基于ANSYS的強磁板式磁選機的磁場仿真分析

李玉永 劉風亮 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）

非金屬礦產品廣泛應用于建材、化工、能源、輕工等傳統行業以及航天、電子、通訊、新材料等高新技術產業。

該類礦物材料一般對純度要求較高，雜質含量往往決定了產品的質量等級和價值，特別對物料中鐵的含量要求嚴苛，礦物加工過程中一般都需要除鐵作業。非金屬礦物中的鐵雜質具有含量低、磁性弱、粒度細、去除難等特點，目前常用的除鐵設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、超導磁選機等。生產中往往需要幾種除鐵設備聯合作業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間隙受強磁性礦物的影響而堵塞，保障后續電磁強磁立環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構多采用磁塊NN、S-S極向對頂排布，磁塊之間設置有純鐵材質的磁極墊片，磁系結構示意見圖1。

本文介紹了幾種磁場運算結果，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；磁體材質為N38；磁極墊片的材質為DT4；磁極墊片寬度a分別取2，3，4，5，6，7，8 mm，厚度b=30 mm。分析數據取值位置在圖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果進行了列表對比，為該類設備磁系的設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 時的仿真分析結果見圖2，a1=2 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應強度見表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 時的仿真分析結果見圖3，a1=3 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應強度見表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 時的仿真分析結果見圖4，a1=4 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應強度見表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 時的仿真分析結果見圖5，a1=5 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應強度見表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 時的仿真分析結果見圖6，a1=6 mm 時距離磁系表面1～40 mm 磁感應強度見表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 時的仿真分析結果見圖7，a1=7 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應強度見表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 時的仿真分析結果見圖8，a1=8 mm時距離磁系表面1～40 mm磁感應強度見表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強度值最高為1.33 T。

2.8 不同a1值仿真分析數據綜合分析

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，磁感應強度變化不明顯；隨著墊片厚度的增加，墊片內最大磁感應強度明顯變小。

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3 結 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據，通過數據分析發現一些該類磁系的變化規律，為該類磁系的進一步設計和優化提供參考。

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據的變化規律，或者不同磁體材質對磁場數據的變化規律，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對該類產品的磁系結構分析數據和分選試驗做了大量數據收集，并根據礦物磁性物料的性質和分選指標的不同，進行了磁系的特殊設計和匹配，取得良好的應用效果。