分级旋流器分选作用与分选旋流器分级作用的试验研究

为考查颗粒粒度与密度对旋流器分级、分选的影响,采用20°锥角的分级旋流器与130°锥角的分选旋流器对3 mm粒级的煤泥进行了分离试验,对其产品进行筛分及分粒级浮沉,得到了不同粒度、密度颗粒在旋流器产品中的分配规律。结果表明:20°锥角旋流器以分级为主,但对各粒级均存在一定的分选作用,其中对0.125 mm粒级分选作用最强,这是导致溢流低灰精煤跑粗及底流细泥夹带的根源;130°锥角旋流器以分选为主,对较低密度颗粒不存在分级作用,随密度的增大,分级作用开始显现,对高密度颗粒存在明显的分级作用,这是导致溢流高灰细泥污染的根源。     

分级旋流器和分选旋流器

对旋流器的类型进行了简要描述，着重将分级旋流器与分选旋流器在锥角大小、矿物密度、给矿压力、给矿浓度及溢流管插入深度方面进行了对比，并指出分选旋流器的特点及应用前景。     

高灰细泥在TBS分选粗煤泥过程中分布规律研究

针对TBS在分选粗煤泥过程中对-0.25 mm粒级分选效果较差,高灰细泥进入溢流污染精煤等问题,探究了高灰细泥在TBS不同柱体高度下的粒度组成、灰分变化,并对-0.25 mm颗粒进行了密度分析。研究表明:在柱体的垂直方向,粗煤泥存在灰分梯度,-0.25 mm粒级灰分明显高于+0.25 mm粒级灰分,且-0.25 mm颗粒基本上没有按照密度大小分层,尤其-0.125 mm粒级,随着低密度颗粒进入溢流当中,污染精煤产品。     

溢流分流两段旋流器分选分级效果试验研究

基于多溢流管旋流器的概念,结合前人对煤泥旋流重选柱的研究,开发了一种新型两段旋流器分选分级装置,一段溢流经分流后一部分直接由一段溢流管排出,另一部分沿切线由侧溢流出口进入二段旋流器进行再一次分级,可一次给料同时实现一段底流排矸,二段底流出精煤,一、二段溢流排细泥的目的。以麻家梁选煤厂粒度-3 mm煤泥为研究对象,分别对一段溢流管插入深度和侧溢流连接口径进行了试验研究。结果表明:以上试验条件对该装置的分选分级效果均有显著影响,要保证一段分选分级效果,溢流管插入深度不能超过套筒深度;过大的连接口径会造成二段底流精煤灰分偏高和二段旋流器分级性能下降。     

充气式水力旋流器脱除高灰细泥试验研究

采用锥段加筛网的充气式水力旋流器对煤泥进行了分级、分选和脱除高灰细泥的试验研究。试验结果证明,样机能够起到对煤泥进行0．25mm粒度分级、对煤泥进行闪速浮选和脱除部分高灰细泥的作用。     

微细粒煤泥对三锥旋流器分选的影响试验

为探究微细粒在三锥旋流器分选煤泥中的作用,在分析某粗煤泥性质的基础上,采用最佳分选参数的三锥旋流器对其进行煤泥分级入选试验和微细粒(-0.074 mm)含量分选试验。结果表明:(1)0.074~0.2 mm粒级细颗粒煤泥作为自生介质对溢流(+0.2 mm)灰分影响不大,但产率提升明显;(2)-0.074 mm微细粒作为自生介质能降低溢流灰分,可得到溢流灰分8.67%、产率53.38%的分选指标;(3)随着-0.074 mm微细粒含量的增加,溢流灰分和产率均先降低再升高;(4)-0.074 mm微细粒含量为20.00%时,溢流灰分和产率均最低,分别为8.12%、50.60%。为获得较好的三锥旋流器分选效果,应适当降低入选粒度和-0.074 mm微细粒的含量,以发挥微细粒在分选时作为自生介质的作用。     

选煤厂煤泥水分级旋流器分选副作用的探讨

针对水力旋流器在选煤厂煤泥水分级浓缩中普遍存在溢流跑粗或底流夹细的问题,分析了煤泥的密度、沉降末速、等沉比等几个因素对水力旋流器分级效果的影响,认为颗粒密度对分级过程中有一种分选副作用,并提出了一些提高分级效果的建议。     

复锥式水力旋流器的结构参数对分选效果的影响

针对影响复锥式水力旋流器分选效果的结构参数进行了试验分析,试验结果表明:在试验范围内,复锥式水力旋流器锥角的变化对分选效果的影响最大;在入料压力为0.10 MPa、入料浓度为100 g/L的条件下,当锥角为130°/60°、溢流口直径为24 mm、底流口直径为7 mm、溢流管插入深度为100mm时,在满足精煤灰分要求的情况下,溢流产率越高,旋流器的分选效果越好。     

新型水介质旋流器分选粗煤泥的试验研究与工业应用

介绍了新型水介质旋流器的特点、大锥角单锥段水介质旋流器与改进型锥段结构新型水介质旋流器分选粗煤泥对比试验结果和新型水介质旋流器用于兴无选煤厂粗煤泥分选的工业实践。对新型水介旋流器的分选下限、调整灵活性、分选效果进行了工业测评,测评结果表明,新型水介质旋流器分选>0.5mm粒级的不完善度I=0.16,分选0.25~0.5mm粒级不完善度I=0.18,分选>0.25mm粒级数量效率94%,分选下限可达0.125mm。上述工业测评结果表明,新型水介质旋流器是一种高效的粗煤泥分选设备。     

小锥角水力旋流器对难浮煤泥脱泥浮选工艺试验研究

针对通化地区黏土含量大、主导粒级为高灰细粒级的难浮煤泥,采用小锥角水力旋流器进行高效脱泥探索,旋流器产物进行粒度和矿物组成分析,底流进行分步释放浮选试验。结果表明,采用Φ150 mm小锥角水力旋流器作为煤泥浮选前脱泥的主要设备;Φ150 mm与Φ75 mm旋流器串联脱泥工艺中,0.045 mm粒级脱除率达到67.73%,灰分为50.10%,且高岭石、伊利石等黏土矿物在Φ75 mm旋流器溢流中实现富集;Φ150 mm与Φ75 mm旋流器底流单独或混合入料浮选,精煤产率(占本级)及可燃体回收率均比原煤泥直接浮选提高了2~3倍。     

平底结构对水力旋流器流场特性及分离性能影响

基于数值模拟对比了渐缩平底旋流器与复合锥角旋流器流场特性以探究平底结构对水力旋流器流场的影响。数值试验结果表明：两种水力旋流器压强分布和切向速度分布基本一致,而空气柱附近压强梯度存在差异;渐缩平底旋流器溢流管下方湍流强度较低而底流口附近则相反;渐缩平底旋流器柱-锥交界面的空气柱附近轴向速度较高,导致其分流比较低。实验室旋流分离试验表明：平底结构能有有效抑制溢流跑粗和底流夹细现象,显著提高分级效率,改善水力旋流器分离性能。     

Study of flow behaviour in a three-product cyclone using computational fluid dynamics

Simplicity in design and minimal floor space requirements render the hydrocyclone the preferred classifier in mineral processing plants. Empirical models have been developed for design and process optimisation but due to the complexity of the flow behaviour in the hydrocyclone these do not provide information on the internal separation mechanisms. To study the interaction of design variables, the flow behaviour needs to be considered, especially when modelling the new three-product cyclone.Computational fluid dynamics (CFD) was used to model the three-product cyclone, in particular the influence of the dual vortex finder arrangement on flow behaviour. From experimental work performed on the UG2 platinum ore, significant differences in the classification performance of the three-product cyclone were noticed with variations in the inner vortex finder length. Because of this simulations were performed for a range of inner vortex finder lengths. Simulations were also conducted on a conventional hydrocyclone of the same size to enable a direct comparison of the flow behaviour between the two cyclone designs. Significantly, high velocities were observed for the three-product cyclone with an inner vortex finder extended deep into the conical section of the cyclone. CFD studies revealed that in the three-product cyclone, a cylindrical shaped air-core is observed similar to conventional hydrocyclones. A constant diameter air-core was observed throughout the inner vortex finder length, while no air-core was present in the annulus.     

三锥角水介旋流器锥体结构优化及数值模拟

为了考察三锥角水介旋流器的锥体分选特点，采用正交试验和计算流体力学的方法，对三锥角水介旋流器的锥体结构进行初步研究。首先通过正交试验探究不同角度锥体对粗煤泥分选效果的影响，在满足最大产率原则的条件下，得到较优的锥体参数。然后利用ICEM-CFD对三锥角水介旋流器的内部流场进行数值模拟，湍流相采用雷诺应力RSM模型，采用DPM离散相模型模拟三锥水介旋流器内颗粒运动，分析内部流场的压力、速度分布规律及固体颗粒运动轨迹，结果表明：三段锥体对分选效果都有影响，影响程度为一段锥体＞二段锥体＞三段锥体|一段锥体能够获得较低的精煤灰分，二段和三段锥体能在要求的灰分范围内保证较高的精煤产率。     

齐大山铁矿粗细分级旋流器数值优化试验研究

为提高齐大山铁矿选矿厂[?]660 mm粗细分级水力旋流器的沉砂产率,从而增大后续重选作业的给矿量,基于数值模拟方法系统考察了水力旋流器结构参数对水力旋流器分离性能的影响。结果表明：增大沉砂口直径和柱段高度可以有效提高各粒级在沉砂中的分配率,而增加溢流管直径和小锥锥角则相反。基于数值试验结果进行了粗细分级水力旋流器工业试验,与原旋流器相比,优化后的旋流器沉砂产率提高了7.67个百分点,在保证分级效率的前提下可以有效提高沉砂产率。优化后的水力旋流器可以有效增加重选作业给矿量,并为同类型矿山的水力旋流器结构设计提供参考。     

单、双溢流管旋流器流场特征及分离性能研究

普通旋流器完成一次分级只能得到细颗粒的溢流和粗颗粒的底流,无法实现窄粒级精细分级要求。为了使一次分级可以获得多个细粒径、窄粒级产品,提出了一种双溢流管旋流器,为探明旋流器内流场特 征及分离性能,采用数值模拟和试验研究对比研究了双溢流管旋流器和普通单溢流管旋流器内速度场、压力场、粒度场及分离性能。数值模拟结果表明：具有双溢流管结构的旋流器经过一次分离可以获取内溢流、外 溢流和底流3种粒级产品。相比于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器的切向速度和内部静压力更大;径向速度、轴向速度和湍动能更小,说明双溢流管旋流器可以强化分离过程,有利于分离性能的提高。试验验证结果 表明：相较于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器底流浓度降低了8.3个百分点,底流产率增大了3.25个百分点,内外溢流产品中-45 μm的颗粒累积含量增加了1.15个百分点,综合分级效率提高了1.26个百分点。研究 结果可为多产品窄粒级旋流分离装备及工艺的研发提供一定的参考。     

基于正态分布的旋流器密度-粒度分配曲面数学模型

建立双变量分配曲面数学模型,是准确描述不同密度、粒度颗粒在旋流器分离过程中的分配规律,量化解析颗粒密度、粒度对旋流器分离效果的影响规律的一种有效手段。为提高分配曲面数学模型对不同旋流器的适应性,以宽雷诺数区间颗粒沉降末速公式为基础,提出了颗粒密度、粒度变量的组合方法,以正态分布作为基本函数,建立了包含密度、粒度双变量的6参数分配曲面数学模型,明确了模型参数的意义。通过模型可推导出分选密度、可能偏差与颗粒粒度成反比的函数关系。模型对分级旋流器、水介旋流器、重介旋流器分选结果均具有良好的拟合精度,初步揭示了旋流器分离过程中颗粒密度、粒度的二元影响机制。     

三产品煤泥分选分级机处理浮选尾煤的试验研究

以曙光选煤厂的浮选尾煤为研究对象,采用自行研制的三产品煤泥分选分级机,在6种不同结构的锥段下进行了煤泥分选试验。试验结果表明:三产品煤泥分选分级机可以回收浮选尾煤中的粗粒低灰精煤,同时还产生一个细粒溢流和高灰底流;在处理该浮选尾煤时,2号锥段优于其他锥段。     

Numerical analysis of hydrocyclones with different vortex finder configurations

This paper presents a numerical study of the multiphase flow and performance of hydrocyclone by means of two-fluid model, with special reference to the effects of diameter, length and shape of vortex finder at a wide range of feed solids concentrations. The considered shapes include the conventional cylindrical style and the new conical and inverse conical styles. The simulation results are analysed with respect to cyclone flow and performance in term of cut size d₅₀, water split, Ecart probable E_p and inlet pressure drop. It is shown that when vortex finder diameter or shape varies, a compromised optimum performance can be identified, resulting in relatively small inlet pressure drop, E_p, and water split. Both d₅₀ and E_p are more sensitive to feed solids concentration than inlet pressure drop and water split. Overall, the effect of vortex finder length on the separation efficiency of particles is much less significant than diameter and shape, which shows opposite trends at low and high feed solids concentrations. All these results can be well explained using the predicted tangential and axial velocities and solid volume fraction.