计算电磁学在选煤领域的应用

　　随着科技不断发展，电磁的理论与计算方法也随着不断完善，最终将计算电磁学应用到选煤磁选机当中，提高了磁系设计的水平和质量，为重介质选煤领域开创了新局面，使设计水平同国际水平同步。

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　　目前国内的磁选机已不能满足对磁场空间分析和计算的要求，它根本做不到精细的分析和计算。而计算电磁学作为应用了最新设计方法的当代技术，可以对磁选机进行磁系设计，通过精细的分析和计算可以开发出适应市场需求的单滚筒的磁选机，对比较细微粒的磁性介质的回收有比较实用的功效。因此计算电磁学在整个选煤领域都有着实用价值。

　　一、我国以及国际磁选设备磁系的设计

　　(一)磁系设计的方法

　　必须通过磁路计算来制造出需求的磁场来满足工作需要，这就是所谓的磁系设计。设计的方法一般包括解析法、现代设计计算以及仿真法和传统磁路计算法。

　　所谓解析法就是指那些镜相法、格林函数法以及分离变量法等，当矢量和标量的磁位满足方程泊松和拉普斯就可以求出磁场边值的解，这种方法对于比较简单或边界条件比较简单的情形比较适用，如果磁场过于复杂，该方法显得无用。

　　传统的磁路计算方法作为最初人们比较常用的计算方法，在早期还是比较有效的，方法目的就是简化对气隙磁导的计算。

　　计算电磁学作为最新的科学学术，其拥有相当高性能与准确度的计算技术以及对电磁场分析透彻能力，这些都将满足现代工程领域那些简单的磁系设计法所不能解决的复杂电磁场所带来的一切问题。

　　(二)介绍计算电磁学的一些理论方法

　　面对磁选机的磁系设计的一些问题，无非是要想办法把它转化为比较简单的二维或者是三维的静磁场的问题，这样就比较简单多了，就可以采用标量磁矢的方法来求解，理论的方程公式Maxwell就可简化成：

　　想要求出正确的解，除了上面的简化方程外，还需借助下面的本构方程：

　　在这个公式当中：是指预制的磁场强度;而就是广义磁位。

　　对于那种包含了异性飞线性的磁导率就要用到矢量磁矢了，其求解方程应为：

　　自由度：

　　在这个公式当中：作为标量磁矢量;而自然就是标量的积分值，。

　　(三)我国以及国际的计算电磁学的研究和应用

　　为了研究磁选的基本理论，国外早在70年代就开始采用数值计算这种计算方法以及一些先进的CAE这种仿真软件来对磁选设备进行磁系分析和设计。他们自然也取得了一些成果，例如：对磁流体密封的磁轭表面的磁力应用了有限元法的方法分析了分布情况的日本，通过计算他们的磁流形状，最终引出了新概念。

　　我国在近年对这方面也做了相当深入的研究，很多研究单位采用了CAE和数值计算法，对磁选机的设计做出了精细研究。例如：采用了面电流的概念把边界条件和永磁体的方程结合在一起的中南工业大学，他们探讨出了有限元计算方法，这种方法比较适用于拥有永磁磁系的稀土，可以轻松得出它们的磁力线的分布情况。他们还计算并得出了软铁的磁极波状和磁场永磁系的分布图。

　　二、对高效的磁选机进行磁系设计以及检验其试验结果

　　想要设计出优质的高效磁选机，必须使设计的磁路可以针对矿浆的流动设计作出优化。对于磁路的设计须做到满足工艺指标以及处理量，对各种参数进行优化，最终采用带有磁性的材料设计出磁路。可以体现上述特点的有TDC1030型的磁选机的设计。

　　在进行磁路设计时一般是采用CAE软件，为了使筒体的表面附近可以产生比较均匀的磁场，就必须要采用优质的永磁材料组成磁系，按特定排布方式来排布，这样可以组成一个新型的磁系产生均匀的磁场。通过上述方法可以得出该磁系的磁场分布状况，实体模型应该如图1所示，通过这些方法求解的过程和得出的数据如图2所示，从图1完全可以看出，分布比较均匀的等磁感应的强度线，其筒体的表面切向力也就大大降低。通过分析计算出的结果可以明确得出：TDC1030型的高效磁选机这种应用了数值计算方法来优化设计，较传统的CTN型的磁选机相比筒表面磁感应强度偏低，可以更加均匀的分布在分选空间。这样看来，TDC1030型的磁选机的特点是在磁性物的回收方面可以提高回收率。

　　三、结语

　　随着科技的不断进步，磁系设计的理论与基本设计的方法不断更新，而计算电磁学的引入为重介质选煤与介质回收领域开创了一个崭新的局面。在技术方面对计算电磁场的精确度要求越来越高，使得数值计算以及仿真技术和电磁学理论等的这些计算电磁学不断走向选煤领域的应用当中。

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