磁路計算與聚磁介質研究

1、磁路計算與聚磁介質研究碗選設備的磁路讓算任務可分為兩類:(1)、已知磁選設備選別空間的磁感應強度和各部分的幾何尺寸，求所需要磁勢的安匝數。(2)、已知設備磁勢的安匝數和各部分的幾何尺寸，求選別空閭所產生的磁感應強度。磁選設備的磁路計算任務通常是解決第一類問題。根據磁路計算的基本任務提出的要求和已知條件，選擇合適的計算公式，而 計算公式又和某些磁量和定律有關。表示某點磁場性質的基本磁量是磁感應強度b,磁通的連續(xù)性是磁場的一個 基本性質，在磁路(等效磁路)的每一個結點處，磁通的代數和等于零，即此公式稱為磁路計算第一定律。磁感應強度和磁場強度的關系是b訥 (p 一磁介質的磁導率)。磁場強度和 電流以

2、安培環(huán)路定律聯(lián)系。沿任一閉合回路，各部分磁位降的代數和等于繞在該 回路上所有磁勢的代數和，即:式中：e肘一磁通，wb；a/wb；h-磁場強度，a/m；l-磁路各部分的長度；i一產生磁勢線圈的電流，a;n線圈的匝數；此稱為磁路計算第二定律。3.1.2昭頭形狀的選擇周期式水平磁系髙梯度磁選機磁頭的設計磁極頭斷面為120x90,也就是說磁頭的截面為矩形，其長和寬分別為120mm 和90mm,設定兩磯頭間距為90mm,同時還應滿足以下條件：介質高度，其尺寸的大小要考慮到處理量和分選效果的關系，磁介質 高度越髙，處理量越大，但精礦沖洗不干凈反而會形成惡性循環(huán)，使分選效果變差。磁介質的最高高度應設定為11

3、0mm,這也是有效選別空間的高度。兩磁頭間距為90mm,由于磁頭的前面還有擋板，故介質盒寬度應為72mm,其長度為80mm 即可，從而其有效選別空間全部確定。2）、當鐵芯和磁極頭接近磁飽和時，應能在磁極工作隙或磁介質間產生符合 要求的磁場強度。3）、鐵磁導體磁飽和出現(xiàn)的位置應盡可能地靠近磁極頭，如果要求的磁場強度較髙，磁飽和岀現(xiàn)的先后順序應當是：磁極頭一鐵芯一磁輒。4）、激磁線圈應盡可能地靠近磁極工作隙，一方面可使磁路中磁感應強度的 最大值向工作隙靠近；另一方面當鐵芯中磁感應強度較大時，可減少一些偏離鐵 芯軸向的磁通，以減少漏磁。3.1.3磁系設計及計算采用等效磁路法，它是基于磁路和電路之間存

4、在的相似性，用類似于電路的 網絡來模擬和等效于所計算的磁路，如圖313。己知條件：1、要求選別空間的磁場強度為90000e（717ka/m）2、磁場總間隙為90mm,介質盒的長為80mm»寬為70mm,高為120mm,介質 食與擋板的間隙為5mm,擋板的厚度為5mm。3、磁包角為30%弧度為0.523。4、鐵芯和磁轆尺寸lj=45mm ,l2=25mm » lj=l4=55mm , l5=45mm ；s|=s2=0.0108m2 >s3=s4=0>0135m2» s尸0.022in? 求磁路所需要的安匝數。磁路計算lrrtsrr;圖3-1磁路示意圖 圖

5、3-2磁路等效電路圖心田3-3 一半硝路等效電路圖圖中符號：空氣路徑的磁阻;i_1鐵磁阻；& 一工作氣隙的磁阻；氏一未繞線部分鐵芯的磁阻；rb，rs-繞線部分鐵芯的磁阻；r5r9 輒鐵各部分的磁阻；re分選環(huán)和極頭的磁阻：rii，心2鐵芯和純鐵間的漏磁阻；r13轆鐵間結合處的漏磁阻；（1）、選別空間工作間隙消耗的磁位降57厶=717x103x0.045=32265 （at）（2）、磁極頭鳥處消耗的磁位降6® 4x10 7選別空間工作隙的磁導0.01080.045»3.01x10-7(/)選別空間的漏磁通是由g；2和g；組成（見圖34）通久分選空間上下邊緣的漏磁g；2

6、缶0.264如厶& (0表示磁包角)« 0.264x4x10" x 0.045 x 0.523。0.078 x 10" （h）分選空間左右邊緣的漏磁通g；（m磁極頭露出邊緣部分的高度）= 4x0'70.045x0.253nln(l +2x0.0250j345= 0.034x10(/7)磁極頭總漏磁導g； = g；2 + g；2= (0.078 + 0.034) xio"7= 0.112x10" (h)則磁極頭的總磁導:go = g + g= (3.0u0.112)xl0-7= 3122x1(f7(h) 通過磁極頭妁處的磁通量=

7、3.122x10x 32265=0.01(wb)0.01'0x)108=0933(門査得工業(yè)純鐵材料的b-h曲線的表達式為：h = a© +al(bxlo) + a2(bxlo)2+a3(5xlo)3+a4(fixlo)4單位：h-a/m, b=t多項式系數：b = 0.41.4t 時：兔=209.28,如=-2.4521, a2 =-73.143x1()7,聽=38.78x10",血=18.938x10“1.4<b<1.85t 時：q =-18960.5, q=52029, a2 =33.671, a3 =-52.186, a. = 2.2064b&g

8、t;1.85t 時;aq =-l 146xl04, ax =-1516.8xl03, a2 = -50592.8 > a3 = -606a, a4 = 39 那么磁極頭/?2處的磁場強度為：h2 = 209.28 一 2.4521(0.933 xlo)-0.73143(0.933 xlo)2 + 0.3878(0.933 xlo)318.938x1 o'3 (0.933x10/=580.41 (a/m)則磁極頭r2處消耗的磁位降u2為:5 = h 2 x l2= 580.41x0.025= 14.51(/47)(3) 、左右轆鐵心和心消耗的磁位降:_ 0.01/2 221 xlo

9、72=0228(7)則左右輒鐵r.和r,段的磁場強度為:比二9 =209.28-2.4521x(10x0.228)-0.73143x(10x0.228尸+ 0.3878 x(10x 0.228f + 0.0 j 88938 x (10 x 0.228)4-204.99 (a/m)左(右)輒鐵仏和凡消耗的磁位降和為:= 204.99* (0.045+ 0.025)= 14.35(")(4) 、則處的磁位降：ug=e +1/2+匕十匕= 32265 + 14.51 + 14.35 = 32293.86(")(5) 、鐵芯r3段上的磁位降： 首先在這里先要求出比漏磁導g; 2a、

10、g=“o(_ + )c ”竺2式中：&一磁軌和鐵芯厚度(150mm)b磁覘和鐵芯寬度(422mm)磁軌和鐵芯內側而間的距離(136mm)2x150136 + 型422故有：g = 4xl0-?(+136=49,11x10 (h) 故 gn=gl2=49.11x0.025xl0-7=1.23x10 (h)那么 <t)u =gn=32293.86x1.23x10" =0.004( wb)4 "2+2% =0.01+0,008=0,018 (wb)則鐵芯3處消耗的磁位降0.0181.35x10-= 1.33(dh3 = 209.28 - 2.4521x10x1.33

11、-0.73143x(10xl.33)2+ 03878 x (10 x 1.33)- + 0.0188938 x (10xl.33)4=1567.62 (a/m)則吐詈0.018/2"221x10= 0.41 (t)h. = 209.28 一 2.4521x10x0.41-073143x(1 ox 0.41)2+ 0.3878 x (10 x 0.41)' + 0.0188938 x(10x 0.41)4 =218.67 (a/m)(6) 、則處的磁位降：fu(3u®+ hyly + hl-j 設定f-32000安匝則 ugf =32293.821567.62 x 0

12、.055+218.67x 0,055-16000= 16392.1(/47) 鐵芯4處消耗的磁位降 gg (l3+l4)= 49.11xojlxlo-7 = 5.4x10") 12=g$ usk®"=16392.1x5.4x10" =0.0089(訕)5 = 5 + 2%=0.018+0.0178=0.0357 (wb)鐵芯4處的磁場強度0.0357'1.35x10 2=2.59 (t)由于鐵芯的材質為工業(yè)純鐵，其飽和磁感應強度約為1.9t,故此時54=1.97血=1146x10" +1516.8xl04xl9-50592.8x(10x

13、l.9)2-606.4x(10x1,9)，十39x(10x1.9)4=18420.6 (a/m)二 0.0352x2.21xl0-2=0.808 (t)h. = 209.28 - 2.452 lx 10x0.808 - 0.73143x(10x 0.808)2 + 0.3878 x(10x 0808尸 + 00188938 x (10 x 0.808)° =426.98 (a/m)則處的磁位降= 16392.14-(18420.6 + 404.25) x 0.055 - 16000=1428,72 (at)u仃仏仏+0.217) +經厶$ (厶j-表示軌板接合處的間隙，設為0.5mm

14、)“0設鳳=鳳=42698/加,b5 =fl6 =0.8087426.98(0.045 + 0.217) +2x0.8084-xlo'70.0005=468.13 (at)說明f值選擇偏低，應重新假定f值。fu>a)j3r= uam3)+ 仏厶 +設f=339oo安匝數則 ug>=32293.86+1567.62x0.055+218.62x0.055-16950= 15442.1(/47)鐵芯4處消耗的磁位降g4=g (l3+l4)= 491x0.11x10= 5.4xl0-7(2f)% = g4 %®'=15442,lx5.4xl0'7=0.00

15、83( wb)o>4 =烏 + 2%=0.018+0.0166=0.0346 (wb)鐵芯4處的磁場強度0.0346 "1.35x10 =2.57 (t)同樣，由于鐵芯的材質為工業(yè)純鐵，其飽和磁感應強度約為i.9t,故此時血=19h4 =-1146x104+1516.8x104x1.9-50592.8x(10x1.9)2- 606.4 x(10xl .9)' +39x(10x1.9)4-18420.6 <a/m)0.0346 2x2.21x10-2=0.785 (t)6 = 209.28 一 2.452 lxlox 0.785 - 0.73143 x (10 x

16、0.785)2+ 0.3878 x(10x 0785尸 +0.0188938x(1 ox 0.785)°-404.25 (a/m)則"處的磁位降=15442.1 + (18420.6 + 404.25) x 0.055 - 16950=-472.53 (at)ug=h5(厶+0217) +（厶3-表示純板接合處的間隙，設為0.5mm）設hs=hb=404.25a/m9 55 = 0.785tu/404.25 x (0.045 + 0.217) + 2-°-0.00054宀10"=462.19 (at)判斷:vf=二 104.82 33900=0.003

17、< e£稱為控制變量，一般取£*-0.01 a由計算可知，需要的磁勢安匝數為/n = 2f = 67800m討論：1）、從整個磁路計算町知，除鐵芯達到的磁感應強度較離外，其它部分的場強均比較低，考慮到磁勢留有一定的余量，取0 = 68ooom。2）、為了提高磁極工作隙或磁介質中的磁場強度，磁極頭面積收縮是有利的，而 且還可以避免鐵芯先飽和。極面奇度大，磁介質的高度就大，對增加選分時間有 利，而極面寬度大，將有助于提髙磁選設備的處理能力。為保證磁極或磁介質氣 隙中的磁場強度，磁極面尺寸還應滿足以下條件，即式中h-設計時在磁極工作隙應達到的磁場強度，oe；bs飽和磁感應強

18、度，純鐵bs =20214kgs；一工作隙或等效工作隙之半，cm；7磁極面的等效半徑，cm：代入已知數值，有900（x14000。說明磁極面的設計符合要求3）、在磁路計算中發(fā)現(xiàn)，鐵芯4處的磁場強度相對于其它部位要大很多，達到了工業(yè)純鐵的飽和磁感應強度bs約為1.9t。此時背景場強為0.9t,隨著勵磁電流的增加，鐵芯將會先于工作隙達到磁飽和。一般說來，鐵芯等效直徑越大，單位安匝數所能提供的磁通就越多。如鐵芯 長度為l,鐵芯的截面積為s,設計時應盡可能使：<1以便在磁極間的氣隙內得到高的磁場強度在本磁路中，代入s, l得左邊的數值為0.84,還是滿足條件的，但為了不使鐵芯過快磁飽和，適當的增

19、加鐵芯的截面積是可行的。4）、險馳所用的材料同樣為工業(yè)純鐵，一般選取磁覘的截面積為鐵芯截面積的1.4倍左右。在本磁路中，磁輒的截面積與鐵芯的截面積的比值為1.64»由于本論文設計的磁選機為水平砒系，工作時的背景場強較低，通常在0.5t左右，而由磁路計算可知，各部分磁轆的磁感應強度均較低，故可以考慮降低磁覘的截面積，在截面高度不變的條件下，適當減小馳板的厚度，這樣對提高磁選機的機重比是很有利的。3.1.4線圈匝數計算由于本實驗型磁選機有效選別空間為：長度：80mm 寬度：72mm 高度：110mm故其有效選別空間的體積為：110x80x72=633600?由上面的計算可知，取安匝數in

20、 = 2f = 680004t ,激磁線圈采用規(guī)格為 20x20x4,狀態(tài)為紫銅管繞制。20x20x4紫銅管截面積為256mm2,選擇 電流密度為6a/mm2左右,那么線圈的線電流為1500a。那么所需線圈的匝數為:nf 8000/1500=453 01取48匝繞制原則：48匝，分為4組，每組2層，每層6匝，6x2 = 12匝，12x4 = 48匝，釆用 <p20mm狀態(tài)為t®空心紫銅管磁選機線圈繞制尺寸如下:匝與匝之間預留1.5mm的絕緣層，則匝間尺寸的計算如下：6x (20+1.5) =129mm層間尺寸需預留3mm的絕緣層，則層間尺寸計算如下：2x (20+3) =46m

21、m極頭：135mm磁選機機體的幾個主要尺寸：橫向長度：434mm縱向長度：512mm髙度二518mm故本周期式水平磁系高梯度磁選機的的外形結構圖即如圖35所示;前部純扶前部純扶脈型電機圖3-5周期式水平施系高梯度磁選機的的外形結構3.2聚磁介質磁場特性的數值模擬研究 3.2.1聚磁介質的有限元計算模型利用有限元法的建立聚磁介質數學模型的步驟可歸納為:1)把問題轉變?yōu)樽兎中问?）選定單元的形狀，對求解域作剖分3）構造基函數或單元形狀函數4）形成有限元方程（ritz-galcrkin方程）（1）把電磁場問題轉變?yōu)樽兎中问娇紤]泊松方程的第一邊界問題加以研究:(3-1)d2u d2u 姿/ c片：u

22、= 0作泛函數j (u)：(3-2)j(u) = -(-aw,= j (-u).udxdy - j f.udxdy22 qq其中是laplace算符磐+骼利用格林公式，得到:f u)mdxdy =f 磴)2 + (訥嘶-陰udt其中n表示曲線邊界的單位法外向。若u滿足邊界條件，則j j(一m)泌婦j jk詈)2十(訝肪邊(3-3)(3-4)定義雙線性形式:曲)訂磴)2+(訥嘶由3-2、3-3、3-4,可將泛函數j(u)寫成：(3-5)(3-6)只要uehq). /ez2(fi),則j (u)有意義。此外還要滿足第一邊值條件3-1。 以下用h.q)表示耳(中一切滿足3-1的函數組成的子空間，則邊

23、值問題的求 解，就轉化為條件變分問題：求uh (q),使(3-7)</("+) =曲口 丿(")*.州(門)(2) 區(qū)域。的剖分對區(qū)邊區(qū)域q, 般采用三角形或四邊形劃分，將q分割成有個三角形或四 邊形之和，使不同的三角形或四邊形無重疊，且任一三角形或四邊形的頂點不屬 于其他三角形或四邊形的內部，這樣就把。分割成三角形或四邊網。每個三角形 或四邊形成為單元，它的頂點稱為節(jié)點。屬于同一單元的二頂點稱為相鄰節(jié)點， 有公共邊的兩個三角形或四邊形稱為相鄰單元。為保證計算梢度，并適當節(jié)約計算的工作量，在估計磁場較強及磁場變化較 大的地方，三角形或四邊形要取得小一些，其他地方則可適

24、當地取大一些。為了 使三角形或四邊形的三邊邊長或四邊邊長不致相差過大，三角形或四邊形由小到 大必須逐步過渡，區(qū)域剖分后，要將所有單元和節(jié)點分別按一定的順序編號。(3) 構造基函數以典型的三邊形單元為例，見3-5三角形單元，在三邊形厶（1, 2, 3）上,要構成一個n次完全多項式:困3-6三彌形單元(3-8)用它去插值逼近u （x, y）,因為多項式含有（m+1） （m+2）個待定系數，所以 在厶（1, 2, 3）上應取得同樣個數的插值節(jié)點。n=l時，是一次多項式，插值節(jié)點數是3,取 （1, 2, 3）的三個 頂點為插值節(jié)點，用待定系數法，易得巳=厶“】+厶2“2+厶“3(3-9)此處（厶厶，厶

25、）是（x, y）的面積坐標。n二2時，p'x,y）是二次多項式，插值節(jié)點數是&取 （1, 2, 3, 4）的四 個頂點及四邊中點為插值節(jié)點。用待定系數法，易得3£（兀刃=£匕（2厶-ix +%厶（3-10）其中的下表5, 6, 7, 8, 9依次是邊23, 43, 41 , 12的中點,還可以構成三次及髙次的lagrange型公式，但最常用的是一次和二次插值公式。（4）形成有限元方程確定了網絡剖分和單元形狀函數后，下一步就是形成有限元方程。有兩種途 徑形成有限元方程，若己經按一定次序分別把節(jié)點和單元編號，第一種是工程界流行的方法，它從ritz法及單元形狀出發(fā)

26、，先形成單元剛度矩陣，然后由單元剛 度矩陣疊加成總剛度矩陣。第二種方法是從galerkin法及節(jié)點基函數出發(fā)，直接 形成有限元方程。322二維靜態(tài)磁場ansys分析步驟(1) 二維靜態(tài)磁場計算方法的選擇矢量位方法(mvp)和標量位方法(msp)是ansys支持的兩種基于節(jié)點的方 法。一般來說，對于大多數3-d靜態(tài)分析盡量使用msp,此方法將電流源以基元的 方式單獨處理，無需為其建立模型和劃分有限元網絡。而矢呈位方法中的每個節(jié) 點的自由度要比標量位方法多，因為它在x、y和z方向分別具有磁矢量位ax、ay、az。在載壓或電路耦合分析中還引入了另外三個自由度：電流(curr),電壓降(emf), 電

27、壓(volt)。2-d靜態(tài)磁分析必須采用矢量位方法。因為此時主自由度只有az。 矢量位方法還可以應用于3-d靜態(tài)、時諧和瞬態(tài)的磁場分析計算。因此，本文二 維帝態(tài)磁場模擬磁介質的磁場特性采用矢呈位方法(mvp)。(2) 二維靜態(tài)磁場分析的實體建模ansys為建立有限元模型提供了強大的功能，使工程技術人員可以方便、準確 地根據物理系統(tǒng)建立模型，對實際系統(tǒng)的結構和物質進行數學描述，在ansys中, 建立有限元模型的方法有三種。實體建模方法此方法是最常用的方法。由于在ansys中，有限元模型的集合結構和邊界條 件及所加載荷的定義與有限元網絡劃分是分開來進行的，所以在ansys的前處理 器中可以用類似于

28、cad建槐型的方法建設實體模型，然后在實體模型上進行邊界 定義和施加載荷。系統(tǒng)對實體模型進行網格劃分產生由節(jié)點和單元組成的有限元 模型，這時邊界定義轉移到有限元模型上。在這種方法所建實體模型上可以進行 自適應網格劃分。直接建模這種方法是在詢處理器中直接定義節(jié)點位莊和單元的大小.形狀和連通性， 從而直接建立有限元模型。由于這種建模方法比較繁瑣，而且又不能進行自適應 網格劃分，所以在實際中除了結構簡單的小模型和線模型以外極少采用這種方法。直接輸入cad模型這種方法通過ansys的強大接口傳入cad模型作為ansys的實體模型，然后 網格化生成有限元模型。在本課題中使用的是實體建模方法。實體建模方法

29、又可以分為兩類：一類是 自底向匕的建模方法，另一類是自下而上的建模方法。由于本課題進行的是二維 靜態(tài)磁場的有限元分析，所以在實體模型中最高級的圖元為面，表示的實際物體 的某一截面。創(chuàng)建實體模型的方法是自底向上的實體建模方法。(3) 二維靜態(tài)磁場分析的求解類型和坐標系的選擇在單根磁介質周圍的磁場分布模型中，由于其軸向長度遠大于橫截面的線長, 可忽略其兩端的邊緣效應，而理想化為二維場，選擇其截面來進行分析。系統(tǒng)包 括磁介質和空氣，屬于靜磁場問題。求解器采用magetostatic solver,坐標系采 用直角坐標系。(4) 二維靜態(tài)磁場分析的單元類型在ansys進行有限元分析時，需要定義使用到的

30、單元類型，然后根據單元類 型來配合不同實常數產生材料類型，然后用材料類型對不同的二維或三維區(qū)域給 予定義。在二維靜態(tài)分析的二維模型中，常用二維單元來描述實際中三維物理系統(tǒng)。 ansys/emag模塊提供了一些用于2-d靜態(tài)磁場分析的單元，見表3-1表3-1越場單元類型分類分類單元形狀或特征自由度plane13四邊形，4節(jié)點或三角形，3最多可達每節(jié)點4個*可以是磁矢勢節(jié)點(az)、位移.溫度或時間積分電勢plane53四邊形，8節(jié)點或三角形，6最多可達每節(jié)點4個：可以是磁矢勢實體單元節(jié)點(az)、時間積分電勢、電流或電動勢遠場單元infin9線形，2節(jié)點磁欠勢(az)infin1o四邊形，4節(jié)點

31、或8個節(jié)點雄矢勢(az).電勢、溫度本文計算采用plane53, plane53用于模擬二維磁場。單元由8個節(jié)點定義， 每個節(jié)點有4個自由度«plane53以磁向量勢能方程為基礎，多用于低頻磁場分析。(5) 二維靜態(tài)磁場分析的材料屬性的指定在設過單元類型后，還帚要根據實際的物理系統(tǒng)的材料及參數來設置材料屬 性，本文分析的ansys有限元分析中有：空氣、導磁材料?？諝獾牟牧蠎O宜為 相對磁導率為1. 0。導磁材料如果是線性的，應設置其相對率為murx. mbry. murz； 如果是非線性的，則應設置b-h曲線。本文研究的導磁材料為導磁不銹鋼，需用 b-h曲線。3.2.3聚磁介質磁場特

32、性的數值模擬結果分析為了研究不同直徑聚磁介質的磁場特性，選擇直徑為15血、2mm、2. 5mm、3mm 的圓形介質棒進行數值模擬，以0.3t為背景場強，得到磁力線分布、磁通密度、 磁場強度等值圖，見圖3-79。ccixxm；msyooieri oolmfe 8h25 c4£2>l ca22x dhaxnv u.0 01 « 2cw 小,” g m如 r9vn:w *71 !tm«l.45u*03e3 .47m*-«11 «i盲 -u0ht5 -w14i4 v <*a“r>wck mr24mjuux l«.a *t ,

33、 ：o10 2x：h；349<ca1 5x7t：c«i >m m -ia2 i a。i na <ot2s】jc<q； .2918-) 44<0r ut1-9j .侮<t03 們4871 v8 4106$ .03125 >134301141s .ollut 4g "hu 3mh c<uqt3 0u2的m>t> 85w i ；q：cmo cal >xst：'：m vt* !m5y3-ve u5 4171-4 k0 w” "x； 4mc-0)5<zz-o3 ,kw3 兀 xy) ilw-01

34、 w、” m104x .0c1us cuu3dt5.0«4lm0卯2 .0»3x«an" «2us l心2 sw圖37不同直徑介質棒在磁場中的磁力線分布糅擬圖分析3-7可以發(fā)現(xiàn)：磁力線經過不同直徑的聚磁介質棒時，向聚磁介質彎曲并收縮，聚磁介質內部磁力線密度明顯大于外部；磁力線在進入聚磁介質時幾乎與聚磁介質表面垂直，這是因為聚磁介質的導磁率明顯大于空氣的導磁率；在 背景場強方向距磁介質一定距離后，磁力線趨于平直，并恢復到原狀。i amtl mat "閃 1w、,ikcw. »xunc4rrm-iwfk |am» n&

35、gt;r>«irfvrri f)vir»m«c zmi¥>53 g ”ngsn,4 rur “ 17r»2umal klunot rv» -tzlht-2mfin ijlmfe9mrvm«h bh1xx9 irnoiik rat ”:ee m/imt'cvexqcctrcrr*i»7* .9hwn :a. p*y 4 2110x*!u14l圖38不同直徑介質棒在磁場中的磁場強度等值圖圖39不同直徑介質棒在磁場中的磁感應在度等值圖圖3-8和3-9為4種不同直徑的圓形介質棒在磁場中的磁場強度和磁感應

36、強 度等值圖，圖中數據單位分別為特斯拉（t）和安每米（a/m）。從圖389可以 看出：在距介質棒表面相同的測試點，碗場強度和磁感應強度隨著介質棒直徑的 增加逐漸變小；僉磁場主要集中于介質棒的上下部區(qū)域，對于單根介質棒而言， 有效捕集面積隨著貞徑的增加逐漸變大。0.6ss05距聚磁介質衷面距離/臨圖3-10距聚稅介質表而的磁感應強度變化值由圖3t0可以看出：磁感應強度隨距聚磁介質距離的增大而降低，而且介質 棒截面半徑越小，衰減的越快。所以，截面半徑小的聚磁介質產生的磁感應強度 和磁場強度雖然高，但作用深度小。3.3聚磁介質盒的設計由于本周期式水平磁系高梯度磁選機有效選別空間為長80mm、寬72m

37、m、高110mm,而聚磁介質盒的尺寸即為有效選別空間的尺寸。聚磁介質作為磁選機的關鍵部位它的規(guī)格、形狀以及耐磨性和它在分 選空間的充填率決定著選別效率的髙低，以前的高梯度磁選機聚磁介質采用的是 普通低碳鋼鋼板網，現(xiàn)在采用的多是耐磨耐腐蝕的導磁不銹鋼鋼棒，其材料性能 如下：& = 1.6t、he = 4.07oe ,維氏硬度為26】。在現(xiàn)實生產中，磁選所處理物料的顆粒粒度往往是不均勻的，若采用同一規(guī) 格尺寸的聚磁介質（即gradh不變），如果提高背景磁場強度h,雖然加強了對粒 徑較小目的礦物顆粒的回收，但粒徑較大目的礦物顆粒受到的磁力更大，很容易 形成磁性堵塞，影響礦物的分選效果，且勵磁

38、電耗也大；而降低背景磁場強度時, 雖勵磁電耗降低，但對于粒徑較小目的礦物顆粒，由于其所受磁力過小而得不到 有效回收，使微細粒礦物損失嚴重。聚磁介質棒多絲徑組合是根據待回收礦物的粒度組成來確定介質尺寸，使二 者之間達到一個適宜的匹配關系，通過逐漸降低介質尺寸，來提高磁場梯度，增 加細粒目的顆粒的磁力，使逐漸變小的細粒目的顆粒得以被捕收。即采用粗細磁 介質組合搭配來實現(xiàn)對不同粒度磁性礦物產生適宜的回收磁場梯度，粗介質用以捕收粗粒弱磁性礦物，逐漸降低介質尺寸以增加分選腔中的磁場梯度，增加磁場 力，從而大幅度提高微細粒級中的弱磁性礦物捕集率，達到消除磁性產品的磁包 裹，磁夾雜，提高精礦品位，增加微細粒

39、弱磁性礦物的回收率。為了比較介質棒直徑組合方式以及充填率對選別的影響，共制作了以下6個介質,其絲徑尺寸、充填率及排列類型如下圖311所示,ni667 262fi 1d令0 qcb)2mm充填率12%頁排(a)2mm充填率】0%直排三 廠(c)2mm充填車14%直排(d) <p2mm充填率16%直排$9easaee«tm ssab 妙字 ga止0oe0$o_eeo*eeoqee&eex> eq&e*!sss!s$a$n*$ss?i xtga白 oetljo egei-i? eeos§g§a-eos§e8axsoeet (hkxj

40、hti 二 dgrhhm蛋t§0<tfkmvee$e<m 0o00：of:oaao。& od0護 一/<=?.r l ty1- <<«<.tu.!:wceeeo4uoc4>oe 7<go?:o0:6o0(e)2+1.5mm充填率20%交叉宜排(f) 03+1.5mm充填率25%交叉直排圖311貝科介質盒的設計圖3.4周期式水平磁系高梯度磁選機的參數測定 341背景場強與激硏電流的關系測定將髙斯計的探頭垂直置于有效分選區(qū)的中心位置，由于分選區(qū)間距較小，且 極頭的截面積寬度大于分選區(qū)的寬度，漏磁較小，故可以認為其在選別空間

41、內是 均勻磁場，測試點如圖342：高斯計的型號為：ht201數字高斯計，探頭放好后，接通勵磁電流，其大小 分別為 300a, 600a. 900a、1200a、1500a、1800a、2100a,其產生的背景場強如表3-2所示:表32背景場強與勵磁電流的關系勵磁電流（a）3006009001200!50018002100勵確電壓（v）】,83.14.2536.57.99.2背景場強（mt）182354516630760859910漏破系數00040.170.280.320.400.55則勵磁電流i與分選空間背景場強b之間的關系曲線圖如下:圖3】3勵磁電流1與分選空間背景場強b的關系總結：由所測的結果可知，當勵磁電流為1500a時，分選空間獲得的背雖場 強為0.76t,而設計值是0.9t,測試結果與理論計算值是有點偏差的，原因主要是 在作磁路計算時只考慮了鐵輒和磁極消耗的磁勢，未考慮線圈空隙與磁極間非工 作隙所