旋流多梯度磁選機(jī)的力場(chǎng)仿真、設(shè)計(jì)及分選性能研究.pdf

1、我國(guó)擁有大量紅鐵礦、錳礦、黑鎢礦、鉭鈮礦等弱磁性礦物資源，磁選和重選則是回收這類資源最主要的工藝技術(shù)。高梯度磁選機(jī)利用其高磁場(chǎng)梯度，增大對(duì)弱磁性礦物的磁力作用，大大提高了弱磁性礦物的回收率;離心機(jī)利用高離心力場(chǎng)強(qiáng)化了顆粒的“重力”作用，以改善比重較大、粒度較小的弱磁性礦物的回收。
　　隨著高性能的磁、重選設(shè)備的出現(xiàn)，弱磁性礦物的分選取得了一定進(jìn)展，但仍存在幾個(gè)方面問(wèn)題:①高梯度磁選設(shè)備分選腔中的礦漿分散性差、物理夾雜嚴(yán)重，尤其當(dāng)用

2、于精選作業(yè)時(shí)，富集效率低;②離心機(jī)難以實(shí)現(xiàn)粒度小的目的礦物與粒度大的脈石礦物的良好分離;③離心機(jī)可降低目的礦物的回收粒度下限，但這必須以嚴(yán)格的粒度分級(jí)為前提，對(duì)于細(xì)粒級(jí)弱磁性礦石而言，嚴(yán)格的粒度分級(jí)往往是較為困難的。上述問(wèn)題可歸結(jié)為:分選設(shè)備的力場(chǎng)單一和分選空間狹小，而導(dǎo)致設(shè)備分選過(guò)程中的選擇性不高。
　　本論文設(shè)計(jì)的新型復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備（離心力場(chǎng)和磁場(chǎng)復(fù)合）—旋流多梯度磁選機(jī)，其原理是充分利用顆粒密度和比磁化系數(shù)的差異，實(shí)現(xiàn)磁性礦物

3、與非磁性礦物的高效分選。該設(shè)備既吸收了離心選礦機(jī)的特點(diǎn)，利用分選腔的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)，為物料的分選提供離心力場(chǎng)，同時(shí)吸收了高梯度磁選機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，磁選機(jī)的磁系在分選腔內(nèi)壁磁介質(zhì)分布區(qū)域提供較高的背景場(chǎng)強(qiáng)，進(jìn)而在磁介質(zhì)上產(chǎn)生很高的磁場(chǎng)梯度，增大設(shè)備對(duì)弱磁性礦物的捕捉力。
　　旋流多梯度磁選機(jī)較常規(guī)磁選設(shè)備更能提高物料分選性能的理論基礎(chǔ)在于其能夠提供具有梯度的兩種分選力場(chǎng):①離心力的梯度力場(chǎng)，靠近分選腔內(nèi)壁處顆粒受到的分選力遠(yuǎn)大于分選腔

4、中心，密度大的顆粒更容易向分選腔內(nèi)壁運(yùn)動(dòng);②磁力的梯度力場(chǎng)，設(shè)備磁系產(chǎn)生的背景場(chǎng)強(qiáng)具有分選腔中心低、內(nèi)壁高和分選腔頂部低、底部高的特點(diǎn)，磁性顆粒更容易向分選腔內(nèi)壁和底部運(yùn)動(dòng)，分選腔內(nèi)壁分布的磁介質(zhì)表面由于有很高的磁場(chǎng)梯度，因此能夠捕捉在離心力作用下運(yùn)動(dòng)至分選腔內(nèi)壁的弱磁性微細(xì)顆粒。
　　論文研究?jī)?nèi)容包括:旋流多梯度磁選機(jī)流場(chǎng)的3-D Fluent仿真分析、磁場(chǎng)的3-D ANSYS仿真分析、分選腔和磁系的設(shè)計(jì)、顆粒受力計(jì)算、單一力場(chǎng)

5、（磁場(chǎng)、離心力場(chǎng)）設(shè)備分選性能的試驗(yàn)研究、力場(chǎng)與設(shè)備分選性能關(guān)系模型的推導(dǎo)、旋流多梯度磁選機(jī)的分選效果預(yù)測(cè)和整機(jī)結(jié)構(gòu)及主要部件的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
　　以不同粒徑的黑鎢礦和石英顆粒為例，在特定背景場(chǎng)強(qiáng)(0.7T)和離心強(qiáng)度(13.98G)條件下，對(duì)顆粒在旋流多梯度磁選機(jī)中的受力情況進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明:①當(dāng)顆粒粒徑大于10 u m時(shí)，黑鎢礦所受的磁力為影響其回收率的第一要素，離心力為影響其回收率的第二要素。由于密度和比磁化系數(shù)的差異

6、，導(dǎo)致黑鎢礦徑向受力較石英大一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此黑鎢礦和石英可以實(shí)現(xiàn)良好的分離;②顆粒在徑向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，弱磁性顆粒受到的磁力，尤其是弱磁性顆粒磁化后所發(fā)生的磁團(tuán)聚（相當(dāng)于增大了磁性顆粒的粒徑），可以強(qiáng)化磁性物料和非磁性物料在徑向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的分離;當(dāng)物料到達(dá)磁介質(zhì)表面后，磁性顆粒所受到磁介質(zhì)的磁力可大大增加其與非磁性顆粒間的受力差異;③離心力場(chǎng)不僅有利于物料的分散和磁性顆粒與磁介質(zhì)的充分接觸，有效地避免夾雜和堵塞，還有利于延長(zhǎng)顆粒在分選腔中的

7、運(yùn)動(dòng)行程，增加顆粒的捕捉概率。
　　對(duì)某黑鎢礦樣進(jìn)行單一磁力或離心力力場(chǎng)試驗(yàn)研究，并通過(guò)1stopt數(shù)值分析軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，通過(guò)力場(chǎng)的疊加確定了復(fù)合力場(chǎng)與黑鎢礦精礦回收率和品位的理論模型，使用理論模型對(duì)旋流多梯度磁選機(jī)處理該黑鎢礦的結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果表明:在低離心力場(chǎng)強(qiáng)下，通過(guò)調(diào)節(jié)旋流多梯度磁選機(jī)的背景場(chǎng)強(qiáng)和反向沖洗水，側(cè)重于利用弱磁性物料的比磁化系數(shù)差異，能較大程度地提高精礦品位，對(duì)論文中的黑鎢礦（WO3品位為0.