基于ANSYS的強磁板式磁選機的磁場仿真分析

李玉永 劉風(fēng)亮 辛 青 莫子雨 孟憲成 孫國棟 聶小媛 薛 鵬

（山東華特磁電科技股份有限公司）

非金屬礦產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建材、化工、能源、輕工等傳統(tǒng)行業(yè)以及航天、電子、通訊、新材料等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

該類礦物材料一般對純度要求較高，雜質(zhì)含量往往決定了產(chǎn)品的質(zhì)量等級和價值，特別對物料中鐵的含量要求嚴(yán)苛，礦物加工過程中一般都需要除鐵作業(yè)。非金屬礦物中的鐵雜質(zhì)具有含量低、磁性弱、粒度細(xì)、去除難等特點，目前常用的除鐵設(shè)備有永磁筒式磁選機、強磁板式磁選機、電磁高梯度磁選機、電磁漿料磁選機、超導(dǎo)磁選機等。生產(chǎn)中往往需要幾種除鐵設(shè)備聯(lián)合作業(yè)才能達到較好的除鐵效果。

1 強磁板式磁選機概況[1-8]

強磁板式磁選機通常用在電磁強磁立環(huán)磁選機或者電磁漿料磁選機前面，可以去除礦物中大部分的磁性鐵，避免電磁高梯度類磁選機介質(zhì)間隙受強磁性礦物的影響而堵塞，保障后續(xù)電磁強磁立環(huán)磁選機和電磁漿料磁選機的高效運行。

目前，強磁板式磁選機磁系結(jié)構(gòu)多采用磁塊NN、S-S極向?qū)斉挪?，磁塊之間設(shè)置有純鐵材質(zhì)的磁極墊片，磁系結(jié)構(gòu)示意見圖1。

本文介紹了幾種磁場運算結(jié)果，采用了ANSYS軟件中的磁場分析模塊，運算條件：磁體截面寬a=40 mm，厚b=30 mm；磁體材質(zhì)為N38；磁極墊片的材質(zhì)為DT4；磁極墊片寬度a分別取2，3，4，5，6，7，8 mm，厚度b=30 mm。分析數(shù)據(jù)取值位置在圖1 所示墊片寬度a1的中點，磁場作用深度（距離磁系表面距離）取值1～40 mm。

對上述條件下的運算結(jié)果進行了列表對比，為該類設(shè)備磁系的設(shè)計和進一步的研究提供參考。

2 不同磁極墊片寬度下的仿真分析

2.1 墊片寬度2 mm

墊片寬度a1=2 mm 時的仿真分析結(jié)果見圖2，a1=2 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應(yīng)強度見表1。

從圖2 可以看出，墊片寬度a1=2 mm 時磁極墊片中的磁感應(yīng)強度值最高為3.7 T。

2.2 墊片寬度3 mm

墊片寬度a1=3 mm 時的仿真分析結(jié)果見圖3，a1=3 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應(yīng)強度見表2。

從圖3 可以看出，墊片寬度a1=3 mm 時磁極墊片中的磁感應(yīng)強度值最高為2.8 T。

2.3 墊片寬度4 mm

墊片寬度a1=4 mm 時的仿真分析結(jié)果見圖4，a1=4 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應(yīng)強度見表3。

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從圖4 可以看出，墊片寬度a1=4 mm 時磁極墊片中的磁感應(yīng)強度值最高為2.24 T。

2.4 墊片寬度5 mm

墊片寬度a1=5 mm 時的仿真分析結(jié)果見圖5，a1=5 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應(yīng)強度見表4。

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從圖5 可以看出，墊片寬度a1=5 mm 時磁極墊片中的磁感應(yīng)強度值最高為1.85 T。

2.5 墊片寬度6 mm

墊片寬度a1=6 mm 時的仿真分析結(jié)果見圖6，a1=6 mm 時距離磁系表面1～40 mm 磁感應(yīng)強度見表5。

從圖6 可以看出，墊片寬度a1=6 mm 時磁極墊片中的磁感應(yīng)強度值最高為1.56 T。

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2.6 墊片寬度7 mm

墊片寬度a1=7 mm 時的仿真分析結(jié)果見圖7，a1=7 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應(yīng)強度見表6。

從圖7 可以看出，墊片寬度a1=7 mm 時磁極墊片中的磁感應(yīng)強度值最高為1.44 T。

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2.7 墊片寬度8 mm

墊片寬度a1=8 mm 時的仿真分析結(jié)果見圖8，a1=8 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應(yīng)強度見表7。

從圖8 可以看出，墊片寬度a1=8 mm 時磁極墊片中的磁感應(yīng)強度值最高為1.33 T。

2.8 不同a1值仿真分析數(shù)據(jù)綜合分析

從圖2～圖8、表1～表7 可以看出，在磁場作用深度為0～10 mm情況下，隨墊片a1值的增大，磁感應(yīng)強度明顯減弱；在磁場作用深度為10～40 mm 情況下，墊片a1值的增大，磁感應(yīng)強度變化不明顯；隨著墊片厚度的增加，墊片內(nèi)最大磁感應(yīng)強度明顯變小。

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3 結(jié) 論

本文介紹了通過ANSYS 有限元分析軟件的磁場分析模塊，對強磁板式磁選機磁系在相同磁體截面，不同磁極墊片寬度的條件下仿真運算分析數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)一些該類磁系的變化規(guī)律，為該類磁系的進一步設(shè)計和優(yōu)化提供參考。

作為進一步的研究，可以分析不同磁體截面相同磁極墊片寬度的條件下磁場數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，或者不同磁體材質(zhì)對磁場數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，或者在不同磁場條件下對相同物料的除鐵效果的試驗研究等。

山東華特磁電科技股份有限公司已經(jīng)對該類產(chǎn)品的磁系結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)和分選試驗做了大量數(shù)據(jù)收集，并根據(jù)礦物磁性物料的性質(zhì)和分選指標(biāo)的不同，進行了磁系的特殊設(shè)計和匹配，取得良好的應(yīng)用效果。