湿式永磁强磁选机磁系磁场分析研究

摘要

磁选是在非均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异，实现矿物分选的一种选矿方法。该方法操作简单、效率高、污染少，在矿物加工等工业领域中占有重要地位。近几十年来，随着磁选技术的发展与稀土永磁材料的应用，磁选设备的永磁化进程逐步加快。永磁磁系组装完成后性能稳定，工作过程中无需电力激磁和冷却系统，故障率低，因此新型永磁磁选设备的研制受到广泛的重视。
　　 研制永磁磁选机，首先要完成磁系的设计工作，磁系的磁场分布情况决定磁系设计的成败，它既影响磁选设备的性能，又为其余构件制造和安装工作提供依据。由于永磁磁系一旦组装完成不能拆分和调整，因此需要磁系磁场分布的研究进行指导，避免不必要的损失。
　　 论文概述了现代磁选理论的研究进展及国内外磁选机的研究现状。从实验研究法和理论计算法两个方面总结了磁系磁场分布的研究方法。针对研制的湿式永磁强磁选机的圆角齿极磁系：首先通过分析对比，选择合适的磁性材料；然后运用复变函数推导出分选空间内磁场强度、磁场梯度的数学模型；然后利用ANSYS的磁场分析功能，对磁系的磁场分布进行有限元仿真，分析齿极间的磁场分布特征，探讨齿极及气隙对磁场分布的影响；最后用研制出的湿式强磁选原理试验机对安徽某铁矿选矿厂弱磁选尾矿进行抛尾试验研究。
　　 根据湿式永磁强磁选机磁系的要求和现有永磁材料的性能，选用新型钕铁硼稀土永磁材料，内禀矫顽力578 kA/m，相对导磁率1.103。
　　 磁系磁场的ANSYS有限元仿真结果表明，随着距齿极表面距离的增加，感应磁场强度下降；齿极半径的增加，气隙中感应磁场强度降低，作用深度降低；气隙宽度减少，感应磁场强度升高，但分选空间减少。
　　 处理安徽某铁矿选矿厂的弱磁选尾矿，给矿铁品位12.35％，主要以赤褐铁矿和菱铁矿等弱磁性矿物存在。最佳条件下，磁选一次可获得品位27.33％，回收率65.50％的弱磁性铁精矿，高于现场分选指标，说明磁场分析方法具有一定的适用性。