基于內流場分析的機械攪拌式浮選機改型設計

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　　摘 要：為了改善機械攪拌氣浮機的動態浮選環境，浮選機具有良好的浮選效率。流場以三維數值計算。分析了原型流場的問題，并針對其中會出現的問題來結合浮選動力學當中的有關公式規則來對元浮選機進行進一步的改造過程。在改造的過程中通過對葉輪角度的變化，對相關的葉片等部件結構參數進行改變等來有效的改進設備浮選性能，進而讓其符合設計要求。
　　關鍵詞：內流場分析；機械攪拌；浮選機
　　1 前言
　　現在進行礦物加工的過程中最常見的機器就是機械攪拌式浮選機，這一機器應用過程中最為顯著的特征就是其葉輪可以直接應用到攪拌漿料的過程中，與此同時如果有空氣進入到了機械運行的環境中的話，也會被進一步分散成為不同體積大小的小氣泡，這樣就可以有效的對耐火礦石等進行深入處理，尤其是如果礦石顆粒較小的話有關學者就曾經指出浮選機的流場特性是和浮選動力學有著十分相關的關系的，且這些內容對浮選工業的進行有著十分重要的意義。由于機械攪拌氣浮機中氣體—固體—液體的三相流場的復雜性，該設計基于簡化的相似性放大理論和經驗系數。
　　2 內流場數值分析
　　雷諾數要保持穩態，首先需要使用控制方程來對其有關參數進行確定，這一過程中應用到的模型是圓柱形的湍流模型，這樣的模型現在在多相流的機械氣體—固體—液體三相模型基于連續模型。在溶液過程中計算流場的壓力和速度耦合。葉輪是旋轉的邊界。其他溢流墻沒有滑移邊界條件。速度邊界條件適用于泥漿入口邊界。計算區域的入口邊界采用壓力邊界條件，其中固液體積分數為0，氣相為氣泡溢流出口邊界采用壓力出口邊界。浮選機的嚙合使用非結構化四面體網格。
　　3 原型機計算分析
　　為了保證漿體和氣泡的充分混合，保證氣泡和氣泡的最大充注量，機械攪拌浮選機各區域對浮選動態環境的要求應盡可能的大。碰撞與附著概率同時最大化；在輸運區，大量含礦顆粒的氣泡通過相對穩定的上游油田輸運至分離區。除分離區內礦化氣泡向上運動外，紙漿流動基本穩定。數值計算結果表明，攪拌帶上部的輔助循環強度過高，軸向速度高于下部。同時，循環范圍超過攪拌區，達到輸送區上部。再保險雷諾上隔離區包含漿體和泡沫溢流口，下隔離區9520和33710仍處于強湍流狀態，這一地區應保持相對穩定的層流狀態。
　　4 改型設計
　　葉片的入口和出口角度以及葉片的形狀等多個方面都是在內部流場運行過程中十分重要的節點。流量分量位置的調節主要包括葉片，葉輪，壓板和導向板相對于槽的位置。通過改變浮選機主要部件的結構參數，例如葉輪的向下運動，出口角度的增加和壓力板的傾斜度，可以獲得以下結果。固相的軸向速度和頂部的氣相從初始向下運動變為向上運動，這在礦化氣泡平滑上升到泡沫層中起關鍵作用。罐頂部固相的徑向速度從原始向內運動變為向外運動，這增加了泡沫層中礦化氣泡的容易積聚。改造后，浮選機的循環結構得到改善，上循環位置向下移動，循環強度得到有效控制，循環強度降低，湍流強度大的區域大大增加。在區域和泡沫溢流之間的下部分離區域中，雷諾數減少到2133～2147，這是層流狀態。傳送帶中間的雷諾數減少到6462，這是一種弱湍流狀態，這增加了礦石慣性碰撞和顆粒與氣泡之間粘附的可能性。改變這些流場的流動模式的可能性是縮短罐的底部并減少礦化礦石在在運輸區域脫落的可能性增加了碰撞和粘附泡沫和膠體礦化的可能性。
　　5 結束語
　　通過對浮選機氣液固三相流場的研究，分析了浮選機流場與浮選機動態性能的映射關系及存在的問題。對于浮選機的流場問題，葉輪結構，葉片，壓板，擋板和葉輪相對于槽的位置得到改善。有關實驗的研究表明對浮選功能進行改進的話可以進一步的改善其運行效果，最終提高浮選率。所以在分析了內部的流場基礎上文章進行對浮選機進行重新的設計過程，改進了其設計內容，進而能夠更加準確的對浮選機內部的流動特性進行預測，進而為進一步的動態管理過程提供依據，確保其運行有效性。
　　參考文獻：
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