[发明专利]用于描绘金属颗粒在交变磁场中运动轨迹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡流磁选技术领域，具体涉及金属颗粒在交变磁场中运动轨迹的描绘领域。

背景技术

涡流磁选(VMS)技术的原理是沿转子圆周安装的永久磁铁（或阵列线圈）随转子旋转而产生交变磁场，该磁场各处极性交替变化，频率由转子旋转速度决定。当金属颗粒落入此磁场时，产生一种电磁力，把金属颗粒抛离转子，不同材质的金属颗粒受到的电磁力不同，抛离的距离也不同；而交变磁场对非金属颗粒不产生作用，因此按固有的轨迹卸到转子下面。从而实现了不同物质的选择和分离。涡流磁选法可广泛用于选别复杂矿石、金属废料回收以及其它工业处理。最初对这项技术进行研究工作的是英国的南安普敦大学和荷兰的阿纳姆市比利顿研究中心。与普通高梯度磁选(HGMS)相比，涡流磁选能以较快的处理速度同时获得高品位和高回收率，并且大大减轻了一般适于低雷诺数的高梯度磁选所遇到的严重的机械挟带问题而提高了磁性矿物的品位。同时因为该方法具有高的矿浆流动速度，所以产量也较高，其磁性矿物的品位也能得到进一步提高。磁性矿物品位得到提高的原因是粒度与边界层厚度相比是一个重要参数，它可使磁选机在强磁性小粒度物料与弱磁性大粒度物料之间进行选别，而这一点用高梯度磁选是很难办到的，然而将涡流磁选技术应用到生产和生活中的一个障碍是难于找到合适的方法准确计算金属颗粒在交变磁场下受到的电磁力以及在此电磁力作用下的运动轨迹，为涡流磁选技术的推广和实际应用带来困难。

发明内容

本发明为了解决涡流磁选技术在应用的过程中无法准确计算金属颗粒在交变磁场下受到的电磁力以及无法精确描绘金属颗粒在此电磁力作用下的运动轨迹的问题，提出了用于描绘金属颗粒在交变磁场中运动轨迹的方法。

用于描绘金属颗粒在交变磁场中运动轨迹的方法包括以下步骤：

步骤一、金属颗粒初始时刻t₀在交变磁场中的速度V₀(x,y,z)=0，该金属颗粒的初始位置坐标(x,y,z)定义为初始位置S₀(x,y,z)，然后设定初始迭代次数i=0，最大迭代次数为N；

步骤二、根据t_i时刻以及该时刻金属颗粒所在位置的坐标(x,y,z)查询四维数据表格求出金属颗粒在x、y和z三个方向上所受到的电磁力分别为F_(x)、F_(y)和F_(z)；

步骤三、根据牛顿第二定律F=ma，以电磁力F_(x)、F_(y)和F_(z)作为动力项，计算出金属颗粒在x、y和z三个方向的加速度；

步骤四、根据步骤三中计算出的金属颗粒在x、y和z三个方向的加速度，计算出金属颗粒在下一时刻t_i+1的速度和所在位置的坐标(x,y,z)；

步骤五、i=i+1；

步骤六、比较i是否等于N，如果是，则执行步骤七，否则，执行步骤二；

步骤七、根据获得的t₀时刻到t_N-1时刻的所有金属颗粒的坐标(x,y,z)绘制金属颗粒位移随时间的变化曲线，即获得该金属颗粒在交变磁场中的运动轨迹。

步骤二中所述的四维数据查询表格中包含有交变磁场中的位置坐标(x,y,z)及不同时刻该位置坐标处在x、y和z三个方向上的电磁力F_(x)、F_(y)和F_(z)。

所述四维数据查询表格是采用下述方法获得的：

步骤二一、采用三维有限元软件FLUX3D建立金属颗粒和交变磁场的几何模型，且金属颗粒的几何模型的中心轴线与交变磁场的几何模型的中心轴线不重合；

步骤二二、对金属颗粒的几何模型和交变磁场的几何模型进行有限元网格划分；

步骤二三、设置仿真所需的物性参数；

步骤二四、采用传感器sensor提取在交变磁场中金属颗粒在x、y和z三个方向所受的电磁力大小；

步骤二五、在FLUX后处理模块中提取传感器sensor的值，采用数据处理软件形成位置坐标(x,y,z)对应的电磁力，最终形成四维数据表格。