浮選機內(nèi)多相流動特性及浮選動力學性能的數(shù)值研究.pdf

1、大型機械攪拌式浮選機具有選礦處理能力強、單位容積功耗小等優(yōu)點，在選礦行業(yè)中的應用越來越廣泛。目前，大型浮選機一般都是通過參照小型浮選機的機械結構，按照比例放大關系進行設計，尚未從內(nèi)部流場層面進行精細化的設計，基本上還處于經(jīng)驗性設計階段。機械攪拌式浮選機的內(nèi)部流動是由礦物顆粒、浮選藥劑、氣泡和水等構成的復雜氣固液三相湍流流動，其浮選過程涉及到多種物理過程，其中多相流動過程是浮選機內(nèi)部的基本物理過程，其多相流體動力學特性決定了浮選機的主要浮

2、選動力學性能。
　　 本文通過對浮選機內(nèi)部多相流動特性的研究，尋求浮選機工作參數(shù)與流場特征以及浮選動力學參數(shù)之間的關系，為浮選機的結構設計和優(yōu)化運行提供理論依據(jù)和技術指導。
　　 針對鎳礦的浮選過程，論文對JFC-150型浮選機內(nèi)部流動特性與浮選動力學性能展開系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容如下：
　　 1)根據(jù)機械攪拌式浮選機的結構特點以及浮選作業(yè)過程其內(nèi)部的多相流場特征，忽略了泡沫層對流場結構的影響，對浮選機內(nèi)部流動區(qū)域

3、進行了簡化，并將其劃分為礦漿-空氣混合區(qū)、礦化氣泡輸運區(qū)和非目的礦粒沉降分離區(qū)三個區(qū)域；
　　 2)基于多相流基本理論和礦漿-氣泡的流動特征，忽略浮選藥劑對礦漿與氣泡的作用，對大型機械攪拌式浮選機內(nèi)部多相流動進行了深入研究，提出了采用Mixture多相流模型和RNG k-ε湍流模型對浮選機內(nèi)部流場進行描述，通過對一種小型浮選機的流場解析和實驗分析，論證了上述流動模型對機械攪拌式浮選機流場模擬的可行性；
　　 3)采用上

4、述模型和方法，利用FLUENT軟件對JFC-150型浮選機在8種不同葉輪轉速、9種不同浮選充氣壓力情況下的浮選機內(nèi)部多相流進行了流場數(shù)值模擬與分析，獲得了葉輪轉速和浮選充氣壓力對浮選機內(nèi)流特性的影響規(guī)律以及與浮選動力學參數(shù)之間的關系；
　　 4)基于脈沖濃度的思想和停留時間分布的數(shù)學模型，在穩(wěn)態(tài)流場的基礎上，采用二步法，對脈沖示蹤物在浮選機內(nèi)的運動進行了非定常流動計算，建立了浮選機內(nèi)礦漿停留時間分布的預測方法，并分析了葉輪轉速對

5、礦漿停留時間的影響；
　　 5)通過對內(nèi)流場的分析與反復仿真試驗，提出JFC-150浮選機結構參數(shù)的改進方案，實現(xiàn)了浮選機的節(jié)能降耗、產(chǎn)品產(chǎn)量與質量的提高，進一步驗證了計算模型的有效性和可靠性。
　　 本文的創(chuàng)新點如下：
　　 1)提出了適于機械攪拌式浮選機內(nèi)部氣固液多相流動的數(shù)值模擬方法；
　　 2)建立了描述浮選機內(nèi)礦漿停留時間分布的數(shù)學模型和預測方法；
　　 3)通過數(shù)值計算，在內(nèi)流特性分析