往复式永磁高梯度磁选机的磁系和介质分析及高岭土除杂实验研究

摘要

高梯度磁选(HGMS)是20世纪60年代末、70年代初发展起来的磁分离技术。它能产生很高的磁场梯度和磁场强度，在磁化空间的任何位置，梯度的数量级是相同的，但和一般磁选机相比，磁场梯度大大提高，这样为磁性颗粒提供了强大的磁力来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。目前高梯度磁选在国内高岭土除杂中应用的还不是很多，我国高岭土除杂主要用的是化学漂白的方法，而化学漂白中用到的很多化学药剂不但成本高，而且会对环境造成污染。电磁高梯度磁选机分选效率高，永磁高梯度磁选机采用永磁磁系，运行能耗低。因而加强永磁高梯度磁选机对高岭土除杂的方法的研究具有重要意义。我院研制的双箱往复式永磁高梯度磁选机，采用永磁磁系，节能环保。
　　 本文在前人研究的基础上，对我院研制的双箱往复式永磁高梯度磁选机的分选机理做了进一步的研究探讨，通过运用数学解析的方法对均匀磁场中无限长圆柱形聚磁介质的磁场特性进行了分析，并运用DLVO理论等相关数学模型对圆柱形介质表面及周围磁性及非磁性颗粒的受力进行了计算分析，并推导出单根长直圆柱体介质周围的磁性矿粒的大致运动轨迹，探讨其分选原理，得出了均匀磁场中长直圆柱体周围，当α角从0°到45°再到90°变化时，切向方向的磁力从0增大到最大再减小到0等结论。随后运用ANSYS软件，对该高梯度磁选机的磁系及各种不同形状、不同位置时的聚磁介质及介质群进行了有限元模拟分析，得出了如下结论:增厚磁系和减小分选腔厚度能增大分选腔磁感应强度;均匀磁场中横截面为任意形状的单根长直介质周围的磁场分布及大小在横截面形状一定时与介质尺寸无关，梯度与介质尺寸成反比;尖角周围的磁感应强度和磁感应强度梯度均随着尖角平分线与磁场方向的夹角在0°～90°内随着夹角的增大而减小（磁感应强度梯度带符号比较，取指向介质的方向为正）;多根介质在交错排列时介质在沿磁场方向的距离与垂直于磁场方向的距离的比值小于某一特定值的情况下介质在沿磁场方向的距离越小引力区磁场越强梯度越大等结论。
　　 最后，本文通过对福建漳州高岭土进行了该永磁高梯度磁选机的实验，说明了使用该永磁高梯度磁选机对高岭土除杂工序具有明显的效果，可以明显降低化学漂白中化学试剂的用量以及电磁高梯度磁选机的工作量，从而对节能环保都具有重要意义。并通过电磁高梯度磁选机模拟对比了永磁高梯度磁选机在磁感应强度分别为0.8T和0.9T时的分选效果，得出了磁感应强度为0.9T时的分选效果要比0.8T时好，说明了前面对该永磁高梯度磁选机磁系进行了改进的现实意义。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 论文的意义和目的

1．2 高岭土除杂的工艺流程

1．3 高岭土除杂常用方法

1．4 高梯度磁选理论

1．4．1 高梯度磁场中矿粒所受到的磁力

1．4．2 力平衡模型

1．4．3 运动轨迹模型

1．4．4 聚集模型

1．4．5 DLVO理论模型

1．5 国内外高岭土除杂的设备

1．6 垂直磁系和水平磁系高梯度磁选机的比较

1．7 国内外对聚磁介质的研究

1．8 论文的主要研究内容

第二章 双箱往复式永磁高梯度磁选机的分选机理分析

2．1 圆柱形磁介质的磁场特性

2．2 单根介质微细粒级弱磁性矿粒在分选腔中的受力分析

2．2．1 矿粒受到的磁力

2．2．2 矿粒受到的有效重力

2．2．3 矿粒受到的流体推动力

2．2．4 摩擦力

2．2．5 矿粒受到的范德华力

2．2．6 矿粒受到的静电力

2．2．7 磁偶极化力

2．2．8 矿粒的受力计算

2．3 单根介质下磁性矿粒的运动规律

2．4 本章小结

第三章 基于ANSYS平台对往复式永磁高梯度磁选机磁系进行的分析及介质研究

3．1 ANSYS简介

3．2 往复式永磁高梯度磁选机磁系的ANSYS分析研究

3．2．1 实验室设备的磁系的ANSYS分析

3．2．2 改进磁系分析

3．3 往复式永磁高梯度磁选机的聚磁介质的ANSYS分析

3．3．1 常见形状的单根聚磁介质的磁场特性的ANSYS分析

3．3．2 不同位置对介质周围磁场的影响

3．3．3 生产及实验所用的单根介质的ANSYS分析

3．3．4 多根聚磁介质在匀强磁场中的磁场特性研究

3．4 本章小结

第四章 往复式永磁高梯度磁选机的高岭土除杂实验研究

4．1 原矿性质分析

4．1．1 原矿多元素分析及铁物相分析

4．1．2 主要矿物特征及产出形式

4．1．3 铁的赋存状态分析

4．2 高岭土的高梯度磁选实验

4．2．1 往复式永磁高梯度磁选机的高岭土除杂实验

4．2．2 电磁高梯度磁选机的高岭土除杂实验

4．3 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢