磁性材料磁選磁場解析法研究及應(yīng)用
在磁性材料磁選設(shè)備中，磁系設(shè)計是關(guān)鍵，所以對磁系磁場的了解是十分重要的，它對分析磁選設(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，為了優(yōu)化結(jié)構(gòu)、節(jié)省材料，設(shè)計制造供不同用途且能滿足特定磁場要求的磁系體系，就必須對其磁場的大小與分布，作出嚴(yán)密的分析與準(zhǔn)確的計算。
基于此，本論文研究了：
1、在磁場分布研究中得出，數(shù)值計算法的有限差分法、有限元法和邊界元法計算相當(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，但總的來說用得比較少；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，在電磁場數(shù)值計算分析的各種方法中有限元法居于主導(dǎo)地位。對于線性均勻媒質(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?zhèn)淞诉吔缭ê陀邢拊ǖ膬?yōu)點(diǎn)，具有很好的發(fā)展?jié)摿?，由于有限元法越來越完善，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、分析了磁場的實(shí)驗(yàn)研究法和數(shù)值計算法的優(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進(jìn)行磁場分布研究。磁性材料解析解法是借助于數(shù)學(xué)方法和物理概念來進(jìn)行磁場分布研究的方法，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分布公式；采用復(fù)變函數(shù)法得出了對輥磁選機(jī)、開放型平面磁系、YDQC——500Ⅱ型強(qiáng)磁選機(jī)磁場分布公式；采用許瓦茲變換法得出了齒板介質(zhì)磁場分布公式。計算與測試結(jié)果表明：它們能較好的說明這些磁場的分布規(guī)律。
4、磁流體分選理論中磁系設(shè)計方法，為非均勻場磁系設(shè)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、在研究磁場場強(qiáng)的分布情況下，采用新開發(fā)出來的稀土永磁體材料，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。從而說明精礦傳送帶即不導(dǎo)磁不銹鋼帶這一結(jié)構(gòu)設(shè)計的新穎性與多功能性，為分選過程創(chuàng)造了有利條件，同時也節(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，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％，磁場強(qiáng)度為1.4特斯拉。
9、通過對分選試驗(yàn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益測算分析，進(jìn)一步說明YDQC-500Ⅱ型強(qiáng)磁選機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及給礦山和社會將帶來的良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
10、基于VB語言開發(fā)了集磁選機(jī)優(yōu)化設(shè)計，AutoCAD自動繪圖和設(shè)計文檔自動生成為一體的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)計參數(shù)，系統(tǒng)就可以自動完成參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、數(shù)據(jù)庫檢索、設(shè)計文檔和AutoCAD繪圖等所有工作，從而達(dá)到縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計精度的目的。