磁性材料磁選磁場(chǎng)解析法研究及應用
在
磁性材料磁選設備中，磁系設計是關(guān)鍵，所以對磁系磁場(chǎng)的了解是十分重要的，它對分析磁選設備的性能，進(jìn)而確定適宜的磁系結構參數，磁極形狀和尺寸，以及研究磁性顆粒受力情況起著(zhù)重要的作用。同時(shí)，為了優(yōu)化結構、節省材料，設計制造供不同用途且能滿(mǎn)足特定磁場(chǎng)要求的磁系體系，就必須對其磁場(chǎng)的大小與分布，作出嚴密的分析與準確的計算。
基于此，本論文研究了：
1、在磁場(chǎng)分布研究中得出，數值計算法的有限差分法、有限元法和邊界元法計算相當復雜，各自?xún)?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)際應用。因此，在電磁場(chǎng)數值計算分析的各種方法中有限元法居于主導地位。對于線(xiàn)性均勻媒質(zhì)，邊界元法比有限元法更具優(yōu)勢。邊界元—有限元混合法兼備了邊界元法和有限元法的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的發(fā)展潛力，由于有限元法越來(lái)越完善，邊界元—有限元混合法更依賴(lài)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)驗研究法和數值計算法的優(yōu)缺點(diǎn)，我們決定采用數理方程法、復變函數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，可以用完整的數學(xué)和理論進(jìn)行推導，有完整的理論表達式，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的數學(xué)模型。
3、采用數理方程法得出了開(kāi)放磁系指數公式的推導、磁流體靜力分選機楔型和雙曲線(xiàn)型磁極磁場(chǎng)分布公式；采用復變函數法得出了對輥磁選機、開(kāi)放型平面磁系、YDQC——500Ⅱ型強磁選機磁場(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。計算與測試結果表明：它們能較好的說(shuō)明這些磁場(chǎng)的分布規律。
4、磁流體分選理論中磁系設計方法，為非均勻場(chǎng)磁系設計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)強的分布情況下，采用新開(kāi)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，使得磁體的磁能積大幅度地提高，運用材料科學(xué)和物理學(xué)相結合的方法，研制出了新型的磁系方案，開(kāi)發(fā)了YDQC系列永磁磁選機。
6、YDQC-500型強磁選機利用旋轉磁系造成高頻率的強大離心力對礦粒進(jìn)行強烈的分選作用，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)，從而達到提高精礦品位的目的。該強磁選機的精礦傳送帶即不導磁不銹鋼帶具有的多功能性，保護磁系，起移動(dòng)介質(zhì)的作用，形成層流邊層，起導引顆粒實(shí)現分離作用，使之利于設備向大型化、系列化方向發(fā)展。從而說(shuō)明精礦傳送帶即不導磁不銹鋼帶這一結構設計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)也節省了材料與成本，使設備結構合理、緊湊。 7、在探索分選的最佳形式及其條件的同時(shí)，詳細分析了YDQC-500Ⅱ型強磁選機的分選空間內礦粒的各種受力，從而得出磁性礦粒在分選區內水平方向的運動(dòng)方程，得出其數學(xué)模型如下： 從而為設備參數的優(yōu)化選擇和分選試驗提供了量化的關(guān)系。
8、以某氧化錳礦為礦樣，對其進(jìn)行多因素正交試驗，得出YDQC-500Ⅱ型強磁選機的選別試驗條件為：磁系轉速為400轉／分，帶速為0.5米／秒，給礦濃度為25％，磁場(chǎng)強度為1.4特斯拉。
9、通過(guò)對分選試驗進(jìn)行經(jīng)濟效益測算分析，進(jìn)一步說(shuō)明YDQC-500Ⅱ型強磁選機的優(yōu)點(diǎn)及給礦山和社會(huì )將帶來(lái)的良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
10、基于VB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了集磁選機優(yōu)化設計，AutoCAD自動(dòng)繪圖和設計文檔自動(dòng)生成為一體的CAD系統，該系統圖形界面友好、交互性好、操作者只需按照界面提示輸入少量的設計參數，系統就可以自動(dòng)完成參數優(yōu)化設計、數據庫檢索、設計文檔和AutoCAD繪圖等所有工作，從而達到縮短設計周期，提高設計精度的目的。
