非磁性矿粒在磁流体中的磁浮力范文

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摘要：非均匀磁场中磁流体对浸没其中的非磁性矿粒产生磁浮力.从磁浮效应、磁流体力学和电磁学等理论基础出发，构建起非磁性矿粒在磁流体中的受力模型.逐步引导出磁浮力的力学框架，在磁场梯度相反于重力方向时，非磁性矿粒将受到垂直向上的磁浮力作用.探究了影响磁浮力作用效果的重要因素.

关键词：非磁性矿粒；磁流体；磁浮力

磁流体是由纳米数量级的磁性粒子、表面活性剂和基液组成的一种均匀稳定的磁性胶体［1-2］.在磁场作用下磁流体具有亲磁能力，且有普通流体的性质，是一种新型功能材料.磁流体技术目前在航空航天、机械电子、冶金能源、矿物分选等领域得到了广泛应用.磁流体矿物分选技术始于20世纪60年代，该分选法是针对微细粒、高比重的非磁性或弱磁性稀贵矿物分选问题.磁流体分选技术，以工作方式来分包括磁流体动力分选和磁流体静力分选.处在非均匀磁场中的磁流体对浸没在其中的非磁性矿粒产生磁浮力作用，磁浮力受非均匀背景磁场控制，这是磁流体矿物分选工程应用的重要条件［3］.

1磁流体对非磁性矿粒的磁浮效应

在一充满有磁流体的容器处在无矢量力场（如重力场）的环境中，磁流体不可压缩条件下，使得磁流体内部处于其自身常压力情况中.以两块具有等强度磁极的磁铁相对至于容器附近，添加磁场力，如图1（a）所示.磁场对于处于中心附近位置，受到的低压力的磁流体将有向高场强一侧方向运动趋势，但是由于磁流体是不可压缩的并且容器是填充满的，由此产生的结果是磁流体内部压力朝运动趋势方向递增.当一非磁性物质处在容器中心处，如图1（b）所示，作用在其表面上的压力是对称的，它将平衡在中心位置，当其偏离该平衡位置时，它受表面压力也不再均衡，该合力将促使其恢复平衡状态，这即是磁流体对非磁性物质的悬浮效应，而这并无能量的损耗来维持这种状态［4］.

2非磁性矿粒在磁流体中的磁浮力模型建立

磁流体中的非磁性矿粒受力分析是基于磁场中磁流体的非线性磁化特点，在热力学和能量守恒定律基础上推导出磁流体应力张量算式，以微积分方式计算出物体全表面上承受的应力张量的合成，分析出矿粒在磁流体中的受力状态.

3总结

在磁流体分选技术的工程实际应用中，矿粒主要受到的力有重力、普通液体浮力、阻力和磁浮力.磁浮力为当中实际有效的主要矿物分选力，在悬浮力和重力等力作用效果达到平衡时候，不同比重的非磁性矿粒均可分层悬浮在流体中，实现矿物分选和富集.本文从磁浮效应和磁流体理论基础出发构建出磁浮力模型，探究非磁性矿粒在磁流体中磁浮力的作用机理，分析和探究磁浮力的影响因子，以求推进磁流体矿物分选技术发展进步.

作者：李正录1；张应强1；魏镜弢2 单位：1.金川集团股份有限公司，2.昆明理工大学