以“磁链理论”模型为基础的磁团聚机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51104048
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
25.0万
负责人：
库建刚
依托单位：
福州大学
学科分类：
E0409.矿物工程与物质分离
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
晏全香；刘文元；陈奇俤；骆剑彬；陈建辉；王海龙；
关键词：
磁团聚磁偶极子磁链悬浮体系

项目摘要

磁团聚对磁选中的磨矿、分级、选别、浓缩及过滤作用均有影响，目前针对磁团聚机理的研究相对薄弱，远未形成统一的理论体系，这在很大程度上阻碍了磁选工艺的改进和磁选设备的研制。本课题拟将功能材料领域的磁流体研究方法运用到磁团聚机理研究中，采用磁偶极子理论对磁悬浮体系中软磁性球体的磁团聚行为进行分析，揭示磁性矿粒的磁团聚本质，建立完整的以"磁链理论"模型为基础的磁团聚理论。研究采用磁化系数一定的软磁性球体与基载液组成的悬浮体系，借助平行稳定磁场对悬浮体系的作用，使软磁性球体在磁偶力、基载液阻力、重力、浮力等力的作用下产生运动，采用数字显微镜记录软磁性球体形成磁链的微观动态过程，结合基载液的阻力系数和球体磁化系数，推导出作用在磁性球体上的各种力的矢量，通过对磁链形成过程的理论计算分析和超声波对磁链的作用机理研究，为"磁链模型"理论的完善和磁团聚机理的深入研究提供充分的科学依据。

结项摘要

磁性颗粒的团聚对分离效率影响极大。针对磁团聚形成机理的研究集中在两颗粒的相互作用，多数仍停留在形式化描述上，未涉及磁团聚的动态形成过程及磁链的结构。本项目将磁偶极子模型引入磁团聚机理研究中，采用计算机模拟对磁悬浮体系中磁性球体的磁团聚行为进行研究，揭示磁性矿粒的磁团聚本质，建立完整的以“磁链理论”模型为基础的磁团聚理论。. 本项目按照计划顺利进行，2012-2014年期间在Int J Miner Pro刊物发表SCI论文1篇，在中南大学学报发表EI论文1篇，在其它核心期刊发表论文3篇，另有Ei检索会议论文2篇，申请国家发明专利3项，已授权2项，培养研究生1名。主要取得的进展如下：（1）研究了软磁性硅铁球的表面改性/聚醛树脂包覆技术，获得了具有不同包覆层厚度的核壳球体。以此研究结果撰写论文1篇，已投国际著名期刊Int J Miner Pro。（2）研究了不同条件的聚钨酸钠溶液流变性，建立了聚钨酸钠溶液黏度与密度、温度的关系。部分结果发表于核心期刊《现代矿业》上，另一篇发表于2014年在西安举办的第三届能源与环境保护国际学术会议集上。（3）研究了不同球径磁性颗粒在基载液中的运动阻力，结合Verlet速度算法建立了颗粒在流体中运动阻力系数的测量方法。以此研究内容撰写并发表论文一篇，发表在核心期刊《矿冶工程》上。（4）采用偶极子磁场分布理论，建立了宏观尺度的磁性粒子团聚成链的动态模型，对磁性颗粒团聚成链过程的能量转换进行了分析。以此撰写3篇学术论文，发表了2篇，一篇发表在国际著名期刊Int J Minerl Pro，一篇发表在国内权威期刊《中南大学学报》，另外一篇正在审稿中。（5）拍摄了磁性颗粒形成磁链的微观过程和磁链结构，与磁链理论模拟的颗粒团聚成链过程获得比较一致的结果。以此研究内容撰写英文论文一篇，已投国际期刊Miner Eng上。（6）研究了软磁性纳米铁的改性和絮凝药剂的嫁接，发明了一种磁团聚絮凝除杂的新工艺，解决了粘度较大溶液中固液不易分离的难题。申请发明专利3项，获授权2项。. 综上所述，本项目圆满完成实验计划，建立了以磁偶极子模型为基础的“磁链”理论，为磁团聚机理的深入研究提供充分的科学依据，也为磁选设备的改进和研制提供了理论依据。