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。     

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。     

基于ANSYS的高梯度磁选机磁场特性影响因素分析

利用ANSYS模拟了不同的磁介质排列组合方式下磁介质周围的磁场特征。结果表明:磁介质上下对齐排列与上下交替排列对磁场强度和磁场梯度基本没影响,但磁介质上下交替排列更有利于对磁性颗粒的捕集;一定程度增大磁介质充填率有利于改善分选效果,但磁介质充填率过高不仅阻碍矿浆的正常流动,而且会降低磁场强度和磁场梯度,影响磁性颗粒的捕集;采用横截面积更小、截面形状合适、饱和磁化强度更高的磁介质都有利于提高磁介质周围的磁场强度及磁场梯度。     

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。     

司家营铁矿高梯度强磁选机磁介质改进试验

为改善司家营铁矿选厂高梯度强磁选作业对微细粒铁矿的回收效果,以现场高梯度强磁选给矿为研究对象进行了高梯度磁选机磁介质改进试验。单一磁介质试验表明,应用菱形磁介质时精矿铁品位随背景磁感应强度提高的降低幅度较应用棒介质时小,铁回收率提高幅度也较应用棒介质时小;在低背景磁感应强度时,采用菱形介质获得的精矿铁回收率较采用棒介质时高,在高背景磁感应强度时,采用棒介质获得的精矿铁回收率较采用菱形介质时高。在此基础上进行了菱形介质与Φ2.0mm棒介质按1∶1混合磁介质与单一磁介质对比试验,结果显示:不同背景磁感应强度下采用混合磁介质时选别指标均优于采用单一磁介质;背景磁感应强度为600 m T时,应用混合磁介质时获得的精矿铁品位较应用现场原介质提高了1.53个百分点,铁回收率提高了2.32个百分点,-0.045 mm粒级铁回收率提高了3.40个百分点。ANSYS有限元分析结果表明:混合磁介质兼具了菱形聚磁介质磁感应强度高与大直径棒介质作用深度大的优点,磁场梯度高,分布均匀,而且混合磁介质中的棒介质在捕捉磁性矿物的同时,还起到了改变进入分选区域的矿浆流向的作用,使矿浆流向菱形介质周围,使微细粒磁性矿物颗粒更易被菱形介质棒的上下尖端捕捉,合理利用了磁场空间,提高了对微细粒铁矿物的分选效率。     

介质棒排布对细粒高梯度磁选指标的影响

本文对鞍山式贫赤铁矿石进行高梯度磁选试验,研究在介质棒间隙与直径相同的组合排布下介质棒直径对分选指标的影响。试验结果表明:当给矿粒度-0.074mm≤85%时,相对于小直径(2mm)介质排布下的分选指标,大直径(4mm)介质排布下的精矿品位和回收率均提高;当给矿粒度-0.074mm85%后,高梯度磁选尾矿中存在金属量流失,这在大直径的介质排布下更为明显。高梯度磁场中弱磁性矿物颗粒的受力分析表明,对于-0.15+0.010mm的颗粒,重力和粘滞阻力的合力为捕收磁力的10-2数量级,但随着介质棒直径的增加,介质棒对细颗粒的捕收磁力减小,非磁性颗粒的机械夹杂减弱,分选指标得到提高。对-0.01mm的颗粒,重力和粘滞阻力的合力接近磁捕收力,介质棒的捕集效果变差。     

高梯度磁场中单根磁介质捕集磁性微粒的数值模拟

以FLUENT软件为计算工具,采用Euler-Lagrange方法模拟高梯度磁场中气-固两相流动,气相用标准k-ε湍流模型描述,综合考虑颗粒受力,并用颗粒轨道模型对颗粒的运动进行了数值计算,结果表明:对亚观尺度的磁性微粒,磁场作用力和流体曳力对颗粒的运动起主要作用;颗粒起始位置越靠近磁介质,颗粒就越容易被捕捉;当磁性微粒的直径在5～40μm范围内时,粒径越大,粒子被捕捉的可能性就越大;较低的气流速度有利于颗粒的捕捉。     

聚磁介质对高梯度磁选效果的影响

为了给高梯度磁选机聚磁介质的选择提供参考,以国外某微细粒赤铁矿石和广东某褐铁矿石的强磁扫选尾矿为对象,在SSS-II型水平磁场周期式高梯度磁选机上研究了棒状聚磁介质的形式和直径对高梯度磁选效果的影响。介质形式试验结果显示：表面具环状尖突起的异形棒介质与普通圆棒介质相比,可使国外矿样的精矿回收率提高3.17~6.17个百分点,说明异型棒介质对磁性颗粒的吸引力更强。介质直径试验结果显示：Φ4 mm异型棒介质与Φ3 mm和Φ5 mm异型棒介质相比,可使国外矿样的精矿回收率提高1.18~5.52个百分点,使广东矿样的精矿回收率提高2.14~2.98个百分点,说明适当增大介质直径有利于磁性物的回收,但介质直径过大时反而会降低对磁性物的捕捉能力。     

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。     

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。     

超导磁选白云鄂博尾矿稀土颗粒捕获及聚集行为

超导磁分离技术中,稀土矿物颗粒在磁介质上的聚集半径与磁介质填充率应相互匹配,以确保高效的矿物分离效果和提高稀土尾矿资源利用率。基于颗粒轨迹模型,探究了矿浆流速对颗粒捕获的影响并建立了颗粒饱和聚集模型,以计算稀土矿物颗粒单体及其连生体在磁介质上的饱和聚集半径、聚集半径和磁介质间距关系,从而优化磁介质填充率。并通过颗粒沉积试验,验证了聚集模型的正确性。研究结果表明,矿浆流动速度最优为0.1 m/s时有效去除了杂质萤石矿物。磁介质有一个临界填充率,高于临界填充率不会发生堵塞。随着磁介质直径的增加,颗粒饱和聚集半径r_Ba和磁介质临界填充率逐渐增大,当连生体度为1/20的稀土连生体与磁介质直径为0.06 mm时,临界填充率为5.6%。当磁介质直径为0.4 mm时临界填充率为20.6%。本研究结果为稀土矿物的高效分离提供了重要的理论基础,也为工业生产中磁分离技术的优化与设计提供了可靠的参考依据。     

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。     

鞍千极贫赤铁矿石强磁预选试验

鞍千极贫赤铁矿石铁品位为19.34%,铁主要以赤铁矿形式存在,铁在赤铁矿中分布率为89.90%。为开发利用该矿石,进行了强磁预选试验,考察了介质棒直径、介质棒间隙和磁场强度对预选指标的影响。结果表明,在给料粒度为-3 mm、磁场强度为232.67kA/m、介质棒直径为3mm、介质棒间隙为5mm条件下,可获得铁品位为25.07%、回收率为85.99%的预选精矿,抛除产率为31.08%、铁品位为9.06%的尾矿。试验结果可以为我国极贫赤铁矿的高效开发利用提供参考。     

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.     

SLon强磁机磁介质尺寸优化试验

为改善司家营铁矿选厂强磁选作业对微细粒铁矿的回收效果,以现场强磁选给矿为研究对象,进行试验研究。结果表明,磁介质介质棒直径为1.5 mm和2.0 mm时比介质棒直径为3.0 mm时对现场强磁给矿的回收效果好。在此基础上进行的Φ1.5 mm和Φ2.0 mm介质棒数量比分别按1∶2和1∶1配比组成的混合磁介质磁选效果对比试验表明,配比为1∶1较1∶2时分选效果好。对Φ1.5 mm和Φ2.0 mm按数量比1∶1配比组成的混合磁介质进行现场工业试验,获得了铁品位为27.19%、作业回收率为72.23%、-0.045 mm粒级铁回收率为72.22%的精矿产品。ANSYS有限元分析结果表明：圆柱介质棒磁介质截面半径越小所产生的磁感应强度越强,但其作用的深度较浅,衰减速度快;Φ1.5 mm和Φ2.0 mm按数量比1∶1配比形成的混合磁介质可以合理分配磁场空间,同时具有磁场梯度高、分布均匀和不易堵塞的优点,可以提高强磁场磁选机对微细粒嵌布赤铁矿的分选指标。试验结果对提高司家营铁矿微细粒难选铁矿石的强磁选工艺回收率具有重要意义。     

东鞍山混磁精矿搅拌磨与球磨对比试验

鞍钢东鞍山烧结厂原矿主要以细粒嵌布的赤铁矿和磁铁矿为主,为解决现场球磨机效率低、有用矿物单体解离度低等问题,进行了陶瓷球搅拌磨、球磨工艺的优化和对比试验.试验结果表明,搅拌磨适宜条件为充填率80％、料球比0.9、磨矿质量浓度60％、介质尺寸6 mm、搅拌器转速650 r/min;球磨适宜条件为介质质量配比为m(32 m...