浮选气泡尺寸对粗颗粒-气泡涡旋湍流脱附机制的影响

气泡是浮选过程中不可或缺的重要角色,其尺寸对颗粒-气泡间相互作用有着显著影响,然而气泡尺寸对粗颗粒-气泡涡旋湍流脱附机制的影响尚未清晰。为此,采用自制的颗粒-气泡受限湍流脱附测试平台探索了涡旋湍流中不同气泡尺寸的气絮体上颗粒的脱附行为,并运用Image-ProPlus图像处理软件对颗粒脱附过程的动力学参数进行了测量分析。结果表明:在确保气泡浮力的前提下,减小气泡尺寸能够显著提升粗颗粒-气泡的矿化气絮体在涡旋湍流中的稳定性;涡旋湍流中气絮体上颗粒的脱附主要表现为流体剪切、气泡振荡和颗粒离心三种脱附形式,方腔内涡旋结构的改变对气絮体上颗粒的脱附方式至关重要;区别于传统离心脱附理论,涡旋湍流驱使下颗粒并非单独在气泡表面做高速离心运动,而是与气泡一起做离心运动,且小气泡与颗粒在方腔内共同旋转时,位于气泡外缘的颗粒与气泡运动速度接近,相应气絮体稳定性高,颗粒不易发生离心脱附,而大气泡形成的气絮体中,气泡外缘的颗粒与气泡运动速度差异明显增大,颗粒相对于气泡旋转更快,从而使得颗粒所受离心力显著增强,增加了离心脱附的可能性。研究结果有望对涡旋湍流场中粗颗粒的脱附机制提供一个基本认识。

湍流场中浮选颗粒-气泡脱附行为的尺寸效应研究

湍流诱发浮选颗粒-气泡脱附已达成广泛共识,但湍流场中颗粒的脱附行为机制仍未明晰。传统离心脱附理论认为当颗粒所受离心力大于毛细力时颗粒从气泡表面脱附,忽略了颗粒重力对浮选颗粒-气泡间稳定性的影响,且未考虑不同尺寸颗粒间的脱附行为差异。采用自制的微流体通道湍流槽探索了湍流涡中不同尺寸颗粒的脱附行为,运用Image-Pro Plus图像处理软件对颗粒脱附过程的动力学参数进行测量分析。结果表明,粗颗粒(2.0 mm)质量大,颗粒在气絮体升浮阶段发生直接脱附;而中颗粒(1.0 mm)和细颗粒(0.5 mm)质量小,气泡会带动颗粒由湍流槽底部向湍流涡中心旋转迁移,同时颗粒在气泡表面高速旋转发生离心脱附。此外,颗粒稳定性分析表明传统邦德(BO*)模型并不能对湍流场中的颗粒-气泡气絮体稳定性进行准确判断,颗粒易受湍流涡加速或气泡振荡的影响,导致颗粒脱附时邦德数在1左右波动。

基于响应曲面法的低阶煤浮选药剂条件优化

随着优质煤炭资源的枯竭,低阶煤因其储量大、开采成本低等特点,在能源供应和工业生产中越来越受重视。目前采用高效浮选药剂强化低阶煤回收已被广泛报道,但普遍局限于单一药剂种类对低阶煤浮选效果的研究,未考虑捕收剂与起泡剂的交互作用对煤泥浮选过程的影响。为探究浮选药剂间交互作用,实现最佳的浮选药剂调控,应用Box-Behnken响应曲面设计对转龙湾低阶煤泥浮选试验进行了方案设计和条件优化,分析了捕收剂中极性组分占比、捕收剂用量及起泡剂用量等因素对浮选精煤产率和浮选完善指标的影响规律,最后通过模型优化得到了最佳浮选用药条件。结果表明:捕收剂用量、起泡剂用量对精煤产率及浮选完善指标的影响极为显著,捕收剂中极性组分占比对精煤产率的影响有统计学差异,捕收剂与起泡剂间的交互作用对浮选完善指标的影响有统计学差异。各因素对精煤产率和浮选完善指标的影响大小顺序为:起泡剂用量>捕收剂用量>捕收剂中极性组分占比。最佳药剂条件为起泡剂用量501.87 g/t、捕收剂用量1500 g/t及捕收剂中极性组分占比42.88%,在该条件下精煤产率和浮选完善指标分别为88.72%、56.27%,与预测值92.03%、58.25%基本吻合。同时该方法可进行捕收剂减量药剂条件优化,实现技术指标与经济效益的精准把控。

电力电子级联系统动态特性与控制研究

电力电子级联系统是由不同类型的电力电子变换器构成的复杂系统,其负载主要分为恒电压和恒功率负载。本文通过直流分布式电源系统的阻抗比较法,以电动汽车动力系统为例分析了由恒功率负载引起的不稳定性,给出了系统稳定条件。不满足上述条件时,给出了一种混合负载的非线性控制方法,控制效果用 simulink 仿真进行验证。

颗粒疏水性对浮选颗粒-气泡涡旋湍流脱附机制的影响

颗粒疏水性是影响浮选回收率的重要因素,为明晰颗粒疏水性对颗粒-气泡涡旋脱附的影响机制,采用自制的浮选颗粒-气泡受限湍流脱附测试平台探索了湍流涡中不同疏水性气絮体的脱附行为。结果表明,气絮体在进入壁腔后被涡旋捕获,随后在壁腔内做旋转离心运动。低、高疏水性颗粒在壁腔中的平均脱附时间分别为0.34 s和0.59 s,表明高疏水性颗粒有助于提升气絮体在涡旋中的稳定性。进一步研究了不同疏水性颗粒在涡旋中的脱附机制,创新性地将颗粒-气泡气絮体在涡旋中的脱附行为分为流体剪切脱附和颗粒离心脱附。低疏水性颗粒主要在壁腔中心区域发生脱附,全部表现为因离心力过大而导致的离心脱附;对于高疏水性颗粒,虽然离心脱附仍为主导脱附机制,但气絮体有20%的概率会在壁腔顶端位置因受到强烈的湍流应力作用而发生剪切脱附。