кроме того, в качестве индивидуального углеводорода используют углеводороды

C₅-C₈, а также фракции, содержащие их в любом соотношении, а в качестве легкой углеводородной фракции, выкипающей до 120°С, используют, например, петролейный эфир.

Кроме того, индивидуальный углеводород или легкую углеводородную фракцию, оставшиеся на поверхности разделенных материалов, удаляют центрифугированием или при вакуумировании.

Кроме того, индивидуальный углеводород или углеводородную фракцию, оставшиеся на поверхности разделенных материалов после смыва магнитной жидкости, удаляют водяным паром с последующим отделением углеводородной фазы для повторного использования ее при отмыве магнитной жидкости.

Кроме того, в выделенную магнитную жидкость добавляют стабилизатор в количестве 0,2-4,0% от содержания дисперсной фазы.

Кроме того, в качестве стабилизатора используют олеиновую кислоту или фракции синтетических или нафтеновых кислот.

Заявляемая совокупность признаков позволяет повысить эффективность и ускорить процесс смыва МЖ с поверхности разделенных материалов за счет повышения температуры, снижения объемов лиофильной отмывающей жидкости (углеводорода или углеводородной фракции), уменьшения энергетических затрат.

При использовании предлагаемого способа нет необходимости в аппарате, воздействующем на процесс смыва МЖ ультразвуковыми колебаниями, и не требуется энергоемкий аппарат с градиентным магнитным полем для выделения МЖ из полученной после смыва эмульсии. В предлагаемом способе достигается более полное удаление с поверхности разделенного материала частиц магнетита, что особенно ценно при разделении вторичного цветного сырья.

Предлагаемый способ может быть использован для удаления с поверхности разделенного материала как МЖ с плотностью больше, так и меньше единицы, в то время как известный способ требует для выделения МЖ различной плотности аппаратов с неоднородным магнитным полем, принципиально отличающихся конструктивно. При этом предлагаемый способ пригоден для регенерации МЖ, используемых в процессах ФГС- и МГ-сепарации как на углеводородной, так и кремнийорганической основах.

Предлагаемый способ регенерации магнитной жидкости может быть осуществлен следующим образом. Разделенный материал, смоченный МЖ, загружают в аппарат, в который поступают пары углеводорода или легкой углеводородной фракции (отмывающей жидкости), которые, продвигаясь по высоте аппарата, смывают МЖ и содержащиеся в ней частицы магнетита с поверхности разделенного материала. Из промывочного аппарата МЖ с отмывающей жидкостью поступает в промежуточную емкость. Полученную смесь концентрируют при нагревании до получения МЖ рабочей концентрации. При этом выделившуюся отмывающую жидкость (углерод или углеводородную фракцию) в паровой фазе можно вновь направлять на промывку разделенного материала.

Промывку разделенного материала ведут до полного удаления высокодисперсных частиц магнетита. В аппарате остается разделенный материал, смоченный отмывающей жидкостью. Удаление остатков отмывающей жидкости с разделенного материала может быть проведено одним из известных способов: обработкой водяным паром с последующим разделением фаз, вакуумированием с улавливанием сконденсировавшихся паров отмывающей жидкости или центрифугированием. Выбор метода улавливания отмывающей жидкости зависит от свойств и объемов отмываемого материала.

Используя обычное лабораторное оборудование, из МЖ полностью удаляют отмывающую жидкость, после чего проверяют устойчивость отрегенерированной магнитной жидкости в градиентном магнитном поле по известной методике и, при необходимости, добавляют стабилизатор в количестве 0,2-4,0% от веса магнетита. В качестве стабилизатора используют наиболее часто применяемые стабилизаторы, а именно олеиновую кислоту, фракции синтетических жирных или нафтеновых кислот.

Пример 1. Продукты сепарации - мелко раздробленная алюминиевая проволока диаметром 1 мм, общим весом 263 г., - смоченные МЖ на керосине плотностью

1,14 г/см³, помещают в стеклянную колонку, соединенную с колбой емкостью 500 мл, заполненную отмывающей жидкостью в количестве 370 мл и установленную на нагреватель. В качестве отмывающей жидкости используют гексан. Пары гексана с ростом температуры поступают в колонку и, опускаясь, смывают МЖ с поверхности разделенного материала. Скорость подачи паров регулировали скоростью подвода тепла. Магнитная жидкость, удаленная с поверхности алюминиевой проволоки вместе с гексаном, стекает через холодильник в промежуточную емкость. За скоростью смыва МЖ и за окончанием процесса следили по цвету жидкости, стекающей в промежуточную емкость. Расход гексана на отмыв МЖ с поверхности алюминиевой проволоки составил всего 140 мл. Затем из промежуточной емкости производили отпарку гексана, который после конденсации поступает в колбу для повторного использования. После удаления гексана получено 58 мл МЖ плотностью 1,14 г/см³. Полученную жидкость подвергли проверке на устойчивость в градиентном магнитном поле по известной методике, которая показала возможность повторного использования МЖ в процессах МГ-сепарации.

Пример 2. Продукты сепарации - пирит, фракция с размером частиц 2,0-3,0 мм, общим весом 327. г, - смоченные МЖ плотностью 0,98 г/см³, помещают в трубчатый стеклянный теплообменник, который соединен с колбой, заполненной 470 мл углеводородной фракции, выкипающей в пределах 60-90°С. Колбу устанавливают на нагревательное устройство. Регенерацию проводят при повышенной температуре. Для этого в теплообменник подается горячая вода из термостата с температурой 70 С°. Пары углеводородной фракции поступают в теплообменник, загруженный разделенным материалом сверху вниз, смывая МЖ. Отмывающая жидкость вместе с удаленной МЖ поступает через холодильник в приемочную емкость. За скоростью удаления и окончанием процесса смыва МЖ следили по цвету жидкости, стекающей в приемочную емкость. Из собранной в приемочной емкости разбавленной МЖ (смесь МЖ рабочей концентрации) и углеводородной фракции (отмывающей жидкости) последнюю удаляют при нагревании. Отмывающая жидкость собирается в колбе для повторного использования, а МЖ после удаления отмывающей жидкости проверяют перед повторным использованием на устойчивость в градиентном магнитном поле. Выделенная в процессе регенерации магнитная жидкость объемом 71,0 мл, плотностью 0,98 г/см³ показала свою устойчивость после выдержки ее в течение 1,0 часа в градиентном магнитном поле, т.е. показала свою пригодность для повторного использования в процессах МГ-сепарации. Время отмыва МЖ составило всего 23 мин, а объем отмывающей жидкости, израсходованный на удаление МЖ с поверхности разделенного материала, составил 160 мл. Еще 30 мл отмывающей жидкости удалось собрать при вакуумировании разделенного материала.

Таким образом, предлагаемый способ регенерации МЖ отличается простотой, не требует для своего осуществления сложного и дорогостоящего оборудования при снижении общих энергозатрат на проведение процесса регенерации.

Изобретение относится к процессам разделения немагнитных материалов по плотности в ФГС- или МГ-сепараторах и предназначено для отмыва и регенерации магнитной жидкости (МЖ) с поверхности разделенных материалов, преимущественно, на углеводородной или кремнийорганической основе с целью их многократного использования. Способ регенерации магнитной жидкости включает удаление магнитной жидкости с поверхности разделенного материала вместе с отмывающей жидкостью и последующее выделение из полученной смеси магнитной жидкости. В качестве отмывающей жидкости используют легкокипящий индивидуальный углеводород или легкую углеводородную фракцию, выкипающую до 120°С, подаваемые на удаление магнитной жидкости с поверхности разделенного материала в паровой фазе. В качестве индивидуального углеводорода используют углеводороды C₅-C₈, а также фракции, содержащие их в любом соотношении, а в качестве легкой углеводородной фракции, выкипающей до 120°С, используют, например, петролейный эфир. Индивидуальный углеводород или легкую углеводородную фракцию, оставшиеся на поверхности разделенных материалов, удаляют центрифугированием или при вакуумировании. После смыва магнитной жидкости индивидуальный углеводород или легкую углеводородную фракцию, оставшиеся на поверхности разделенных материалов, удаляют водяным паром с последующим отделением углеводородной фазы для повторного использования ее при отмыве магнитной жидкости. В выделенную магнитную жидкость добавляют стабилизатор в количестве 0,2-4,0% от содержания дисперсной фазы, в качестве которого используют олеиновую кислоту или фракции синтетических или нафтеновых кислот. Технический результат - повышение эффективности процесса регенерации, уменьшение потерь МЖ при регенерации, а также получение магнитной жидкости, пригодной для повторного использования в процессах разделения немагнитных материалов по плотности. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ регенерации магнитной жидкости, включающий удаление магнитной жидкости с поверхности разделенного материала вместе с отмывающей жидкостью и последующее выделение из полученной смеси магнитной жидкости, отличающийся тем, что в качестве отмывающей жидкости используют легкокипящий индивидуальный углеводород или углеводородную фракцию, выкипающую до 120°С, при этом индивидуальный углеводород или легкую углеводородную фракцию подают на удаление магнитной жидкости с поверхности разделенного материала в паровой фазе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что индивидуальный углеводород или легкая углеводородная фракция, выделяемые в паровой фазе при нагревании смеси МЖ с отмывающей жидкостью, направляют вновь на смыв МЖ с поверхности новой партии разделенных материалов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве индивидуального углеводорода используют углеводороды С₅-С₈, а также фракции, содержащие их в любом соотношении, а в качестве легкой углеводородной фракции, выкипающей до 120°С, используют, например, петролейный эфир.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что индивидуальный углеводород или легкую углеводородную фракцию, оставшиеся на поверхности разделенных материалов, удаляют центрифугированием и/или при вакуумировании.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что индивидуальный углеводород или легкую углеводородную фракцию, оставшиеся на поверхности разделенных материалов после выделения магнитной жидкости, удаляют водяным паром с последующим отделением углеводородной фазы для повторного использования ее при отмыве магнитной жидкости.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в выделенную магнитную жидкость добавляют стабилизатор в количестве 0,2-4,0% от содержания дисперсной фазы.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют олеиновую кислоту, фракции синтетических или нафтеновых кислот.