磁浮选柱磁系设计及试验研究

发布时间：2017-09-13 23:52

  本文关键词：磁浮选柱磁系设计及试验研究

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【摘要】：铁是国民经济建设中最重要的金属材料,是当今世界第一的消费金属。我国铁矿资源丰富,但是优质铁矿资源匮乏。随着资源不断开采,“贫、细、杂”化铁矿逐渐显著,从而需要选别的铁矿物更加复杂化。在铁矿资源行情不景气的环境下,开发一种既可处理细粒级铁矿物又可提高铁精矿质量的选矿设备,不仅能够节约资源,而且能降低生产成本。磁浮选柱是在长沙矿冶研究院已有的CFC或CPT浮选柱基础上研发的一种新型选矿设备。磁浮选柱是在浮选柱外加励磁磁系,利用其电能产生的背景磁场,使其对目的矿物和非目的矿物有效分离。因此,磁浮选柱研究的重点是励磁磁系,其磁场特征决定了分选效果的优劣。本文采用有限元软件ANSYS设计磁系结构,得出如下结论:对单组不同截面形状磁系仿真分析发现,磁系截面形状与产生的磁场特性密切相关,在相同激磁电流下,每种形状截面面积相等,产生的最大磁场强度截面形状为正方形;线圈磁系在不同激磁电流下,磁场强度和磁场梯度变化规律与激磁电流变化规律相同,而磁力增加倍数是激磁电流增加倍数的两倍;相同匝数的两组线圈磁场特性变化规律是两组单组线圈磁系磁场特性的叠加;随着两组线圈间距增加,磁场强度、磁场梯度和磁力从叠加状态变成两个独立线圈磁系的磁场特性。通过对三组线圈匝数变化规律发现,相邻线圈组(上下组)之间匝数比不大于0.5倍,才能形成磁场强度、磁场梯度以及磁力沿轴向明显逐渐增大的趋势;不导磁材料作为筒壁,绝大部分磁力线在空气中是闭合的,且分选气隙中磁力线密度高于外侧;导磁材料作为筒壁在分选腔中几乎没有磁力线分布,在筒壁外部的磁力线密度高于不导磁材料作为筒壁时外部的磁力线密度,由于导磁材料的磁导率高于空气的磁导率,磁场径直通过导磁材料,绕过了分选气隙,因此约束了磁力线在分选空间的分布。对于射流下导管研究结论相同。针对磁浮选柱磁系段矿物颗粒进行了综合受力分析,对不同粒级磁铁矿与不同连生体在磁系段受力分析以及在复合力场下的运动理论预测发现,磁系能够有效分选-0.075+0.025mm磁性颗粒;运用DLVO理论分析了磁铁矿和石英在不同pH条件下磁团聚-分散情况发现:当pH=7时,磁铁矿与石英处于轻微团聚状态,而磁铁矿之间存在强大的磁作用力;当pH=11时,磁铁矿与石英处于分散状态,而磁铁矿之间仍然存在强大的磁作用能。通过实验室磁浮选柱进行了人工混合矿试验,试验结论如下:(1)CPT-磁浮选柱在不同激磁电流下浮选试验表明:尾矿TFe品位从常规不加磁场浮选9.36%降低到1.9A磁浮选2.85%,回收率提高了接近10%;无外加磁场浮选精矿-38μm占84.71%,而外加1.9A励磁浮选精矿经过脱磁后所测粒度分布-38μm占89.05%。(2)CFC-磁浮选柱试验表明:在淀粉用量1000g/t条件下,激磁强度从0A增加到1.9A时,仍然能使尾矿品位从2.40%降低到1.07%,说明引入磁场力能够通过“磁吸效应”起到抑制剂的作用;在1.9A激磁电流下,随着淀粉用量从1000g/t降低到0g/t时,尾矿品位先从1.07%降低到0.78%后增加为3.02%,但是精矿品位从46.66%增加到了51.06%,回收率先从98.93%增加到99.24%后降低为96.98%,因此,在施加了励磁电流的条件下,减少一定量的抑制剂用量有利于增加精矿质量和提高回收率。
【关键词】：磁浮选 磁场特性 通电线圈 ANSYS 磁场强度
【学位授予单位】：长沙矿冶研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD457;TD951
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文献综述12-29
• 1.1 铁矿资源概况12-13
• 1.2 铁矿资源选矿工业现状13-14
• 1.3 铁矿资源分选工艺与设备14-18
• 1.3.1 磁铁矿-磁选-反浮选14-15
• 1.3.2 赤铁矿-弱磁-强磁-反浮选15
• 1.3.3 褐铁矿、菱铁矿等-强磁-反浮选15-16
• 1.3.4 国内外反浮选应用现状16-17
• 1.3.5 利用磁团聚磁选复合力场设备17-18
• 1.4 磁浮选设备国内外研究现状18-22
• 1.4.1 磁浮选机18-19
• 1.4.2 磁浮选柱19-22
• 1.5 磁场对矿浆性质的影响22-23
• 1.6 磁系材料与磁系设计的研究现状23-27
• 1.6.1 永磁磁系24-25
• 1.6.2 电磁磁系25-27
• 1.7 论文研究内容及创新点27-29
• 1.7.1 论文研究内容27
• 1.7.2 主要创新点27-29
• 第二章 磁浮选磁系设计与分析29-57
• 2.1 基于ANSYS有限元法磁场分布研究方法29-33
• 2.1.1 基本原理29-30
• 2.1.2 基本假设和仿真模型30-31
• 2.1.3 磁系设计要求31-32
• 2.1.4 二维静态磁场ANSYS分析步骤32-33
• 2.2 单组线圈磁系的磁场特性研究33-44
• 2.2.1 不同截面形状磁系的磁场强度、磁通密度、H矢量等值图33-36
• 2.2.2 H值计算36-37
• 2.2.3 dHy/dy值计算37-38
• 2.2.4 Hd Hy/dy值计算38-39
• 2.2.5 不同激磁电流对单组磁系磁场特性影响研究39-44
• 2.3 两组线圈磁系的磁场特性研究44-48
• 2.4 三组线圈磁系的磁场特性研究48-52
• 2.5 不同筒壁材料对磁系产生磁场规律的影响52-53
• 2.6 射流管对作业气隙中磁场特性的影响53-55
• 2.7 实验室磁系的绕制和实测与仿真对比55
• 2.8 本章小结55-57
• 第三章 试验矿样、试剂、设备及研究方法57-66
• 3.1 试验矿样57-60
• 3.1.1 纯矿物的制备方法57-58
• 3.1.2 试样性质58-60
• 3.2 试验试剂与设备60-61
• 3.2.1 试样试剂以及配置60-61
• 3.2.2 试验仪器与设备61
• 3.3 试验研究方法61-66
• 3.3.1 单矿物浮选试验61-63
• 3.3.2 人工混合矿物浮选试验63-64
• 3.3.3 CPT和CFC浮选柱操作步骤64
• 3.3.4 铁化验步骤64-65
• 3.3.5 表面电位的测定65
• 3.3.6 磁场强度的测定65-66
• 第四章 单矿物浮选试验66-70
• 4.1 十二胺对石英/磁铁矿可浮性试验研究66-67
• 4.2 矿浆pH值对石英/磁铁矿可浮性试验研究67
• 4.3 淀粉对石英/磁铁矿可浮性试验研究67-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 人工混合矿浮选试验研究70-74
• 5.1 不同激磁电流对CPT式磁浮选柱浮选试验影响研究70-71
• 5.2 不同激磁电流对CFC式磁浮选柱浮选试验影响研究71-72
• 5.3 本章小结72-74
• 第六章 磁浮选柱磁系分选机理分析与探讨74-88
• 6.1 实验室磁系仿真模拟75-77
• 6.2 磁浮选柱内综合受力分析77-81
• 6.3 DLVO理论分析矿物颗粒之间团聚-分散状态81-84
• 6.3.1 试样矿物表面电位与pH值的关系81-82
• 6.3.2 DLVO理论计算颗粒之间团聚-分散状态82
• 6.3.3 pH=7 时磁铁矿与石英颗粒之间团聚情况82-83
• 6.3.4 pH=7 时磁铁矿与磁铁矿颗粒之间团聚情况83-84
• 6.4 影响矿物颗粒之间的分散状态因素84-87
• 6.4.1 pH=11 时矿物颗粒之间的团聚-分散状态85-86
• 6.4.2 提高矿物颗粒分散方法以及分选机理86-87
• 6.5 本章小结87-88
• 第七章 结论与展望88-90
• 7.1 结论88-89
• 7.2 展望89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-95
• 攻读硕士期间主要研究成果95

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本文编号：846644