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悬浮微细矿粒在电场中的数值分析及分选机理研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-08-14  浏览次数:650
核心提示:“高压悬浮电选机”属中国实用新型专利设备(专利号:94200555.4),它的研制开创了微细矿粒选矿研究的新方向。本论文正是以此新方向为研究对象对其机理进行了研究并形成了悬浮微细矿粒分选的一定理论基础。

摘要:“高压悬浮电选机”属中国实用新型专利设备(专利号:94200555.4),它的研制开创了微细矿粒选矿研究的新方向。本论文正是以此新方向为研究对象对其机理进行了研究并形成了悬浮微细矿粒分选的一定理论基础。 本论文的主要研究内容分为三个部分,一是对悬浮于气流中的微细矿粒在高压电场中的运动进行了数值分析;二是对悬浮电选机理进行了研究;三是对影响悬浮电选的因素进行了试验性研究。

具体研究内容如下: 1.研究了微细粒在悬浮电选过程中的运动形态和受力。悬浮气流以一定的速度在管内输送微细矿粒时。由于受到各种力的作用,微细矿粒被曳引后,可能有下列四种运动形式:滑动、滚动、跳跃、悬浮运动。矿粒在悬浮电选机的受力可分为三个阶段。第一阶段:悬浮于气流中的微细矿粒向上运动阶段:第二阶段:悬浮于气流中的微细矿粒在高压电晕电场运动;第三阶段:悬浮于气流中的微细矿粒在静电场分选阶段。本论文分别对这三阶段矿粒的受力进行了分析,首次建立了矿粒的运动的方程和分选条件。 2.对微细粒运动进行了数值分析。首次提出了悬浮于气流中的微细矿粒在三个阶段流动时加速至稳定段所需时间公式、距离公式、无因次运动微分方程。 3.建立了矿粒在高压电场中的运动的有限元模型。通过对大型有限元软件ANSYS的二次开发利用,首次建立了悬浮于气流中的微细矿粒在高压电场中的运动的有限元模型,进行了一系列的计算。计算了悬浮电选机电晕电场电极间电场分布。模拟了悬浮于气流中的微细矿粒在高压电场中的运动。模拟结果表明:距电晕极距离大,电场就小,在某一距离电场在整个电晕外区保持为一常数:微细矿粒紊流运动中的速度是按对数曲线或指数曲线分布,这一结论与实际吻合。 4.研究了矿粒导电性能差异机理。虽然所有矿粒都包含大量的电子,但有的具有良好的电子导电的性能,有的则基本上观察不到任何电子导电性。

本论文从能带理论研究了矿粒之间的电性差别。根据能带理论,用不同的价带和导带能级及它们之间的禁带宽度描述了电导过程机理。 5.研究了微细粒悬浮机理。本悬浮电选机要求矿粒需处于悬浮状态,因此,为保证物料的正常输送和供给,颗粒在管内不能发生沉积现象,这就要求颗粒的速度不能小于某个值。本论文讨论了悬浮矿粒的沉降速度和悬浮速度,分析了微细粒悬浮机理。 6.研究了高压气体放电微观基本过程,用徽观过程分析了宏观现象。气体放 电实际上是一个复杂的粒子运动体系.气体放电过程中一般存在六种墓本粒子: 光子,电子、基态原子和分子、激发态原子和分子以及正离子和负离子.气体放 电中任何一个粒子会通过碰撞过程与其它各种粒子产生相互作用。在弹性碰撞中, 参与碰撞的粒子间只交换动t,但其位能不发生变化,也不交换电荷:在非弹性 碰撞中,参与碰撞的粒子间发生了位能的变化,粒子之间通过碰撞交换动量、动 能、位能和电荷,使粒子发生电离、复合、光子发射和吸收等物理过程.在悬浮 电选机的电场中,气体中带电粒子的运动与它们的无规则热运动有所不同,即在 粒子的热运动上又登加沿电场方向的定向运动,即带电粒子的漂移运动。 7.研究了不存在空间电荷时和存在空间电荷时高压负电晕放电机理。给出了 近似计算悬浮电选机不均匀电晕电场公式,分析了影响高压负电晕放电的因素。 电晕放电的电流强度取决于加在电极之间的电压大小、电极形状、极间距离、气 体的性质和密度。 8.研究了悬浮矿粒带电和放电机理.在悬浮电选机中,电极之间施加高电压 使非导体的空气或气体电离,在电极之间产生气态的离子流。随着电极距离和电 压的增大,离子流也增大,离子流对进入到电晕电场中的所有颗粒带电影响很大, 形状和粒度不同的绝缘体和导体均获得了非零的纯电荷.随着丝状电极带负电, 可以产生负电晕。好的导体与接地弯管接触后,立即失去了电荷,而好的绝缘体 保留了它的电荷,并固着在弯管上.好的导体剩余的电荷为零,而好的绝缘体剩 余的电荷为Qm。在气流的推动下,颖粒通过电,带电区域进入静电场时,因为非 导体没有与弧型接地电极传导接触,所以静电场不影响非导体,而导体通过感应 获得净电荷,所以颗粒发生分选。 9.悬浮电选机作为一种新的构思,其原理与现有电选机均不同.在研究了其 原理后,进行实际矿物分选,验证理论正确性,为工业化样机的研制提供依据。 金红石作为一种主要含钦矿物,是冶炼钦金属的主要原料。我国天然金红石大部 分属原生矿,原矿品位低、嵌布粒度细,矿石性质复杂,选矿难以突破。本论文 以河南方城金红石为试样,研究了其矿物组成,工艺矿物特性,粒度组成及金属 分布,磁性。对主要矿物物性参数进行测定。用悬浮电选机来提商金红石精矿品 位,并以金红石为试样对影响悬浮电选的因素进行了试验性研究. 10.本论文首次进行了设备因素影响惫浮电选机电选的试验性研究.对于一定 直径的电晕丝,在一定的电压下有一最佳电.丝数,电.电流随电晕丝直径的减小而增大。

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