高落差粉尘扩散规律和分布特征

发布时间：2024-11-19 12:46

　　 高溜井放矿过程中会形成强大的冲击气流引起粉尘扩散,造成严重的井下环境污染,对其进行有效治理一直是井下通风除尘的工作重心,本工作利用相似实验和数值模拟相结合的方式探究溜井放矿过程中粉尘的扩散规律和分布特征。通过改变放矿质量、矿石粒径、溜井密闭程度、含水率等因素测试不同条件下气流大小和粉尘浓度分布,并利用CFD-DPM耦合方法模拟卸矿过程中的气-固两相流,研究气流和粉尘浓度时空分布特征。结果表明,最大粉尘浓度和风速随放矿质量增加而上升,随颗粒粒径和溜井密闭程度增大而降低,且含水率越大,粉尘浓度越小,风速无明显变化,在放矿过程中矿石颗粒之间碰撞占主导作用,颗粒流呈横向分布。

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【部分图文】：

图1 测点位置图(a)与实验装置图(b)

以某金属矿山多中段溜井(高100m、直径3m，有三个倾角为30°、直径2m的斜溜槽、斜溜槽之间间隔为25m)为原型，根据相似原理进行推导后，建立缩小比例1:10的相似实验模型。模型分为3个中段，由主管、卸料斗、储矿弯头组成，如图1所示。为了避免溜井模型阻力增加，本次实验将....

图3 最大粉尘浓度和最大风速随放矿质量变化的拟合曲线

图2放矿质量对粉尘浓度和风速的影响由图3可以看出，由于放矿质量增加，携带的粉尘增多，溜井内每个中段的粉尘浓度均会随之增大，各中段增加的斜率基本一致且通过实验测试可知增幅随放矿质量增加呈增大趋势。风速与放矿质量变化拟合曲线的斜率为0.159?0.2155，每个中段风速随投放矿石质....

图8 高溜井模型及网格划分

数值模拟的几何模型尺寸与实验模型的尺寸相同，模型中溜井总高10m，直径0.3m，有三个斜溜槽，倾角为30°、直径0.2m、斜溜槽之间间隔为2.5m，由于结构化网格易于控制，模拟计算量较小，适用于简单规则的几何体边界[15]，对于高溜井模型，其几何模型较规则，因此本研究采用....

图9 粉尘颗粒及颗粒的平均粒径D50在不同时刻的分布

由图9(a)可以看出，高溜井从顶部放矿，大部分粉尘在气流作用下向溜井下部扩散，且在扩散过程中与壁面的接触较少，主要表现为颗粒之间的碰撞，矿石在下落1s时比较集中，随后由于受力不均匀而逐渐散开，颗粒流呈横向分布，增大了与空气的接触，粉尘浓度增大。2s时，部分矿石到达溜井底部，与....

本文编号：4012279