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煤炭是中国主要的基础能源物质,故实现煤炭高效清洁利用尤为重要。作为煤炭高效洁净使用的重要方案之一,干法选煤技术由于不耗水的独特优势更加适合中国煤炭行业发展的需求,是科研人员的研究热点之一。现有的干法选煤技术在生产中需要压缩空气,易污染环境,而且存在分选效率低、分选精度差、入选物料易干扰床层、风孔易堵塞等诸多不足。 本课题提出一种新型的干法分选设想,以磁场力替代气体对颗粒产生的曳力作用,使磁性颗粒在电磁场和重力场的相互作用下形成具有一定密度的悬浮体,不同密度的物料可以在该悬浮体中进行分离。本文的主要工作内容如下: (1)提出以磁场力和重力的相互作用使磁性颗粒形成具有一定密度的悬浮体,并设计制作了一套探索性试验装置。研究了磁场对磁性颗粒的影响规律,试验结果表明:磁性颗粒在磁场力和重力的相互作用下可以形成具有一定密度的悬浮体;在该试验平台下,改变电流强度和频率可以改变悬浮体的密度。 (2)对试验中形成悬浮体的机理进行了初步探索。分析结果表明:当螺线管中的磁场强度达到一定强度后,其轴向磁场力大于重力,磁性颗粒呈现悬浮;改变磁场会影响颗粒的运动范围,造成悬浮体总体积变化,从而影响悬浮体密度变化。 (3)采用离散元素法对悬浮体中颗粒运动进行仿真分析。对磁场强度、频率及颗粒大小三个因素进行了单因素仿真试验,并分析了三个因素对悬浮体的密度特性、流动性及颗粒运动的影响规律。 (4)以悬浮体的密度均匀性和流动性为优化指标,对磁场强度、频率及颗粒大小进行了正交试验,寻求三个因素影响下的最优组合。结果表明:在该试验模型下,当电流为0.25A、频率为25Hz、颗粒直径为0.3mm时,悬浮体有较好的密度均匀性和流动性。采用此组合参数进行了煤和矸石混合物的分选试验,并取得较好的分选效果,证明了该悬浮体是具有分选功能的。