重介质旋流器结构和工艺参数对空气柱的影响研究

重介质旋流器是一种使用广泛的高效选煤设备,旋流器内部空气柱的大小对旋流器分选效率及能耗影响显著。利用FLUENT研究了重介质旋流器的结构和工艺参数对空气柱的影响。结果表明,在入料速度超过临界速度后,旋流器内部形成完整的空气柱,其大小与入料速度没有关系;空气柱直径在溢流口附近最大,在溢流管插入位置最小;重介质悬浮液的黏度越大,空气柱越小,能耗越小;溢流管插入深度越大,空气柱越大,能量耗散越大。     

结构参数对双溢流旋流器内空气柱性能的影响

传统旋流器一次分级只能得到溢流和底流两种产品,造成产品粒级范围太过宽泛,达不到精细分级的要求。本文提出了一种具有双溢流管结构的多产品旋流器,建立了流场模型,利用流体力学多相流理论,对旋流器内部流场进行了数值模拟,得到了内外双溢流流场分布特点,获取了流场和空气柱的形成、发展演化过程。对底流口、溢流口结构参数对旋流器内空气柱性能的影响进行了仿真分析,结果表明:旋流器内空气柱直径随着底流口和溢流口直径的增大而增大,当内溢流管直径小于底流口直径时,空气柱较为紊乱。研究结果对分析空气柱影响涡旋运动及优化旋流器结构参数奠定了理论基础。     

重介质旋流器分选过程的离散分析与数值模拟

重介质旋流器广泛应用于煤炭分选,分选过程十分复杂,试验测试研究重介质旋流器内部流场和颗粒运动特性费时费力,成本较高。随着数值计算技术的发展,国内外学者应用数值模拟方法研究旋流器内部的多相流流场。采用计算流体力学(CFD)与离散分析方法(DEM)耦合技术对重介质旋流器的分选过程进行数值模拟研究,为重介质旋流器的结构参数和操作参数的优化提供了一种新途径。用Fluent软件研究了旋流器内部悬浮液速度场、密度场、压力梯度场和黏度场,用EDEM软件研究了旋流分选过程中的煤粒运动行为及分选效果的评价。研究结果表明:悬浮液压力分布和压力梯度分布径向基本对称,溢流口和底流口处压力值最低。器壁沿径向形成了压力梯度,差值逐渐增大,空气柱边界处压力梯度最大;不同尺度的煤粒在旋流器内部的停留时间不同,相同密度的煤粒,粒度越小,停留时间越长。溢流中排出煤粒在旋流器中的停留时间明显长于从底流口排出的煤粒。溢流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越长,底流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越短。不同的旋流器结构参数对分选的影响程度不尽相同,其中溢流管直径的影响最为显著,溢流管直径超过500 mm时,不能形成完整的空气柱,无法分选。溢流管直径为300 mm时,分选效果较好;溢流管插入深度显著影响分选精度,插入深度为160 mm时,分选密度增大,细小高密度的煤颗粒将错配进入溢流,溢流管插入深度为320～800 mm时,分选密度接近悬浮液密度,分选指标E_p=0. 084～0. 100,分选效果较好。底流口直径对旋流器选精度影响较大,当底流口直径为272和306 mm时,分选密度与悬浮液密度接近,E_p值小于0.1,分选效果较好。圆柱段长度对于分选密度影响不明显。     

无压三产品重介质旋流器结构参数对工艺指标的影响研究

结合较成熟的理论和半经验公式,利用较先进的技术手段对无压三产品重介质旋流器的结构参数进行定量计算,详细分析了旋流器的圆柱直径、入料口形状和尺寸、溢流管、柱段长度、底流口直径以及锥比等结构参数对工艺参数的影响,对日常生产出现的二段分选密度差较小,精煤带矸量较大和入料困难或滞留问题提出了合理的优化建议。     

底流再选水介旋流器结构优化与试验研究

借鉴DWP旋流器入料形式与Vorsyl旋流器基本结构,针对一段水介分选旋流器底流损失部分精煤的缺陷,设计了一种新型底流再选多产品水介旋流器。分选旋流器溢流直连分级旋流器,分级旋流器底流出精煤,部分溢流引作再选冲水,分选旋流器底流接再选旋流器,分出中煤和矸石两产品,可一次给料同时实现排精煤、中煤、矸石和细粒溢流四个产品。以屯兰选煤厂-2 mm煤泥为研究对象,试验考察了一段溢流管插入深度和再选冲水流量对两段再选分选的影响。结果表明:以上试验条件对该装置的分选效果均有显著影响;要保证精煤合格,一段溢流管插入深度要保持在190~200 mm;调整冲水流量大小可调节再选浓度及分选力大小;增加二段再选后可以得到更高的矸石灰分。     

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。     

入料涡流强度对旋流器分级性能的影响

采用试验和数值模拟的方法,研究了旋流器入料涡流强度对分级性能的影响。在相同入料体积流量条件下,通过特定的装置产生了2种不同涡流强度的入料,所得到的分级性能结果明显劣于直流入料时的分级性能,涡流强度越强,分级性能越差。通过对3种入料条件下旋流器流场的数值模拟,发现随着入料涡流强度加大,切向速度显著降低,轴向速度不对称性加大,流场径向窜动加大,空气柱迅速缩减甚至消失,这些都对分级过程不利。模拟结果揭示了入料涡流强度变化对旋流器分级性能影响的内在机制,可为改善通过溢流串联的两段旋流器的分级性能提供了理论依据。     

溢流管直径对旋流器流场和分离影响研究

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,系统考察了溢流管直径对Φ50 mm水力旋流器流场稳定性的影响。通过对空气柱、零速包络面、短路流及湍流强度等流场特性的分析,确定了使流场稳定的最佳溢流管直径范围,并通过旋流分离物理试验进一步验证了该溢流管直径条件下获得的稳定流场能有效提高分离效率。研究结果表明,当溢流管直径过小时,空气柱会发生中断甚至不能完整形成,分选空间内部湍流强度较高,底流分流比较大,短路流量较小。随着溢流管直径的增加,逐渐形成上下贯通的空气柱,分选空间内部湍流强度降低,零速包络面的对称性增强,底流分流比逐渐降低,流场稳定性增强,从而分离性能增强。随着溢流管直径进一步增加,空气柱直径增大,短路流量增加,流场稳定性降低,从而分离效率下降。因此,针对所考察的Φ50 mm水力旋流器最佳的溢流管直径在0.30 D左右。      

旋流器内空气柱形成与发展及其影响因素研究

采用数值模拟方法研究了空气柱的产生、发展过程,探讨了旋流器结构参数及操作参数对空气柱直径的影响。结果表明,空气柱形成和发展过程中,存在萎缩、消失的现象;不同时刻旋流器不同高度处空气柱的形状和大小不同;空气柱的直径随旋流器的底流管直径、溢流管的直径、锥角、进口流速、进口压力的增大而增大,随液体黏度的增大而减小。     

DSM重介质旋流器流场的数值模拟

采用计算流体力学软件，选用RSM湍流数值计算模型，对DSM型重介质旋流器的流场进行了数值模拟.研究了DSM型重介质旋流器流场的速度分布、密度分布和压力分布，得出4点结论：旋流器内的流体沿着溢流管的外侧向下流动，使旋流器分选时存在短路流，降低了旋流器的分选效率.旋流器内的轴向速度越接近中心越高，大约在旋流器半径的中部通过零点，所有速度为零的个点形成了零轴速包络面（LZVV.旋流器内的切向速度从内向外逐渐升高，在空气柱附近达到最大值，然后逐步下降到最低点.由于回流的作用，在旋流器中间造成负压区形成了空气柱，空气柱截面直径大约为溢流口直径的0.6倍.     

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。     

蜗壳旋流器在某选矿厂一段磨矿-分级中的应用

某选矿厂一段磨矿-分级作业原使用的FX660旋流器返砂比高、分级效率低,影响磨矿效率和溢流细度。通过分析蜗壳旋流器结构,进行配置参数优化试验。结果表明,在沉砂口直径为120 mm、溢流管直径240 mm、柱段高度H2 =800 mm的配置参数下,蜗壳旋流器溢流细度-0.074 mm 63.75%、返砂比443.53%,满足设计要求,可用于该磨矿-分级作业的改进。     

涡轮旋流器分级的优化设计

介绍了φ100mm涡轮旋流器的工作原理、基本结构及其参数,并对其进行了优化试验研究,分析了溢流管插入深度、底流口直径和入料浓度对分级效率的影响。     

涡轮旋流器分级的优化设计

介绍了φ100mm涡轮旋流器的工作原理、基本结构及其参数,并对其进行了优化试验研究,分析了溢流管插入深度、底流口直径和入料浓度对分级效率的影响。     

水力旋流器溢流余能回收技术探究

为了充分利用旋流器溢流剩余动能,利用水轮机发电原理,设计了一套于旋流器溢流管出口处安装的溢流余能回收装置。为探究该装置的余能回收效果以及对旋流器分级效果的影响,分别进行清水试验和煤泥分级试验,试验变量为旋流器入料压力、旋流器溢流管直径和叶轮叶片角。通过清水试验结果绘制入料压力与转轴转速关系图,得到清水条件下叶轮转速随着入料压力的增大而变大的规律,其中最佳叶轮叶片角为20°。对溢流余能回收效率进行了定性分析,得到20°叶轮的余能回收效率随入料压力增大先增后减的规律;通过煤泥分级试验得到最佳叶轮叶片角为15°,叶片的安装对旋流器分级效果基本无影响。     

提高某铅锌矿尾砂分级沉砂产率的试验研究

通过对旋流器结构参数的分析研究,探讨了旋流器锥角、给矿段材质、溢流管和沉砂嘴直径、溢流管长度对铅锌矿尾砂分级沉砂产率的影响,试验给出了不同旋流器锥角、给矿段材质和溢流管长度下的沉砂产率的变化情况。结果表明:在本试验范围内,给矿浓度为21%的条件下,10°单锥旋流器对尾砂分级沉砂产率的影响最大,且Si C材质给矿段较不容易被磨损并对旋流器的沉砂产率有较为明显的影响,当溢流管直径20 mm,沉砂嘴直径48 mm,溢流管长度为285 mm时,旋流器分级沉砂产率最高值可达49.37%。本试验对提高旋流器分级沉砂产率、改善矿山采充失调等具有一定的参考价值。     

提高某铅锌矿尾砂旋流器分级沉砂产率的试验研究

通过对旋流器结构参数的分析研究,探讨了旋流器锥角、给矿段材质、溢流管和沉砂嘴直径、溢流管长度对铅锌矿尾砂分级沉砂产率的影响,试验给出了不同旋流器锥角、给矿段材质和溢流管长度下的沉砂产率的变化情况。结果表明:在本试验范围内,给矿浓度为21%的条件下,10°单锥旋流器对尾砂分级沉砂产率的影响最大,且Si C材质给矿段较不容易被磨损并对旋流器的沉砂产率有较为明显的影响,当溢流管直径20 mm,沉砂嘴直径48 mm,溢流管长度为285 mm时,旋流器分级沉砂产率最高值可达49.37%。本试验对提高旋流器分级沉砂产率、改善矿山采充失调等具有一定的参考价值。     

齐大山铁矿选矿分厂二次分级旋流器参数优化研究

鞍钢集团矿业公司齐大山铁矿选矿分厂采用溢流型球磨机与水力旋流器组合,用于一段、二段闭路磨矿分级工艺。自投产以来,二段磨矿分级效率低,一直制约着后继工艺的选别作业。通过采用国产FX660-GX水力旋流器与进口Krebs水力旋流器的对比和水力旋流器参数优化,结果表明,采用180 mm的溢流管、135 mm的沉砂口配置的水力旋流器,可以满足现场工艺的要求。     

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。     

水力旋流器内空气柱直径的研究

探讨了不同排料方式下的水力旋流器的溢流口直径和压力降对空气柱直径的影响，分析了水封式水力旋流器底流背压、溢流背压及系统压力对空气柱直径的影响规律。可作为水力旋流器内空气柱的操作控制及改善水力旋流器工作性能的依据。