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复合力场磁性皮带溜槽的研制与机理研究

复合力场磁性皮带溜槽的研制与机理研究

作者：江路通中国地质科学院

学位级别：硕士

复合力场分选设备是新型高效选矿设备研发的一个重要方向。设备内部形成的多个力场能充分利用矿物间密度、粒度、比磁化率、电导率等物理性质差异达到强化颗粒迁移路径差异的目的,改善分选体系的分选效果,提高分选的选择性。本文在传统... 详细信息

复合力场分选设备是新型高效选矿设备研发的一个重要方向。设备内部形成的多个力场能充分利用矿物间密度、粒度、比磁化率、电导率等物理性质差异达到强化颗粒迁移路径差异的目的,改善分选体系的分选效果,提高分选的选择性。本文在传统重选皮带溜槽的基础上将磁力场与重力场相结合,对皮带溜槽内部流场及矿物颗粒运动、分层规律进行了理论研究,研制了复合力场磁性皮带溜槽。使用处理量0.3t/h的CPL-8030型实验室样机对攀枝花钛铁矿、铁山垅黑钨细泥进行了分选试验研究,探究了该设备对弱磁性矿物的分选性能及影响因素。本论文分析了溜槽内部清水流膜和矿浆流膜的受力情况,建立了流膜运动的基本动力学方程。通过求解动力学方程得到了流膜的速度分布规律,并用Fluent软件对溜槽内部的流场进行了仿真分析。结果表明:粘性近似和无近似条件下得到的速度分布较为准确,而紊流近似则误差较大,不宜直接使用;清水和矿浆流膜中的纵向速度都随相对深度的增大而增大,且在相对深度较小时增加快,在相对深度较大时增加慢,随后逐渐趋于平稳;相同深度时,矿浆流膜的纵向速度始终要比清水流膜要大,速度梯度曲线表明近壁处的速度梯度差异是造成矿浆和清水流膜速度分布差异的主要原因;在流膜厚度h=1.34mm,平均密度(?)=1.3g/cm时,矿浆流膜表面速度U=0.66m/s,而清水流膜为0.62m/s。随后,论文计算了石英、辉石、钛铁矿等实际矿物颗粒在溜槽内纵向运动规律以及法向分层规律。结果表明:三种矿物的分选粒度下限分别为25.9μm、17.6μm和10.2μm;磁性皮带溜槽回收38μm钛铁矿的最小分选距离在48.15cm和83.89cm之间;石英、辉石在磁性皮带上稳定沉积的临界粒度分别为180μm和106μm,不小于18μm的钛铁矿都能在槽底稳定沉积。高密度和粗粒度具有相同的分层规律,都处于底层,但在一定范围内粗粒度的分层效应要更为明显;在倾角增大时,同种颗粒在溜槽内的分布具有向表层膨胀的趋势,将有利于矿浆的分散。研制了实验室型复合力场磁性皮带溜槽。其具有以下几个特点:(1)采用表面磁场分布均匀的磁性皮带作为磁系。与传统永磁磁系相比,磁性皮带不存在磁场分布过窄或不均的问题,且表面磁场由许多磁场强度大小不一的微小区域构成。这样的磁场分布特征能在有效吸附磁性矿物颗粒的同时保证颗粒的松散。(2)设备下端的强磁滚筒装置能够将吸附紧密的强磁性矿物从磁性皮带上分离开,使分选过程在一定程度上达到非磁、弱磁、强磁性矿物的分离,这样不仅减小了残留的强磁性矿物对分选的影响,而且大大简化了分选过程。(3)复合力场磁性皮带溜槽在分选矿物过程中可以通过调节皮带转速、倾斜角度、冲洗水量等操作变量来适应不同矿物的分选要求,具有较好的适应性和灵活性。采用CPL-8030复合力场磁性皮带溜槽对攀枝花某钛铁矿和铁山垅黑钨细泥进行了分选试验研究。探究了入料粒度、皮带转速、倾斜角度、冲洗水量四个操作参数对分选结果的影响,并与其它几种重、磁选设备进行了对比。试验结果表明:设备入料粒度需要合适,过粗入料和过细入料都会恶化分选效果;倾斜角度和冲洗水量的增大可以提高设备的分选精度,皮带转速与倾斜角度、冲洗水量需要互相匹配,大倾角、大冲洗水量时需要较快的皮带转速。与其它设备相比,磁性皮带溜槽综合分选效果要明显优于摇床、重选皮带溜槽和平板高梯度磁选机等设备;与脉动高梯度磁选机相比,富集比提高了0.21,且分选过程更节能降耗。

关键词：复合力场磁选溜槽数值计算流场特征

成核剂在微孔发泡过程中复合力场下的实验研究

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塑料 2007年第5期36卷 25-29,76页

作者：王明义周南桥李兵文生平华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东广州510640

研究了成核剂类型、成核剂粒度、成核剂含量、振动参数对微孔发泡塑料泡孔形态的影响。通过对模拟振动挤出过程PS发泡的实验研究表明:加入适当的成核剂能较好地改善泡孔形态,同时振动力场的引入有利于成核剂的均匀分散,形成均匀致密的... 详细信息

研究了成核剂类型、成核剂粒度、成核剂含量、振动参数对微孔发泡塑料泡孔形态的影响。通过对模拟振动挤出过程PS发泡的实验研究表明:加入适当的成核剂能较好地改善泡孔形态,同时振动力场的引入有利于成核剂的均匀分散,形成均匀致密的气泡。

关键词：微孔塑料成核剂复合力场发泡成型

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磁铁矿颗粒在复合力场中的沉降特性研究

矿冶工程 2022年第6期42卷 86-88,92页

作者：范喜杰徐冬林吴前锋朱巨建任伟杰郭小飞鞍钢集团鞍千矿业责任有限公司辽宁鞍山114043 辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051

采用具有磁场的改进型利亚申柯沉降试验装置,测定了不同粒度磁铁矿单体、富连生体、贫连生体及脉石在静水、上升水流、磁场作用以及磁场和上升水流联合作用下的沉降速度。结果表明,流体曳力不仅阻碍了颗粒群的沉降运动,还削弱了各组分... 详细信息

采用具有磁场的改进型利亚申柯沉降试验装置,测定了不同粒度磁铁矿单体、富连生体、贫连生体及脉石在静水、上升水流、磁场作用以及磁场和上升水流联合作用下的沉降速度。结果表明,流体曳力不仅阻碍了颗粒群的沉降运动,还削弱了各组分密度的差异,缩小了富连生体与贫连生体、脉石的沉降速度差异。增加磁场强度能够提高强磁性颗粒的沉降速度,但对其中细粒级沉降速度的影响较小。流体曳力和磁力复合作用下,磁铁矿单体和富连生体与其他颗粒的沉降速度差异明显增大。

关键词：磁铁矿流体曳力磁力复合力场沉降特性

高频振动-梯级布风复合力场细粒煤干法分选试验研究

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高频振动-梯级布风复合力场细粒煤干法分选试验研究

作者：邓辉中国矿业大学

学位级别：硕士

煤炭是我国的主体能源,是能源安全的压舱石和稳定器,起兜底保障作用。我国煤炭资源禀赋差,低品质煤储量大,不经分选直接应用会产生严重环境污染,亟需进行清洁加工提质。选煤是洁净煤的源头技术,是煤炭清洁加工利用的有效途径。我国煤炭... 详细信息

煤炭是我国的主体能源,是能源安全的压舱石和稳定器,起兜底保障作用。我国煤炭资源禀赋差,低品质煤储量大,不经分选直接应用会产生严重环境污染,亟需进行清洁加工提质。选煤是洁净煤的源头技术,是煤炭清洁加工利用的有效途径。我国煤炭资源与水资源呈逆向分布,干法分选不用水,是解决占我国煤炭资源2/3以上的西部干旱缺水地区煤炭分选的有效方法。近年来,细粒煤产率逐渐增加,针对于细粒煤的高效干法分选,在工业中一直没有成熟的技术。目前,复合力场干法分选技术已经实现了>6mm粗粒煤的分选,而对于复合力场分选机分选效果与粒度下限的关键因素,振动频率与布风方式决定振动能量的输配与布风效果。因此,本文着重研究振动频率与梯级布风对细粒煤分选效果的影响规律与分选效果协同优化。基于风速仪测量,探究床面不同区域的气速分布规律,揭示梯级布风的气流分布特性,发现在横向料流方向与纵向料流方向气速呈梯度递减。基于振动测试系统,探究不同频率与不同区域振动规律,揭示高频振动和不同区域的振动特性,发现随着频率增大,精煤区域与矸石区域在X、Y、Z轴向振动频率始终与振动电机保持一致,且频率增大两端区域X轴向振动加速度保持不变,Y、Z轴向明显增大。精煤区域相比于矸石区域拥有更大的振动加速度,有助于细粒煤的分选。基于高速摄像系统与球形惯性传感器,探究复合力场干法分选机中不同密度的运动规律与受力规律,揭示不同密度的细粒煤动力学特性,发现高密度颗粒由于摩擦力与高频激振力的作用,一直在沿着横向料流向着矸石段运动,低密度颗粒主要受到自身重力与风力作用,沿着分选床的X轴运动。高密度颗粒在高频振动-梯级布风复合力场干法分选机中三个方向受力均逐渐减小,低密度颗粒在干法分选机中三个方向受力均逐渐增大。根据前期探索试验,对分选效果影响较大的振动频率、床面倾角、气速、格条高度、分选时间五个操作参数,进行单因素试验法。选取单因素试验中对分选细粒煤效果影响最大的三个参数,采用多因素响应曲面法确定三个参数分选细粒煤的显著性。结果显示:采用高频振动-梯级布风复合力场干法分选机分选6-1 mm黑山矿细粒煤时,在振动频率、气流速度、床面倾斜角度操作参数分别为34Hz、2.24m/s、13°时,其灰分离析值为4.67,E=0.115g/cm,分选效果最好。基于实验室分选所得最优操作参数,采用高频振动-梯级布风复合力场半工业性分选试验系统对黑山露天煤矿薄煤层低质煤-30mm原煤进行了分选试验。着重分析了-6mm原煤分选效果,结果表明30-0mm精煤热值达到5500kcal/kg,30-1mm各粒级精煤热值均提高500kcal/kg以上,3-1mm分选可能偏差E复合力场半工业性分选系统能实现有效分选。该论文共计图68幅,表22个,参考文献107篇

关键词：细粒煤复合力场高频振动梯级布风密度离析

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复合力场设备在选矿实践中的应用

现代矿业 2015年第9期31卷 214-215页

作者：马学毅于勇邓宗岳刘贞北方重工集团有限公司矿山机械分公司

概述了磁选柱、磁力水力旋流器、磁浮选机等磁复合力场选矿设备的主要结构、分选原理及其现场应用效果。提出复合力场设备作为一种新型高效节能的选矿设备对原来不能利用的超贫、杂、细铁矿石可提高选别效果,复合力场的选别工艺设备替... 详细信息

概述了磁选柱、磁力水力旋流器、磁浮选机等磁复合力场选矿设备的主要结构、分选原理及其现场应用效果。提出复合力场设备作为一种新型高效节能的选矿设备对原来不能利用的超贫、杂、细铁矿石可提高选别效果,复合力场的选别工艺设备替代单一力场的选别工艺设备将成为必然趋势,且具有广阔的应用前景。

关键词：复合力场选矿设备磁选柱磁力水力旋流器磁浮选机

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新型磁力水力旋流器及其复合力场的研究

广东有色金属学报 1998年第2期8卷 79-85页

作者：汤玉和刘敏娉尤罗夫ПП 广州有色金属研究院克里沃伊罗格技术大学

磁力水力旋流器是一种高效分选磁性物料的设备 .采用测试、计算等方法对新型磁力水力旋流器的复合力场进行分析 ,从理论上定量地推测出离心力、磁场力和拖曳力的大小 ,并且定性地分析了层间剪切力及层间斥力对磁团的影响 .结果表明 ,对... 详细信息

磁力水力旋流器是一种高效分选磁性物料的设备 .采用测试、计算等方法对新型磁力水力旋流器的复合力场进行分析 ,从理论上定量地推测出离心力、磁场力和拖曳力的大小 ,并且定性地分析了层间剪切力及层间斥力对磁团的影响 .结果表明 ,对分选过程起决定作用的力是离心力 ;磁性颗粒所形成的磁团大小以及它们的强度取决于外磁场的强度、矿浆浓度和矿浆在旋流器中的流动速度 ;反流圆盘是新型磁力水力旋流器的关键部件 ,它对减少金属流失起到非常重要的作用 .

关键词：磁力水力旋流器复合力场磁团反流圆盘选矿

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磁性废料的复合力场脱水

国外金属矿山 1996年第2期21卷 26-31页

作者： J.L.沃森 P.L.加德纳康勇美国密苏里-罗拉大学冶金工程系

许多工业废物的回收和处理受到了有效脱水能力的严格限制。炼钢过程排出的废物就属于这种类型。世界上有许多钢厂和类似工业在生产中要排出大量废物。钢铁工业排出的许多废水的特点是固体含量低（固体重量小于25％）、铁含量高（大于50... 详细信息

许多工业废物的回收和处理受到了有效脱水能力的严格限制。炼钢过程排出的废物就属于这种类型。世界上有许多钢厂和类似工业在生产中要排出大量废物。钢铁工业排出的许多废水的特点是固体含量低（固体重量小于25％）、铁含量高（大于50％）、磁性物质含量高（Fe3O4大于50％）、细颗粒（小于25μm）多。这些性质往往阻碍了钢厂废水的有效脱水，而有效脱水是减少处理或回收废弃物料量所必须的。此外，有效的脱水工艺还可以得到不含固体颗粒的无污染水，可以作为无公害流体加以回收或排放。本文将论述含细粒磁性物料废物脱水新工艺的研究情况。本工艺包括磁场作用下的化学絮凝和絮凝浆体的真空过滤产生的滤饼及滤液两部分。这项复合力场脱水的专利技术通过制造一台由内部装有固定磁块的真空鼓式过滤机而宣告完成。稀土磁块是由宾州伊利兹（Eriez）磁性材料公司制造的，由犹他州盐湖城的韦斯泰克（WesTech）工程公司安装到实验型真空鼓式过滤机内。本文叙述了复合力场脱水对人工混合磁性矿浆试样和钢厂实际废水的试验结果。试验表明，应用磁场显著地改变了含磁性颗粒浆体的脱水机制。可能由于磁性颗粒沿着磁力线方向的定向排列形成通道，使滤饼内产生了许多上下贯通的孔隙，这样就可形成较厚的滤饼，而滤液?

关键词：磁性废料复合力场脱水选矿

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磁铁矿颗粒在复合力场中的运动轨迹研究

有色金属（选矿部分） 2011年第2期 43-47页

作者：王芝伟梁殿印北京矿冶研究总院北京100070

针对我国铁矿物资源日益贫、细、杂化的基本情况,为了进一步探索磁铁矿分选机理,提高选矿效率,本文对复合力场中磁铁矿颗粒在流体中的运动状态进行了研究。分析了颗粒的受力情况,建立了颗粒的运动微分方程,并应用计算机数学软件对其进... 详细信息

针对我国铁矿物资源日益贫、细、杂化的基本情况,为了进一步探索磁铁矿分选机理,提高选矿效率,本文对复合力场中磁铁矿颗粒在流体中的运动状态进行了研究。分析了颗粒的受力情况,建立了颗粒的运动微分方程,并应用计算机数学软件对其进行解析计算,得出了复合力场中磁铁矿颗粒在流体中的速度-时间函数和瞬时运动轨迹,并推理出颗粒的运动趋势。为开发新型高效复合力场分选设备提供了理论依据。

关键词：复合力场磁性颗粒运动轨迹

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磁力煤泥重介旋流器分选密度强化作用研究

煤炭科学技术 2020年第3期48卷 227-231页

作者：樊盼盼董连平刘翼洲骆灿金连经利陈忠钰樊民强太原理工大学煤科学与技术教育部与山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

为了提高煤泥重介旋流器分选效果,丰富调控手段,以实验室磁力复合煤泥重介旋流器为研究对象,针对现阶段磁力旋流器励磁方式-空心线圈电磁场,以低碳钢为材料进行了附加磁路结构设计,实现了旋流器分选区磁场的靶向引导与强化。采用有限元... 详细信息

为了提高煤泥重介旋流器分选效果,丰富调控手段,以实验室磁力复合煤泥重介旋流器为研究对象,针对现阶段磁力旋流器励磁方式-空心线圈电磁场,以低碳钢为材料进行了附加磁路结构设计,实现了旋流器分选区磁场的靶向引导与强化。采用有限元模拟分析软件ANSYS对设计磁路进行磁场特性仿真分析,得到附加磁路结构可改变分选作用区磁场形态,提高磁场强度的结论,线圈中心最大磁场强度由无磁路时的4102 A/m提高到大聚磁环作用下的4930 A/m,内聚磁结构因其特殊的结构设计达到14418 A/m。基于磁场仿真结果,对比进行了不同磁路磁场特性下纯磁铁矿粉介质分配试验和-3 mm粗煤泥重介质分选试验,得到不同磁场强度下纯磁铁矿粉底流、溢流分配规律及粗煤泥分选规律。试验结果表明,相比于无磁路磁场,外聚磁磁路结构不改变底流、溢流介质分配规律的总体趋势;内聚磁结构对磁场积聚作用强,磁场强度高,溢流悬浮液密度较空心线圈降低,底流悬浮液密度较空心线圈升高,精煤、尾煤灰分较空心线圈均有所上升,得到内聚磁结构可强化提高煤泥重介旋流器分选密度的结论。通过对磁力旋流器磁场附加磁路,为磁力旋流器磁场设计提供了一种新方法,为分选效果磁调控方法提供了一种新思路,对优化磁力旋流器磁场特性,充分发掘磁场在煤泥重介旋流器分选工艺的应用潜力、丰富复合力场分选理论具有一定的理论与实践意义。

关键词：重介旋流器分选密度粗煤泥分选效果复合力场