井下双级串联式水力旋流器数值模拟与实验

利用Euler-Euler法与大涡模拟相结合对井下双级串联式水力旋流器的分流特性和分离特性进行研究,并与实际实验结果相对比。结果表明：入口流量由20 m³/d增加到60 m³/d时,总分流比的范围逐渐变大,且第一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是函数关系;在一定范围内,底流含油质量浓度随着入口流量的增大先减小后增大,随着总分流比的增大先减小后增大;入口流量为25~50 m³/d且总分流比为0.28~0.75时,底流含油质量分数不大于200×10^-6;数值模拟预报的分流特性与实验结果一致,预报的分离特性与实验结果存在一定差异。该模拟解决了文献[23]提出的监测模型难以用于配带双级串联式水力旋流器井下油水分离系统工况诊断的问题,并给出了井下工况调节时总分流比的推荐范围,从而可以为现场应用提供一定指导。     

阜新某膨润土矿水力旋流器湿法提纯工艺研究

本文针对阜新某膨润土矿经磨粉机除砂磨粉之后,蒙脱石含量不能达到生产要求这一问题,采用小锥角,多型号小直径水力旋流器串联的工艺对其磨粉之后的产品进行湿法提纯,通过适宜的入料浓度、给矿压力,使旋流器各级产品蒙脱石含量均有提高,最终精矿品位达到95％以上,满足生产要求,并且该工艺简单,设备投资少,生产效率高,可应用于现场生产.     

旋流气浮中气泡-颗粒碰撞效率影响因素理论分析

在旋流气浮接触区碰撞模型基础上,通过理论计算考察了物性、运行和结构参数对分散相颗粒/油滴与气泡碰撞效率的影响. 结果表明,物性参数中的分散相粒径与密度、运行参数中气泡直径与切向速度和结构参数中等效旋流直径对碰撞效率影响较大. 在旋流气浮工艺中,碰撞效率随分散相粒径增大而增大,但随气泡直径和分散相颗粒/油滴密度增大而减小;分散相粒径小于0.02 mm时,碰撞效率随切向速度增大而减小、随等效旋流直径增大而增大;分散相颗粒/油滴大于0.02 mm时,碰撞效率随切向速度增大而增大、随等效旋流直径增大而减小. 旋流气浮去除的主要是油滴大于0.02 mm的非溶解性油,因此,设备紧凑可提高气泡与分散相颗粒的碰撞效率,达到高效分离目的.     

水力旋流器内非牛顿流体多相流场的数值模拟

利用一种非牛顿流体黏度修正模型描述水力旋流器内高浓度矿浆的非牛顿流动特性,并结合雷诺应力模型(RSM)、混合多相流模型(Mixture)以及拉格朗日颗粒追踪模型(LPT)建立了一种适用于模拟水力旋流器内非牛顿流体多相流场的数学模型。模拟结果与报道的实验值的相对误差均在10%以内,表明了该模型的可靠性。结果表明,非牛顿流体黏度的空间分布与矿浆密度的空间分布类似。沿零轴速包络面(LZVV)的轮廓存在一个高密度环,其原因为某粒径范围内的颗粒受到的径向合力为零,颗粒群沿LZVV做高速旋转运动。分散相的空间分布取决于不同粒径的颗粒受力。对于不同粒径的单位质量颗粒,向外离心力的数值大约为向内压力梯度力的两倍左右,使得大颗粒进入下行流并在底流口收集。随着颗粒粒径的减小,总体向内且具有波动性的流体曳力呈指数增长。向内的流体曳力将部分颗粒推向轴心,经上行流逃逸,同时也增强了颗粒运动的随机性。当颗粒粒径小于一定值后,流体曳力远远大于离心力和压力梯度力,颗粒运动的随机性非常强,宏观表现为均匀分布。     

基于旋转分相单元的电容式气液两相流含液率测量

为提高电容器对含水率测量的能力,设计与其相匹配的旋转分相单元,以实现气液两相流含水率的起旋分相式电容测量。在电容传感器的测量单元基础上,增加旋转分相单元,利用气液两相流体力学理论对其结构进行设计优化,并根据实际应用条件确定分离圈数,保证气液分相效率。旋转分相单元克服了气液两相流流动形态的多样性,将体积含水率信息转换成液膜厚度信息及截面含水率信息进行测量。经实验验证,Lockhart-Martinelli截面含气率模型与实验中电容器测量截面含气率具有良好的一致性,其能够实现对体积含水率20%以内的气液两相流有效测量,体积含水率的绝对误差在±2%以内。     

水力旋流器新型出口挡板结构对分离性能的影响

针对小直径水力旋流器,设计了不同内置挡板式的溢流管和底流管,实验研究了新型出口挡板结构对水力旋流器分离性能的影响。研究结果表明：内置挡板溢流管适用于处理量较大的工况,与传统溢流管相比,分离效率略有降低,但在高流量下其压降的降低幅度可达11.11%,挡板宜采用相对较窄、较短、三块120°间隔设计方式;底流管内置挡板采用十字交叉结构可稳定内旋流,使分离效率最大可提高5.96%;新型内置挡板的溢流口与底流口相耦合,可同时实现提高分离效率和降低压降的目标。此外,在相同情况下,发现溢流管内置挡板可消除水力旋流器内部的“空气柱”,据此推断“空气柱”并非由内部空气形成,而是其内部负压中心形成的某种湍流程度较高的强制旋流涡。     

尾矿坑淤存泥砂的高效分选回收研究

为了回收湖州市某尾矿坑中的细砂资源,评估了细砂资源储量并进行了细砂分选回收试验;以砂含泥率、泥含砂率及分级效率为评价指标,确定了水力旋流器离心分级脱泥选砂的工艺方案。测算及分析表明:以+0.045mm进行回收时,该尾矿坑中的细砂资源量为120万t左右;水力旋流器脱泥选砂试验效果较好,当入料浓度为12%~13%,入料压力为0.1 MPa时,砂含泥率为13.7%,泥含砂率为4.8%,分级效率达到83.5%。     

小坑优质高岭土矿选矿实验研究

以江西崇义小坑砂质高岭土为研究对象,在矿物学研究的基础上,分别进行筛析和水析试验、分级、水力旋流器、磁选、煅烧、漂白、剥片等工艺试验研究。研究结果表明,小坑高岭土自然白度大于70%,-0.045mm精矿煅烧白度可达90%以上,精矿产品可达到TC-0陶瓷原料、TL-1级涂料产品、XT-2级橡塑填料产品的工业要求,属优质高岭土矿。为小坑高岭土的开发利用提供了科学依据。     

柱锥连接处扩径对水力旋流器性能的影响

研究了柱锥连接处适度扩径对水力旋流器性能的影响。在其它条件相同的条件下, 对扩径后锥角为20°和30°水力旋流器的分级效率、分级精度、处理能力、分流比和浓缩性能等进行了对比试验。试验结果表明, 相对于普通水力旋流器, 柱锥连接处适度扩径的水力旋流器分级效率总体上提高了, 但浓缩效果变差, 处理能力减小, 而且随着扩径幅度的增加而减小; 分流比随扩径幅度增大而增大。所得研究成果对选择旋流器结构参数以满足不同条件要求具有指导意义。     

用于超细分级的水力旋流器的研究

介绍了用于细粒煤泥分级的水力旋流器的工作原理;分析了旋流器内流体质点的切向速度、径向速度和轴向速度的分布规律及在分离过程中的作用;同时,给出了水力旋流器结构参数的设计标准。