磁铁矿是最常见的铁矿石,也是炼钢的主要原料之一。我国铁矿石储量大,但贫矿占比高,平均品位远低于世界平均品位,因此选矿难度较大。为了降低生产成本和能源浪费,常在磨矿前进行预分选。目前分选设备主要分选高品位矿石,而大量低品位矿石被舍弃为废矿,造成资源的浪费。同时,传统的分选设备自动化、数字化程度较低,很难实现现代矿山高效化、精准化的生产要求。为了解决上述问题,本课题提出一种采用霍尔传感器检测信号的磁铁矿石分选设备,其具体研究内容如下: (1)阐明了磁选设备选矿原理,运用系统功能分析法将其功能划分为矿石喂入、输送、分选执行三大子功能,并分析各功能对应的方案,确定了振动给料、重力输送加气吹分选的总体设计方案。将磁选设备分为喂料、检测、分选模块及机架,分别开展结构设计,通过Solid Works完成设备整体结构的三维建模。 (2)为了校核设备结构强度,利用ANSYS仿真平台对受力结构(给料槽、给料机机架、设备机架)进行静力学分析。结果表明,给料槽与给料机机架应力和变形在强度范围内,满足工作要求;但设备机架的电磁阀支撑结构最大变形量约为33.8mm,影响设备正常工作,于是在支撑板下方增设方管改进机架结构,改进后应力和变形均在强度范围内。为了降低机架振动对传感器检测的影响,利用ANSYS开展一般模态与预应力模态分析,两种分析结果相似,机架最大变形量约为24.6mm,且第5阶固有频率45.448Hz与空压机工作频率46.667Hz相近,容易引起与空压机之间的共振。故在机架易变形部位增设方管进行减振优化,优化后机架的固有频率避开了空压机工作频率,有效避免了共振。 (3)为研究执行机构的分选效果,运用流体仿真软件Fluent对气流喷吹过程进行了仿真,经模型建立、网格划分、边界条件设置与求解,获取了喷吹气流速度与压力云图,目标压力((矿石受到的压力)为847.3Pa。以入口压力、喷嘴口径、喷吹角度为分选效果影响因素开展单因素试验,发现目标压力与入口压力、喷嘴口径呈正相关,与喷吹角度的绝对值呈负相关。为了求解最优分选参数,运用响应面法进行多因素耦合仿真试验,根据结果建立回归模型并进行方差分析,分析结果显示模型可靠。经响应面分析优化分选参数,得到最优参数为入口压力0.9MPa、喷嘴口径8mm和喷吹角度0°。