基本信息
- 項目名稱：
- 離心磁選機分選機理研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 近年來，磁選設備已成為選礦業(yè)不可或缺的一部分，但隨著礦產(chǎn)資源日益貧細化，基于經(jīng)驗基礎(chǔ)上制造的磁選設備，已不能滿足礦物精細化分選的需要。因此，從理論上對磁選機理進行研究，為新型高效磁選設備的研發(fā)提供理論支撐，滿足磁選設備研制的需要，已成為選礦界和磁選行業(yè)的共識和亟待解決的難題。鑒于此，本文以臥式離心磁選機為例，系統(tǒng)地研究離心磁選機的分選機理，為磁選設備的研制提供理論依據(jù)。
- 詳細介紹：
- 本文以臥式離心磁選機為例，系統(tǒng)地研究了磁選機內(nèi)顆粒的運動及其分選機理，為磁選設備的研制提供理論依據(jù)。詳細內(nèi)容如下： 第一、對磁選機內(nèi)單顆粒的磁選行為進行研究。通過合理假設建立單顆粒模型，并對單顆粒的受力和運動進行分析，得出進料口右下部分的筒長公式。 第二、多顆粒磁鏈模型的建立及其在理論研究中的作用。研究了磁性物在進料口部位的受力和運動，在水沖洗的作用下，結(jié)合磁鏈的性質(zhì)建立了多顆粒運動的磁鏈模型。并通過研究磁鏈在水沖洗作用下的受力，得出了水的沖洗范圍和能夠被沖洗出的、夾雜在磁鏈中的非磁性顆粒的最大當量直徑。 第三、提出了磁性顆?；厥章视嬎愎健Ｔ谒臎_洗周期內(nèi)對磁鏈進行運動分析，提出了分散度和可分離自由度兩個概念。即將水沖洗后被沖掉的非磁性顆粒占原磁鏈中非磁性顆粒的比例定義為分散度；將每次從磁鏈中沖出且不再被磁鏈捕獲的非磁性顆粒數(shù)占從磁鏈中沖出的總的非磁性顆粒數(shù)的比例定義為可分離自由度。然后結(jié)合水的沖洗次數(shù)、磁鏈的運動得出了進料口左上部分筒體的長度，進而給出了磁性顆?；厥章实挠嬎愎健? 第四、綜合分析了影響磁性顆粒回收率的主要因素，并給出了筒式磁選機優(yōu)化設計思路：1、當已知礦物中磁性顆粒當量直徑時，可以設計出適用于該種礦物分選要求的磁選機結(jié)構(gòu)方案，使各個設備參量都達到相對的最優(yōu)值，以此來提高磁性礦物的回收率。2、針對已經(jīng)定型的磁選設備，可以根據(jù)其主要參量計算出其能分選出的最大顆粒當量直徑，按照此標準將礦物磨制到一定粒度，從而使磁性礦物達到最大的回收率。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：研究離心磁選機分選機理，為磁選設備的改進提供理論依據(jù),改變靠經(jīng)驗研發(fā)的現(xiàn)狀，為資源節(jié)約型社會的建立做貢獻。 思路：由磁選設備發(fā)展現(xiàn)狀，分析其存在的缺陷和不足。并以新型的磁選設備為例，運用數(shù)學建模思想，根據(jù)運動學研究磁選機內(nèi)顆粒的運動。然后結(jié)合有限元理論運用ANSYS等軟件對模型進行模擬驗證并進行定量實驗研究。最后根據(jù)研究成果提出磁選機優(yōu)化設計思路。
科學性、先進性及獨特之處
- 科學性：由磁選設備研發(fā)過程現(xiàn)存問題，結(jié)合磁選原理確定研究對象和思路，綜合分析影響磁選的因素確定由單一到群體的研究思想，最后提出使用ANSYS軟件對所建模型進行模擬驗證。 先進性：當前國內(nèi)沒有本文所研究的成果，極具有前沿性。 獨特之處：1、摒棄了采用磁系優(yōu)化進行改進磁選設備的傳統(tǒng)方法。通過正逆向思維提出了提高磁性顆粒回收率的兩種方法。2、定義了自由度和可分離自由度兩個概念。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 實際應用價值：本研究成果應用于現(xiàn)場磁選機，可以有效提高礦物的分選回收率，提高資源利用率，切合節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的發(fā)展。 現(xiàn)實意義：為新型磁選設備的研發(fā)提供理論依據(jù)，改變磁選設備靠經(jīng)驗研發(fā)的現(xiàn)狀，并為同類問題的研究提供全新的研究方法和思路。
學術(shù)論文摘要
- 近年來，磁選設備已成為選礦業(yè)不可或缺的一部分，但隨著礦產(chǎn)資源日益貧細化，基于經(jīng)驗基礎(chǔ)上研制的磁選設備，已不能滿足礦物精細化分選的需要。鑒于此，本文以臥式離心磁選機為例，系統(tǒng)地研究離心磁選機的分選機理。主要內(nèi)容如下： 第一、通過合理假設建立單顆粒模型，并對單顆粒的受力和運動進行分析，得出進料口右下部分的筒長公式。 第二、建立了多顆粒磁鏈模型，在水沖洗的作用下 結(jié)合磁鏈的性質(zhì)研究磁鏈在水沖洗作用下的受力，得出了沖擊力范圍和能夠被沖洗出的夾雜在磁鏈中的非磁性顆粒的最大當量直徑。 第三、研究沖洗水沖洗周期對磁鏈的影響，提出了分散度和可分離自由度兩個概念。然后結(jié)合水的沖洗次數(shù)、磁鏈的運動得出了進料口左上部分筒體的長度，進而給出了磁性顆?；厥章实挠嬎愎健? 第四、綜合分析了影響磁性顆粒回收率的主要因素，并給出了離心磁選機優(yōu)化設計思路:1、當已知分選顆粒的當量直徑時，可使各個設備參量都達到相對的最優(yōu)值，設計出磁選機結(jié)構(gòu)方案。2、針對已定型的磁選設備，可根據(jù)設備參量計算出適合的分選顆粒的當量直徑，按照此標準將礦物磨制到一定粒度，從而使磁性礦物達到最大回收率。
獲獎情況
- 2011年獲得“河南理工大學第五屆‘挑戰(zhàn)杯’大學生課外學術(shù)科技作品競賽（哲學社會科學類社會調(diào)查報告和學術(shù)論文類）”一等獎。
鑒定結(jié)果
- 該作品確實在2011年獲得“河南理工大學第五屆‘挑戰(zhàn)杯’大學生課外學術(shù)科技作品競賽”一等獎。
參考文獻
- [1].夏紅峰.國內(nèi)磁選設備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].金屬礦山,2010,(9). [2].耿洪臣,馮泉,郭小飛.磁選技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].磁怯材料及器件,2010,(6). [3].張春娟,劉炯天,丁華瓊,胡衛(wèi)新.Falcon分選機對高硫煤的脫硫試驗研究[J].選煤技術(shù),2010,(1). [4].馮泉,郭小飛,袁致濤.磁選技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009,9(增刊). [5].黃金夫.我國磁鐵礦選礦工藝設備存在的問題及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2008,5（增刊）. [6].P?H?馬克西姆夫等.處理細級別選礦尾礦的新型分選設[J].國外金屬礦選礦，2008,(4). [7].庫建剛,張文彬,劉殿文.強磁性礦粒磁鏈形成機理[J].金屬礦山，2007：(372). [8].庫建剛，王安理，喬翠杰，張文彬.磁鏈受力分析在磁選回收率計算中的應用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2007,28(2). [9].謝朝學.細粒選礦研究[J].云南冶金,2007,36(2).
同類課題研究水平概述
- 1.磁選設備的發(fā)展概況 國內(nèi)磁選設備 主要有弱磁選設備、強磁選設備、超聲波復合電力場磁選機。弱磁選設備包括磁力滾筒、干式弱磁選機、濕式弱磁選機。其中磁力滾筒有電磁磁力滾筒和永磁磁力滾筒、濕式弱磁選機有筒式磁選機和磁重選礦機。 張春娟等 利用力場提高顆粒的沉降速度，改善微細顆粒的回收，60年代以來,一直是國內(nèi)外研究的熱點，多種選礦設備先后被開發(fā)出來。開發(fā)選礦設備的主要困難在于增大力的同時也增加了排料的困難，謝朝學 在細粒選礦研究中指出要實現(xiàn)連續(xù)排礦，勢必增加設備結(jié)構(gòu)的復雜性和水耗能耗，這是長期未能解決的難題。 國內(nèi)外選礦機主要有：云錫式間斷作業(yè)選礦機 ，逆流排礦選礦機、SL射流選礦機、尼爾森選礦機和超轉(zhuǎn)筒(Super bowl) 選礦機等。 2.國內(nèi)外研究概述 孫玉波和J.Svoboda 指出細粒或微細粒的鐵礦石或其他強磁性礦物（如硅鐵、磁赤鐵礦、磁黃鐵礦）進入磁選機的磁場時，沿著磁力線取向形成磁鏈或磁團聚體，磁團聚體中往往夾雜著各種連生體和單體脈石，對精礦品位的提高非常不利。對此，國內(nèi)外不少學者對磁團聚現(xiàn)象進行了不少的研究，取得了很多有益的成果。Eyssa等從磁學的角度出發(fā)，推導出在磁場中兩個鐵磁性顆粒之間的磁吸引力；Parker等計算了在外磁場中弱磁性顆粒間的磁相互作用能；Svoboda 把弱磁性顆粒視為磁偶極子，計算了兩磁性顆粒間的磁相互作用能；Bossis等通過假設顆粒間隙處的磁場近似分布，得到了磁流變液的剪切應力；儲德應等 給出了由庫倫定律決定的磁鐵礦顆粒間的相互作用通式；謝強計算了有強磁性礦物所結(jié)磁鏈的強度；朱應順等比較了柱狀和磁鏈結(jié)構(gòu)在磁流變液中的剪切應力；林潮等用分子電流的概念推導出磁鐵礦粒間的相互作用力的表達式；對于礦物在選機中的運動，向發(fā)柱 運用守恒方程，捕集速率方程和夾雜速率方程建立了高梯度磁選過程的非線性動態(tài)模型。 這些研究成果概述了選礦技術(shù)和磁選技術(shù)的理論依據(jù)及設備的發(fā)展情況，描述了磁選過程的物理學理論及局部運動模型，但很少有人將其應用于具體磁選機整個磁選過程中顆粒的受力和運動分析，通過建立數(shù)學模型，進而研究磁選機分選機理，為磁選設備的研制和改進提供理論依據(jù)，最終進行優(yōu)化改進，提高磁選效率。
