導(dǎo)流板對(duì)c形和異形取向鐵精粉選礦性能的影響

0干法永磁筒式磁選機(jī)內(nèi)蒙古的礦業(yè)分布主要集中在中部和西部地區(qū)，其中，包頭和附近地區(qū)的礦量約占總鐵量的82%，包括許多貧困礦脈。這一內(nèi)陸地區(qū)常年干旱少雨，而干式磁選可以不需要水，完美契合了自治區(qū)生態(tài)保護(hù)的要求。但是據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在內(nèi)蒙古自治區(qū)千余家鐵精粉采選廠絕大部分都采用的是濕法分選工藝。在鐵精粉產(chǎn)量相同的前提下，原礦品位越低，所需開采的原礦量就越大，消耗的水也越多，這就急需發(fā)展干式磁選工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效利用貧鐵礦資源的目的。永磁磁選機(jī)具有節(jié)省能耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便、機(jī)體較輕和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是廣泛應(yīng)用的磁選設(shè)備之一，磁性礦物被吸附到筒體隨之翻轉(zhuǎn)到磁系的邊緣進(jìn)入精礦槽，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有被吸附的非磁性礦物由重力作用進(jìn)入尾礦槽。以往的干式永磁筒式磁選機(jī)在增加料層厚度的情況下，最終拋尾率會(huì)大大提高。向分選腔內(nèi)通入風(fēng)，可以使物料充分松散，在增加料層厚度的情況下拋尾率會(huì)大大降低，提高了干式磁選機(jī)的單位產(chǎn)能。在磁選機(jī)上，每一級(jí)磁輥外都包裹有導(dǎo)流板，磁選正是在導(dǎo)流板與磁輥之間的分選空間進(jìn)行的。導(dǎo)流板有助于改善內(nèi)部流場(chǎng)，提高風(fēng)機(jī)風(fēng)能利用率。1磁選機(jī)一級(jí)磁輥的磁場(chǎng)強(qiáng)度以實(shí)驗(yàn)所用三級(jí)干式磁選機(jī)的導(dǎo)流板為研究對(duì)象，研究導(dǎo)流板形狀對(duì)最終鐵精粉分選品位的影響。因?yàn)槊總€(gè)磁輥外都有導(dǎo)流板，為了簡(jiǎn)化，仿真時(shí)只取其中的一級(jí)磁輥導(dǎo)流板即可。對(duì)于C形和異形導(dǎo)流板，均按1∶1的比例進(jìn)行二維建模。已測(cè)得磁選機(jī)三級(jí)磁輥的磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為220mT、116mT、110mT，模擬時(shí)選擇磁場(chǎng)最強(qiáng)的一級(jí)磁輥，即徑向磁場(chǎng)的強(qiáng)度為220mT。定義磨碎的鐵礦石顆粒粒級(jí)為4mm（入料粒級(jí)），入風(fēng)口風(fēng)速為25m/s，從右向左水平吹入，進(jìn)料的過程視為自由落體運(yùn)動(dòng)，定義磁性顆粒的密度為541kg/m2流道設(shè)置在合理范圍內(nèi)仿真時(shí)為了更清晰地表示粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)置每一個(gè)粒子后都帶有直線表示，2種不同形狀的導(dǎo)流板仿真過程均進(jìn)行了3s，取仿真過程中第2s的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖，仿真結(jié)果如圖1、圖2所示。對(duì)比圖1、圖2可以清楚地發(fā)現(xiàn)：2種導(dǎo)流板粒子運(yùn)動(dòng)軌跡共同地方在于磁性強(qiáng)的粒子都是緊貼磁輥向下運(yùn)動(dòng)，但是弱磁性顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡不同，異形導(dǎo)流板與C形導(dǎo)流板的壁面構(gòu)造不同，在遠(yuǎn)離磁輥的一側(cè)，異形導(dǎo)流板壁面發(fā)生了2次拐彎。正是異形導(dǎo)流板這種特殊的壁面構(gòu)造，弱磁性粒子和非磁性粒子會(huì)在分選腔流道的每一個(gè)拐彎處發(fā)生多次折射，這是由于在吹風(fēng)的條件下，氣流經(jīng)過拐彎處時(shí)產(chǎn)生了渦街，一開始沒被吸附的大部分弱磁性粒子會(huì)再與磁輥接觸，大大增加了弱磁性顆粒與磁輥接觸機(jī)會(huì)，使弱磁性粒子充分得到分選，提高了磁性粒子的提取率，因此最終拋尾率會(huì)相應(yīng)降低；而C形導(dǎo)流板由于外側(cè)壁面是一光滑的圓弧，弱磁性粒子在受到風(fēng)的作用會(huì)緊貼分選腔外側(cè)壁面向下運(yùn)動(dòng)，沒有與磁輥再次接觸的機(jī)會(huì)，因此同等工況條件下拋尾率會(huì)略高于前者。2種不同形狀導(dǎo)流板分選腔中的流體速度云圖如圖3、圖4所示，分析圖3、圖4可以發(fā)現(xiàn)C形導(dǎo)流板分選腔中風(fēng)的速度幾乎沒有發(fā)生變化，從入口處到出口處一直是以高速通過，而異形導(dǎo)流板分選腔中風(fēng)的速度發(fā)生了2次驟減的情況，這是由于異形導(dǎo)流板特殊的流道形狀，通過風(fēng)機(jī)吹入的強(qiáng)風(fēng)經(jīng)過流道的拐彎處產(chǎn)生了左右相間的旋渦，在流體力學(xué)中這種現(xiàn)象叫做卡爾曼渦街。渦街會(huì)導(dǎo)致大量的弱磁性粒子與分選腔外壁發(fā)生碰撞反彈到磁輥上，原本沒被吸附的一部分弱磁性粒子會(huì)吸附到磁輥上進(jìn)入下一級(jí)，提高了磁性顆粒的提取率，因此最終干式磁選機(jī)的拋尾率會(huì)相應(yīng)降低。3轉(zhuǎn)速對(duì)磁選機(jī)精液磁性鐵含量的影響為了驗(yàn)證前面的仿真結(jié)果，用所設(shè)計(jì)的新型三級(jí)干式磁選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。本次試驗(yàn)所用原礦物料選自內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市某選礦廠，取原礦物料進(jìn)行化驗(yàn)，其成分如表1所示。試驗(yàn)共進(jìn)行了9組，其中一級(jí)磁輥磁場(chǎng)強(qiáng)度為220mT，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的功率，使風(fēng)速大小保持在25m/s恒定不變。因?yàn)樵V物料化驗(yàn)前已經(jīng)用篩網(wǎng)篩分出了粒級(jí)大小為4mm的物料，所以這里不需要再次篩分。把一級(jí)磁輥轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為90r/min，分別進(jìn)行無導(dǎo)流板、異形導(dǎo)流板和C形導(dǎo)流板3組試驗(yàn)。然后只把一級(jí)磁輥轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為115r/min和140r/min，重復(fù)上述步驟。每組試驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)最終精礦進(jìn)行取樣化驗(yàn)，得到其中磁性鐵的品位如表2所示。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為220mT、風(fēng)速為25m/s、物料粒級(jí)為4mm時(shí)，3種不同轉(zhuǎn)速（90r/min、115r/min、140r/min）下磁性鐵品位變化曲線如圖5所示。根據(jù)圖5可以發(fā)現(xiàn)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，最終精礦中磁性鐵的品位也會(huì)增加。對(duì)比3種不同工況下的磁性鐵品位：無導(dǎo)流板的磁選機(jī)精礦中磁性鐵品位最低；裝有C形導(dǎo)流板的磁選機(jī)精礦中磁性鐵品位高于無導(dǎo)流板；裝有異形導(dǎo)流板的磁選機(jī)精礦中磁性鐵品位最高。4異形導(dǎo)流板形態(tài)在增加料層厚度的情況下，通風(fēng)可以增加干式磁選機(jī)的單位產(chǎn)能，這是因?yàn)橥L(fēng)可以使物料充分松散，提高了磁性顆粒的提取率。導(dǎo)流板和磁輥之間組成了閉合的分選空間，使磨碎的礦石顆粒在指定的分選空間內(nèi)進(jìn)行分選，避免大量的弱磁性顆粒受到太大的風(fēng)力沖出分選區(qū)。改變導(dǎo)流板形狀也會(huì)影響最終精礦中磁性鐵品位,其中異形導(dǎo)流板精礦磁性鐵品位最高。因?yàn)楫愋螌?dǎo)流板特殊的壁面構(gòu)造，風(fēng)經(jīng)過流道會(huì)產(chǎn)生渦街現(xiàn)象，高速的粒子與壁面發(fā)生了沖擊，產(chǎn)生了折射，會(huì)使這些弱磁性顆粒再次與強(qiáng)磁磁輥接觸而吸附在磁輥上，提高了磁性顆粒的提取率，因此異形導(dǎo)流