永磁强磁选机磁场分布优化设计分析

本文从以下几方面进行研究和分析，对PH型永磁盘式强磁选机磁场分布进行优化设计，得到如下结论：

(1)介绍PH型永磁盘式强磁选机的结构与分选原理，分析影响尖齿形、半圆形、矩齿形和平面磁极对磁场分布的主要因素，指出永磁盘式磁选机在实际应用中存在的问题。

(2)采用复变函数数学理论方法求解半圆形、尖齿形和矩齿形几种磁极的磁场分布，推导出分选空间内磁场强度和磁场力理论计算公式。

(3)运用数学计算分析软件Matlab对分选空间内磁场强度和磁场力公式进行计算，得出分选空间内磁场强度和磁场力的计算数值。与实测值进行对比，结果表明，计算值与实际测量值相近，在允许误差范围内。说明推导的磁场强度和磁场力计算公式能正确反映分选空间内磁场分布规律。本研究将数学计算分析软件Matlab与复变函数推导相结合，简化了磁场分布运算过程，为磁选机磁场分布的数值计算开辟了新途径。

(4)分别调整尖齿形、半圆形和矩齿形三种磁极对尺寸结构参数，计算不同结构参数条件下磁场分布情况，通过对比分析，对磁场分布进行优化设计。在最佳尺寸参数条件下，尖齿形、半圆形和矩齿形三种磁极对磁极顶点处磁场力大小分别为48.32×108Oe2/cm、42.74×108Oe2/cm和40.01×108Oe2/cm，比较而言，尖齿形磁极对磁选机分选空间内磁场力最高。结合选矿工艺技术要求，采用尖齿形磁极对制造出结构合理的PL型永磁盘式强磁选机试验样机。

(5)应用PL型永磁盘式强磁选机样机进行钾长石除铁试验研究。根据矿石性质，通过正交试验和条件试验探索背景磁场强度、磁盘转速、矿浆浓度、磁性矿物冲洗水量和磁选时间等各个因素对除铁效果的影响。在最佳试验条件下，进行一段磨矿闭路试验和中矿再磨闭路试验，最终获得较好的除铁效果。原矿中Fe203含量从0.52%下降到0.19%，精矿产率83.32%，除铁率68.29%。将这一试验结果与PH型永磁盘式强磁选机进行对比，结果表明PL型永磁盘式强磁选机样机选别指标和除铁效果更好，且磁盘间距比原磁选机增大2mm，提高了处理能力。

(6)运用有限元分析软件ANSYS对尖齿形、半圆形、矩齿形和平面磁极对构成的磁选机分选空间内的磁场分布进行仿真模拟，将微观的磁场分布转化为可视的磁力线分布图、磁通密度矢量图和磁感应强度等值图。结果表明，尖齿形、半圆形、矩齿形和平面磁极对构成的磁选机分选空间内的最高磁场强度分别为2.13T、2.34T、1.96T和1.78T，半圆形磁极对磁极表面磁场强度高于尖齿形磁极对磁极表面的磁场强度。通过对比四种磁极对之间磁力线分布图表明，半圆形磁极对分选空间内磁场梯度低于尖齿形磁极对分选空间内的磁场梯度，所以半圆形磁极对分选空间内磁场力低于尖齿形磁极对分选空间内的磁场力。这一结论与计算结果一致，从理论上揭示了尖齿形磁极对结构的永磁盘式磁选机具有较好分选效果的根本原因。