煤炭是我国的主要能源,在整个国民经济中具有举足轻重的地位。但是煤炭的开发和利用造成了一定程度的环境恶化。因此,必须对煤炭进行清洁利用。空气重介质流化床干法选煤技术是一种高效的洁净煤技术,近几十年来一直是选煤领域的研究热点之一。在空气重介质流化床分选煤炭的过程中,需要对重介质进行净化回收。而传统干式磁选机的性能达不到要求。因此本课题组研制了气固流态化磁选机。作者对气固流态化磁选机进行了初步试验,发现其存在的问题并进行改进,将流化给料装置改为螺旋给料机,将磁选机的倾角由3°~10°调整为0°~3°,并在流化分选槽的两端设有高度可调的挡板,形成了新的气固流态化磁选机。本文对新型气固流态化磁选机的磁系结构及颗粒分离区域的磁场特性,混合物料在局部磁场作用下的流化特性,颗粒在气固流态化磁选机中多场耦合作用下的动力学特性,磁性颗粒与非磁性颗粒间的夹带、团聚、分散规律进行了研究,为细颗粒的气固流态化磁选提供了理论基础。通过优化气固流态化磁选机的操作参数,实现了空气重介质流化床干法分选系统的介质高效净化回收。气固流态化磁选机磁系的磁场特性研究表明,径向磁场强度和径向磁场梯度均随着距磁系表面距离的增大而减小。铁氧体磁极某点处的磁场强度和磁场梯度均明显小于钕铁硼磁极相应点处的磁场强度和磁场梯度。故在分选段采用强磁场的钕铁硼磁极有利于分选,而在分离段采用弱磁场的铁氧体磁极有利于磁性物脱离磁选机。混合物料在磁块作用下的流化特性试验表明,流化床上方的磁块产生的磁场使普通流化床变成局部磁场流化床,磁铁矿粉变成磁链。当气泡从流化床底部产生并上升时,气泡先是逐渐变大,然后逐渐变小,直至消失。这说明局部磁场流化床具有消除气泡的作用。局部磁场流化床的可操作气速范围比普通流化床的宽。针对磁性颗粒在气固流态化磁选机分选空间内不同位置处的运动状态、力学特性不同,分别得到了磁性颗粒处于流化床中、磁性颗粒处于流化床与磁选滚筒之间、磁性颗粒被吸附在磁选机滚筒上并随滚筒一起旋转时的动力学方程和加速度公式。示踪颗粒在流化床与滚筒间的试验研究表明:示踪颗粒在磁力、重力、气流曳力的共同作用下加速向磁选机滚筒运动,磁力对加速度的影响最大,流化气速对颗粒的运动有一定的影响。示踪颗粒随滚筒旋转时会受到重力、摩擦力、气流曳力、磁力产生的力矩,使示踪颗粒产生绕自身的质心旋转(翻转)的运动。滚筒转速低时,磁翻转次数少;转速高时,磁翻转次数多。多次翻转有利于磁团聚的解聚和精矿中磁铁矿粉含量的提高。通过对磁铁矿粉在磁场中形成磁团聚的研究,发现磁铁矿粉形成磁团聚体时,是以颗粒的长度方向首尾相接。同时,在宽度上会并列其他颗粒,使磁团聚体变粗。磁块吸引混合物料时对煤粉夹带规律的研究表明,随着煤粉在混合物料中含量的增加以及磁场强度逐渐增强时,煤粉夹带率呈逐渐增大趋势;当流化气速逐渐增大时,煤粉夹带率呈逐渐减小趋势。从理论上推导了铁磁性颗粒形成磁团聚体的团聚力、分选磁力,以及铁磁性颗粒夹带顺磁性或逆磁性颗粒形成的磁团聚体的分选磁力。磁团聚体力的公式表明,磁团聚体形成所需的团聚力与颗粒的磁化强度、退磁系数、磁性矿粒的浓度、颗粒半径有关。磁团聚体在磁选滚筒上将受到滚筒旋转产生的离心力、在N/S极交替时磁翻转产生的离心力、磁团聚体中颗粒的重力产生的剪切力和气流冲刷磁团聚体时产生的剪切力的共同作用而实现分散。气固流态化磁选机磁选试验结果表明,精矿回收率随流化气速、给料速度的增大而增大,随煤粉含量、磁选机倾斜角度增加而降低,随圆筒转速的增大呈先增大后减小趋势。精矿中磁铁矿粉含量随流化气速、圆筒转速的增大而逐渐增大,随煤粉含量、磁选机倾斜角度、给料速度增加而逐渐降低。而精矿中煤粉夹带率的规律与精矿中磁铁矿粉含量的规律正相反。在三因素三水平试验中,当操作参数处于最优组合时,精矿回收率可达到99.38%,精矿中煤粉夹带率仅为2.25%,说明气固流态化磁选机的磁选效果良好。该论文有图96幅,表54个,参考文献178篇。