[发明专利]环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，属于分离技术领域。

背景技术

磁场是一种自然界存在的几乎是永恒的能量，人类利用磁场的历史悠久，但利用磁场的局限性比较大；现在常用磁场来分离带有磁性的固体矿物质，很少有人用磁场来分离非磁性或无磁性物质，魏伯卿的《多级隧道式顺磁分离富氧装置》（200910152415.X）是用来分离空气中的氮气和氧气的，经实验证明，这种装置还可以用来分离其他顺磁性和抗磁性物质，包括气体或液体的混溶物；但魏伯卿的《多级隧道式顺磁分离富氧装置》（200910152415.X）磁性材料用量太大，且磁能利用率达不到最高，如何能最大程度地减少昂贵的磁性材料用量并充分利用磁能达到最好的分离效果，这是实现工业化磁场梯度分离顺磁性物质和抗磁性物质的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性材料使用量相对较低且能利用环形磁场特性、结构简单、使用方便、可分离气体或液体中的顺磁性和抗磁性物质的混溶物或混合物、且其运行成本极低的一种环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置。

本发明是利用顺磁性物质和抗磁性物质在梯度磁场中做垂直于磁力线并垂直于磁场梯度的运动时，所受的力完全相反且均垂直于运动方向的原理，使顺磁性物质和抗磁性物质在梯度磁场中运动时得到分离提浓。

环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，包括由多个环形分布均匀地、微间隙地、梯形截面长底边两边角对角地均布在外圆桶内的其梯形长底边朝向外圆桶内壁短边朝向外圆桶轴心的磁力线平行于等腰梯形长底边的异极相对放置的截面为等腰梯形的长条形磁铁以及截面为等腰梯形长条形磁铁间各均布底边朝向外圆桶内壁的磁力线平行于等腰三角形底边的异极相对放置的截面为等腰三角形的长条形磁铁形成的多条环形分布的与外圆桶轴线平行的等腰梯形长条磁铁间具有高磁场梯度的三角形分离隧道和在等腰三角形截面长条磁铁两侧对称分布的两倍于三角形高梯度磁场隧道数量的等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道，环形分布的等腰梯形截面长条磁铁和等腰三角形截面长条磁铁共同形成环形叠加磁场，其特征在于：

1、截面为等腰梯形长条形磁铁其梯形长底边朝向外圆桶内壁短边朝向外圆桶轴心均匀分布于外圆桶内，且等腰梯形截面长条形磁铁间各装有一个截面为等腰三角形长条形磁铁，从而形成两相邻等腰梯形截面长条形磁铁间均有一条具有高磁场梯度的三角形分离隧道，和各等腰三角形截面长条形磁铁两侧各有一条高梯度磁场的等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道；被分离混溶物或被分离混合物从外圆桶一端的环形磁铁中间的中心孔进入，使被分离混溶物或被分离混合物在外圆桶内的多组环形磁铁间不断流向外圆桶另一端的同时，也不断分流到多组等腰梯形截面长条磁铁和等腰三角形截面长条磁铁组成的V形分离隧道，在V形分离隧道内顺外圆桶轴向流动的被分离混溶物或被分离混合物，因为其顺磁性物质受的力与抗磁性物质受的力方向相反，且均垂直于外圆桶的中心轴，但顺磁性物质在梯度磁场中所受的力方向指向磁场梯度增大的方向，而抗磁性物质在梯度磁场中所受的力方向指向磁场梯度减小的方向，从而使顺磁物质和抗磁性物质在外圆桶内前进的过程中被不断地分离；被分离的顺磁性物质分离通过等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙进入到等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道继续顺原流动方向前进，进入等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道的被分离混溶物或被分离混合物其顺磁性物质浓度增大，实现了一级分离；流动在等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道的被分离混溶物或被分离混合物受高梯度磁场的作用力使顺磁性物质得到进一步的分离提浓，并使被进一步分离提浓的顺磁性物质通过等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙分离进入到等腰梯形截面长条磁铁间隙分离气体汇集通道，最后被送入提浓物质收集区，实现二级分离提浓。

2．等腰梯形截面长条磁铁可以是两侧带侧磁轭的，也可以是不带侧磁轭的；等腰梯形截面长条磁铁因为其在本发明的装置中体积最大、使用昂贵磁性材料最多，在不太影响等腰梯形截面长条磁铁的磁场强度及其磁场分布特性以及等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道内的磁场梯度和等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道内的磁场梯度前提下，将等腰梯形截面长条磁铁做成三角形，然后再在其两侧安装侧磁轭，从而在保证分离效果不变的前提下，实现节约昂贵的磁性材料、降低设备成本。