基于ANSYS的强磁板式磁选机的磁场仿真分析

李玉永 刘风亮 辛 青 莫子雨 孟宪成 孙国栋 聂小媛 薛 鹏

（山东华特磁电科技股份有限公司）

非金属矿产品广泛应用于建材、化工、能源、轻工等传统行业以及航天、电子、通讯、新材料等高新技术产业。

该类矿物材料一般对纯度要求较高，杂质含量往往决定了产品的质量等级和价值，特别对物料中铁的含量要求严苛，矿物加工过程中一般都需要除铁作业。非金属矿物中的铁杂质具有含量低、磁性弱、粒度细、去除难等特点，目前常用的除铁设备有永磁筒式磁选机、强磁板式磁选机、电磁高梯度磁选机、电磁浆料磁选机、超导磁选机等。生产中往往需要几种除铁设备联合作业才能达到较好的除铁效果。

1 强磁板式磁选机概况[1-8]

强磁板式磁选机通常用在电磁强磁立环磁选机或者电磁浆料磁选机前面，可以去除矿物中大部分的磁性铁，避免电磁高梯度类磁选机介质间隙受强磁性矿物的影响而堵塞，保障后续电磁强磁立环磁选机和电磁浆料磁选机的高效运行。

目前，强磁板式磁选机磁系结构多采用磁块NN、S-S极向对顶排布，磁块之间设置有纯铁材质的磁极垫片，磁系结构示意见图1。

本文介绍了几种磁场运算结果，采用了ANSYS软件中的磁场分析模块，运算条件：磁体截面宽a=40 mm，厚b=30 mm；磁体材质为N38；磁极垫片的材质为DT4；磁极垫片宽度a分别取2，3，4，5，6，7，8 mm，厚度b=30 mm。分析数据取值位置在图1 所示垫片宽度a1的中点，磁场作用深度（距离磁系表面距离）取值1～40 mm。

对上述条件下的运算结果进行了列表对比，为该类设备磁系的设计和进一步的研究提供参考。

2 不同磁极垫片宽度下的仿真分析

2.1 垫片宽度2 mm

垫片宽度a1=2 mm 时的仿真分析结果见图2，a1=2 mm时距离磁系表面1～40 mm磁感应强度见表1。

从图2 可以看出，垫片宽度a1=2 mm 时磁极垫片中的磁感应强度值最高为3.7 T。

2.2 垫片宽度3 mm

垫片宽度a1=3 mm 时的仿真分析结果见图3，a1=3 mm时距离磁系表面1～40 mm磁感应强度见表2。

从图3 可以看出，垫片宽度a1=3 mm 时磁极垫片中的磁感应强度值最高为2.8 T。

2.3 垫片宽度4 mm

垫片宽度a1=4 mm 时的仿真分析结果见图4，a1=4 mm时距离磁系表面1～40 mm磁感应强度见表3。

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从图4 可以看出，垫片宽度a1=4 mm 时磁极垫片中的磁感应强度值最高为2.24 T。

2.4 垫片宽度5 mm

垫片宽度a1=5 mm 时的仿真分析结果见图5，a1=5 mm时距离磁系表面1～40 mm磁感应强度见表4。

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从图5 可以看出，垫片宽度a1=5 mm 时磁极垫片中的磁感应强度值最高为1.85 T。

2.5 垫片宽度6 mm

垫片宽度a1=6 mm 时的仿真分析结果见图6，a1=6 mm 时距离磁系表面1～40 mm 磁感应强度见表5。

从图6 可以看出，垫片宽度a1=6 mm 时磁极垫片中的磁感应强度值最高为1.56 T。

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2.6 垫片宽度7 mm

垫片宽度a1=7 mm 时的仿真分析结果见图7，a1=7 mm时距离磁系表面1～40 mm磁感应强度见表6。

从图7 可以看出，垫片宽度a1=7 mm 时磁极垫片中的磁感应强度值最高为1.44 T。

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2.7 垫片宽度8 mm

垫片宽度a1=8 mm 时的仿真分析结果见图8，a1=8 mm时距离磁系表面1～40 mm磁感应强度见表7。

从图8 可以看出，垫片宽度a1=8 mm 时磁极垫片中的磁感应强度值最高为1.33 T。

2.8 不同a1值仿真分析数据综合分析

从图2～图8、表1～表7 可以看出，在磁场作用深度为0～10 mm情况下，随垫片a1值的增大，磁感应强度明显减弱；在磁场作用深度为10～40 mm 情况下，垫片a1值的增大，磁感应强度变化不明显；随着垫片厚度的增加，垫片内最大磁感应强度明显变小。

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3 结 论

本文介绍了通过ANSYS 有限元分析软件的磁场分析模块，对强磁板式磁选机磁系在相同磁体截面，不同磁极垫片宽度的条件下仿真运算分析数据，通过数据分析发现一些该类磁系的变化规律，为该类磁系的进一步设计和优化提供参考。

作为进一步的研究，可以分析不同磁体截面相同磁极垫片宽度的条件下磁场数据的变化规律，或者不同磁体材质对磁场数据的变化规律，或者在不同磁场条件下对相同物料的除铁效果的试验研究等。

山东华特磁电科技股份有限公司已经对该类产品的磁系结构分析数据和分选试验做了大量数据收集，并根据矿物磁性物料的性质和分选指标的不同，进行了磁系的特殊设计和匹配，取得良好的应用效果。