非磁性礦粒在磁流體中的磁浮力范文

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摘要：非均勻磁場中磁流體對浸沒其中的非磁性礦粒產(chǎn)生磁浮力.從磁浮效應(yīng)、磁流體力學和電磁學等理論基礎(chǔ)出發(fā)，構(gòu)建起非磁性礦粒在磁流體中的受力模型.逐步引導出磁浮力的力學框架，在磁場梯度相反于重力方向時，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60年代，該分選法是針對微細粒、高比重的非磁性或弱磁性稀貴礦物分選問題.磁流體分選技術(shù)，以工作方式來分包括磁流體動力分選和磁流體靜力分選.處在非均勻磁場中的磁流體對浸沒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矢量力場（如重力場）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.以兩塊具有等強度磁極的磁鐵相對至于容器附近，添加磁場力，如圖1（a）所示.磁場對于處于中心附近位置，受到的低壓力的磁流體將有向高場強一側(cè)方向運動趨勢，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)部壓力朝運動趨勢方向遞增.當一非磁性物質(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稱的，它將平衡在中心位置，當其偏離該平衡位置時，它受表面壓力也不再均衡，該合力將促使其恢復平衡狀態(tài)，這即是磁流體對非磁性物質(zhì)的懸浮效應(yīng)，而這并無能量的損耗來維持這種狀態(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中磁流體的非線性磁化特點，在熱力學和能量守恒定律基礎(chǔ)上推導出磁流體應(yīng)力張量算式，以微積分方式計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.磁浮力為當中實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到平衡時候，不同比重的非磁性礦粒均可分層懸浮在流體中，實現(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理，分析和探究磁浮力的影響因子，以求推進磁流體礦物分選技術(shù)發(fā)展進步.

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