置于锥部的轴向电磁场对重介旋流器分选效果的影响

为了在线调整重介旋流器二段分选密度,构建了半工业化磁调控重介旋流器分选系统,通过在旋流器锥部设置轴向电磁场,进行了固定入料悬浮液密度下介质分配试验和不同磁场特性下-3 mm粗煤泥分选试验,得到了不同磁系厚度下重介旋流器分选效果,实现了利用外加磁场在保证分选精度基本不变的前提下有效提高重介旋流器分选密度的目的。应用有限元软件ANSYS对所用磁系进行磁场特性模拟分析,初步揭示了磁场作用下提高重介旋流器分选密度的作用机理。认为轴向磁场力提高了磁系作用区域的介质浓度,径向磁场力强化了磁性颗粒向外的离心运动,综合表现为分离区悬浮液密度升高而导致的分选密度升高。在此基础上,提出了利用磁场调控分选密度在选煤厂降低介耗、提高效益及提升自动化水平中的应用前景。     

磁力煤泥重介旋流器分选密度强化作用研究

为了提高煤泥重介旋流器分选效果,丰富调控手段,以实验室磁力复合煤泥重介旋流器为研究对象,针对现阶段磁力旋流器励磁方式-空心线圈电磁场,以低碳钢为材料进行了附加磁路结构设计,实现了旋流器分选区磁场的靶向引导与强化。采用有限元模拟分析软件ANSYS对设计磁路进行磁场特性仿真分析,得到附加磁路结构可改变分选作用区磁场形态,提高磁场强度的结论,线圈中心最大磁场强度由无磁路时的4 102 A/m提高到大聚磁环作用下的4 930 A/m,内聚磁结构因其特殊的结构设计达到14 418 A/m。基于磁场仿真结果,对比进行了不同磁路磁场特性下纯磁铁矿粉介质分配试验和-3 mm粗煤泥重介质分选试验,得到不同磁场强度下纯磁铁矿粉底流、溢流分配规律及粗煤泥分选规律。试验结果表明,相比于无磁路磁场,外聚磁磁路结构不改变底流、溢流介质分配规律的总体趋势;内聚磁结构对磁场积聚作用强,磁场强度高,溢流悬浮液密度较空心线圈降低,底流悬浮液密度较空心线圈升高,精煤、尾煤灰分较空心线圈均有所上升,得到内聚磁结构可强化提高煤泥重介旋流器分选密度的结论。通过对磁力旋流器磁场附加磁路,为磁力旋流器磁场设计提供了一种新方法,为分选效果磁调控方法提供了一种新思路,对优化磁力旋流器磁场特性,充分发掘磁场在煤泥重介旋流器分选工艺的应用潜力、丰富复合力场分选理论具有一定的理论与实践意义。     

永磁场作用于底流口对重介旋流器分选效果的影响规律研究

为了研究永磁场作用于重介旋流器底流口对旋流器分选效果的影响规律,利用钕铁硼(Nd Fe B)永磁体四磁极布置于旋流器底流口,以旋流器底流、溢流密度和灰分的变化为分析指标,通过改变磁极厚度,进行永磁场调整旋流器分选效果的试验。结果表明,当永磁场作用于旋流器底流口时,能够调整旋流器的溢流、底流介质分配,并提高重介旋流器的分选密度。利用有限元分析软件ANSYS对所用的永磁场进行模拟,结果表明,磁场力的增加有利于磁性颗粒向底流口内壁移动和聚集,达到改变底流口直径的目的。     

组合线圈对重介旋流器分选效果的影响

为了探索磁场对重介旋流器分选效果的影响,构建了两产品煤泥重介旋流器磁调控分选系统。通过对线圈位置及励磁电流大小的调节,进行了不同磁场强度、磁场位置以及磁场组合方式下粗煤泥分选试验。试验表明,外加磁场能够有效提高旋流器分选密度,且组合磁场较单线圈磁场提升效果更明显。应用ANSYS有限元软件对所用线圈进行磁场特性模拟分析,初步揭示了磁场作用下提高重介旋流器分选密度的原因是:径向磁场力强化了磁性颗粒的离心运动,轴向磁场力强化了磁性颗粒向线圈中心的聚积,在二者综合作用下旋流器磁场作用区域内的介质质量浓度升高,从而提高了旋流器的分选密度。提供了一种新的旋流器分选密度调节方法,对选煤厂降低介质消耗、提高效益以及提升自动化水平具有一定意义。     

旋转磁场对重介质旋流器分选效果的影响

在重介质旋流器筒体位置施加同轴旋转磁场,通过旋 转磁场改变重介质粉运动,进而实现重介质旋流器分选密度 的在线调控.利用高速摄像系统观察了钢珠、磁铁矿粉在不 同磁场特性下的运动形态.对磁铁矿粉悬浮液进行搅拌,观 察了其在旋转磁场作用下的液位变化;并进行了粗煤泥分选 试验.结果表明:旋转磁场顺时针旋转,钢珠逆时针旋转,磁 铁矿粉形成磁链作逆时针翻转运动;当磁场旋转速度足够大 时,磁链首尾相连成磁环,呈现为年轮状;磁铁矿粉悬浮液同 样作逆时针转动,随着磁场转速的增加,其转速先增加后降 低.旋流器分选试验表明:静态磁场会破坏旋流器的分选效 果,与给料方向同向的旋转磁场降低了粗颗粒的分选密度, 但提高了－０．２５mm 细颗粒精煤灰分,异向旋转磁场降低了 旋流器的分选密度,提高了分选精度.     

电磁场对重介质旋流器分选密度的影响

为研究重介质旋流器外部电磁场的磁场位置、强度对其分选密度的影响,以磁铁矿粉为介质,将重介质旋流器置于同轴的螺线圈磁场中进行试验。试验结果表明:当磁场位于重介质旋流器柱体上端时,低磁场强度可提高其分选密度;当磁场位于重介质旋流器锥体下端时,高磁场强度可降低其分选密度。通过对重介质旋流器外部电磁场位置和强度的调节,可以达到调节其分选密度的目的,为实现其二段分选密度的在线调控提供一定的理论支持。     

外加磁场对三产品重介旋流器二段分选密度的调控

针对三产品重介旋流器二段分选密度难以实现在线调控的问题,采用外加磁场的方式探究磁效应对重介旋流器二段分选密度的影响,试验结果表明:外加磁场可以调节三产品重介旋流器二段分选密度,且线圈位于筒体及锥体不同位置时,适用的电流范围及分选效果也有差别。     

重介旋流器柱锥面处导磁结构位置对煤泥分选的影响

为了探索复合力场的煤泥分选问题,优化重介旋流器外加磁场对煤泥分选的调控,本文选择了重介旋流器外加导磁结构,利用导磁结果位置的变化,探究了导磁结构存在下的介质分配规律以及煤泥分选试验效果。结果表明:当电流强度为5.0A时,旋流器柱锥面的上导磁结构可以明显提高旋流器的分选密度;且能有效降低精煤、尾煤灰分;当电流增加到20～30A时,精煤、尾煤灰分又升高了。     

三产品重介质旋流器二段分选密度的在线调节

新结构的三产品重介质旋流器利用重介质旋流器内非均质介质密度场的不均匀性，采用改变圆筒型旋流器切向底流出口反压力或圆筒圆锥型旋流器溢流管插入深度的简单方法，实现了其二段分选密度的在线调节，精煤和中煤的质量均得到了保证。     

同轴电磁场位置对重介质旋流器分选效果的影响

为了研究轴向磁场对重介旋流器分选效果的影响,将螺线管线圈同轴安置于旋流器的不同位置,通过调整励磁电流,进行了同轴磁场作用下固定入料悬浮液密度的-3mm粗煤泥重介旋流器分选试验,发现处于旋流器底部的外加同轴磁场可有效降低重介质旋流器分选密度。应用ANSOFT有限元软件对所用线圈进行磁场特性模拟分析,初步揭示了磁场作用下降低重介旋流器分选密度的原因是:向下的轴向磁场力将更多的磁铁矿粉吸引到底流口排出,从而降低了重介旋流器的分选密度。     

锥部外部导磁结构对重介旋流器分选效果的影响

为了调控重介旋流器二段分选密度以改善分选效果,在其锥部附加导磁结构,并施加电磁场,研究了导磁结构在磁场作用下的旋流器的分选效果,通过考察不同磁场强度,进行介质分配试验和粗煤泥(-3mm)分选试验。试验结果表明,当在旋流器锥部的线圈上部附加内导磁结构时,同单独使用线圈相比,在特定的磁场强度下,精煤灰分降低,尾煤灰分升高,提高了分选效率。利用有限元软件ANSYS对磁系进行模拟分析,模拟结果表明,附加导磁结构可人为改变磁场走向,增大对磁场能量的富集,提高磁场力,从而提高分选效果。     

重介质旋流器分选过程的离散分析与数值模拟

重介质旋流器广泛应用于煤炭分选,分选过程十分复杂,试验测试研究重介质旋流器内部流场和颗粒运动特性费时费力,成本较高。随着数值计算技术的发展,国内外学者应用数值模拟方法研究旋流器内部的多相流流场。采用计算流体力学(CFD)与离散分析方法(DEM)耦合技术对重介质旋流器的分选过程进行数值模拟研究,为重介质旋流器的结构参数和操作参数的优化提供了一种新途径。用Fluent软件研究了旋流器内部悬浮液速度场、密度场、压力梯度场和黏度场,用EDEM软件研究了旋流分选过程中的煤粒运动行为及分选效果的评价。研究结果表明:悬浮液压力分布和压力梯度分布径向基本对称,溢流口和底流口处压力值最低。器壁沿径向形成了压力梯度,差值逐渐增大,空气柱边界处压力梯度最大;不同尺度的煤粒在旋流器内部的停留时间不同,相同密度的煤粒,粒度越小,停留时间越长。溢流中排出煤粒在旋流器中的停留时间明显长于从底流口排出的煤粒。溢流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越长,底流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越短。不同的旋流器结构参数对分选的影响程度不尽相同,其中溢流管直径的影响最为显著,溢流管直径超过500 mm时,不能形成完整的空气柱,无法分选。溢流管直径为300 mm时,分选效果较好;溢流管插入深度显著影响分选精度,插入深度为160 mm时,分选密度增大,细小高密度的煤颗粒将错配进入溢流,溢流管插入深度为320～800 mm时,分选密度接近悬浮液密度,分选指标E_p=0. 084～0. 100,分选效果较好。底流口直径对旋流器选精度影响较大,当底流口直径为272和306 mm时,分选密度与悬浮液密度接近,E_p值小于0.1,分选效果较好。圆柱段长度对于分选密度影响不明显。     

磁力复合作用下煤泥重介质旋流器分选效果试验研究

为了提高煤泥重介质旋流器分选效果,丰富调控手段,在煤泥重介质旋流器外部同轴配置励磁线圈形成电磁场,通过改变磁场位置、磁场强度研究磁场特性与入料压力、悬浮液密度、安装角度等操作条件协同作用下3 mm粗煤泥的分选效果。试验结果表明:与改变常规操作参数的方法相比,应优先改变磁场强度来调整煤泥重介质旋流器的分选效果。通过施加磁场优化煤泥重介质旋流器分选效果,揭示了其操作参数与磁场特性的协同作用规律,充分发掘了磁场在煤泥重介质旋流器上的应用潜力,为丰富旋流器调控策略、提高选煤厂机械自动化水平提出了一种新思路。     

磁力水力旋流器

对用于选别新西兰钛磁铁矿的铁矿砂的磁力水力旋流器设想进行探索,并取得进展。而磁力旋流器能完成磁重两种选别功能,由于在某程度上讲重选分离阶段就是分级阶段。将一个普通水力旋流器镶嵌于同心的环形电磁铁磁极之间,磁极在顶端相联。由于外磁极的面积比内磁极的大,磁场梯度沿径向向内递增,从而使磁性颗粒进入旋流器溢流。当处理纯磁铁矿砂和人工混合试料时,产品的品位(磁性矿物含量％)和回收率两者均可达到95％以上,但天然试样的铁砂矿中有许多颗粒具有连生特性,从而得不到这样好的分选指标。虽然所有矿样通过一次选别均可得到明显富集,但二次选别精矿品位提高则不显著,显示出重选可能是最重要步骤。精矿品位和回收率与旋流器进口压力、磁场的特性和入选矿浆浓度的关系用图解说明。虽然选别铁砂矿显然不成功,但磁力旋流器基本原理研究不够充分,可能在其他方面有更广泛的用途,如用于选别其他磁性矿石、用于从重介质选矿系统中回收介质、以及用于提高重介质旋流器分选密度的设计调整。     

磁场强度对煤泥重介旋流器分选效果影响研究

基于前期磁场强度对煤泥重介旋流器分选效果的影响规律,为了进一步研究高磁场强度对旋流器分选效果的影响,本文采用提出假设、试验验证与理论计算相结合的方法,在试验假设的前提下,通过对旋流器柱段安装空心圆环定性表征旋流器磁场作用区形成的磁铁矿粉“堆积层”,以空心圆环厚度表征不同磁场强度下形成的“堆积层”厚度,随着空心圆环厚度的增加,可获得精煤灰分逐渐降低,尾煤灰分基本不变,即分选精度提高的结论。试验结论与假设相反,反向验证了在旋流器内流场的高速剪切作用下,磁场作用区域内并未形成具有稳定厚度的磁铁矿粉“堆积层”。充分考虑影响磁团聚体形成与破坏的受力因素,通过公式推导得到磁场作用下磁团聚体粒度与磁场强度、介质悬浮液密度等参数的对应关系。结果表明,磁场强度超过一定值,磁团聚体粒度显著增大,导致介质悬浮液稳定性和流变性变差,进而造成旋流器分选效果变差。以上研究结果对于完善复合力场分选理论,指导煤泥重介旋流器磁调控策略具有意义。     

高含量重密度组分煤重介质旋流器分选特性研究

为了提高重介质旋流器对高含量重密度组分难选原煤的分选效率，设计了新型重介质旋流器模型装置，建立了颗粒在离心旋转流场中沉降分离数学模型，采用试验与理论分析相结合的方法研究新型重介质旋流器的分选特性，揭示高含量重密度组分难选煤分选特性随工艺参数的变化规律，探索影响新型重介质旋流器流场工作悬浮液动态稳定性的因素及重产物排料输运机制。研究结果表明，新型重介质旋流器分选高含量重密度组分煤时，底流重产物排料能力强、处理量大；离心旋流场中的悬浮液密度梯度分布小、密度相对均匀，底流与溢流密度差值较低，流场中悬浮液稳定性更强；入料的压力与悬浮液动态稳定性、分选精度及重产物排料效率直接相关，随着入料的压力增大，底流、溢流口排出悬浮液密度差值增大，可能偏差E值降低，分选精度提高，重产物排出量升高；当入料的压力为25 kPa时，实际分选密度为1.666 g/cm³,可能偏差E值为0.09 g/cm³,重产物产率为75.23%。本研究为高含量重密度组分煤的分选提供了新的思路。     

新型两产品重介质旋流器的试验研究

为了改进重介质旋流器的不足,结合前人对重介质旋流器中多相流进行的基础研究,提出了一种结构新型的两产品重介质旋流器,建立了旋流器试验系统。通过试验证明了该新型重介质旋流器改良了传统的重介质旋流器存在的缺陷,其独特的溢流管设计,既减小了旋流器内部的紊流,又弱化了中间空气柱效果,不仅提高了分选精度,而且降低了能耗。     

DSM重介质旋流器流场的数值模拟

采用计算流体力学软件，选用RSM湍流数值计算模型，对DSM型重介质旋流器的流场进行了数值模拟.研究了DSM型重介质旋流器流场的速度分布、密度分布和压力分布，得出4点结论：旋流器内的流体沿着溢流管的外侧向下流动，使旋流器分选时存在短路流，降低了旋流器的分选效率.旋流器内的轴向速度越接近中心越高，大约在旋流器半径的中部通过零点，所有速度为零的个点形成了零轴速包络面（LZVV.旋流器内的切向速度从内向外逐渐升高，在空气柱附近达到最大值，然后逐步下降到最低点.由于回流的作用，在旋流器中间造成负压区形成了空气柱，空气柱截面直径大约为溢流口直径的0.6倍.     

选煤用重介质旋流器的研究进展

重介质旋流器是我国选煤生产中的主要设备之一,其性能好坏直接决定着煤炭分选效率的高低。基于对重介质旋流器选煤原理和选煤效率影响因素的分析,重点阐述了近年来重介质旋流器在入料管形状、锥体设计、溢流管设计、供介口数量等结构参数的改进,以及在给料方式、入料压力、重悬浮液性质及密度等工艺参数方面的优化。分析指出,重介质旋流器结构设计创新、给料方式的选择及重悬浮液性质优化等是今后选煤用重介质旋流器研究工作的重点。     

新型两产品旋流器流场模拟及试验研究

传统的重介质旋流器工作时,内部存在一个不断摆动的空气柱,影响分选精度并消耗大量能量,从根本上限制了旋流器技术向低能耗、高效化发展。利用Fluent软件对一种新型两产品重介质旋流器的压力场、密度场、三维速度场和流体运动轨迹进行了数值模拟,从理论上分析该新型重介质旋流器实现矿物分选的可能性。结果表明:由CFD软件给出的流体流动的细节,如压力场、速度场、密度分布等特性均符合流场分布规律,后续的试验也证明了该新型重介质旋流器可以实现矿物的有效分选,且弱化了空气柱带来的不利影响,降低了能耗。