重介旋流器分选密度磁调控方法及规律研究

摘要

大直径三产品重介旋流器是煤炭高效分选的最有效方法与设备之一，但其二段分选密度难以在线调控的缺点，制约着选煤厂分选效率的提高，成为选煤行业亟待解决的技术性难题。针对此问题，论文以磁场作为重介旋流器分选密度调控手段，以-3 mm粗煤泥为研究对象，以不同磁场特性下重介旋流器底流、溢流产品灰分为宏观指标，通过改变磁场位置、强度、梯度等磁场特性条件和旋流器的操作条件，综合考虑介质分配试验、分选效果试验，浮沉结果等对其分选效果进行评定，辅以磁场模拟手段，揭示分选密度与磁场特性的对应关系，最终解决在给定入料悬浮液密度情况下提高和降低分选密度的技术问题。
　　在旋流器柱段安装大直径线圈和在锥段安装小直径线圈，得到位于此两处位置下施加磁场可提高旋流器分选密度的结论。通过对两位置处分选效果重选评定指标对比分析，各粒级分选密度较无磁场时普遍提高0.2 g·cm-3。对于粗粒级，可能偏差 Ep值变化不大，分选精度基本不变，对于较细粒级，当线圈位于柱段时，分选精度有所降低；线圈位于锥段时，分选精度略低于柱段。介质分配试验结果表明磁场的引入增强了介质的稳定性。在直径100mm旋流器上仍能重复以上试验规律，得到电磁场提高重介旋流器分选密度方法的普适性。不同位置、具有相似功效的组合磁系产生的复合磁场对旋流器分选密度的提升具有进一步促进作用。当磁场力过大时，则破坏了旋流器内流场的稳定性，分选效果变差。
　　根据导磁体聚磁原理，引入导磁结构，通过研究不同导磁体聚磁作用对钢球沉降过程及旋流器内磁性介质分配情况，在对其进行受力分析的基础上，得到了不同导磁结构下钢球沉降规律与介质分配规律，并通过带煤试验验证了导磁结构对分选过程的强化作用。
　　通过改变磁系位置、磁场强度、磁场梯度特性等，研究线圈位于旋流器锥部以下、底流口、底流口以下等各位置处对分选效果的影响。得出只有当线圈中心平面位于底流口之下时才能同时降低旋流器精煤尾煤灰分的结论。随着介质悬浮液密度的升高，降低分选密度时所需要的磁场强度也需相应提高。
　　对试验所用磁系进行磁场特性模拟，模拟结果表明，导磁结构的施加减小了磁场的作用范围，降低了磁场能量的耗散，对磁场具有“富集”作用；径向磁场分力和轴向磁场分力对提高悬浮液分选密度同时起作用：磁性介质在轴向磁场分力作用下向线圈中心聚积，局部浓度增大，同时在径向磁场力强化离心力场作用下向旋流器边壁运动，“分离锥面”密度增大，造成分选密度的升高；削弱径向力，强化轴向力，使磁性介质在轴向磁场力的作用下更多的向底流口移动，增大底流排出量，可降低旋流器分选密度。
　　本论文提供了一种新的通过磁场调控旋流器分选密度的方法，具有调整结构不与矿浆发生实际接触、不堵塞、调整方便、容易实现机械化和自动化等优点，有助于最终解决选煤工业中的三产品重介旋流器分选密度难以在线调整的技术性难题，对选煤成本的降低以及重介旋流器选煤效率提高和自动化水平的提升具有重要意义。

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第一章 引言

1.1研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究意义及主要内容

本章参考文献

第二章 重介旋流器磁调控系统构建及试验方法

2.1 试验系统的构建

2.2 样品性质

2.3 试验方法及评价指标

2.4 本章小结

本章参考文献

第三章 磁场作用下提升重介旋流器分选密度方法

3.1 磁系位置对分选效果的影响规律

3.2 磁场强度对分选效果的影响规律

3.3 组合磁系对重介旋流器分选密度的影响规律

3.4 旋流器工艺参数与磁场的协同效应

3.5 高磁场强度下分选效果变差原因分析

3.6 本章小结

本章参考文献

第四章 辅助导磁结构对旋流器分选效果的强化作用试验研究

4.1 辅助导磁结构工作原理及导磁结构设计

4.2 辅助导磁结构对钢球沉降影响规律试验研究

4.3 辅助导磁结构对分选效果的强化作用研究

4.4 本章小结

本章参考文献

第五章 磁场降低旋流器分选密度规律研究

5.1 降低旋流器分选密度探索性研究

5.2 单线圈降低旋流器分选密度规律研究

5.3 梯度磁场降低旋流器分选密度规律研究

5.4 本章小结

本章参考文献

第六章 电磁场模拟分析

6.1 ANSYS有限元电磁场模拟分析介绍

6.2 试验所用磁系磁场分析

6.3 本章小结

本章参考文献

第七章 结论与建议

7.1 主要研究结论

7.2 今后研究工作建议与展望

致谢

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