新型三段式粗颗粒浮选柱内流场数值模拟

本文对一种新型三段式粗颗粒浮选柱内流场特性进行了研究,结果表明,稳流板的加入可增强粗颗粒浮选柱内流体的湍动能和湍流耗散率,促进气泡和粗颗粒的相互作用以及湍动能、湍流耗散率和液相速度的均匀分布,从而利于矿化气泡的输送。射流管个数的增加使粗颗粒浮选柱内湍动能和湍流耗散率分布趋向于均匀。对称的4个射流管可显著改善流场分布,形成的漩涡促进了气泡与颗粒的相互作用,稳流板使气泡速度分布均匀。浮选柱内湍动能随着上升水量和充气量的增加而增大,稳流板作用明显。上升水量对稳流板上下方区域湍流耗散率的影响呈梯级分布,可实现底部紊流矿化、中部紊流−稳流转变、上部静态流态化浮选的三段式流体环境,利于粗颗粒矿物浮选的回收。

矿物分选装备技术研究进展

矿产资源开发推动了人类社会生产力提高和文明发展,尤其是进入工业化阶段以后,自然界矿产资源得到了大规模开发,矿物加工技术也得到了长足发展。矿物加工技术进步均离不开对矿石性质的深刻认识、矿物分选工艺及其装备技术的革新。这其中,矿物分选装备起着重要的载体作用,是促进矿物加工技术创新发展的重要研究领域。对国内外矿物分选装备技术的研究进展进行了综述,主要包括物理分选、表面物理化学分选和复合力场分选领域的典型装备。研究结果表明,虽然现代矿物分选装备技术已日臻完善,但是不同种类分选装备的应用水平和发展前景存在差距。早期重选设备得到了快速发展和应用,中后期磁选设备发展也空前繁荣,近期光电分选设备是研究的热点,目前传统的物理分选装备技术发展趋于缓慢;浮选设备的应用范围在不断拓展,近些年在大型化、高效化、多样化和智能化发展方面均取得了显著成果。总体来看,先进自动化控制、流体测量和CFD仿真等新技术正在快速推进传统矿物分选装备迭代升级和新装备开发。未来面对更低品位复杂矿石分选和矿业绿色发展新形势,需要各方加强协同创新,加快推进多学科交叉理论研究,持续推动产学研深度融合,从而开发更加高效的矿物分选装备技术。

搅拌理论技术在选矿领域的应用及发展

在矿物加工过程中,搅拌设备是工艺过程中不可缺少的流程装备。目前国内外研究机构开发的搅拌叶轮逐渐朝着低搅拌功耗与定制化的方向发展,结合不同的搅拌需求,如强剪切分散、高循环流动或强化固液悬浮等。高水平的搅拌设备以满足搅拌工艺特性为目标。目前不同用途的搅拌槽设备,已经根据现代搅拌流体力学理论,如叶轮剪切力计算理论、搅拌湍流涡理论等,结合计算流体力学和试验数据,对调浆搅拌槽、搅拌储槽、粗粒悬浮搅拌等展开定制化设计研究。对于工业尺度的搅拌设备,评价调浆搅拌效果、离底悬浮效果等仍然存在一定的空白,仍然需要进一步深入开展理论分析与试验研究。通过CFD的数值模拟方法,矿用搅拌器的转子动力学和流固耦合方法,目前已经能够预测临界转速、轴系受力和变形,但是对于复杂矿浆工况的研究无法做到数值模拟的完全复现或理论计算精确考虑。搅拌设备的测试方法在实验室尺度已较为完善,能够获取全解析的速度场或相含率分布,但是如何将试验研究成果应用到工业尺度,如何直接在工业尺度搅拌槽进行测量和评估仍然是研究难题。选矿搅拌设备设计的未来将向一个定制化、智能化和绿色化方向发展。

锂云母浮选流程高效适配性的浮选机选型研究

传统浮选机选型方法存在明显的弊端,已越来越不适应工程精益化的要求。采用XFD实验室浮选机和LFM01实验室浮选机分别开展了锂云母浮选试验,基于分批浮选试验结果和JKSimFloat浮选回收率数学模型,分别计算了锂云母和脉石矿物不同组分的浮选速率及其组分含量。在此基础上,根据确定的浮选流程,应用JKSimFloat软件对不同的浮选机选型方案进行了模拟计算。结果表明,相比XFD实验室浮选机,LFM01实验室浮选机的性能更好,其更适合用于浮选机选型研究;通过比较不同选型方案的模拟计算结果,可以指导浮选机配置的优化,从而弥补了传统浮选机选型方法的不足。

浮选动力学过程中气泡特征原位检测技术研究

浮选机浮选动力学研究是近年来浮选理论研究中最活跃的课题之一,对优化浮选工艺参数、控制浮选设备、改进浮选工艺、提高浮选效率等都具有重要意义。气泡特征参数是浮选动力学过程的关键参数之一,但是目前关于气泡特征参数的检测研究存在较多的理想假设和一定的局限性,与原位检测环境相比有很大差距。针对此问题,本文研究了浮选过程中充气速率、气泡大小和气泡负载的原位检测方法,设计了硬件架构和软件算法,开发了充气速率测量仪、气泡大小测量仪和气泡负载测量仪3种仪器,在实际应用场景中进行了相关试验。结果表明,3种检测手段准确度高,自动化和智能化程度高,能为浮选过程研究、浮选工艺流程优化等提供有效的数据支撑。

KYF-50充气机械搅拌式浮选机研制

探讨了矿物分选对大型浮选机的要求 ,分析了大型浮选机研制中所要解决的关键技术 ,详细阐述了在KYF - 5 0充气机械搅拌式浮选机设计过程中整机的主要结构和参数的选择 ,以及槽体、叶轮、定子等关键部件的结构和参数选择 ,介绍了KYF - 5

KYF系列大型浮选机的研制开发与应用

介绍KYF系列大型浮选机的结构特点和应用情况。针对大型浮选设备的特殊流体动力学特性,确定最佳技术参数及流体动力学技术路线,制定合理的技术方案,研制成功KYF系列大型高效浮选设备,至今已有1000余台在生产实践中应用,取得了良好的经济效益和社会效益。

基于PIV的KYF浮选机单相流场测试与分析——KYF浮选机流场测试与仿真研究(一)

随着CFD技术在浮选机设计、优化方面的应用不断深入,利用现代流体测试技术研究浮选机内部流场用以修正CFD预测结果变得愈发重要。本文建立了以PIV测试技术为核心的KYF型浮选机流场测试试验平台,用以揭示浮选机内部流场特征。流场测试表明:KYF-0.2浮选机的整体流场具有明显的上、下循环特征;叶轮底部流场说明了叶轮的抽吸作用和颗粒沉槽的原因;定子叶片之间的局部流场揭示了定子的导流、稳流作用;提高叶轮转速,流体的径向速度和轴向速度随之增加,但整体流场循环结构没有改变。另外,还探究了浮选机内部流场的PIV测试方法,为浮选机多相流场测试技术和对CFD预测结果进行修正奠定了一定基础。

JJF-130大型机械搅拌式浮选机研究与设计

本文叙述了大型浮选机的发展,高效节能、大型化、自动化程度高的浮选设备已成为国内外发展趋势。分析了JJF-130大型自吸式浮选机研制过程中要解决的关键技术,详细阐述了在设计过程中整机的主要结构和参数的选择,以及槽体、叶轮、定子分散罩、泡沫槽等关键部件的结构和参数选择。通过浮选动力学试验和矿浆试验验证了浮选机整机性能,在试验期间设备运行平稳,泡沫层稳定,没有翻花、沉槽现象,泡沫层厚度可根据工业要求进行调节,液位自动控制系统工作正常,控制精度满足工艺要求,浮选效果优于国外某品牌同类型同容积浮选机。

基于CFD的KYF浮选机气—液两相流分析与探讨—KYF浮选机流场测试与仿真研究(四)

研究了标准k-ε方程、RNG k-ε方程和标准k-ω方程三类湍流控制方程下KYF-0.2浮选机的气液两相流场。不同的模型参数条件会直接影响流场中流体的分布特性。在三个不同湍流控制方程下,曳力模型参数取值的不同对流场的影响不一。比较了提升力等非曳力模型,认为Grace曳力模型的流场中流场分布更吻合观察到的流场特征。

基于CFD和PIV方法的单相KYF浮选机流场分析研究—KYF浮选机流场测试与仿真研究(二)

运用CFD模拟和PIV测量的方法研究了KYF 0.2 m3浮选机的流场特征。CFD预测结果和PIV测量结果均揭示了纵截面的上、下循环流场结构。局部的径向速度和轴向速度对比显示,二者在变化趋势和大小上均有较好的一致性。在叶轮叶片的背浆面出现了同旋转方向相反的漩涡结构,并出现了速度峰值区,其值甚至高于叶片尖端。CFD预测的功率消耗同实测值能够较好地吻合,说明CFD仿真能较真实地反映浮选机的宏观运行状态。

KYF型浮选机三相流仿真研究初探——KYF浮选机流场测试与仿真研究(六)

CFD方法在浮选机三相流动仿真中的应用,对于揭示浮选过程和优化浮选设备具有重要意义。以大型浮选机KYF-160为研究对象,揭示了浮选机内三相流动特征以及气、固两相含率的分布。研究了矿石在不同单一粒径下,固相含率的分布特点及其影响。矿石颗粒固相含率的分布特点与工程实际一致。矿石粒径的增大,会导致浮选机底部矿粒沉积加重,顶部固相含率变低。还探究了多粒径体系下,浮选机内固相含率的分布特点。较粗的颗粒更难悬浮,因此,浮选机对于矿石入选粒径有一定要求。

大型机械搅拌式浮选机槽内固体悬浮的研究

固体悬浮是浮选技术中比较重要的部分,研究重点是如何以最小的能耗获得所需的悬浮效果。大颗粒达到完全离底悬浮状态所需的最低搅拌速度称为临界转速。本文在临界转速条件下进行了固体悬浮试验,从试验数据可以看出,当大颗粒达到完全离底悬浮状态时,槽内各个层面浓度分布、粒级分布及金属量分布非常均匀,说明浮选机的叶轮转速、直径及槽体结构的设计合理,JJF-200大型机械搅拌式浮选机达到了工业应用的要求。

KYF型浮选机内气泡特征参数分析与探讨-KYF浮选机流场测试与仿真研究(五)

浮选机内气泡特征参数和流动规律的研究一直是浮选机研究的重点和难点。本文利用电导探针法和CFD数值方法研究了浮选机内气泡特征参数及其分布特性。通过电导探针法获取了浮选机内气泡直径、速度和气含率等气泡特征参数。利用CFD数值方法揭示了浮选机内气含率的分布特征,预测结果同试验观察一致。并进一步研究了浮选机关键运转参数对气含率分布的影响规律。试验结果表明,CFD预测的气含率同试验测试结果吻合。

KYF浮选机叶轮—定子区流场分析——KYF浮选机流场测试与仿真研究(三)

叶轮和定子是影响浮选机分选性能的最核心部件。运用CFD方法揭示了KYF浮选机叶轮-定子区的局部流场特征。叶轮叶片间出现了螺旋上升的涡流,而叶轮盘起到了稳流作用,流体平滑地从叶根高速流出。叶轮叶片的迎浆面边缘出现静压峰值,而叶轮盘叶根出口处次之,并解释了叶根出口处磨损严重的原因。分析了功耗、搅拌雷诺数、循环量和叶轮设计等关键设计参数间的影响规律。研究表明,在相同条件下,后倾叶轮的循环量明显大于前倾叶轮,而功耗却更低。

充气机械搅拌式浮选机放大方法的研究

随着世界经济及国内经济的持续迅速增长,浮选机大型化已成为必然趋势,但浮选机放大方法依然以经验放大为主。本文从充气机械搅拌式浮选机的原理入手,从形状和动力学两个方面研究了充气搅拌式浮选机的放大方法,其中:槽体的放大因子为槽体截面积与叶轮直径的比值,放大规则为SD=a1Vb1;叶轮形状的放大因子为叶轮直径,放大规则为D=a2Vb2;叶轮搅拌强度的放大因子为叶轮搅拌雷诺数,其放大规则为J=a5Vb5;浮选机动力学的放大因子为S/D倍的叶轮线速度,其放大规则为S/DV=a6Vb6。该放大方法也可用于自吸气机械搅拌式浮选机,对大型浮选机放大理论的研究有一定的促进作用。

BGRIMM浮选柱技术的发展

评述了北京矿冶研究总院近50年来BGRIMM浮选柱技术的发展概况,着重分析了几种技术上比较成熟的BGRIMM浮选柱,特别对最近10年研制成功的浮选柱作了详细介绍,包括KYZ-A型顺流喷射浮选柱、KYZ-J型机械搅拌浮选柱、KYZ-E型浮选柱、KYZ-B型浮选柱和磁浮选柱等的工作原理、结构特点和应用情况,证明BGRIMM浮选柱在技术和应用上始终处于国内领先水平。

KYZ-B型浮选柱系统的设计研究

从KYZ-B型浮选柱的工作原理出发,依据浮选柱浮选动力学的状态,详细分析了KYZ-B型浮选柱系统中主要组成部分——柱体、推泡器、给矿系统、气泡发生系统、液位控制系统、泡沫喷淋水系统等设计原理。依据以上理论设计了KYZ-B1065浮选柱,工业试验取得了较好指标。设计的KYZ-B0912和KYZ-B1212浮选柱在某选厂成功进行工业应用。

浮选机节能技术研究的新探索

以浮选动力学理论和叶轮搅拌、混合理论为基础 ,提出了一种新型结构的浮选机 ,并对其叶轮 -定子系统结构形式及参数、运转参数等对功耗的影响及浮选动力学进行了研究 ,在此基础上 ,设计了可有效降低能耗并能满足流体动力学状态要求的半工业样机 ,进行清水试验和半工业带矿试验 ,对比试验均取得了较好的效果 ,在选别指标略优的情况下 ,节能幅度在2 3

200m^3充气机械搅拌式浮选机在铜矿的应用

浮选机大型化是世界潮流,本文研究了目前国内工业应用单槽容积最大的浮选机——200m3充气机械搅拌式浮选机在铜矿上的应用情况,包括带矿性能和工业应用效果。和江西铜业公司一起测定了浮选机的矿浆悬浮能力、对不同粒级矿物的分选效果、浮选机功耗、带矿条件下的充气量。结果表明200m3充气机械搅拌式浮选机设备运行平稳,浮选效果好。工业试验累计指标与对比流程指标相比:在给矿铜品位相当情况下,回收率高6.77%,浮选效率高6.95%。