强！超导技术在高纯石英原料提纯中的应用

中国粉体网讯  超导选是将超导技术引入工业选矿的一种新的矿物提纯的方法，超导材料能产生超导磁场，能使石英中的微小杂质和固态包裹体在超导磁场中磁化而被选出，这对去除石英中的异矿物和固态包裹体有很大的作用，是高纯度石英原料提纯工艺的重要工序和装备。

超导磁选机作为国内磁选装备中的高端选矿装备，其关键技术在于通过低温技术来处理线圈，使线圈达到超导状态，以提高磁体所产生的背景场强。

超导磁选机的工作原理，是利用钛、铌三锡等超导材料制作的超导线，通过后期加工，将超导线环绕成特种线圈置于密闭良好的低温杜瓦中。采用液氦浸泡及制冷系统传导冷却的方式，使超导线圈工作环境温度维持在-268.8℃左右，此时超导线圈电阻为零。由于缠绕线圈电阻为零，电导率为无穷大，可以承载更大的电流，增加超导线圈匝数，以螺旋管的方式进行绕制，最终可获得超高的背景磁场。

超导磁体简图

超导磁体所用线圈采用Nb-Ti超导材料制作，在低温下电阻为零，能够通过更大的电流却不会产生太大的热量，因此可以使线圈产生更大的背景磁场。背景磁场越高，磁性颗粒在磁场内所受磁力越强，越容易被磁性介质捕捉。超导磁选机超高的背景磁场为非金属矿选矿中弱磁性颗粒的去除提供了强大的技术支撑，使微细粒选矿不再是难以攻克的难题。

同时，采用低温超导技术，超导磁体在4.2K（-268.8）℃低温环境下作业，其线圈电阻为零，通电后实现超导状态，有效杜绝磁体在导电过程中的发热现象，高电流通过时其所产生热值为零。GM制冷机仅需维持超导磁体处于这种低温状态，与常导磁体相比节电90％，完全解决了磁选作业能耗高的问题。

在非金属矿选矿领域，提纯主要的目的是要满足其应用的相关领域，如高品质陶瓷、耐火材料、微电子、光纤、涂料以及造纸等高新技术。该领域对非金属矿纯度要求极高，对其中脉石含量上限控制极其严格，因此非金属除铁提纯一直是国内非金属矿选矿领域的技术难题。

普通磁选机对嵌布特性复杂、矿物种类繁多、磁性矿物颗粒较细、共生伴生严重的非金属矿分选效果很难满足产品要求，现代高梯度磁选机虽然有着大约40年的发展历史，但是仍然存在着价格高，能耗大的问题，高梯度超导磁选机则有效地解决了这一技术问题。其拥有极高的背景场强，可以捕捉到矿浆中粒度极细、比磁化率更低的磁性颗粒，从而获得高品位的精矿产品。目前有实验室对石英等多种非金属矿做了试验研究，除铁效果显著。

随着我国非金属矿产品的研究的发展，对矿产品的质量要求以及产量要求越来越高，常规磁选机已不能完全满足要求。而低温超导磁选机对于磁化率在10^-8~10^-10m³/kg的磁性矿物都能够有效地去除，且分选粒度下限可低至微米级，大大拓宽了磁选机可处理的非金属矿范围。

超导磁选机的作业过程还可实现一键操作，一键励磁、一键退磁、一键自动运行，通过实时采集并监控温度、压力、电流、真空度等运行参数，保证了设备运行的可靠性，对生产管理和产品质量的控制提供了极大的便利。

资料来源：

王兆连等：我国高梯度超导磁分离装备在非金属矿选矿中的应用

慎舟：熔融石英块状石英原料浸出提纯技术及机理研究

（中国粉体网编辑整理/平安）

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