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。     

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。     

强磁场磁选机的新发展

一前言磁选法是一种利用物料的不同磁性,在磁选机的磁场力、重力及输送介质(水或空气)的阻力的相互作用下达到彼此分离的方法。在这些相互作用力中,磁力占主导地位。磁性颗粒在磁场中所受磁力的大小与磁场强度和梯度成正比:F_m=KVH(dH/dr),式中:V——颗粒的体积;H——磁场强度;     

磁力旋流器对磁铁矿的脱泥效果研究

为考查磁场对磁铁矿旋流器脱泥效果的影响,采用Φ100mm磁力旋流器,通过改变磁场强度和磁场位置进行试验。结果发现,磁场作用于旋流器锥中位置时,脱泥效果最佳;使用单线圈时,脱泥量为19.73%,铁回收率为82.26%;使用双线圈增大磁场强度和磁场作用空间,能进一步提高铁回收率到98.96%,品位达到60.36%,矿浆浓度由15%浓缩至48.83%。试验结果表明:磁力旋流器对磁铁矿具有一定的脱泥作用,并可提高磁铁矿精矿品位,是一个良好的磁力浓缩设备。     

重介旋流器溢流管直径在线磁调控的可行性研究

为了寻找能够对重介质旋流器分选密度进行在线调控的方法,以适应原煤煤质的变化,研究了外加磁场对旋流器溢流管直径变径效果的可行性。采用四磁极、极性交替排列(N-S-N-S)布置于非导磁圆管的圆周方向,利用有限元分析软件ANSYS对管内磁场进行模拟,并将以磁铁矿粉为介质配置的一定密度的矿浆泵入四磁极磁场作用的非导磁管进行变径试验。由模拟结果可知,在管内圆周方向磁力分布较均匀,径向有较强的磁场梯度,磁性颗粒能均匀地吸附于管壁上。由试验结果可知,采用外加四磁极永磁体磁场,可以实现溢流管变径,达到重介质旋流器分选密度在线调控的目的。     

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。     

基于PFC 2D高梯度磁场下煤粉干式磁选行为模拟

为了清晰认识煤粉磁选行为的特性,选取矩形磁钢-锥形聚磁介质闭合磁系提供高梯度磁场环境,建立了煤粉干式磁选过程磁性颗粒动力学模型。基于二维离散元软件PFC 2D,研究了干式磁分离过程磁性颗粒运动行为,考察了磁场强度、极距、比磁化率、锥角对颗粒运动轨迹中位移、速度、平均不平衡力的影响。结果表明：磁场强度、比磁化率越大,颗粒在磁场中受力越大,位移、速度变化越明显,有益于颗粒的磁力捕集;保持颗粒距锥尖相对距离l/2,极距越小,位移、速度变化趋势越大,越有利于磁性颗粒的吸附、系统的稳定;锥角为π3时,颗粒所受磁场力最大,系统易达到平衡状态;锥角对系统影响最弱,比磁化率较极距、磁场强度对系统影响大。     

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。     

复合力场螺旋溜槽流场特性及应用实验

为了提高细粒级磁性矿物的回收率,在螺旋溜槽上施加磁场,形成重力场与磁力场相结合的复合型设备.该设备的磁系采用柔韧度高、梯度大、磁场强度分布均匀的磁性橡胶板,可实现磁力场的按需分布.应用模拟软件模拟在槽面上添加不同磁场强度下的矿物粒子分布规律,验证了复合力场螺旋溜槽可有效增强磁性颗粒向槽面内缘流动的趋势,从而有效提高磁性颗粒的捕收.相较与普通螺旋溜槽,分选钛铁矿可提高精矿TiO2含量1％,回收率9％.     

磁性物料分离的理论基础

本文阐述磁场中作用于磁化粒子的磁力,并将其作为磁场强度和磁场梯度的函数进行推导,然后采用新的SI单位制进行详细的量纲分析。按照物料的磁性分类(物质磁化系数),可以计算弱磁场磁选机和强磁场磁选机的磁力,而物料的磁性分类由实验确定。从这些力出发,再考虑到磁选机中的物料动力学,可举例说明磁选机的尺寸计算,并且按照以下条件进行: 1. 磁选机工作空间恒定的磁场分布; 2.工业型磁选机变化的磁场分布。     

混合型铁矿在开放磁路高梯度磁场中的磁场力分析与验证

在探讨混合型铁矿等比磁化系数基础上,以comsol仿真分析了开放磁路磁场力Hgrad H模型,为提高磁场力实现混合铁矿分选,建立了开放磁路高梯度磁场,形成的感应磁场强度超过9.3×10~5A/m(1.17 T),磁场力Hgrad H达到1.2×10~(14)A~2/m~3。通过试验验证,可以实现对磁-镜混合铁矿实现分选。     

磁偶极子力在弱磁选过程中的作用

以攀枝花密地选矿厂使用Φ1 050 mm×3 000 mm弱磁选机的粗选作业为例,运用传统的磁分离理论（磁性矿粒能被回收的前提是其所受磁力大于其所受重力与水阻力之和）对不同粒级磁性矿粒的回收率进行预测,预测结果与实测结果的相对误差最高达58.05%,因此对传统磁分离理论的普适性提出了质疑。进一步引入磁偶极子模型进行研究,结果表明：磁性矿粒在磁场中受到的磁偶极子力远大于其受到的重力、水阻力及磁力;由于磁偶极子力的作用,磁性矿粒在进入磁场后的0.02 s内即团聚成磁链,进而对弱磁选过程产生重要影响,传统磁分离理论正是由于没有考虑磁偶极子力的这种影响,才导致其被用于弱磁选效果预测时会产生较大的误差。这一研究成果为弱磁选设备的研制提供了新的参考依据。     

三产品永磁立式精选机的研制与应用试验

针对传统湿式弱磁选机所存在的磁性夹杂和机械夹杂问题,研制了一种三产品永磁立式精选机。该机主要由上部给矿系统,立式外筒,带旋转磁系的立式弱磁内筒,立于内外筒之间、筛面垂直于圆筒表面的格筛,位于外筒上部的溢流槽,位于外筒下部的反冲洗水管、中矿排放口、精矿排放口,机架,传动与控制系统等组成,其分选原理是：在旋转磁系的作用下,处于内外筒之间分选区内的物料将进行离心圆周运动,磁性夹杂和机械夹杂的聚团在撞击格筛时被打散,磁铁矿单体颗粒在磁力和重力的作用下朝磁系方向运动并逐渐进入精矿槽,连生体颗粒在离心力和重力的作用下背离磁系方向运动并逐渐进入中矿槽,非磁性脉石颗粒在反冲洗水的作用下进入溢流槽成为尾矿。采用该机对南芬选矿厂铁品位为65.35%的磁选柱给矿进行精选试验,所获最终铁精矿的铁品位达68.78%,与现场所用磁选柱所获最终铁精矿的铁品位相当,同时可获得作业产率为10.89%、铁品位为49.08%的中矿和作业产率为2.97%、铁品位为25.54%的尾矿。试验结果说明三产品永磁立式精选机的设计思路是可行的,但尾矿铁品位偏高,需要通过进一步研究加以改进。     

新型开放磁系永磁筒式强磁选机的研制与应用

以COMSOL仿真优化了开放磁系磁场力HgradH模型,设计了基于开放磁系小极面排斥磁极布置的强磁磁路结构,使筒表分选区磁场强度可达到800 mT以上,试验结果表明,与常规开放磁系永磁筒式磁选机相比,新型开放磁系永磁筒式强磁选机分选某细粒铬铁矿、钛铁矿,回收率分别提高了34.11%、16.99%,说明该新型磁选机更有利于细粒弱磁性矿物的回收。      

单、双溢流管旋流器流场特征及分离性能研究

普通旋流器完成一次分级只能得到细颗粒的溢流和粗颗粒的底流,无法实现窄粒级精细分级要求。为了使一次分级可以获得多个细粒径、窄粒级产品,提出了一种双溢流管旋流器,为探明旋流器内流场特 征及分离性能,采用数值模拟和试验研究对比研究了双溢流管旋流器和普通单溢流管旋流器内速度场、压力场、粒度场及分离性能。数值模拟结果表明：具有双溢流管结构的旋流器经过一次分离可以获取内溢流、外 溢流和底流3种粒级产品。相比于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器的切向速度和内部静压力更大;径向速度、轴向速度和湍动能更小,说明双溢流管旋流器可以强化分离过程,有利于分离性能的提高。试验验证结果 表明：相较于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器底流浓度降低了8.3个百分点,底流产率增大了3.25个百分点,内外溢流产品中-45 μm的颗粒累积含量增加了1.15个百分点,综合分级效率提高了1.26个百分点。研究 结果可为多产品窄粒级旋流分离装备及工艺的研发提供一定的参考。     

3种环形拼接磁系磁场特性的Magnet仿真分析

针对现有永磁辊式磁选机存在的漏磁严重、磁场强度低等突出问题,提出了3种环形拼接磁系--轭铁锥尖环形拼接磁系（YC）、轭铁圆面环形拼接磁系（YR）和无轭铁环形拼接磁系（NY）,并采用Magnet软件仿真研究了它们的磁场特性。结果显示,3种磁系的近表面周向磁场强度极大值、近表面周向磁场梯度、径向磁场强度初始最大值和径向磁场作用力初始最大值均按YC→YR→NY的顺序递减,而径向磁场强度的作用深度和径向磁场作用力的作用深度则分别按YR→NY→YC和YR→YC→NY的顺序递减,从而反映出轭铁可有效聚磁,减轻漏磁现象,其中具锥尖结构的轭铁聚磁效果更为显著但影响磁场作用深度。根据仿真结果,可知YR的综合磁场特性最佳,YC其次,NY第3。     

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。     

磁场对重介旋流器密度场影响的实验研究

利用ANSYS电磁场分析软件对通电线圈在重介旋流器内部产生的磁场分布进行模拟研究,并在实验室进行带煤分选实验;通过软件分析获得磁场在旋流器内部的磁场力分布图,进而来确定线圈参数和预测密度场变化趋势;通过磁场作用下带煤分选实验获得产物的浮沉表并绘制分配率曲线图,得出δp值及可能偏差E值变化范围,来说明磁场的存在确实会对重介旋流器的密度场分布产生影响。     

浅析聚磁介质在磁选机中的应用

高梯度磁选机是在其他强磁选机的基础上发展起来的一种新型强磁选机。通过整个高梯度磁选机工作体积的磁化场是均匀的,即工作体积中的任何一个颗粒受到的力相同,且磁化场中的磁介质被均匀磁化,同直径的磁介质在磁化空间的任何位置,其梯度的数量级是相同的,与一般磁选机相比较,磁场梯度大大提高,从而为磁性颗粒的选别提供强大的磁力克服流体阻力和重力,使微细粒弱磁性颗粒可以得到有效的回收。高梯度磁选是在能产生高梯度的聚磁介质上进行的,而高梯度的产生与聚磁介质的材质、形状、放置方式、相对尺寸及充填率等参数有密切关系,对磁选机的磁选指标有较大的影响。     

交变磁场磁力和最佳反向磁场强度的理论探讨

本文研讨了颗粒在交变磁场中受到磁力作用的一般规律及方程式，着重建立了导致颗粒振动分散和跳跃分离的最佳反向磁场强度最大值理论公式，结论与以往的不同，应是为进一步研究和设计交变磁场磁选机提供可靠的理论依据。