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医疗业磁选分离方法
发布时间:2018/6/23      浏览次数:828

磁选分离技术的新发展为磁性清洁药物原料提供了高效的方法。今天的创新磁体材料和电路设计方法使得生产的磁选分离器在比以往更高的场强下运行。因此,许多用于通过磁选分离来清洁和纯化药物材料的新技术已经发展。随着所有这些新机遇和对提高纯度的要求,制药企业在对设备进行安装时充分了解该技术并实现关键考虑因素至关重要。

颗粒特征

当暴露磁场时,粒子将显示特定的响应,将它们分为三类:铁磁性,顺磁性或反磁性。


铁磁性颗粒具有非常高的磁化率并且被磁场强烈地诱导。顺磁性矿物具有低磁化率和对磁场的弱响应。最后,具有负磁化率的矿物被称为反磁性的,出于所有实际目的,被认为是非磁性的。


当置于磁场中时,铁磁性和较小程度的顺磁性材料将被磁化。在颗粒上引起的磁化量取决于颗粒的质量和磁化率以及所施加的磁场的强度。这表示为:


粒子的感应磁化强度,粒子的质量,比磁化率,磁场强度。

磁选分离器特性

磁场强度和磁场梯度是影响分离响应的关键变量。高强度磁选机通常在5000高斯或0.5特斯拉的区域运行。低强度分离器通常会产生小于2,000高斯或0.2特斯拉的磁场强度。


因此,进入该磁场的磁性粒子将被吸引到磁通线上并保持静止而不迁移到任一极片。


当这些线穿过较小的区域时,磁场强度显着增加。进入该场结构的磁性粒子不仅会被吸引到磁通线上,而且还会迁移到磁通密度最高的区域。


根据早先的磁化方程,作用于颗粒的磁吸引力是颗粒磁化和磁场梯度的乘积,可以表示为:


其中是磁吸引力,并且是磁场梯度。只有当磁场强度和场梯度都达到最大时,才会产生最大磁力。


在磁选机中产生磁梯度有两种常用的方法。第一种是使用永磁体的典型磁路,是将磁通线集中在电路内的钢极片上。这可以通过在两个磁体之间放置钢极片来实现。磁通将集中在钢极片中,导致极端磁场强度的区域。第二涉及将诸如金属网的钢基体直接定位在由电磁螺线管线圈产生的均匀磁场中。因此,这个矩阵放大了磁场并且收敛了磁通线以产生极高磁场强度的局部区域。

分离方法

磁场产生

所有的磁性分离器都使用永久磁铁或电磁铁来产生磁场。永久磁铁有两种不同类型的永久磁铁。“铁氧体”磁体用于低强度磁选机。这些通常会产生高达2000高斯(0.2特斯拉)的磁场强度。


另一种类型的永磁体由稀土元素组成。这种类型的磁铁的出现允许设计能够自由运转能量的高强度磁路。稀土磁体用于各种类型的磁性分离器,并有效收集顺磁性颗粒。这些分离器根据磁路产生高达24,000高斯(2.4特斯拉)的磁场强度。


电磁铁电磁分离器通常采用电磁线圈来设计。一些分离器使用电磁线圈的孔作为分离区。其他分离器使用电磁线圈通过钢电路或“C”电路传输磁通量。间隙中的磁场,即螺线管的孔或C框架的间隙,是磁选机中的分离区。大多数电磁分离器的运行高达约20,000高斯(2特斯拉)。


磁选分离器

固定式稀土永磁除铁器

固定永磁分离器,特别是板,格栅和捕集器通常用于收集铁磁性铁颗粒并确保产品质量。

板,格栅和陷阱只是稀土永磁体,排列在电路中并包含在不锈钢外壳中。工艺物流流过,围绕或穿过永磁体并且铁质材料被收集并保持。


固定式永磁体具有低投资成本和无运行成本。没有移动部件,几乎消除了维护成本。这些分离器是手动清洁的,最适合仅存在痕量铁质材料的应用。



磁性过滤器

微米级顺磁性粒子的磁性收集需要高强度磁场和高磁场梯度。这可以通过电磁矩阵式分离器完成。磁性过滤器由一个装在钢内的电磁线圈组成。线圈在整个孔内产生均匀的磁场。多孔金属网(称为基体)堆积在线圈的孔中并由磁场诱导。矩阵产生极高梯度的局部区域,并为顺磁性粒子捕获提供收集位点。当进料通过基质过滤时,顺磁性颗粒被捕获并因此从颗粒流中去除。当磁性污染物最终积聚在基质上时,分离器断电,基质被冲洗干净。


湿处理浆料或干处理细粉时,可运行分离器。在湿模式中,流体阻力在磁性污染物和非磁性介质之间提供分离力。在干燥模式下,基体振动,细小材料在流过基体时流动。

湿式磁性过滤器

磁性过滤器有很宽的范围或内径和磁场强度,以符合生产能力和所需的磁性收集水平。湿式磁性过滤器的磁场强度范围从1,500高斯到收集铁磁性铁磨损20,000高斯以收集精细顺磁性污染物,其中产品规格要求ppm或ppb污染物水平。占空比,基体冲洗循环之间的磁性操作时间,通常通过识别过滤器进料中所含的磁性材料的量来确定。含有高达1%磁性材料的材料将需要频繁的基体冲洗,对应于10至30分钟的占空比。

干磁过滤器

用于干式应用(包括稀土鼓和稀土辊)的高强度磁选机的操作始终以反作用力平衡磁吸引力。使用这些类型的分离器,分离效率随着粒度的减小而降低。较细的颗粒会对静电力和其他附着力产生反应,导致分离效果变差。当磁吸引力和反作用力之间不再平衡时,基于磁化率的分离是可能的。


在基体上施加高频低振幅振动,其使细粉流化,从而导致通过基体的高容量流动。干燥过滤器有很宽的范围或内径和磁场强度,以符合生产能力和所需的磁性收集水平。(处理玻璃批料的干式振动磁力过滤器如图6所示。)


粒度,形状和密度都是影响干式振动磁性过滤器产量的主要因素。

结论

磁分离技术的最新进展已经产生了专门为精细,高纯度材料处理开发的各种分离器。稀土永磁体的持续发展和电磁电路设计的复杂性被认为是磁分离器的发展。


最好预测精细尺寸颗粒对磁选的分离响应是困难的。平衡颗粒大小与磁力的理论测定在50至75微米的颗粒尺寸下几乎没有实际价值。大多数材料的自然变异性,特别是含铁污染物的特性,往往需要实验室或中试磁性分离测试来确定容量和量化分离效率。


 

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