磁性材料磁選磁場(chǎng)解析法研究及應(yīng)用
在
磁性材料磁選設(shè)備中，磁系設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，所以對(duì)磁系磁場(chǎng)的了解是十分重要的，它對(duì)分析磁選設(shè)備的性能，進(jìn)而確定適宜的磁系結(jié)構(gòu)參數(shù)，磁極形狀和尺寸，以及研究磁性顆粒受力情況起著重要的作用。同時(shí)，為了優(yōu)化結(jié)構(gòu)、節(jié)省材料，設(shè)計(jì)制造供不同用途且能滿足特定磁場(chǎng)要求的磁系體系，就必須對(duì)其磁場(chǎng)的大小與分布，作出嚴(yán)密的分析與準(zhǔn)確的計(jì)算。
基于此，本論文研究了：
1、在磁場(chǎng)分布研究中得出，數(shù)值計(jì)算法的有限差分法、有限元法和邊界元法計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，各自優(yōu)缺點(diǎn)明顯。目前，有限差分法還在不斷發(fā)展中，但總的來(lái)說(shuō)用得比較少；有限元法用得最廣泛，能處理任意邊界和許多不同問(wèn)題的有限元法分析軟件也在不斷地發(fā)展中，促進(jìn)了有限元方法的實(shí)際應(yīng)用。因此，在電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算分析的各種方法中有限元法居于主導(dǎo)地位。對(duì)于線性均勻媒質(zhì)，邊界元法比有限元法更具優(yōu)勢(shì)。邊界元—有限元混合法兼?zhèn)淞诉吔缭ê陀邢拊ǖ膬?yōu)點(diǎn)，具有很好的發(fā)展?jié)摿Γ捎谟邢拊ㄔ絹?lái)越完善，邊界元—有限元混合法更依賴于邊界元法的研究發(fā)展而發(fā)展。
2、分析了磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究法和數(shù)值計(jì)算法的優(yōu)缺點(diǎn)，我們決定采用數(shù)理方程法、復(fù)變函數(shù)法和許瓦茲變換法等解析解法來(lái)進(jìn)行磁場(chǎng)分布研究。
磁性材料解析解法是借助于數(shù)學(xué)方法和物理概念來(lái)進(jìn)行磁場(chǎng)分布研究的方法，可以用完整的數(shù)學(xué)和理論進(jìn)行推導(dǎo)，有完整的理論表達(dá)式，便于從動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行磁分離原理研究及建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。
3、采用數(shù)理方程法得出了開放磁系指數(shù)公式的推導(dǎo)、磁流體靜力分選機(jī)楔型和雙曲線型磁極磁場(chǎng)分布公式；采用復(fù)變函數(shù)法得出了對(duì)輥磁選機(jī)、開放型平面磁系、YDQC——500Ⅱ型強(qiáng)磁選機(jī)磁場(chǎng)分布公式；采用許瓦茲變換法得出了齒板介質(zhì)磁場(chǎng)分布公式。計(jì)算與測(cè)試結(jié)果表明：它們能較好的說(shuō)明這些磁場(chǎng)的分布規(guī)律。
4、磁流體分選理論中磁系設(shè)計(jì)方法，為非均勻場(chǎng)磁系設(shè)計(jì)提供了理論分析方法；磁流體靜力分選中垂直沉降理論，為磁選分離動(dòng)力學(xué)研究提供了范例。完善了磁流體分選理論。
5、在研究磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的分布情況下，采用新開發(fā)出來(lái)的稀土永磁體材料，特別是Nd-Fe-B永磁材料的出現(xiàn)，使得磁體的磁能積大幅度地提高，運(yùn)用材料科學(xué)和物理學(xué)相結(jié)合的方法，研制出了新型的磁系方案，開發(fā)了YDQC系列永磁磁選機(jī)。
6、YDQC-500型強(qiáng)磁選機(jī)利用旋轉(zhuǎn)磁系造成高頻率的強(qiáng)大離心力對(duì)礦粒進(jìn)行強(qiáng)烈的分選作用，使夾雜在磁性礦粒中的非磁性礦粒和脈石不斷暴露出來(lái)被沖洗水洗掉，拋掉精礦中夾雜的脈石和非磁性礦粒雜質(zhì)，從而達(dá)到提高精礦品位的目的。該強(qiáng)磁選機(jī)的精礦傳送帶即不導(dǎo)磁不銹鋼帶具有的多功能性，保護(hù)磁系，起移動(dòng)介質(zhì)的作用，形成層流邊層，起導(dǎo)引顆粒實(shí)現(xiàn)分離作用，使之利于設(shè)備向大型化、系列化方向發(fā)展。從而說(shuō)明精礦傳送帶即不導(dǎo)磁不銹鋼帶這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新穎性與多功能性，為分選過(guò)程創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)也節(jié)省了材料與成本，使設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、緊湊。 7、在探索分選的最佳形式及其條件的同時(shí)，詳細(xì)分析了YDQC-500Ⅱ型強(qiáng)磁選機(jī)的分選空間內(nèi)礦粒的各種受力，從而得出磁性礦粒在分選區(qū)內(nèi)水平方向的運(yùn)動(dòng)方程，得出其數(shù)學(xué)模型如下： 從而為設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化選擇和分選試驗(yàn)提供了量化的關(guān)系。
8、以某氧化錳礦為礦樣，對(duì)其進(jìn)行多因素正交試驗(yàn)，得出YDQC-500Ⅱ型強(qiáng)磁選機(jī)的選別試驗(yàn)條件為：磁系轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)／分，帶速為0.5米／秒，給礦濃度為25％，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.4特斯拉。
9、通過(guò)對(duì)分選試驗(yàn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算分析，進(jìn)一步說(shuō)明YDQC-500Ⅱ型強(qiáng)磁選機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及給礦山和社會(huì)將帶來(lái)的良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
10、基于VB語(yǔ)言開發(fā)了集磁選機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，AutoCAD自動(dòng)繪圖和設(shè)計(jì)文檔自動(dòng)生成為一體的CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)圖形界面友好、交互性好、操作者只需按照界面提示輸入少量的設(shè)計(jì)參數(shù)，系統(tǒng)就可以自動(dòng)完成參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、設(shè)計(jì)文檔和AutoCAD繪圖等所有工作，從而達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)精度的目的。
