作为钢铁生产流程的伴生物,钢渣每年的产出量巨大。由于生产技术特点,钢渣当中一般含有8-15%的渣钢,钢厂通过破碎、磁选、筛分工艺来回收钢渣中的废钢铁,加工工艺复杂、设备投资大、金属回收率低、环境污染严重。本文提出一种完全有别于传统的渣、钢分离的分离方法:在渣钢处于高温热状态下(液态或流变态),针对钢渣和渣钢的物理性质差异(密度、电导率、流动性、界面张力),利用电磁场进行分离。在螺旋模式磁场作用下,对熔融钢渣中渣、钢分离的效果及规律等进行了数值和实验研究。1、实验测量螺旋模式磁场内部空间的磁场强度分布,测量结果显示设备内部空间的磁场强度总体上呈现两端强、中心弱的特点,但在中心处衰减幅度较小。采用Ga InSn合金(室温下为液态),测试了模式电磁场作用条件下对金属液的驱动效果,结果表明该设备对金属液的驱动效果明显,且能实现金属液正反方向的不同驱动效果。2、利用高温热态试验,研究了模式螺旋磁场的施加与否,以及在施加磁场的条件下,磁场强度和施加电磁场作用时间对渣、钢分离效果的影响。实验结果表明:电磁场的施加可明显改善提高渣、钢分离效果,并在螺旋磁场强度为40mT左右时分离效果最好;不同的电磁场作用时间也对渣、钢分离效果有着一定的影响,电磁场作用时间在80s时,分离效果最好。3、为了更好探索金属液滴的融合分离过程,采用GaInSn合金和甘油在常温下模拟高温热态试验,模拟观察金属液滴的聚集、融合和分离过程。实验结果显示,电磁场的施加可使金属液滴发生融合。但相同条件下无法保证实验结果的可重复性。4、利用COMSOL数值软件建立数值模型,通过数值模拟计算,研究螺旋模式磁场作用下,液态渣、钢混合物体系内的电磁场分布情况、金属液滴的受力特点。模拟结果显示:旋转磁场转速150rpm时,作用在直径为5mm的金属液滴上的磁感应强度约为250mT时,此时的金属液滴可发生变形并最终融合。本研究表明:基于渣、钢两种介质的物理性质差异,利用电磁分离方法,通过洛伦兹力的作用,使液态金属运动从而达到电磁分离的目的是可行的,可做进一步的定量分析,从而应用于生产实际中。