浮選機(jī)內(nèi)多相流動特性及浮選動力學(xué)性能的數(shù)值研究.pdf

1、大型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)具有選礦處理能力強(qiáng)、單位容積功耗小等優(yōu)點(diǎn)，在選礦行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，大型浮選機(jī)一般都是通過參照小型浮選機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，按照比例放大關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，尚未從內(nèi)部流場層面進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)，基本上還處于經(jīng)驗(yàn)性設(shè)計(jì)階段。機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的內(nèi)部流動是由礦物顆粒、浮選藥劑、氣泡和水等構(gòu)成的復(fù)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(jī)內(nèi)部的基本物理過程，其多相流體動力學(xué)特性決定了浮選機(jī)的主要浮

2、選動力學(xué)性能。
　　 本文通過對浮選機(jī)內(nèi)部多相流動特性的研究，尋求浮選機(jī)工作參數(shù)與流場特征以及浮選動力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，為浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化運(yùn)行提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
　　 針對鎳礦的浮選過程，論文對JFC-150型浮選機(jī)內(nèi)部流動特性與浮選動力學(xué)性能展開系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容如下：
　　 1)根據(jù)機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jié)構(gòu)的影響，對浮選機(jī)內(nèi)部流動區(qū)域

3、進(jìn)行了簡化，并將其劃分為礦漿-空氣混合區(qū)、礦化氣泡輸運(yùn)區(qū)和非目的礦粒沉降分離區(qū)三個(gè)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(jī)械攪拌式浮選機(jī)內(nèi)部多相流動進(jìn)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(jī)內(nèi)部流場進(jìn)行描述，通過對一種小型浮選機(jī)的流場解析和實(shí)驗(yàn)分析，論證了上述流動模型對機(jī)械攪拌式浮選機(jī)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(jī)在8種不同葉輪轉(zhuǎn)速、9種不同浮選充氣壓力情況下的浮選機(jī)內(nèi)部多相流進(jìn)行了流場數(shù)值模擬與分析，獲得了葉輪轉(zhuǎn)速和浮選充氣壓力對浮選機(jī)內(nèi)流特性的影響規(guī)律以及與浮選動力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系；
　　 4)基于脈沖濃度的思想和停留時(shí)間分布的數(shù)學(xué)模型，在穩(wěn)態(tài)流場的基礎(chǔ)上，采用二步法，對脈沖示蹤物在浮選機(jī)內(nèi)的運(yùn)動進(jìn)行了非定常流動計(jì)算，建立了浮選機(jī)內(nèi)礦漿停留時(shí)間分布的預(yù)測方法，并分析了葉輪轉(zhuǎn)速對

5、礦漿停留時(shí)間的影響；
　　 5)通過對內(nèi)流場的分析與反復(fù)仿真試驗(yàn)，提出JFC-150浮選機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)了浮選機(jī)的節(jié)能降耗、產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量的提高，進(jìn)一步驗(yàn)證了計(jì)算模型的有效性和可靠性。
　　 本文的創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1)提出了適于機(jī)械攪拌式浮選機(jī)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(jī)內(nèi)礦漿停留時(shí)間分布的數(shù)學(xué)模型和預(yù)測方法；
　　 3)通過數(shù)值計(jì)算，在內(nèi)流特性分析