基于ANSYS的高梯度磁选机中聚磁介质排布结构优化

为了分析介质截面尺寸、排列方式、充填率等对磁场特性的影响情况,结合颗粒捕集机理,给出几种常规聚磁介质在强磁选中的最优排列结构。使用ANSYS有限元仿真技术模拟聚磁介质周边的磁场特性分布,明显看出在磁场中聚磁介质表面处的曲率越大,产生的磁感应强度值越大,梯度也越高,得出了合理的磁介质截面尺寸、间距对磁性矿物的捕集有重要作用;在竖直磁场中,磁介质棒上下对齐排列与上下交错排列对磁场强度和梯度的作用情况基本相同,但介质棒上下交错排列的方式更有利于介质棒与矿物的充分接触,可增强对磁性颗粒的捕集力度。     

高梯度磁场中多根磁介质捕集磁性微粒的数值模拟

在分析高梯度磁场中磁性颗粒动力学行为的基础上，以FLUENT软件为计算工具，采用Euler-Lagrange方法对高梯度磁场中多根磁介质捕集磁性颗粒的过程进行了数值模拟。模拟结果表明：磁介质在捕集磁性微粒时，直径为150 μm的单根磁介质捕捉直径为10 μm颗粒的作用半径约为1 mm；当磁场中填充介质的横向间距为4 mm，并按多层交错方式排列时，磁介质捕集磁性微粒的数量和效率随填充介质数量的增加而提高，但介质达到一定数量后，再增加介质数量，捕集效率变化不明显。     

磁介质饱和磁化强度对高梯度磁选机磁场性能的影响

为研究高梯度磁选机磁介质的饱和磁化强度对磁介质聚磁性能的影响,进而为高梯度磁选机磁介质材料的选择提供理论依据,利用ANSYS软件模拟了不同背景磁场下4种饱和磁化强度的磁介质周围的磁场分布。结果表明：在小于0.8T的较低背景磁感应强度下,4种磁介质都未达到磁饱和,其周围的磁场强度、磁场梯度和磁场力基本是一样的;在大于1.1 T的较高背景磁感应强度下,4种磁介质都达到磁饱和,高饱和磁化强度磁介质周围的磁场强度、磁场梯度和磁场力都要比低饱和磁化强度磁介质周围的大。     

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。     

基于三维结构特征的磁介质梯级磁感应特性研究

为了探究磁介质结构特征对分选效果影响的磁场理论基础,利用ANSYS电磁仿真技术分析了高梯度磁介质的三维结构特征对其周围磁感应分布特性的影响,通过与圆棒介质的磁感应特性进行系统的对比分析,探明了凸极结构特征对介质周围的磁感应分布的重要影响。结果表明:凸极结构不仅可以提高介质表面的最大磁感应强度,而且能为颗粒捕获提供轴向磁场梯度,且距离介质表面越近轴向梯度调控效应越明显;体积充填率相同时,凸极介质的最大磁感应强度要高于圆棒介质,且所产生的高磁感应强度区的有效面积也较大;凸极介质在距离介质体表面1.25 mm范围内的磁场梯度及磁场力要显著高于圆棒介质,此区域范围有利于强化弱磁性颗粒的捕获。     

基于ANSYS有限元电磁仿真的菱形磁介质感应磁场分布特性研究

采用ANSYS数值模拟软件对不同特征参数的菱形介质表面感应磁场分布特性进行了研究。单根菱形介质的感应磁场数值模拟结果表明：磁介质迎磁面方向为磁性颗粒吸附区,垂直于磁场方向为磁性颗粒排斥区;随着磁介质长轴尺寸的增加,感应磁场分布范围增大,介质表面磁感应强度降低,磁介质有效吸附面积减小,当长轴尺寸为2.6 mm时,介质表面磁场梯度和磁场力较高。多根菱形介质复合体系的感应磁场数值模拟结果表明：随着介质长轴尺寸的增加,磁介质间感应磁场的交互作用增强,介质长轴尺寸越大,磁介质表面的磁感应强度、磁场梯度及磁场力越小;随着介质间隙的减小,磁介质间的交互作用增强,磁介质表面的磁感应强度增大,但感应磁场的磁场梯度和磁场力均降低;磁介质间的交互作用对磁性颗粒排斥区和吸附区大小没有明显影响。     

聚磁介质充填率对齐大山选矿厂赤铁矿高梯度强磁选的影响

为探索在背景磁感应强度一定的前提下,提高赤铁矿高梯度强磁选指标的途径。采用不同充填率聚磁介质的高梯度强磁选机对齐大山铁矿选矿厂的扫中磁给和强磁给进行了高梯度强磁选试验。结果表明:随着高梯度磁选中聚磁介质充填率的提高,精矿铁品位呈逐渐降低趋势,精矿铁回收率呈逐渐升高趋势。强磁给中弱磁性赤铁矿与非磁性脉石矿物分离所需的最小磁场力比扫中磁给中弱磁性赤铁矿与非磁性脉石矿物分离所需的最小磁场力大,在背景磁感应强度和聚磁介质直径一定的情况下,强磁给高梯度分选所需的聚磁介质充填率更高。     

磁介质对姑山铁矿高梯度磁选指标的影响

理论研究指出,高梯度介质(铁磁性细线状钢毛或钢板网等)对磁性颗粒的磁捕集力同磁介质线径a与颗粒粒径b的比值a/b有确定的关系。在简化的情况下,即当线状磁介质的断面为圆形,磁性颗粒为球形时,最大磁捕集力的a/b=3。但是,在磁选实践中,磁介质与被捕集磁性颗粒的最佳匹配情形则要复杂得多。     

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。     

高梯度磁选中非磁性颗粒的机械夹杂行为研究

非磁性矿物颗粒的机械夹杂是影响高梯度磁选选择性的重要因素。基于自主设计的高梯度磁选试验装置,对磁介质上、下游累积物进行冷冻-剥离和独立分析,系统研究了各种关键参数对非磁性颗粒机械夹杂行为的影响。结果表明,磁介质下游捕集的选择性都优于上游。非磁性矿物的机械夹杂主要发生在介质上游,增加给矿流速和减小非磁性颗粒的粒度可以提高高梯度磁选的选择性,磁场强度对介质上下游机械夹杂的影响较小。在较低流速条件下,弱化上游捕集和强化下游捕集具有重要意义,并提出了提高选择性的两种潜在技术方案。     

A realistic description of influence of the magnetic field strength on high gradient magnetic separation

The magnetic field strength is a very important parameter in high gradient magnetic separation (HGMS). It was usually thought that the increase of magnetic field strength will lead to the decrease of the minerals’ susceptibility and the matrices’ surface area available for the buildup of the magnetic particles, which was responsible for the decrease of the mineral recovery in high magnetic field. But the detailed influence of the magnetic field strength on the behavior of the particles of different characteristics in HGMS is still not clear. A very important factor was usually ignored in the process of HGMS, namely the behavior of the low grade intergrowths. In this article, the influence of magnetic field strength on the behavior of the magnetic monomers and intergrowths in HGMS was investigated with the particle buildup model and the particle capture model. The buildup profile of the magnetic monomers increases with the increase of the magnetic field strength despite the decrease of the minerals’ susceptibility. The low grade intergrowths can hardly accumulate on the matrices in a low magnetic field but can largely accumulate on the matrices in a high magnetic field. In a high magnetic field, there exists the competitive accumulation between the low grade intergrowths and the fine monomers. Coarse intergrowths may have larger buildup profile and shorter capture time than the fine monomers and will accumulate preferentially on the matrices. In some circumstances, the competitive accumulation of the particles will lead to the decrease of the recovery in a high magnetic field. A moderate high magnetic field can ensure a high recovery. For a magnetic product of high grade and recovery, high monomer dissociation degree is necessary and the over grinding of the minerals should be avoided, and classifying the minerals to handle the coarse fraction and the fine fraction separately can also be considered.     

弱磁性矿粒在棒介质高梯度磁场中的动力学分析

推导了弱磁性矿粒在单根棒介质高梯度磁场中的动力学方程计算了弱磁性矿粒在磁力捕获区的运动速度，加速度和捕获时间，绘出了矿粒运动轨迹图，为有关理论研究、设备研究和生产应用提供了一些有参考价值的数据。     

基于ANSYS对永磁筒式磁选机磁块排布变化对磁场特性影响的研究

永磁筒式磁选机的磁系结构参数、磁块形状和尺寸千差万别,所形成的磁场也有很大的区别。运用ANSYS对其磁系优化研究,分析其永磁体排布的变化所产生的磁场强度、磁场梯度的不同特点。从而得到结论:主磁极的宽度对圆周方向的磁场梯度没有直接影响,垂直方向的磁场梯度随着主磁极宽度的减小而变大;宽度不一致的主磁极间歇放置可提高磁场强度与磁场梯度,且可增加磁翻滚次数;添加辅助磁极提高了磁场较高区域的作用空间,同时提高圆周方向的磁场梯度。     

高梯度磁选机聚磁介质的研究概况及发展趋势

对高梯度磁选机聚磁介质的分类情况进行了简单介绍,详述了国内外对高梯度磁选机聚磁介质的材质、形状、磁场特性及颗粒捕集机理等方面的研究情况,结合当前研究中存在的不足提出了聚磁介质的发展方向。     

Study on capture radius and efficiency of fine weakly magnetic minerals in high gradient magnetic field

The recovery of ultrafine weakly magnetic minerals using HGMS is proved a tough issue in industrial practice. Optimization of HGMS parameters determines the recovery result. The capture limits of weakly magnetic particles of diameter range 1–30 μm in high gradient magnetic field are studied using a numerical computation method. The matrix size and slurry velocity as well as the magnetic induction show great influence on the capture radius. The capture radius decreases rapidly with the decrease of particle size, the increase of matrices diameter and slurry velocity. For generalized condition, the capture radius is largely dependent on the ratio of slurry velocity V₀ to the so called magnetic velocity V_m. The capture efficiency decreases with the increase of the matrices arrangement value of d/a (the ratio of half the spacing between matrices to the matrix radius). The relationship between capture efficiency and V₀/V_m as well as d/a is obtained. This relationship can provide a guidance of choosing matrices of the perfect size and arrangements or configuring the HGMS system to work with high capture efficiency. It is also demonstrated how to regulate the HGMS system from a working point of low capture efficiency to a working point of high capture efficiency.     

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。