矿物在旋流-静态微泡浮选柱旋流段的分布规律研究

为研究矿物在旋流-静态微泡浮选柱旋流段的分布规律,采用不同的浮选体系:正浮选采用黄铁矿-石英(目的矿物为重矿物)体系;反浮选采用磁铁矿-石英(目的矿物为轻矿物)体系,并对旋流段中矿、尾矿进行矿物分布、粒度分布分析。研究结果表明:在浮选柱旋流段,矿化后目的矿物整体密度降低向中心运动,非目的矿物和未矿化的目的矿物在离心力作用下向边壁运动;中矿循环压力是影响循环中矿和尾矿品位差异的关键因素,改变循环压力,可以提高矿物与气泡的碰撞概率,使正浮选中矿、尾矿差异越来越大,反浮选中矿、尾矿差异越来越小。在浮选柱旋流段,无论改变矿浆浓度还是中矿循环压力,正反浮选中矿的平均粒度都小于尾矿,及细颗粒集中在旋流段的中心,粗颗粒集中的旋流段的边壁。     

基于FLUENT的浮选柱旋流分选结构数值模拟

为了保障大型工业应用旋流-静态微泡浮选柱的旋流分选效果,设计了多旋流分选结构来代替原先的单旋流分选结构,利用FLUENT软件对这2种旋流分选结构进行的数值模拟和对比分析表明,多旋流分选结构入料横截面与中心纵剖面的速度都明显高于单旋流结构,因而其中的旋流力场和矿物浮选速度也大于单旋流结构;多旋流分选结构浮选柱内部的湍流强度明显高于单旋流结构浮选柱,所以多旋流结构更有利于强化气泡矿化效果,提高微细矿物的分选指标。     

旋流-静态微泡浮选柱旋流流场的数值模拟与试验测量

针对旋流-静态微泡浮选柱进行了气-液两相流非稳态数值模拟,分析了旋流单元的流动特征及矿化方式,然后采用2台高速动态摄像机连用的方法,进行了气泡、颗粒在旋流流场下的三维运动轨迹及碰撞行为的测量,得出了与数值模拟相一致的结论。主要结论如下：在旋流单元,气、液两相的流动均以切向运动为主,锥上区域具有向心和向上的趋势,锥内区域具有离心趋势,锥下区域液相旋流向下运动;气、液两相具有轴向和径向速度差,切向速度虽然不具有明显相间速度差,但其在径向上的梯度极高;锥内区域气含率最高,在10%～13%,锥下区域气含率小于1%。旋流单元的分选作用以分离尾矿和分选中等粒级矿物为主,气泡与颗粒的矿化方式体现为绕轴心旋转过程中发生的轴向与径向的“逆流碰撞”,锥下区域不具备矿化条件,旋流强度是影响该单元分选和分离效率的重要因素。     

“旋流”对浮选柱气含率及气泡尺寸的影响

为研究"旋流"对浮选柱气含率及气泡尺寸的影响,通过改变中矿循环量及进气量等操作参数,以空气-水两相体系为对象,利用体积法和摄像法,对径向进气、切向进气及切向倒锥加强旋流结构进气等3种结构的浮选柱内的平均气含率及气泡尺寸的分布情况进行了试验。结果表明:无论是否采用旋流结构,浮选柱内的平均气含率均随表观气速的增大而增大,随循环压力的增大而增大,随中矿循环量的减小而增加。旋流结构的存在会使浮选柱对操作条件的变化更敏感,压力等操作条件的变化会引起气含率的显著波动。与无旋结构相比,有旋结构的变工况适应性较差;"旋流"作用显著影响浮选柱内气泡尺寸的分布:一方面能增加浮选柱内微小气泡(0.1~2 mm)的数量,微小气泡占比较无旋结构平均高出约20个百分点;另一方面也会造成气泡聚并,生成大尺度的帽状气泡,聚并效应随充气量的增大而增强。大气泡的脉动、破碎会加剧静态分选区的湍流程度,不利于粗颗粒矿物的静态分选。     

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。     

旋流-静态微泡浮选柱浮选萤石的影响因素分析

旋流-静态微泡浮选柱是一种高效微细粒分选设备,通过逆流矿化、旋流矿化、管流矿化3种矿化方式有序集成,形成高效矿化方式,提高了回收能力。微泡浮选柱分选技术在矿物分选应用中,影响选别指标的因素很多,包括磨矿细度、矿浆浓度、矿浆温度、药剂制度、水质、浮选流程以及浮选柱本身的工作参数。针对低品位难选萤石矿,采用φ50 mm有机玻璃制作的实验室用旋流-静态微泡浮选柱进行分选,讨论了调浆时间、给料速度、循环泵工作压力、充气量和喷淋水等因素对萤石浮选效果影响的试验结果。     

基于PIV浮选柱旋流场的测试与模拟

为深入探讨旋流段的流场分布及旋流分离的作用机理,以粒子图像测速系统(PIV)为基础构建了浮选柱旋流段的流场测试平台,利用PIV测试平台和Fluent数值模拟软件对旋流段内部的速度场进行了测试与数值模拟,研究了旋流段的速度分布规律以及循环量变化对速度分布规律的影响。结果表明,流场速度以切向速度为主,且有着明显的分布规律,径向速度比较小且分布比较复杂,轴向速度相对径向速度较大,速度分布呈对称分布;随着循环量的提高,轴向速度的零点向中心靠拢,而最大值出现在相近的半径位置。数值模拟结果和实验结论吻合度较高。     

铝硅矿物旋流分选特性与机理分析

为了实现一水硬铝石型铝土矿中铝硅矿物的有效分选,采用旋流分选方法研究了铝硅矿物的分选特性,对其旋流分选机理进行了初步分析.结果表明,增大底流口直径会使轴向零速包络面收缩,有利于提高底流中Al2O3的回收率和降低溢流A/S,但铝硅矿物旋流分选的精确度下降,底流A/S降低；给矿压强的改变基本上不会影响轴向零速包络面的空间位置,但在适宜的锥角条件下,增大给矿压强可对铝土矿的旋流分选产生有利影响,使分选效果得以改善.     

新型旋流微泡浮选柱的单相流场模拟分析

运用FLUENT软件对新型旋流微泡浮选柱模型进行单相流场模拟,通过对柱体内湍流强度和速度的模拟分析,发现将捕集段由圆柱形改成方形,有助于强化静态分选环境,增加颗粒与气泡碰撞接触概率,改善浮选效果。     

入料角对重介质旋流器流场影响的数值模拟研究

在PIV试验的基础上,利用FLUENT软件中的RSM模型对不同入料角的有压两产品重介质旋流器的流场进行了模拟。结果表明,在相同的入料压力下,与传统90°入料角重介质旋流器相比,入料角减小后旋流器的三维速度均有不同程度的增加,流体流动加强;同时旋流器内旋流区域增大,以零轴向速度包络面(LZVV)为界面外扩,从而使矿物的实际分选密度有所提高;当入料角减小到某临界角度时,切向速度不再继续增大,由数值模拟结果推测该临界角度在83°~85°之间。     

柱浮选充填及工业应用

充填是提高浮选柱分选效率和降低浮选柱高度的最有效途径之一。指出了填料充填与筛板充填两种充填方式的区别及填料充填浮选柱在工业应用中的缺陷,分析了两种充填方式对浮选环境的改变以及对浮选结果的影响。以筛板充填为基础,对旋流-静态微泡浮选柱浮选段进行优化充填,提出了筛板充填和蜂窝管充填的高效混合充填模式。该充填模式的特点是利用蜂窝管降低涡流,减小射流气泡的径向分散;利用筛板继续分割破碎气泡,延长气泡路径,稳定泡沫层。把混合充填模式应用到旋流-静态微泡浮选柱选矿工业试验中,柱体底部大尺度涡旋得到抑制,气泡径向弥散均匀,矿浆停留时间延长,显著改善分选过程和指标。     

复合曲锥对旋流器分离性能的影响

常规旋流器锥段为直线型锥或单一曲线型锥,在生产中伴有不同程度的底流夹细和溢流跑粗,分离精度有待提高。综合2种曲线锥各自的特征和优点,提出了一种复合曲锥旋流器,其上锥段向轴心内凹,下锥段由轴心向外凸。采用数值模拟的方法对比分析了直线型锥和复合曲锥旋流器流场及分离性能的变化,发现随着曲率指数n由1增加到3,在上锥段切向速度和外旋流轴向速度增加,在下锥段切向速度和外旋流轴向速度降低,促进了密度层更合理的分布,分离粒度由19.38μm增加到24.91μm,分离精度由0.517提高到0.649,其中5μm颗粒的底流回收率由6.98%降低到2.40%,改进效果明显。     

磁铁矿粉旋流重选提铁降硅试验

通过采用水力旋流器,大锥角水介质旋流器与旋流重选柱对屯兰选煤厂选煤用磁铁矿粉进行分选对比试验,试验结果表明：随着单锥结构水介质旋流器底锥锥角增大,底流粗粒产品全铁品位提高,SiO2含量降低。对于粗粒级磁铁矿粉,复锥结构的旋流重选柱提铁降硅效果优于单锥120°锥角结构水介质旋流器。     

浮选柱充填方式及其优化

分析了最常用的填料充填与筛板充填两种方式对浮选环境的作用,并指出：筛板充填整合了浮选柱内的流态和矿化环境,具有稳定气泡、提高浮选和矿化效率的作用.试验结果表明,柱体灰分梯度由充填前的1.62%/m提高到6.80%/m;填料充填可“清洗”泡沫层,降低精煤灰分,稳定泡沫层.提出了在浮选柱中下部采用筛板充填和精选泡沫区采用填料充填的混合充填方式,使浮选柱内真正形成符合矿物分选过程非线性变化的两种分选环境.通过充填方式的优化,提出了筛板充填和蜂窝管充填的混合充填方式.模拟结果表明：蜂窝管的强制性抑制使浮选柱内第2筛板高度处流体的径向分散完全消失,轴向速度已经基本平稳,实现了在较短距离内流体从紊流迅速过渡到“塞流”.     

锥段结构对旋流器内部流场和分级性能的影响

水力旋流器最早可追溯到上世纪50年代,它是一种将压力能转化为动能且伴随着能量损失的装备,因其占地面积小、无运动部件、分级效率高等优点被广泛应用于煤炭分选、石油、化工等各类分选行业中,但由于其自身结构的限制以及外界工况的变化,分级精度难以保证,旋流器主要有柱段、锥段、溢流口、底流口和进料体组成,其中,锥段结构作为旋流器的主要分离区域,是影响旋流器分级性能的主要因素之一,因此,本文针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。数值结果表明：采用抛物线锥段可使其旋流器的切向速度和轴向速度减小,降低乱流的发生概率,流场稳定性得到有效提升,双曲线锥段内部流场不稳定,不利于颗粒的平稳运行。抛物线型旋流器零速包络面外移,细内旋流空间变大,细颗粒得到充分分离,分级精度得到一定提升。相比于常规型和双曲线型,抛物线型旋流器具有较小的湍流强度,颗粒稳定性得到有效提升,同时,抛物线型旋流器的陡度指数从0.61提升为0.72,旋流器分级精度得到大幅提升,由于其分离空间的变大,切割粒径稍有增大。     

先排矸三产品重介质旋流器流场的数值模拟

使用3种湍流模型对先排矸三产品重介质旋流器的流场进行了数值模拟和实验研究.采用RSM模型进行的流场数值模拟结果表明,在旋流器密度场中,一段旋流器流场中存在着完整的空气柱,二段空气柱是气水混合中心低密度区;在旋流器压力场中,以轴线为中心存在着负压区,沿径向负压逐渐升高至0,然后达到正压力;在旋流器速度场中,轴向速度沿轴线向下形成内旋流,沿半径加大到0,形成了零速包络面,一段的切向速度和DWP旋流器相近,二段的切向速度比DWP旋流器更高.     

孔雀石分段硫化浮选行为及动力学基因特性研究

为改善孔雀石的硫化浮选效果,通过浮选试验,系统研究了孔雀石单矿物分段硫化浮选行为及动力学基因特性规律,确定了孔雀石的最佳硫化浮选段数。结果表明：硫化时间过长,孔雀石可浮性降低,适量硫化钠能提高孔雀石浮选速率,但浮选速率随时间延长而降低;硫化钠用量为 4 mg/L,硫化时间为 1 min,丁基黄药用量为 80 mg/L 时,孔雀石可浮性最好;添加碳酸铵可以改善孔雀石的浮选效果,当碳酸铵用量为 50 mg/L 时,对孔雀石活化效果最佳;分段硫化浮选过程中,每段孔雀石的浮选速率高低与浮选药剂的质量分配比例有关;适当增加硫化浮选段数,可以提高孔雀石的总回收率;孔雀石的最佳硫化浮选段数为三段,各阶段浮选药剂分配比例为 4∶2∶2。     

泡沫层厚度对低品位铝土矿柱式分选影响的半工业试验研究

针对影响低品位铝土矿柱式分选的重要因素—泡沫层厚度,利用旋流—静态微泡浮选柱开展了半工业试验研究,探究了在"快速浮选—一次粗选—一次精选"工艺下粗选浮选柱和精选浮选柱中泡沫层厚度对浮选效果的影响。研究发现,泡沫层厚度对精选段的影响明显高于对粗选段的影响;粗选最佳泡沫层厚度为45 cm,精选最佳泡沫层厚度为50 cm,且在该泡沫层厚度下获得了A/S为6.36、回收率为77.95%的合格精矿。     

分选油页岩用重介质旋流器数值模拟研究

以双锥重介质旋流器为研究对象,通过计算流体力学数值模拟,分析不同锥角组合旋流器内流体的速度分布规律,进而找到最适合分选高密度油页岩的锥角组合。研究结果表明:不同锥角组合旋流器的内部流场具有相似的分布规律,其中当上锥角为70°、下锥角为30°时流体切向速度最大,零速包络面位置最靠近器壁,旋流器的实际分选密度最高,因此最终选择锥角组合为70°～30°。     

成都青川3#沥青矿矿石降灰实验研究

采用专利设备———旋流 静态微泡浮选柱对成都青川 3 #沥青矿矿石进行选矿实验研究 ,提出通过该设备及新的浮选药剂可以降低矿物灰分 ,提高分选效率