宽粒级煤浮选机流场数值模拟研究

将流态化机理与宽粒级煤浮选过程相结合,在一个浮选设备中实现细粒常规浮选与粗粒流态化浮选所需的不同流体力学环境,自行设计了一种新型宽粒级煤浮选机,并采用FLUENT 6.3.26软件进行数值模拟研究,从速度和湍流度两个方面对浮选机内流场进行分析。结果表明：在浮选机内增加格栅板后,可将浮选机内流场分为低速、弱湍流和高速、强湍流两个区域,从而可为粗、细颗粒浮选创造各自所需的流体力学条件;通过对叶轮圆周线速度比值与合速度比值和湍流强度比值变化规律的分析,找出浮选机模拟放大的运动相似准则。     

CGF型宽粒级机械搅拌式浮选机研制及应用

CGF型宽粒级机械搅拌式浮选机是一种新型宽粒级机械搅拌式浮选设备,该机具有自吸空气、自吸矿浆、自吸中矿泡沫等功能,能够水平配置,便于流程变更。浮选机清水动力学测试和工业试验结果表明CGF型浮选机达到了设计要求。工业生产应用表明,该型浮选机提高了粗、细粒级矿物的回收效果,拓宽了矿石入选粒度范围,提高了矿产资源利用率,是一种高效的宽粒级浮选设备,能够广泛应用于锂云母、钾盐、石墨、石英等矿物的选别。     

难浮粗颗粒煤泥在浮选柱柱体轴向的脱附规律

粗颗粒煤泥易于脱附是限制粗颗粒煤泥浮选的主要因素,为了探究粗颗粒煤泥在柱体内轴向的脱附规律,运用一种可在浮选柱给料口上方不同轴向位置添加上升水流的自制流化床浮选柱使浮选柱给料口以上的上升水流表观流速大于粗颗粒粒群的最大沉降末速,从而将经气泡携带至给料口以上的粗颗粒带入泡沫产品,减少在给料口以上因粗颗粒脱附而引起的精煤损失。研究结果表明,难浮粗煤粒在柱体轴向的脱附率和柱体轴向高度之间成线性关系,且界面脱附约占总脱附率的40%,从而证明难浮粗颗粒的主要浮选缺陷是脱附概率大,通过在给料口以上添加上升水流或者降低给料口以上柱体高度可有效实现难浮粗颗粒的浮选。     

宽粒级煤泥浮选机流体动力学模拟与试验研究

针对常规浮选中粗颗粒与气泡碰撞概率低,且与气泡粘附后也会因矿浆的强烈湍流运动而极易从气泡上脱落的问题,结合粗、细粒矿物浮选特点,设计了一种适合于粗、细粒矿物分选的宽粒级煤泥浮选机。采用FLUENT软件对该浮选机进行了气液两相流场数值模拟研究,通过对浮选机内流体速度、湍流强度和气相浓度的分析,验证了该结构浮选机可为粗粒和细粒矿物浮选提供各自所需的流体力学环境。采用组建的实验室宽粒级煤泥浮选试验系统对章村矿选煤厂0～1mm煤泥进行了浮选试验。结果表明,通过选择合适的浮选工艺条件,采用该浮选机对0～1mm宽粒级煤泥浮选时,浮选精煤数量指数和可燃体回收率分别为96.33%和92.07%。     

充气式液固流化床分选粗煤泥的试验研究

为了解决选煤厂粗煤泥的分选难题、提高粗粒煤的分选效果,基于重浮耦合原理开发了 一种充气式液固流化床分选粗煤泥的流态化分选机,利用该分选机在实验室开展了１*０００～ ０*１２５ｍｍ粗煤泥的分选试验。 试验结果表明:随着上升水流速率、充气量和药剂用量的增加,精 煤灰分、精煤产率、可燃体回收率都随之升高;在上升水流速率３０ｍｍ／ｓ、充气量０*３６ｍ３／ｈ、起泡 剂用量０*０６２８５ｍｍｏｌ／Ｌ的条件下,分选效果最佳;对比常规液固流化床分选试验,可以看出充气 后精煤中各个粒级的产率明显增加,尾煤中各个粒级的产率明显降低,粗颗粒回收率提高了 ２９*１２％,可能偏差 Ｅｐ 达到０*０８,分选效果明显优于传统液固流化床分选机。     

宽粒级细粒煤振动流化床分选特性的研究

将-9 mm细粒煤作为分选对象,对宽粒级细粒煤在振动流化床的分选特性进行研究,探索振动流化床分选的入料粒度范围。研究结果表明,细粒煤在低振动频率(10 Hz)内具有较好的灰分分选效果,且煤炭灰分随着床高增高而减小。分选试验结果显示选后细粒煤的发热量随床高增高而增大,硫分随着床高增高略有减小,为振动流化床对细粒煤的高效分选提供了理论依据和技术支持。     

内外室液固流化床分选粗煤泥试验研究

针对传统两产品液固流化床有效分选粒度范围窄和高灰细泥污染精煤的问题,开发出一种新型内外室三产品液固流化床。分析2种液固流化床的对比试验结果,发现新型内外室三品液固流化床使用不同上升水流实现粗煤泥两次分选,产品中精煤灰分降低了2.80%,尾煤灰分提高了18.97%,明显改善分选效果。     

浮选系统中粗颗粒与气泡的碰撞行为研究

浮选设备中气泡与颗粒的碰撞是一个复杂的力学过程,本文设计了一套电磁发射装置,将颗粒以可控的速度和角度射向水中的静止气泡,用以简化模拟真实的浮选现象。高速相机被用来监测这一碰撞过程,然后对图像进行分析,提取了颗粒的运动参数以及气泡的变形信息,研究了颗粒与气泡的作用时间与液膜排液规律,并推导了一个数学模型来预测碰撞现象的时间尺度并提出了黏附判据。     

液固流化床粗煤泥分选实验研究

基于自制的液固流化床分选系统,考察了其对1.5~0.25mm粒级粗煤泥的脱硫降灰效果实验研究。实验结果表明,数量效率分别随着上升水速和入料浓度的增加而增大,随入料速度的升高而减小。当上升水速为0.049m/s,入料浓度为1.81~1.99kg/L,入料速度为1.28~3.00kg/min,数量效率为94.93%~95.79%。当入料灰分和全硫分别为21.01%、3.00%时,精煤产率达76.15%,其灰分和硫分分别为8.71%和2.43%。尾煤产率为23.85%,其灰分和硫分分别为54.11%、4.78%。液固流化床对粗煤泥有明显的降灰作用,同时具有一定的脱硫效果。     

煤宽粒级悬浮试验研究

主要从捕收剂、起泡剂用量和空气流量方面研究了其对1～0mm西曲8^#煤煤宽粒级浮选中的影响。结果表明：在TX-10作表面活性剂时,捕收剂、起泡剂用量的增大,提高了精煤产率和粗颗粒的回收率,但同时也提高了精煤灰分和尾煤灰分,且在捕收剂加到一定量后精煤中＋0．25mm的产率变化不大。空气流量对尾煤灰分和精煤中粗颗粒产率的影响较为显著,而对精煤产率和精煤灰分的影响较小。     

液固流化床分选粗煤泥的试验研究

自制了直径300 mm液固流化床模型机分选试验系统,并分别设计了中心排料型和周边排料型流体分布器,分别对0.25~1.00 mm粗煤泥进行了3个不同柱体高度的分选试验。结果表明：随着水流速度的增加,精煤灰分、尾煤灰分、精煤可燃体回收率都随之升高;分选密度达到1.5 g/cm 3左右,可能偏差E值在0.06～0.08;在一定的上升水流范围内,高柱体的精煤灰分低于低柱体,1 800 mm柱体高度下得到的精煤灰分比1 200 mm的精煤灰分低0.6%～1.2%;1 500 mm柱体高度下的分选效果最佳,中心排料型流体分布器的E值较低,分选效果优于周边排料型流体分布器。     

细粒煤流化床分选实验研究

论文比较了几种细粒煤分选方法,并对细粒煤进行了实验室流化床分选实验,试验结果表明:液固流化床分选技术是一种较好的细粒煤分选技术,其工艺简单、能够实现脱灰降硫且分选效果良好。     

振动流化床对细粒煤的分选试验研究

普通空气流化床主要是分选6～50 mm的粗粒煤,且取得了良好的分选效果,而对于小于6 mm的细粒煤,因其粒度不是足够大导致分选效果变差,该试验在振动流化床中引入振动能量使细颗粒处于流化状态,通过调节振动频率来实现对细粒煤的分选,当频率过大或过小时,分选效果都较差,但当频率适中时,能够较好地降低精煤灰分,提高精煤产率,达到较理想的分选效果。     

煤系高岭土微细粉体振动流化床煅烧的试验研究

针对由耐火材料构造的高温煅烧窑炉难以实现整体振动的特殊性,开发了具有分布板振动特征的新型振动流态化煅烧工艺,在 35 mm振动流化床煅烧炉实验装置中实现了煤系高岭土微细粉体（平均粒径25.8 μm）的流态化煅烧,并进行了静态煅烧、常规流态化煅烧和振动流态化煅烧的对比试验。研究表明:流态化烧成速度明显优于静态煅烧;分布板振动可有效减小微细颗粒团聚体尺寸,改善流化质量,缩短烧成时间。在适宜煤系高岭土煅烧的温度（900 ℃）下,实现振动流态化煅烧的最佳的工艺条件是:流化气速7 cm/s,振动频率25 Hz。     

循环流化床工业气化炉高钠煤配煤气化

印尼煤具有良好的气化反应活性,但煤灰分中的Na_2O质量分数较高,容易导致系统产生黏结、积灰和腐蚀等问题。利用Na_2O-SiO_2-Al_2O_3三元体系相图分析了印尼煤灰的相图特征,选择了掺配煤种并优化了配煤比例,进而在设计给煤量为350 t/d的循环流化床工业气化炉上,以印尼煤质量分数为75%的配煤为原料进行了168 h气化试验,考察了装置的运行特性和配煤的气化特性,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了气化灰渣的微观形貌和晶相组成。配煤气化试验过程中,炉膛底部温度和密相区压差稳定、无大幅波动,飞灰和底渣无明显变形或熔融现象发生,实现了高钠煤配煤气化的连续稳定运行。冷煤气效率为70.75%,碳转化率为89.49%,煤气热值为5.30 MJ/Nm~3。飞灰和底渣中钠长石的衍射峰均较弱,表明钠长石的生成量较少,可有效抑制低温共熔反应的发生。工业气化炉试验验证与三元相图理论分析基本一致。     

沸腾床与固定床组合工艺加氢处理煤焦油试验研究

为探索适宜煤焦油加工处理的组合工艺,提出沸腾床加氢预处理-固定床加氢裂化组合工艺处理煤焦油的思路,并在STRONG沸腾床加氢试验装置上进行试验.试验结果表明:沸腾床加氢预处理可大幅降低煤焦油原料中的S、N、残炭及金属等含量,降低不饱和分含量;生成油能够满足直接进固定床加氢处理要求;经固定床加氢处理后生成油性质得到改善:轻石脑油S、N含量均小于1.0μg/g,芳烃潜含量为56％,可以作为重整原料;柴油馏分密度0.856 6g/cm3,S含量50 μg/g以下,十六烷值高达53,可以作柴油调和组分或生产合格柴油;尾油以蜡油为主,S、N含量分别为59、21μg/g,残炭含量为0.15％,可作加氢裂化原料.     

煤层气与煤矸石在循环流化床内混烧影响因素的试验研究

针对影响煤层气与煤矸石循环流化床内混合高效燃烧关键因素（混烧比R、二次风率r₂、过量空气系数α）进行试验,研究这3种运行参数对炉内温度场以及燃烧效率的影响.试验结果表明：与纯烧煤矸石相比,采用煤层气/煤矸石混烧可使炉内温度场分布更加均匀,提高燃烧效率.当混烧比R＝0.2时,炉内温度场比较均匀,燃烧效率相对较高;随着r₂的增加,燃烧效率先升高后降低;随着过量空气系数α增大,炉膛密、稀相区的温度均降低,燃烧效率先升高后降低.在本试验条件下,R＝0.2,r₂=0.3,α=1.3综合燃烧效果较好.     

蒸汽煤比等因素对循环流化床煤气化过程的影响

以空气和水蒸气为气化剂,在循环流化床煤气化热态试验台上进行了神华、龙口和大同煤的气化试验,研究了蒸汽煤比和煤种对气化过程的影响。试验结果表明:随着蒸汽加入量的增加,床温和煤气热值下降,碳转化率基本保持不变,冷煤气效率基本保持不变或略有下降;龙口煤在加煤速率为10.08kg/h时取得了最高的冷煤气效率值53.96%,而神华煤在加煤速率为6.4kg/h时取得了最高的冷煤气效率值43.98%;煤的活性越高,可以取得的煤气化效率越高,煤气化炉的处理能力也越大。     

石煤提钒流化床焙烧条件优化

针对现有石煤焙烧工艺的焙烧效果差、环境污染严重的问题,提出流化床两段石煤焙烧工艺,利用实验室流化床反应器研究了氧化焙烧、复合盐焙烧、添加剂与石煤的混合方式等对石煤流化床焙烧的钒浸出率的影响规律,比较了静态焙烧和流态化焙烧效果的差异,并对Ca O的固氯作用进行了考察。结果表明:流态化焙烧缩短了焙烧时间,降低了达到最大钒浸出率所需的反应温度;对比不同的石煤和添加剂的混合方式发现,与简单的物理混合法相比浸渍法不仅能提高钒的浸出率、缩短焙烧时间,而且能降低添加剂的使用量,具有明显的优势。在焙烧过程中加入Ca O明显减少了生成气体中的Cl含量,并进一步提高钒的浸出率。综合分析表明,采用浸渍法混合石煤与添加剂时,流化床焙烧的最佳实验条件为:焙烧时间45 min,添加剂用量6%,Ca O用量6%,此时的V2O5浸出率达到85.2%。     

基于CFD的液固分选流化床数值模拟

利用RNG k-ε湍流模型、VOF(Volume of Faction)多相流模型模拟了液固分选流化床(LSFBS)内外气液两相流场。待气液两相流场稳定后,耦合离散相模型(DPM)模拟了粗煤泥颗粒在LSFBS内部的分选过程。模拟结果能很好地吻合实验结果,其中与试验结果相比所有密度级在重产物中分配率的均方根误差为2.47,预测精煤产率相对误差为2.38%。在此基础上,分析了LSFBS速度场的分布特点;研究了上升水流速度和不同脉动周期、脉动波形的上升水流对分选效果的影响;得到了分选密度和可能偏差与上升水流速度间的函数关系;发现脉动水流分选精度低于均匀上升水流,对于脉动上升水流,最佳脉动周期为1.25 s,最佳波形为矩形。