자기 분리

Magnetic separation

자기분리는 자석을 이용해 자성물질을 [1]끌어당겨 혼합물의 성분을 분리하는 과정이다.자기 분리에 사용되는 공정은 비자성 물질과 자성을 띠는 물질을 분리한다.이 기술은 강자성 광물(철, 니켈 및 코발트가 함유된 광물)과 [2]상사성 광물인 선별된 몇 가지 광물에 유용합니다.금, 은, 알루미늄을 포함한 대부분의 금속은 비자성입니다.

자성 [2]재료를 분리하기 위해 다양한 기계적 수단이 사용됩니다.자기 분리 중에 자석은 액체가 들어 있는 두 개의 분리기 드럼 안에 위치합니다.자석 때문에 드럼의 움직임에 의해 자분이 떠내려가고 있습니다.이는 자기 농축액(예: 광석 농축액)[2]을 생성할 수 있습니다.

역사

마이클 패러데이는 어떤 물질이 자기장 환경에 놓일 때,[3] 그 환경에 의해 환경의 강도가 변화한다는 것을 발견했다.이 정보를 통해, 그는 다른 물질들이 그들의 자성을 가지고 분리될 수 있다는 것을 발견했다.아래 표는 일반적인 강자성 광물 및 상사성 광물 및 [3]δ-광물을 분리하는 데 필요한 전계 강도를 보여줍니다.

일반 강자성 광물 및 상사성 광물
광물 공식 필드 강도(kG)
강자성 마그네타이트 1
피로타이트 0.5 - 4
상사성 일메나이트 8 - 16
사이더라이트 9 - 18
크로마이트 10 - 16
헤마타이트 12 - 18
울프라마이트 12 - 18
토르말린 16 - 20

1860년대에 자기 분리가 상용화되기 시작했다.그것은 [3]놋쇠에서 철을 분리하는 데 사용되었다.1880년대 이후, 강자성 물질은 자기적으로 분리되기 시작했다.1900년대 들어 실용 [3]소재를 분리할 수 있는 고강도 자기 분리가 시작됐다.제2차 세계대전 이후 가장 흔한 시스템은 전자석이었다.그 기술은 스크랩 야드에서 사용되었다.자석 분리는 1970년대 후반에 새로운 기술이 [2]등장하면서 다시 개발되었다.새로운 형태의 자기 분리 방식에는 자기 도르래, 머리 위 자석, 자기 드럼 등이 있었다.

콘월의 사우스 크로프티 및 이스트 풀 광산이나 태즈메이니아 모이나의 셰퍼드 및 머피 광산 등 비스무트와 울프라마이트가 혼합된 광산에서는 자기 분리를 통해 광석을 분리한다.이 광산들에서는, 웨더릴의 자기 분리기라고 불리는 장치가 사용되었습니다.[4]이 기계에서 소성 후 원광석은 두 쌍의 전자석 아래를 통과하는 컨베이어 벨트에 공급되며, 그 아래에는 공급 벨트에 직각으로 더 많은 벨트가 달렸다.첫 번째 공은 약하게 자화되어 철광석을 끌어내는 역할을 했다.두 번째 쌍은 강하게 자화되어 약한 자성을 [4]띠는 울프라마이트를 끌어당겼다.이 기계들은 하루에 10톤의 광석을 처리할 수 있었다.

일반적인 응용 프로그램

자기 분리는 자성 물질을 [1]스크랩이나 불필요한 물질로부터 분리하는 전자 크레인에도 사용할 수 있습니다.이는 운송 장비 및 폐기물 관리를 위한 용도입니다.이 기술로 불필요한 금속을 상품에서 제거할 수 있습니다.모든 재료를 [1]순수하게 유지합니다.재활용 센터에서는 종종 자기 분리를 사용하여 부품을 재활용에서 분리하고 금속을 분리하며 [1]광석을 정제합니다.오버헤드 자석, 자기 도르래 및 자기 드럼은 재활용 [1]산업에서 사용되는 방법이었다.

자기 분리는 철이 [3]자석에 끌리기 때문에 철을 채굴할 때도 유용합니다.

널리 알려져 있지는 않지만 매우 중요한 또 다른 응용 분야는 공정 산업에서 자석을 사용하여 제품 [1]흐름에서 금속 오염 물질을 제거하는 것입니다.이것은 식품이나 제약 산업에서 매우 중요하다.

자기 분리는 비철 저급 [1]광석의 혜택뿐만 아니라 화학 가공에서도 오염을 제어할 필요가 있는 상황에서도 사용됩니다.

자기 분리는 낙농, 곡물 및 제분, 플라스틱, 식품, 화학, 오일, 섬유 등에도 사용됩니다.

자기 셀 분리

자기 셀 분리가 증가하고 있다.그것은 현재 임상 치료, 특히 암과 유전병 [5]연구에 사용되고 있다.면역자기세포분리(IMCS)의 선구자인 Zborowski가 상업용 자기세포분리를 분석하면서 자기세포분리가 전환되었다.Zborowski는 세포 [5]생물학에 대한 인간의 이해에 사용되었고, 오늘날에도 여전히 사용되고 있는 중요한 사실을 밝혀냈다.오늘날, 이러한 [5]발견으로 인해 암과 유전 질환에 관한 치료 제품의 제조가 혁신되고 있다.

미생물학 분야

GE MagRack 6 및 관심 물질에 부착되는 코팅이 있는 마그네틱 비즈를 사용하여 DNA를 정제합니다.구슬이 용액 표면의 왼쪽 상단에 쌓여 있는 것을 볼 수 있습니다.

자기 분리 기술은 미생물학에서도 사용된다.이 경우 특정 생존 생물, 핵산 또는 [6]항원을 분리하기 위해 결합 분자와 항체가 사용된다.이 기술은 특정 [6]유기체를 대상으로 하는 유전자를 식별하고 진단하기 위해 박테리아 종을 분리하는 데 도움을 준다.자기분리기법을 PCR(폴리머라아제 연쇄반응)과 결합하면 감도와 [6]특이성이 높아진다.

저전계 자기 분리

저장 자기 분리는 종종 정수 및 복합 [7]혼합물의 분리와 같은 환경적 맥락에서 이루어진다.저자기장 구배는 [7]m당 100테슬라보다 작은 구배입니다.이 [7]기술에는 단분산 마그네타이트( 및 나노크리스탈(이 사용됩니다.

자기 필터는 보일러의 파이프 구조에 장착되어 순환수에서 마그네타이트를 수집하여 난방 시스템의 효율을 높이고 낮춥니다.가열 시스템 주위를 순환하는 물은 축적될 수 있는 슬러지 조각(또는 마그네타이트)을 흡수합니다.자기 필터는 물이 그 주위를 흐를 때 강한 자석으로 이 모든 파편들을 끌어당겨 파이프 구조나 [8]보일러에 슬러지가 쌓이는 것을 방지합니다.

약한 자기 분리

약한 자기 분리는 [9]재사용 가능한 보다 깨끗한 철분이 풍부한 제품을 만들기 위해 사용됩니다.이 제품들은 불순물 함량이 낮고 철 부하가 높습니다.이 기술은 재활용 [9]기술로 사용됩니다.제강 슬래그 미세화 및 입자 크기 [9]선별과 결합되어 있습니다.

기기

오늘날의 기술이 발전함에 따라 자기 [10]분리를 수행할 수 있는 다양한 장비가 제공됩니다.그레이트, 플레이트 자석, 마그넷 하우징, 기본 카트리지, 풀리, 드럼 및 자가 세척 분리기는 중력,[10] 공압 또는 자기 반송 시스템으로 금속을 분리하도록 설계되었습니다.

자기 분리력 계산

투과성 mu sub(pr)가 상대적인 투과성 입자에 대한 단위 부피당 자력이 자속 밀도 제곱의 공간 구배에 비례함을 알 수 있다.이 공식을 자기 유한 요소 분석 소프트웨어에서 사용하여 다양한 실제 사례에서 힘 밀도를 계산할 수 있으며, Oberteuffer의 논문과 일치하는 결과를 얻을 수 있습니다 [2].

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g "Magnet traps / metal separator for powder flow - A guide to magnetic separation". Powderprocess.net. Retrieved 2022-04-20.
  2. ^ a b c d Oberteuffer, J. (1974). "Magnetic separation: A review of principles, devices, and applications". IEEE Transactions on Magnetics. 10 (2): 223–238. Bibcode:1974ITM....10..223O. doi:10.1109/TMAG.1974.1058315.
  3. ^ a b c d e Bronkala, William J. (2000-06-15), "Magnetic Separation", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, doi:10.1002/14356007.b02_19, ISBN 3527306730
  4. ^ a b "Historical Markers - Samuel Wetherill". ExplorePAhistory.com. Retrieved 2012-08-20.
  5. ^ a b c Brown, William H (1995). "Trends in patent renewals at the United States patent and trademark office". World Patent Information. 17 (4): 225–234. doi:10.1016/0172-2190(95)00043-7. ISSN 0172-2190.
  6. ^ a b c Olsvik, O; Popovic, T; Skjerve, E; Cudjoe, K S; Hornes, E; Ugelstad, J; Uhlén, M (1994). "Magnetic separation techniques in diagnostic microbiology". Clinical Microbiology Reviews. 7 (1): 43–54. doi:10.1128/cmr.7.1.43. ISSN 0893-8512. PMC 358305. PMID 8118790.
  7. ^ a b c Yavuz, C. T.; Mayo, J. T.; Yu, W. W.; Prakash, A.; Falkner, J. C.; Yean, S.; Cong, L.; Shipley, H. J.; Kan, A. (2006-11-10). "Low-Field Magnetic Separation of Monodisperse Fe3O4 Nanocrystals". Science. 314 (5801): 964–967. doi:10.1126/science.1131475. ISSN 0036-8075. PMID 17095696. S2CID 23522459.
  8. ^ 마그나클란 필터가 뭐죠?(2020년 3월 14일 페이지 방문)
  9. ^ a b c Ma, Naiyang; Houser, Joseph Blake (2014). "Recycling of steelmaking slag fines by weak magnetic separation coupled with selective particle size screening". Journal of Cleaner Production. 82: 221–231. doi:10.1016/j.jclepro.2014.06.092. ISSN 0959-6526.
  10. ^ a b Magnetics, Bunting. "Magnetic Separation Equipment Bunting Magnetics". Bunting Magnetics Co. Retrieved 2019-04-04.
  11. ^ 브루어, J. R. (2014년)자기 액추에이터 및 센서(2단)Hoboken NJ: Wiley IEEE Press.ISBN 978-1-118-50525-0.