锰结核开采的气力提升参数研究

气力提升是大洋锰结核开采的主要扬矿方法之一。气力提升的工艺参数,如固,液两相的体积率,管道压力损失,注气深度,注气量,注气力,提升能力,提升浓度,提升效率和三相流型,对深海采矿气力提升系统的设计非常重要。     

流态化浮选技术概述

首先分析总结了粗颗粒矿物难浮的原因为粗颗粒矿物与气泡接触时间短,感应时间长,与气泡气固黏附强度低;其次介绍了流态化技术的发展以及该技术在粗颗粒分选中的应用,气固、液固两相流态化在煤分选领域普遍应用,由于有色金属矿分选领域的复杂性,气液固三相流态化浮选技术处于研究阶段;同时总结了流态化浮选技术原理和设备的研究进展,HydroFloat Separator和NovaCell是具有代表性的设备;分析了流态化浮选的主要研究方向和发展趋势为三相流态化浮选动力学过程研究,三相流场模拟策略研究,以及复合力场的加入提升矿物粒度浮选上限。     

基于数值计算的浮选机内颗粒流动行为研究

浮选机内矿浆动态流动性能研究对于优化浮选机具有重要意义。利用CFD数值模拟方法研究了浮选机内矿浆动态流动特性,并讨论了不同粒径矿石颗粒的分布特点,矿浆的动态流动并未破坏浮选机的循环流场结构,固相颗粒也形成了循环特征流场。单一固相粒径分析表明,随着给矿粒径的增加,浮选机槽底的沉积现象加重。多固相粒径分析表明,浮选机对不同粒级颗粒的提升能力和搅拌混合能力是不同的,为提高粗颗粒的回收能力,需要提高颗粒的提升高度。     

气固两相穿越液池过程颗粒运动分离特性研究

采用可视化实验和数值模拟方法对气固两相流穿越液池过程中气液固三相流动进行研究。揭示了入口流速、颗粒直径和下降管的浸没深度对颗粒运动分离的影响及颗粒运动分离过程,获得颗粒在液池中的分离机理。研究获得,气固两相穿越液池过程中,大直径的颗粒向液池底部沉降,小直径的颗粒在液池中悬浮;入口气速增大对小粒径颗粒影响明显,对大粒径颗粒影响较小;下降管浸没深度的增大对颗粒浓度分布影响较小。     

钻孔水力采矿中气举模型的建立

为得到在钻孔水力开采关键设备中气举（气力提升装置）设计所需要的压降参数，建立了气举提升管内的气－液－固三相流压降数学模型。该模型基于压力能量消耗最小原理，得出了在环状流态时具有相对稳定的流动状态。针对在此流动状态下，通过对修正后的气－液和气－固两相流压降数学模型的叠加，得到了适合于对小颗粒、均匀粒径矿砂开采时，工作状态下的气举内气－液－固三相流压降数学模型。模型求解与实验结果表明，该模型计算结果与实验数据比较吻合。     

浮选颗粒-气泡脱附机理研究进展及展望

浮选颗粒-气泡矿化包括碰撞、黏附以及矿化气絮体升浮3个子过程,部分目的矿物会在矿化气絮体升浮过程中发生脱附,降低目的矿物浮选回收率,这也是粗颗粒浮选效率较低的根本原因。深入理解颗粒-气泡的脱附机理一直是浮选领域的研究热点与难点,更是实现粗颗粒浮选强化的前提条件。围绕矿浆相、泡沫相以及矿浆-泡沫相界面区3个脱附区域,综述了颗粒-气泡脱附机理最新的研究进展,以期为粗颗粒浮选强化提供理论指导。湍流与气泡兼并脱附分别是颗粒在矿浆相和泡沫相中发生脱附的主要机制,而矿浆-泡沫相界面区颗粒脱附机理尚存在争议,一种观点认为矿化气絮体撞击界面时动能的改变导致脱附,另一种观点认为界面处气泡兼并引起的气泡振荡才是脱附的主要原因,该区域的脱附机理尚需进一步探索。最后提出了未来颗粒-气泡脱附机理研究的发展方向,包括矿浆相多种脱附机制协同作用、宽粒级物料的原位脱附过程及其粒度匹配效应、矿化气泡在相界面处碰撞及兼并脱附过程的能量演化竞争机制。     

浮选槽中固—液—气三相流中颗粒的速度

采用PDA激光流速测试技术，在固－液－气三相体系中对浮选槽中固体颗粒进行了流速测定，获得了固体颗粒的速度分布，为矿粒与气泡粘附过程和脱附过程机理的研究提供可靠数据。     

PDA测试浮选柱液—固—气三相流中颗粒的流速分布

采用ＰＤＡ流速测试技术,对ＬＨＪ浮选柱下导管内液－固－气三相流中固体颗粒的流速进行了测定,获得了浮选柱内液－固－气三相流中固体颗粒沿径向和轴向的湍流速度分布,证实了ＬＨＪ浮选柱内形成泡沫流时,下导管内固体颗粒运动处于强烈的脉动状态,从而为揭示其矿化作用机理,建立数学模型及放大提供了理论依据。     

水泥气力均化库颗粒流动的数值模拟研究

利用Fluent软件,采用欧拉-欧拉模型分别对均化库内的气相流场速度、颗粒相流场速度进行了数值模拟,计算结果给出了均化库内气相和颗粒相运动涡旋回流效应,描述了颗粒随流体做回流宏观运动的特点,得到了均化库内气体流动状态、颗粒混合运动规律等多项参数,全面、直观地反应了气力均化库内的颗粒的流动状态,为分析气力均化库混合机理提供了有效的颗粒混合的流动规律,亦为均化库的实际操作参数的选取提供了重要的理论依据。     

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。     

管道局部弯曲对气力提升性能的影响

为揭示管道局部弯曲对气力提升性能的影响机理, 研究了不同进气量和浸入率条件下管道局部弯曲对流型、扬水量和提升效率的影响规律。实验结果表明: 局部弯曲对流型影响不大, 对扬水量和提升效率有显著影响。扬水量和提升效率都随进气量增加先增大后减小, 即存在最佳气量值与之对应; 当局部弯管位于气举头之上时, 扬水量及提升效率均大幅下降。     

钻孔水力开采用气力提升装置模型的建立及实验研究

气力提升装置由于其效率过低而致使相关优点得不到充分发挥,限制了其应用范围。为进一步提高其对固体颗粒输送的能力,通过改进传统气举的结构,采用喷射器式气举来提高气举的气力提升性能。基于伯努利方程获得了对气力提升装置管内各相运动描述的理论模型。实验结果表明：喷射器式气举与传统气举特性曲线变化规律基本一致,理论模型与实测结果对比,其相对误差在7%以内,理论值与实测值吻合较好,且前者对提升效果的增强作用整体优于后者,尤以在较高气量值下最为显著;在 γ=0.42和Q G =8.8 m 3 /h处,前者最大排沙量为后者的2倍。     

浆态鼓泡床内固含率影响因素的研究

在直径为68mm的三相浆态鼓泡床反应器内对空气-水-石英砂系统和空气-液体石蜡-石英砂系统的固含率进行了实验研究，得出了表观气速、气体分布板以及内构件等因素对固含率的影响程度．同时还考查了初始固含率对浆态床的最佳操作气速的影响，初始固含率为1％时，最佳气速在3cm／s左右；初始固含率为5％时，最佳气速在3—5cm／s之间；初始固含率为7％时，最佳气速在7cm／s左右；初始固含率为10％时，最佳气速在7—9cm／s之间．     

粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内流动状态试验研究

为研究粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内的流动状态,在实验室建立了2套试验系统,对提升硬管底部Y型结构和U型结构开展了粗颗粒提升输送性能试验研究,分析了粗颗粒提升速度和输送浓度对流动状态的影响,观察了2种管道结构下粗颗粒的堵塞状态。结果表明,Y型结构的输送状态优于U型结构。该研究结果可为深海采矿系统中提升硬管底部管道结构设计提供试验验证基础。     

突出煤-瓦斯在巷道内的运移规律

以煤与瓦斯突出过程中煤-瓦斯两相流为研究对象,利用自主研发的煤与瓦斯突出动力效应模拟试验装置进行了巷道中突出煤-瓦斯两相流试验研究,通过试验观察将煤颗粒的运动过程分为加速、平衡减速及沉降等运动阶段,并综合运用固体颗粒在气流中的悬浮运动机理和能量守恒定律,建立了一维情况下突出煤在巷道中的运移数学模型。通过模型计算分析得到,突出煤颗粒运移距离随初始气流速度的增大呈增大趋势,随颗粒粒径的分布规律由于其符合的流动状态不同而不同。     

浸没喷吹高温烟气流动过程的数值模拟

熔池内部是一个复杂的高温环境,内部的高温烟气流动过程对熔炼效果有重要影响.针对熔池内高温烟气流动过程,采用数值模拟方法分析了高温烟气喷出时产生的气泡在生长、上升过程中的速度变化和在熔池内的温度变化,以及不同速度下连续喷吹时熔池内部的气液两相混合状态等.结果表明,高温烟气喷吹产生的气泡在喷枪管口生长变大,初始形状为半圆形...     

采动影响区抽采钻井井身固化及抽采效果考察

为提高地面瓦斯抽采效果,对抽采期间钻井进行了窥视,发现当回采工作面推过地面钻井位置后,钻井井壁迅速破坏,无法充分发挥其应有的瓦斯抽采效应。通过对煤层顶板岩层受采动影响顶板活动过程的分析,优化地面抽采钻井井身结构,在原有的施工工艺上增加三开下筛管,增强钻孔的防护强度,抽采浓度提高了1.54.5倍,抽采纯量提高了1.55倍,工作面回风流和回风隅角瓦斯浓度显著下降,抽采效果明显提高。     

作业工况及喷射方式对气举输出的影响

基于流体力学理论,从静力学角度,进行了气举管内压力分析,研究了不同作业工况及喷射方式对气举输出的影响,分析了气举输出特性随吸口下降深度的变化规律。结果表明,气举垂直作业存在固相与液相流量变化趋势相反的平衡段,吸口底部漏斗状坑径变大、局部流体加速、紊流增多,有利于固体颗粒的提升; 对称喷射方式固相空隙率更高,提升固体颗粒性能更好,而非对称喷射方式明显增强了气举吸口附近的局部扰动,更有利于采矿作业过程中液体提升。     

用载体流模型预测混合粒级浆体在管道中的流动

载体流模型是描述管道中液-固混合流现象的方法之一,载体流由水(或其他液体)和细颗粒组成,粗颗粒在含有悬浮细颗粒的载体中输送。本文对Weber、Richter,Vocadlo-charles、Silin、基辅水力研究院和本文作者提出的计算压降模型进行了分析。这些模型可以分为两组。在第一组中,粗、细颗粒的分界粒径是常数;在第二组中,认为分界粒径随混合流的速度而变化。最后,用尾矿、铜精矿、泥沙和煤的实验结果对这些模型的压降计算进行了比较。