[发明专利]一种检测复合力场下磁铁矿颗粒沉降速度的装置及方法

权利要求书

1.一种检测复合力场下磁铁矿颗粒沉降速度的装置，其特征在于，所述的装置由流场系统和磁场系统组成，

所述的流场系统由溢流管、沉降管、筛网、蓄水管、切向给水管和底流管组成；所述的沉降管由上部沉降管和下部沉降管组成，上部沉降管由上至下标记有0-75cm的刻度，上部沉降管下端和下部沉降管上端均设有法兰，所述的筛网位于所述的两个法兰之间，通过法兰与上部沉降管和下部沉降管连接为一体，所述的溢流管同心套接固定在沉降管的上端，所述的蓄水管同心套接固定在沉降管的下端，在蓄水管的下部沿切线设有切向给水管，在蓄水管的底端同心固接有底流管，在底流管上设有开关阀门；

所述的磁场系统由励磁线圈与电控箱组成，所述的励磁线圈套装在上部沉降管上，所述的电控箱与励磁线圈电性连接。

2.一种检测复合力场下磁铁矿颗粒沉降速度的方法，采用如权利要求1所述的装置，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、测定磁铁矿颗粒群在静水中的沉降速度

首先保持底流管的开关阀门处于关闭状态，之后利用切向给水管通过蓄水管向沉降管内注水，至液面与溢流管的顶部持平后停止注水，然后按照0.005％-0.5％的沉降浓度从溢流管的顶部向沉降管内给入已知粒度的磁铁矿颗粒群，同时测定磁铁矿颗粒群在沉降管中的沉降时间T，根据上部沉降管的高度H1测出平均沉降速度如下：

式(1)中，

—磁铁矿颗粒群平均沉降速度，cm/s；

H₁—沉降管顶端至筛网的高度，cm；

T—磁铁矿颗粒群给入后沉降至筛网上的时间，s。

步骤2、测定磁铁矿颗粒群在上升水流作用下的沉降速度

首先保持底流管的开关阀门处于关闭状态，之后利用切向给水管通过蓄水管向沉降管内注水，至液面与溢流管的顶部持平后停止注水，然后按照步骤1中所述的给矿方式从溢流管的顶部向沉降管内给入已知粒度的磁铁矿颗粒群，待其沉降至筛网处后，开启切向水管，通过调节切向给水管的水流流速，磁铁矿颗粒群能够在流体曳力作用下克服重力向沉降管的上部运动，当磁铁矿颗粒群在沉降管中稳定悬浮时，可将上升水流流速视为磁铁矿颗粒群的沉降速度，用量筒接取时间T内溢流管中溢流出的水流量Q₁，根据沉降管横截面积S和水的密度ρ，可计算出磁铁矿颗粒群在上升水流作用下的沉降速度如下：

式(2)中，

V₂—磁铁矿颗粒群在上升水流作用下的沉降速度，cm/s；

Q₁—时间T内溢流出的水流量，ml/s；；

ρ—水的密度，g/cm³；

S—沉降管横截面积cm²；

步骤3、测定磁铁矿颗粒群在磁场作用下的沉降速度

首先保持底流管的开关阀门处于关闭状态，之后利用切向给水管通过蓄水管向沉降管内注水，至液面与溢流管的顶部持平后停止注水，再将电控箱调至不同试验磁场具体所需要的激磁电流，然后按照步骤1中所述的给矿方式从溢流管的顶部向沉降管内给入已知粒度的磁铁矿颗粒，待其沉降至磁场作用区域，因受到向下的磁力作用而加速下沉，测定磁铁矿颗粒群离开磁场加速区后沉降至筛网的时间T，记磁铁矿颗粒群刚离开磁场加速区时位置至沉降管底端筛网的距离为H₂，根据沉降高度算出平均沉降速度如下：

式(3)中，

—磁铁矿颗粒群在磁场作用下的沉降速度，cm/s：

H₂—磁场加速区底端至筛网的距离，cm；

步骤4、测定磁铁矿颗粒群在水流与磁场联合作用下的沉降速度

首先保持底流管的开关阀门处于关闭状态，之后利用切向给水管通过蓄水管向沉降管内注水，至液面与溢流管的顶部持平后停止注水，再将电控箱调至不同试验磁场具体所需要的激磁电流，然后按照步骤1中所述的给矿方式从溢流管的顶部向沉降管内给入已知粒度的磁铁矿颗粒群，待其沉降至线圈的中心区域时，认为此时磁铁矿颗粒群所受的磁力达到最大，缓慢开启切向给水管，待磁铁矿颗粒群能够在磁场中心区域悬浮时，认为磁铁矿颗粒群所受的磁力、重力、流体曳力、流体阻力达到平衡，通过接取此状态下T秒内溢流水的流量Q₂，测定此时的上升水流速度，即可获得磁铁矿颗粒群在水流与磁场联合作用下的沉降速度如下：

式(4)中，

V₄—磁铁矿颗粒群在水流与磁场联合作用下的沉降速度，cm/s；

Q₂—时间T内溢流出水得流量，ml/s；；

S—沉降管横截面积cm²；

ρ—水的密度，g/cm³。