在铁矿的选别过程中,原矿中大量的细泥和粗粒连生体是影响铁精矿品位的主要因素。底流型和溢流型磁力旋流器可以分别实现铁矿的脱泥与分选分级,但这两种旋流器均难做到脱泥与分选分级的同步进行。因此,本论文设计了一种脱泥与分选分级同步的多功能磁力旋流器,实现一次性脱除细泥和粗粒连生体,从而达到提铁降硅的目的。新型多功能磁力旋流器可完成粗粒连生体与磁铁矿的分离,一方面避免了一些单体解离且粒度合格的磁铁矿矿粒进入旋流器的沉砂中,作为返砂导致过磨;另一方面,粗粒连生体与磁铁矿分离后,减少了后续细筛的处理量,减轻了细筛环节的负担,甚至可省去细筛环节。在磁铁矿的精选时,可替代磁力重选柱或反浮选工艺脱去大量细泥和连生体,提高铁精矿品位。对多功能磁力旋流器在无磁系下进行了内部流场的模拟,发现在径向速度上20 mm底流口的径向速度基本大于10 mm底流口,轴向速度上两种底流口差异并不明显,切向速度上10 mm底流口时更大。因切向速度决定了流场中颗粒所受离心力的大小,并直接影响磁力旋流器的分选效率,在三种速度中占据主导地位,所以切向速度较大的10 mm底流口更有利于磁力旋流器的分选。针对新型的磁力旋流器设备,进行了脱泥和分选分级试验。(1)在溢流管的下方添加磁场(磁极头)后,发现在底流口小时溢流量较大,磁性物的回收作用明显;在底流口较大时,溢流量较小,磁性物总含量低,磁性物的回收作用不明显。(2)对溢流管插入深度进行了优化试验,发现在添加磁系后,溢流中磁性物的回收率明显下降。尤其在有磁系时,溢流管插入深度为165 mm时,磁性物的回收率最低,对磁铁矿的回收效果最好,脱泥效果也最好。(3)对磁力旋流器的向心径向磁场进行了比较研究,且对比了空白(无磁系)、4N和正螺旋磁系下底流与侧流的磁性物回收率,发现正螺旋磁系的分选分级效果最好,在正螺旋磁系下底流的回收率达到了74.84%,比空白条件下磁性物回收率高了10个百分点。运用ANSYS MAXWELL对磁极头以及径向磁场磁系进行了磁场模拟,并对比了各磁系之间磁场力的差异。发现在磁极头的三种磁系中,随着与磁极头磁系的距离增大,磁系1、磁系2和磁系3之间的磁场力差异越明显,且磁系3的磁场梯度最大,产生的磁场力及磁场影响范围最广,可对磁性颗粒产生更强的磁场力。对径向磁场的5种磁系模拟结果对比,发现4N磁系的磁场影响范围更广,产生的磁场力最强,其次是3N磁系,最后是N-S磁系。螺旋磁场力与3N磁系和N-S磁系接近,比4N磁系弱,且正反螺旋磁系磁场力大小相同,两者的磁场力沿相反方向延伸,并在磁力旋流器中根据流体的旋转方向分别形成了加速或减速的作用。