磁场作用下重介旋流器密度场变化规律及分选密度在线磁调控方法研究

An axial solenoid magnetic field and a radial magnetic field of cyclone are to be constructed. Taking the density of cyclone overflow and underflow as successively detected macro-indicator and particle velocity field measured by PIV as micro-indicator, multi-phase CFD as an assistant method, the movement and concentration pattern of magnetic particles (magnetite) and the interference effect of nonmagnetic particles in cyclone are to be researched under different magnetic field characteristics involving the field position, strength and gradient, as well as different operating conditions. Employing force field analysis and mathematical modeling, the variation pattern of density field in dense medium cyclone under the effect of magnetic field is to be expressed quantitatively. Based on the practical separation density determined in dense medium separation experiments, the correspondence of separation density with the magnetic field characteristics of single solenoid and compound magnetic field will be discovered, indicating the critical technology of increasing or decreasing separation density under certain feeding suspension density. The effect of cyclone material is also to be studied and a method system is to be established to manipulate separation density in dense medium cyclone incorporation with amplifier test. It will establish the theoretical foundation for the development of industrial devices, ultimately solve the technical difficulties of second-stage density manipulation in three-product dense medium cyclone, and show significance for improving the efficiency and automation level of coal preparation in China

分别构建与旋流器同轴的螺线管电磁场和垂直于轴向的径向磁场，以连续检测的旋流器底流、溢流密度为宏观指标，以颗粒速度成像仪获得的颗粒速度为微观指标，辅以多相流体动力学计算手段，通过改变磁场位置、强度、梯度等磁场特性和旋流器的操作条件，研究磁性颗粒（磁铁矿粉）在旋流器中运移、富集规律和非磁性颗粒的干扰作用，运用力场分析和数学建模手段，实现对磁场作用下重介旋流器密度场变化规律的量化描述；通过重介选煤试验确定实际分选密度，揭示分选密度与单一轴向磁场、轴向与径向复合磁场特性的对应关系，确定在给定入料悬浮液密度情况下提高和降低分选密度的技术关键；考查旋流器材质对分选的影响规律，结合放大试验，建立磁场调控重介旋流器分选密度的方法体系，为工业装置的开发奠定理论基础，最终解决选煤工业中三产品重介旋流器二段分选密度难以在线调整的技术难题。对提升我国重介旋流器选煤效率和自动化水平具有重要意义。

大直径三产品重介旋流器是煤炭高效分选的最有效方法与设备之一，但其二段分选密度难以在线调控的缺点，制约着选煤厂分选效率的提高。针对此问题，本项目以磁场作为重介旋流器分选密度调控手段，以不同磁场特性下重介旋流器底流、溢流产品灰分为宏观指标，通过改变磁场位置、强度、梯度等磁场特性条件和旋流器的操作条件，综合考虑介质分配试验、分选效果试验，浮沉结果等对其分选效果进行评定，辅以磁场模拟手段，揭示分选密度与磁场特性的对应关系，得到以下重要结论：. （1）明确了用于降低旋流器分选密度的径向永磁场调控方法，在旋流器锥部中下位置，合理调整径向永磁场强度，即可降低旋流器分选密度，降低幅度在0.1 g•cm-3以上；. （2）发现了利用电磁场降低旋流器分选密度的作用区域：磁场位于旋流器底流口之下时，可以同时降低旋流器精煤尾煤产品灰分，进而降低旋流器分选密度；. （3）明确了提升旋流器分选密度的同轴电磁场调控方法。在旋流器柱段、锥部中下位置及以上，安装合适结构的励磁线圈，调整励磁电流大小，即可相应提升旋流器分选密度，提升幅度在0.2 g•cm-3以上，且基本不影响分选精度；. （4）对旋流器施加磁场，可在低密度入料悬浮液的条件下实现较高密度悬浮液的分选效果，降低了介质循环量，有助于降低介质消耗和电耗，提高经济效益；. （5）设计并试验了一种新型磁力旋流器，证实了其用于磁铁矿脱泥浓缩的可行性。. 本项目提供了一种新的通过磁场调控重介旋流器分选密度的方法，具有调整结构不与矿浆发生实际接触、不堵塞、调整方便、容易实现机械化和自动化等优点，为工业装置的开发奠定理论基础，最终解决选煤工业中三产品重介旋流器二段分选密度难以在线调控的技术难题，对提高重介旋流器选煤效率和自动化水平具有重要意义。