KYF型浮选机内气泡特征参数分析与探讨——KYF浮选机流场测试与仿真研究(五)

浮选机内气泡特征参数和流动规律的研究一直是浮选机研究的重点和难点.本文利用电导探针法和CFD数值方法研究了浮选机内气泡特征参数及其分布特性.通过电导探针法获取了浮选机内气泡直径、速度和气含率等气泡特征参数.利用CFD数值方法揭示了浮选机内气含率的分布特征,预测结果同试验观察一致.并进一步研究了浮选机关键运转参数对气含率分布的影响规律.试验结果表明,CFD预测的气含率同试验测试结果吻合.     

KYF型浮选机三相流仿真研究初探

CFD方法在浮选机三相流动仿真中的应用,对于揭示浮选过程和优化浮选设备具有重要意义。本文以大型浮选机KYF-160为研究对象,揭示了浮选机内三相流动特征以及气、固两相含率的分布。本文研究了矿石不同单一粒径下,固相含率的分布特点及其影响。矿石颗粒固相含率的分布特点与工程实际一致。矿石粒径的增大,会导致浮选机底部矿粒沉积现象严重,顶部固相含率变低。本文探究了多粒径体系下,浮选机内固相含率的分布特点。较粗的颗粒更难悬浮,因此,浮选机对于矿石入选粒径有一定要求。     

浮选机内气液两相流数值模拟

基于群体平衡理论和CFD数值计算方法,考虑不同尺寸气泡及气泡间聚并与破碎,建立了气液两相流的CFD-PBM耦合模型。应用该模型和Fluent软件对某铝厂的KYFⅡ-40型机械搅拌充气式浮选机内的矿浆-气泡两相流进行数值模拟,获得了其两相流场、气含率和气泡尺寸分布等信息。模拟结果表明,在生产工艺条件下,浮选机内的流体在转子带动下形成上下两个循环流场;气含率保持在0.1左右,壁面附近及循环流场的中心处气含率偏高,并沿气液混合区向气液分离区减少;气液混合区的气泡变化以破碎为主,气泡较小,分离区的气泡变化以聚并为主,且气泡尺寸逐渐增大;气泡尺寸总体上呈多峰分布,其主峰对应的气泡直径位于3~4mm之间,有利于提高浮选生产效率。     

基于PIV的KYF浮选机单相流场测试与分析

随着CFD技术在浮选机设计、优化方面的应用不断深入,利用现代流体测试技术研究浮选机内部流场用以修正CFD预测结果变得愈发重要。本文建立了以PIV测试技术为核心的KYF型浮选机流场测试试验平台,揭示了浮选机内部流场特征。KYF-0.2浮选机的整体流场具有明显的上、下循环。叶轮底部流场说明了叶轮的抽吸作用和颗粒沉槽的原因。定子叶片之间的局部流场揭示了定子的导流、稳流作用。提高叶轮转速,流体的径向速度和轴向速度随之增加,但整体流场循环结构没有改变。本文探究了浮选机内部流场的PIV测试方法,为浮选机多相流测试和对CFD预测结果的修正奠定了基础。     

基于PIV的KYF浮选机单相流场测试与分析——KYF浮选机流场测试与仿真研究(一)

随着CFD技术在浮选机设计、优化方面的应用不断深入,利用现代流体测试技术研究浮选机内部流场用以修正CFD预测结果变得愈发重要。本文建立了以PIV测试技术为核心的KYF型浮选机流场测试试验平台,用以揭示浮选机内部流场特征。流场测试表明:KYF-0.2浮选机的整体流场具有明显的上、下循环特征;叶轮底部流场说明了叶轮的抽吸作用和颗粒沉槽的原因;定子叶片之间的局部流场揭示了定子的导流、稳流作用;提高叶轮转速,流体的径向速度和轴向速度随之增加,但整体流场循环结构没有改变。另外,还探究了浮选机内部流场的PIV测试方法,为浮选机多相流场测试技术和对CFD预测结果进行修正奠定了一定基础。     

JJF浮选机气-液两相流流场特性研究

为深入研究 JJF 型浮选机的流场特性及气泡分布均匀性,基于标准 k-ε 湍流模型和 Euler-Euler 双流体 模型,结合 CFD 理论对气-液两相流流场特性进行数值模拟,研究了 JJF-0.2m³自吸气浮选机的速度场、压力场、气 含率以及气泡分布均匀性。模拟结果表明：转子转速提高,平均气含率随之提升,形成的气泡越多;气相、液相的速 度矢量图基本一致,沿中心转轴呈对称式分布,混合流体流动形成大范围的涡流,形成的气泡更多;槽内压力主要 集中在竖筒与循环筒上,内部存在较大的周向流,转子区域压力降低,转子使用寿命增加;转子区域的气含率随着 高度的增加而增加,达到最大值后逐渐降低并趋于稳定,达到稳定状态下的气含率分布均匀且对称,气泡分布均匀 且对称,转子与定子区域的气泡在运动过程中与矿浆充分混合,有利于气泡和矿粒间的接触、碰撞和黏附,气泡矿 化效果提高,进而可以提高浮选生产效率。     

XJM-S型浮选机研究进展与展望

介绍了应用计算流体力学方法研究XJM-S型浮选机槽内流体运动规律的初步结果,通过CFD数值模拟描述了流体运动状态,分析了湍动能、湍流强度、耗散率等湍流参数的分布特征;简述了国内外大型浮选机的设计方法,提出了XJM-S型浮选机的设计理念和结构特点,阐述了最新研制的XJM-S28大型浮选机的工业应用效果;展望了XJM-S型浮选机大型化、自动化和优化设计的研究方向。     

自吸气浮选机模拟研究

为加深对自吸气浮选机槽体内的流场结构及性能参数的认识,运用CFD仿真技术对自吸气浮选机槽内气-液两相流进行了模拟研究。以实验室JJF-0. 2 m~3自吸气浮选机为原型进行仿真建模,采用六面体网格对整个模型进行网格划分的网格数量为1. 6×10~6。采用Euler-Euler双流体模型对气-液两相流进行稳态模拟仿真,运输方程的计算运用商业软件ANSYS-FLUENT软件。自吸气浮选机的吸气速率不能预先设定,需要通过模拟结果给出。我们设定气相为单一粒径的气泡,直径为1 mm。模拟过程中监测了叶轮区的气含率及功耗,结果表明浮选机处于良好的操作状态。分析了槽内不同区域的气含率云图及速矢量图,对自吸气浮选机内的流场有一个直观的认识。     

喷射浮选机充气混合性能研究

利用体积法和电导示踪法对通气和喷射吸气2种情况下喷射浮选机充气性能与混合特性进行了实验研究。结果表明:当气液比在0.05~0.4 m~3/min(G)/m~3(L)范围内时,浮选机气含率均随表观气速增大而呈线性增加,随循环液速的增加而增加,且吸气时的平均气含率较通气时高约2%。浮选机的混合时间随表观气速增加而减小,随循环液量的增加而减小,通气时的混合搅拌效果优于吸气时。     

钼粗扫选作业KYF-320浮选机浮选动力学研究

对洛阳栾川钼业集团股份有限公司选矿三公司粗扫选作业技术改造采用的KYF-320浮选机空气分散度、气含率、气泡负载率、悬浮能力等关键浮选动力学参数进行了测试。测试结果表明:浮选机空气分散度均在2以上,分散效果良好;单台浮选机气含率分布均匀,最大气含率达到16.0%,能够保证矿物颗粒与气泡间的碰撞概率;气泡负载率变化幅度较小,证实在矿化气泡上升过程中矿物颗粒无明显脱附显现;近泡沫层区域矿物颗粒有一定分层现象,有利于目的矿物和脉石分离,KYF-320浮选机浮选动力学特征能够满足该项目钼浮选工艺要求。     

射流浮选柱内纵向气泡均匀性的试验研究

在实验室射流浮选柱上进行了纵向气泡分布规律影响因素的试验.利用自制充气量测试仪测定浮选槽内不同深度的充气量,以样本均值和样本变异系数为指标,研究了射流器给料压力、喉管直径、喷嘴直径对浮选槽内充气量及纵向气泡分布均匀性的影响.结果表明：在试验范围内,压力越高,喉管越细,浮选槽内充气量越大,纵向气泡均匀性越好;当压力一定时,大喷嘴气泡均匀性明显好于小喷嘴.通过流体力学初步分析,解释了基本试验现象.     

一种电导法测量浮选柱气含率的可行性探究

浮选柱中气含率的大小是参考浮选柱内流态,影响实际分选效果的重要参数之一。以麦克斯维尔模型为原理,提出了用电导法测量气含率,简单方便又不失准确。分别用压差法以及自行设计的电导传感器测量了没有介质的浮选柱在不同表观气速下不同位置的气含率,并进行比较,结果表明,电导法的测量值与压差法极接近,浮选柱气含率的变化趋势也符合规律,是可行的。     

工业浮选柱的气含率测定及其影响因素研究

气含率是影响浮选柱分选效果的重要参数之一。采用压差法测定浮选柱内部的气含率,并基于直接数字控制(DDC)技术和MCGS组态软件,设计开发了适合于工业浮选柱的气含率测试系统。通过对循环压力、充气量和起泡剂用量3个因素进行试验,研究了它们对工业浮选柱气含率的影响。结果表明:循环压力、充气量和起泡剂用量对气含率影响显著;在一定范围内气含率随着循环压力、充气量和起泡剂用量增大而增大,当增大到一定程度时气含率增大的幅度逐渐减小。     

浮选柱气含率及其影响因素对煤泥分选的研究

利用压差法检测浮选柱气含率,通过正交设计和煤泥浮选实验,研究循环压力、进气量和起泡剂浓度对气含率的影响以及气含率对煤泥浮选效果的影响.结果表明,起泡剂浓度对气含率的影响最大,进气量次之,循环压力最小.在一定范围内,随着气含率的增大,精煤产率增大,精煤的灰分也随之增大,精煤质量下降.当气含率为24.17%时,精煤产率为87.35%,精煤灰分为10.02%.随着循环压力增大,精煤产率增大,但精煤灰分有所下降.分析指出气含率大小可作为调节浮选柱矿物分选指标的一个参考标准.     

Industrial testing of a gas holdup sensor for flotation systems

The role of gas holdup in flotation has long been discussed but never demonstrated, arguably because a reliable measurement technique has not been available. Work was initiated to develop a gas holdup sensor for industrial operations based on the use of two so-called flow cells for measuring the conductivity of the pulp with and without air. These are the measurements required to estimate gas holdup using Maxwell’s equation that relates conductivity to concentration of a dispersed non-conducting phase (i.e., bubbles) in a continuous liquid phase (pulp in this case). After a series of prototypes a unit robust enough for industrial use that continuously measures and delivers signals easily integrated into a plant PLC system has been developed. This communication describes the working principle along with some construction details. The experience of plant tests, ranging from paper to mineral pulps, and mechanical cells to columns, is reviewed.     

CDF simulation of bubble-particle collisions in mineral flotation cells

The efficiency of the flotation process depends highly on the initial contact between the air bubble and the mineral particle. To enhance this contact, flotation cells are designed to achieve good mixing between the suspending solids and the dispersing air. CFD simulation of flotation cells provides an opportunity to analyse the influence of variations in design features and operating conditions on the performance of flotation cells. A laboratory flotation cell designed by CSIRO Minerals and a cylindrical tank fitted with a Rushton turbine used as a flotation machine have been modelled. The impeller and cell geometries have been set up using multi-blocking and sliding mesh techniques. Complex two-phase flow fields within the cells are predicted. Three-dimensional profiles of the turbulence dissipation rates and volumetric fraction of the air are also obtained. These form the basis for determining the number of bubble-particle collisions per unit time and unit volume. These profiles are important for locating positions within flotation cells where the initial contacts between bubbles and particles are made. Collision rates in the CSIRO flotation cell and the stirred tank have been compared. As flotation machines, the CSIRO cell is superior because of the higher maximum collision rate in comparison to the stirred tank.     

浮选柱中蜂窝管高效充填的设计与研究

以实现柱浮选段的层流分选环境,促进浮选柱中气泡与矿物的逆流碰撞矿化效果为出发点,通过充填结构的通道形式、孔径、层数及布置方式等主要参数的选择与设计,开发了边界成本最优且能完全充填的正六边形蜂窝管填料对浮选柱的柱浮选段进行充填。CFD流体力学数值模拟结果表明,蜂窝管充填与原先浮选柱中采用的筛板充填相比,更能有效地对柱体中由下而上流体的切向速度和径向速度进行限制。清水条件下的气含率测试。试验结果表明,蜂窝管充填的气含率降低趋势小于筛板充填和无充填的情况。某硫化铜矿工业应用指标表明,蜂窝管充填浮选柱系统获得的精矿品位与筛板充填浮选柱系统精矿品位基本持平,它的铜金属回收率达到92.92%,比筛板充填系统高出1个多百分点,硫化铜矿分选指标得到改善。     

基于试验和数值分析的浮选机停留时间分布特性研究

浮选机停留时间分布研究对于认识大型浮选机内短路和死区等异常流动具有重要意义。本文采用示踪试验的方法研究了实验室和工业浮选机的停留时间分布特性。电导率示踪法可以有效应用于实验室浮选机的RTD研究,而荧光示踪法可以解决工业浮选机三相体系下的RTD研究。应用CFD方法研究了动态体系下浮选机的流态特征,揭示了示踪剂在浮选机内的流动过程,CFD方法揭示出浮选机内的停留时间分布特征与理想搅拌反应器相似,说明具有很好的搅拌混合效果。在世界最大的680m3浮选机开展了停留时间分布特征研究,平均停留时间达到理想平均停留时间的89%,说明浮选机内短路和死区等异常流动较少。     

Application of three-dimensional electrical resistance tomography to characterize gas holdup distribution in laboratory flotation cell

Flotation is a separation process in which a hydrophobic material is separated from a hydrophilic one. It is commonly used in several branches of processing. The purpose of this paper was to use three dimensional Electrical Resistance Tomography (ERT) for the measurement of the spatial distribution of gas holdup in a mechanical flotation cell. Using an array of metal electrodes installed on the wall of the cell, a set of electric currents was injected to the cell and the resulting voltages were measured. The electrical conductivity within the cell was estimated based on the known currents and measured voltages. The gas holdup distribution was computed based on Maxwell model. The method was tested in a 50 dm³ mechanical flotation cell filled with water. The gas holdup distribution is presented at various values of the rotor speed and gas superficial velocity in non-frothed and frothed cases. Moreover, the performance of two rotor-stator mechanisms was compared. The results indicate that the 3D gas holdup distribution in a mechanical flotation cell under different conditions can be estimated using ERT. Moreover, differences in the gas holdup distribution can be detected depending on which rotor-stator mechanism is in use.