本文關(guān)鍵詞：磁浮選柱磁系設(shè)計及試驗研究

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【摘要】：鐵是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中最重要的金屬材料,是當(dāng)今世界第一的消費金屬。我國鐵礦資源豐富,但是優(yōu)質(zhì)鐵礦資源匱乏。隨著資源不斷開采,“貧、細(xì)、雜”化鐵礦逐漸顯著,從而需要選別的鐵礦物更加復(fù)雜化。在鐵礦資源行情不景氣的環(huán)境下,開發(fā)一種既可處理細(xì)粒級鐵礦物又可提高鐵精礦質(zhì)量的選礦設(shè)備,不僅能夠節(jié)約資源,而且能降低生產(chǎn)成本。磁浮選柱是在長沙礦冶研究院已有的CFC或CPT浮選柱基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型選礦設(shè)備。磁浮選柱是在浮選柱外加勵磁磁系,利用其電能產(chǎn)生的背景磁場,使其對目的礦物和非目的礦物有效分離。因此,磁浮選柱研究的重點是勵磁磁系,其磁場特征決定了分選效果的優(yōu)劣。本文采用有限元軟件ANSYS設(shè)計磁系結(jié)構(gòu),得出如下結(jié)論:對單組不同截面形狀磁系仿真分析發(fā)現(xiàn),磁系截面形狀與產(chǎn)生的磁場特性密切相關(guān),在相同激磁電流下,每種形狀截面面積相等,產(chǎn)生的最大磁場強度截面形狀為正方形;線圈磁系在不同激磁電流下,磁場強度和磁場梯度變化規(guī)律與激磁電流變化規(guī)律相同,而磁力增加倍數(shù)是激磁電流增加倍數(shù)的兩倍;相同匝數(shù)的兩組線圈磁場特性變化規(guī)律是兩組單組線圈磁系磁場特性的疊加;隨著兩組線圈間距增加,磁場強度、磁場梯度和磁力從疊加狀態(tài)變成兩個獨立線圈磁系的磁場特性。通過對三組線圈匝數(shù)變化規(guī)律發(fā)現(xiàn),相鄰線圈組(上下組)之間匝數(shù)比不大于0.5倍,才能形成磁場強度、磁場梯度以及磁力沿軸向明顯逐漸增大的趨勢;不導(dǎo)磁材料作為筒壁,絕大部分磁力線在空氣中是閉合的,且分選氣隙中磁力線密度高于外側(cè);導(dǎo)磁材料作為筒壁在分選腔中幾乎沒有磁力線分布,在筒壁外部的磁力線密度高于不導(dǎo)磁材料作為筒壁時外部的磁力線密度,由于導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率高于空氣的磁導(dǎo)率,磁場徑直通過導(dǎo)磁材料,繞過了分選氣隙,因此約束了磁力線在分選空間的分布。對于射流下導(dǎo)管研究結(jié)論相同。針對磁浮選柱磁系段礦物顆粒進(jìn)行了綜合受力分析,對不同粒級磁鐵礦與不同連生體在磁系段受力分析以及在復(fù)合力場下的運動理論預(yù)測發(fā)現(xiàn),磁系能夠有效分選-0.075+0.025mm磁性顆粒;運用DLVO理論分析了磁鐵礦和石英在不同pH條件下磁團(tuán)聚-分散情況發(fā)現(xiàn):當(dāng)pH=7時,磁鐵礦與石英處于輕微團(tuán)聚狀態(tài),而磁鐵礦之間存在強大的磁作用力;當(dāng)pH=11時,磁鐵礦與石英處于分散狀態(tài),而磁鐵礦之間仍然存在強大的磁作用能。通過實驗室磁浮選柱進(jìn)行了人工混合礦試驗,試驗結(jié)論如下:(1)CPT-磁浮選柱在不同激磁電流下浮選試驗表明:尾礦TFe品位從常規(guī)不加磁場浮選9.36%降低到1.9A磁浮選2.85%,回收率提高了接近10%;無外加磁場浮選精礦-38μm占84.71%,而外加1.9A勵磁浮選精礦經(jīng)過脫磁后所測粒度分布-38μm占89.05%。(2)CFC-磁浮選柱試驗表明:在淀粉用量1000g/t條件下,激磁強度從0A增加到1.9A時,仍然能使尾礦品位從2.40%降低到1.07%,說明引入磁場力能夠通過“磁吸效應(yīng)”起到抑制劑的作用;在1.9A激磁電流下,隨著淀粉用量從1000g/t降低到0g/t時,尾礦品位先從1.07%降低到0.78%后增加為3.02%,但是精礦品位從46.66%增加到了51.06%,回收率先從98.93%增加到99.24%后降低為96.98%,因此,在施加了勵磁電流的條件下,減少一定量的抑制劑用量有利于增加精礦質(zhì)量和提高回收率。
【關(guān)鍵詞】：磁浮選 磁場特性 通電線圈 ANSYS 磁場強度
【學(xué)位授予單位】：長沙礦冶研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD457;TD951
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-29
• 1.1 鐵礦資源概況12-13
• 1.2 鐵礦資源選礦工業(yè)現(xiàn)狀13-14
• 1.3 鐵礦資源分選工藝與設(shè)備14-18
• 1.3.1 磁鐵礦-磁選-反浮選14-15
• 1.3.2 赤鐵礦-弱磁-強磁-反浮選15
• 1.3.3 褐鐵礦、菱鐵礦等-強磁-反浮選15-16
• 1.3.4 國內(nèi)外反浮選應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.3.5 利用磁團(tuán)聚磁選復(fù)合力場設(shè)備17-18
• 1.4 磁浮選設(shè)備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.4.1 磁浮選機(jī)18-19
• 1.4.2 磁浮選柱19-22
• 1.5 磁場對礦漿性質(zhì)的影響22-23
• 1.6 磁系材料與磁系設(shè)計的研究現(xiàn)狀23-27
• 1.6.1 永磁磁系24-25
• 1.6.2 電磁磁系25-27
• 1.7 論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點27-29
• 1.7.1 論文研究內(nèi)容27
• 1.7.2 主要創(chuàng)新點27-29
• 第二章 磁浮選磁系設(shè)計與分析29-57
• 2.1 基于ANSYS有限元法磁場分布研究方法29-33
• 2.1.1 基本原理29-30
• 2.1.2 基本假設(shè)和仿真模型30-31
• 2.1.3 磁系設(shè)計要求31-32
• 2.1.4 二維靜態(tài)磁場ANSYS分析步驟32-33
• 2.2 單組線圈磁系的磁場特性研究33-44
• 2.2.1 不同截面形狀磁系的磁場強度、磁通密度、H矢量等值圖33-36
• 2.2.2 H值計算36-37
• 2.2.3 dHy/dy值計算37-38
• 2.2.4 Hd Hy/dy值計算38-39
• 2.2.5 不同激磁電流對單組磁系磁場特性影響研究39-44
• 2.3 兩組線圈磁系的磁場特性研究44-48
• 2.4 三組線圈磁系的磁場特性研究48-52
• 2.5 不同筒壁材料對磁系產(chǎn)生磁場規(guī)律的影響52-53
• 2.6 射流管對作業(yè)氣隙中磁場特性的影響53-55
• 2.7 實驗室磁系的繞制和實測與仿真對比55
• 2.8 本章小結(jié)55-57
• 第三章 試驗礦樣、試劑、設(shè)備及研究方法57-66
• 3.1 試驗礦樣57-60
• 3.1.1 純礦物的制備方法57-58
• 3.1.2 試樣性質(zhì)58-60
• 3.2 試驗試劑與設(shè)備60-61
• 3.2.1 試樣試劑以及配置60-61
• 3.2.2 試驗儀器與設(shè)備61
• 3.3 試驗研究方法61-66
• 3.3.1 單礦物浮選試驗61-63
• 3.3.2 人工混合礦物浮選試驗63-64
• 3.3.3 CPT和CFC浮選柱操作步驟64
• 3.3.4 鐵化驗步驟64-65
• 3.3.5 表面電位的測定65
• 3.3.6 磁場強度的測定65-66
• 第四章 單礦物浮選試驗66-70
• 4.1 十二胺對石英/磁鐵礦可浮性試驗研究66-67
• 4.2 礦漿pH值對石英/磁鐵礦可浮性試驗研究67
• 4.3 淀粉對石英/磁鐵礦可浮性試驗研究67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第五章 人工混合礦浮選試驗研究70-74
• 5.1 不同激磁電流對CPT式磁浮選柱浮選試驗影響研究70-71
• 5.2 不同激磁電流對CFC式磁浮選柱浮選試驗影響研究71-72
• 5.3 本章小結(jié)72-74
• 第六章 磁浮選柱磁系分選機(jī)理分析與探討74-88
• 6.1 實驗室磁系仿真模擬75-77
• 6.2 磁浮選柱內(nèi)綜合受力分析77-81
• 6.3 DLVO理論分析礦物顆粒之間團(tuán)聚-分散狀態(tài)81-84
• 6.3.1 試樣礦物表面電位與pH值的關(guān)系81-82
• 6.3.2 DLVO理論計算顆粒之間團(tuán)聚-分散狀態(tài)82
• 6.3.3 pH=7 時磁鐵礦與石英顆粒之間團(tuán)聚情況82-83
• 6.3.4 pH=7 時磁鐵礦與磁鐵礦顆粒之間團(tuán)聚情況83-84
• 6.4 影響礦物顆粒之間的分散狀態(tài)因素84-87
• 6.4.1 pH=11 時礦物顆粒之間的團(tuán)聚-分散狀態(tài)85-86
• 6.4.2 提高礦物顆粒分散方法以及分選機(jī)理86-87
• 6.5 本章小結(jié)87-88
• 第七章 結(jié)論與展望88-90
• 7.1 結(jié)論88-89
• 7.2 展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士期間主要研究成果95

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本文編號：846644