非磁性礦粒在磁流體中的磁浮力范文

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摘要：非均勻磁場(chǎng)中磁流體對(duì)浸沒(méi)其中的非磁性礦粒產(chǎn)生磁浮力.從磁浮效應(yīng)、磁流體力學(xué)和電磁學(xué)等理論基礎(chǔ)出發(fā)，構(gòu)建起非磁性礦粒在磁流體中的受力模型.逐步引導(dǎo)出磁浮力的力學(xué)框架，在磁場(chǎng)梯度相反于重力方向時(shí)，非磁性礦粒將受到垂直向上的磁浮力作用.探究了影響磁浮力作用效果的重要因素.

關(guān)鍵詞：非磁性礦粒；磁流體；磁浮力

磁流體是由納米數(shù)量級(jí)的磁性粒子、表面活性劑和基液組成的一種均勻穩(wěn)定的磁性膠體［1-2］.在磁場(chǎng)作用下磁流體具有親磁能力，且有普通流體的性質(zhì)，是一種新型功能材料.磁流體技術(shù)目前在航空航天、機(jī)械電子、冶金能源、礦物分選等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.磁流體礦物分選技術(shù)始于20世紀(jì)60年代，該分選法是針對(duì)微細(xì)粒、高比重的非磁性或弱磁性稀貴礦物分選問(wèn)題.磁流體分選技術(shù)，以工作方式來(lái)分包括磁流體動(dòng)力分選和磁流體靜力分選.處在非均勻磁場(chǎng)中的磁流體對(duì)浸沒(méi)在其中的非磁性礦粒產(chǎn)生磁浮力作用，磁浮力受非均勻背景磁場(chǎng)控制，這是磁流體礦物分選工程應(yīng)用的重要條件［3］.

1磁流體對(duì)非磁性礦粒的磁浮效應(yīng)

在一充滿有磁流體的容器處在無(wú)矢量力場(chǎng)（如重力場(chǎng)）的環(huán)境中，磁流體不可壓縮條件下，使得磁流體內(nèi)部處于其自身常壓力情況中.以兩塊具有等強(qiáng)度磁極的磁鐵相對(duì)至于容器附近，添加磁場(chǎng)力，如圖1（a）所示.磁場(chǎng)對(duì)于處于中心附近位置，受到的低壓力的磁流體將有向高場(chǎng)強(qiáng)一側(cè)方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但是由于磁流體是不可壓縮的并且容器是填充滿的，由此產(chǎn)生的結(jié)果是磁流體內(nèi)部壓力朝運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向遞增.當(dāng)一非磁性物質(zhì)處在容器中心處，如圖1（b）所示，作用在其表面上的壓力是對(duì)稱的，它將平衡在中心位置，當(dāng)其偏離該平衡位置時(shí)，它受表面壓力也不再均衡，該合力將促使其恢復(fù)平衡狀態(tài)，這即是磁流體對(duì)非磁性物質(zhì)的懸浮效應(yīng)，而這并無(wú)能量的損耗來(lái)維持這種狀態(tài)［4］.

2非磁性礦粒在磁流體中的磁浮力模型建立

磁流體中的非磁性礦粒受力分析是基于磁場(chǎng)中磁流體的非線性磁化特點(diǎn)，在熱力學(xué)和能量守恒定律基礎(chǔ)上推導(dǎo)出磁流體應(yīng)力張量算式，以微積分方式計(jì)算出物體全表面上承受的應(yīng)力張量的合成，分析出礦粒在磁流體中的受力狀態(tài).

3總結(jié)

在磁流體分選技術(shù)的工程實(shí)際應(yīng)用中，礦粒主要受到的力有重力、普通液體浮力、阻力和磁浮力.磁浮力為當(dāng)中實(shí)際有效的主要礦物分選力，在懸浮力和重力等力作用效果達(dá)到平衡時(shí)候，不同比重的非磁性礦粒均可分層懸浮在流體中，實(shí)現(xiàn)礦物分選和富集.本文從磁浮效應(yīng)和磁流體理論基礎(chǔ)出發(fā)構(gòu)建出磁浮力模型，探究非磁性礦粒在磁流體中磁浮力的作用機(jī)理，分析和探究磁浮力的影響因子，以求推進(jìn)磁流體礦物分選技術(shù)發(fā)展進(jìn)步.

作者：李正錄1；張應(yīng)強(qiáng)1；魏鏡弢2 單位：1.金川集團(tuán)股份有限公司，2.昆明理工大學(xué)