三產品重介旋流器二段密度在線調控機理研究與初步設計.pdf

1、在目前的重介分選設備中，三產品重介質旋流器以其優(yōu)越的分選精度和較低的控制難度獲得了廣泛應用。三產品重介質旋流器一段分選密度控制方法相對完善，可以比較理想的控制精煤的灰分，二段密度控制則顯得問題較大，一方面二段密度調整裕量不大，僅僅靠調整溢流管插入深度或更換二段底流口來離線實現(xiàn)，更為困難的是，煤質波動時，中煤灰分無法獲得最具性價比的控制，對選煤廠來講，要么損失很大，要么無法滿足客戶需求。因此對于三產品重介旋流器而言，如何實現(xiàn)二段密度在線可

2、控，實現(xiàn)對中煤質量的高效控制，這是急需解決的重要研究課題。
　　 有關旋流器外加磁場的文獻檢索表明：外加磁場能夠影響磁性礦物的產品質量，磁場對產品質量的作用具有變化的拐點。為此提出了對三產品重介旋流器二段旋流器施加磁場，通過探索外加磁場的形式、結構、位置、磁場強度等參數(shù)，以達到在線調節(jié)分選密度的新思路。電磁場仿真相關文獻綜述表明，采用ANSYS有限元分析軟件可以更好的描述重介旋流器內重介質(磁鐵粉)在外加磁場作用下的受力、磁場分

3、布，也便于從機理上分析外加磁場對重介旋流器密度調控的內在規(guī)律與本質?；诖耍撐牟捎昧舜艌龇抡?、磁場強度實測和分選實驗系統(tǒng)構建并物理模擬的技術路線，探索外加磁場作用下旋流器密度調控的機理與實現(xiàn)方式，在此基礎上提出工業(yè)放大原則，并設計在線調控的樣機，開發(fā)相應的在線測控系統(tǒng)，以期為三產品重介旋流器二段密度在線調控提供有益的借鑒。
　　 對重介旋流器的密度場和力場分析表明，包絡面附近的磁鐵粉分布(磁場分布)變化決定著重介分選密度的變化

4、。對文獻中三種磁系進行了仿真，仿真結果表明采用J.SVOBODA類型磁系是適合的。以此為依據(jù)，設計制作了用于實驗室試驗的旋流器和線圈，構建了外加磁場重介旋流器分選試驗系統(tǒng)。初步確定了線圈的電流范圍和位置，為旋流器分選實驗奠定了基礎。
　　 根據(jù)經驗公式和驗證試驗，進行了外加磁場下不帶煤溢流介質產率試驗，確定了線圈位于錐部和圓柱體各自不同的分選效果以及其電流范圍：線圈位于圓柱體時，弱電流能夠提高溢流介質產率，線圈位于錐部時，強電流

5、能夠降低溢流介質產率。
　　 在上述試驗的基礎上，在旋流器分選試驗系統(tǒng)上進行煤泥分選試驗。煤泥分選試驗表明：線圈位置在錐部，強電流能夠將分選密度降低到0，原煤全部進入底流；線圈位置在圓柱體，弱電流能夠升高分選密度，最大值出現(xiàn)在線圈位置18、電流為1.5A，精煤灰分能夠從無電流時的9.8％增大到16.8％。證明外加磁場能夠調節(jié)旋流器的分選密度。
　　 利用ANSYS軟件對旋流器內磁場進行了仿真，仿真表明：旋流器內部存在零徑

6、向力面，兩個零徑向力面之間磁力指向器壁，在零徑向力面外磁力指向軸線。對包絡面密度產生影響的主要部分就是兩個零徑向力面構成的空間。分析了線圈位置對分選效果的影響：線圈位置在錐部，矸石隨外旋流很快就進入底流口排出，精煤灰分和產率隨電流增大而快速下降。線圈位于圓柱體和圓錐上部，精煤很快隨著上升旋流進入溢流管而排除，試驗表明能夠大幅度地提高精煤灰分和產率。仿真結果也表明，如果減小線圈軸向厚度，能夠更精細地調節(jié)分選密度，通過制作薄厚線圈進行了物理

7、模擬并得到了驗證。
　　 在上述仿真和物理模擬的基礎上，設計開發(fā)了一套三產品旋流器二段分選密度控制系統(tǒng)。以薄線圈磁力為參照，為工業(yè)試驗設計放大了線圈，結構參數(shù)為：內直徑800mm，外直徑1000mm，軸向厚度200mm，選用標稱直徑2.5mm銅制漆包線。對旋流器的材質進行了仿真分析，仿真表明傳統(tǒng)的鐵制外殼會屏蔽磁場，導致外加磁場失效，因此工業(yè)型試驗二段旋流器需要選用金屬鋁、鋁合金或不銹鋼等相對磁導率較小的材料。對放大線圈所產生的