基于內(nèi)流場分析的機械攪拌式浮選機改型設(shè)計

李江鵬

摘 要：為了改善機械攪拌氣浮機的動態(tài)浮選環(huán)境，浮選機具有良好的浮選效率。流場以三維數(shù)值計算。分析了原型流場的問題，并針對其中會出現(xiàn)的問題來結(jié)合浮選動力學(xué)當(dāng)中的有關(guān)公式規(guī)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(guān)的葉片等部件結(jié)構(gòu)參數(shù)進行改變等來有效的改進設(shè)備浮選性能，進而讓其符合設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：內(nèi)流場分析；機械攪拌；浮選機

1 前言

現(xiàn)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(yīng)用過程中最為顯著的特征就是其葉輪可以直接應(yīng)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(huán)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(guān)學(xué)者就曾經(jīng)指出浮選機的流場特性是和浮選動力學(xué)有著十分相關(guān)的關(guān)系的，且這些內(nèi)容對浮選工業(yè)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(fù)雜性，該設(shè)計基于簡化的相似性放大理論和經(jīng)驗系數(shù)。

2 內(nèi)流場數(shù)值分析

雷諾數(shù)要保持穩(wěn)態(tài)，首先需要使用控制方程來對其有關(guān)參數(shù)進行確定，這一過程中應(yīng)用到的模型是圓柱形的湍流模型，這樣的模型現(xiàn)在在多相流的機械氣體—固體—液體三相模型基于連續(xù)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(zhuǎn)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(qū)域的入口邊界采用壓力邊界條件，其中固液體積分數(shù)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(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)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(qū)域?qū)Ω∵x動態(tài)環(huán)境的要求應(yīng)盡可能的大。碰撞與附著概率同時最大化；在輸運區(qū)，大量含礦顆粒的氣泡通過相對穩(wěn)定的上游油田輸運至分離區(qū)。除分離區(qū)內(nèi)礦化氣泡向上運動外，紙漿流動基本穩(wěn)定。數(shù)值計算結(jié)果表明，攪拌帶上部的輔助循環(huán)強度過高，軸向速度高于下部。同時，循環(huán)范圍超過攪拌區(qū)，達到輸送區(qū)上部。再保險雷諾上隔離區(qū)包含漿體和泡沫溢流口，下隔離區(qū)9520和33710仍處于強湍流狀態(tài)，這一地區(qū)應(yīng)保持相對穩(wěn)定的層流狀態(tài)。

4 改型設(shè)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(nèi)部流場運行過程中十分重要的節(jié)點。流量分量位置的調(diào)節(jié)主要包括葉片，葉輪，壓板和導(dǎo)向板相對于槽的位置。通過改變浮選機主要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，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(jié)果。固相的軸向速度和頂部的氣相從初始向下運動變?yōu)橄蛏线\動，這在礦化氣泡平滑上升到泡沫層中起關(guān)鍵作用。罐頂部固相的徑向速度從原始向內(nèi)運動變?yōu)橄蛲膺\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(huán)結(jié)構(gòu)得到改善，上循環(huán)位置向下移動，循環(huán)強度得到有效控制，循環(huán)強度降低，湍流強度大的區(qū)域大大增加。在區(qū)域和泡沫溢流之間的下部分離區(qū)域中，雷諾數(shù)減少到2133～2147，這是層流狀態(tài)。傳送帶中間的雷諾數(shù)減少到6462，這是一種弱湍流狀態(tài)，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(qū)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(jié)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(tài)性能的映射關(guān)系及存在的問題。對于浮選機的流場問題，葉輪結(jié)構(gòu)，葉片，壓板，擋板和葉輪相對于槽的位置得到改善。有關(guān)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(nèi)部的流場基礎(chǔ)上文章進行對浮選機進行重新的設(shè)計過程，改進了其設(shè)計內(nèi)容，進而能夠更加準(zhǔn)確的對浮選機內(nèi)部的流動特性進行預(yù)測，進而為進一步的動態(tài)管理過程提供依據(jù)，確保其運行有效性。

參考文獻：

[1]佚名.射流—攪拌耦合式煤泥浮選裝置設(shè)計與試驗研究[J].選煤技術(shù)，2018（5）：1-3.

[2]張鵬.XJM-S型浮選機葉輪磨損分析與研究[J].煤炭技術(shù)，2018，37（6）.