强化重力场中流膜发展及矿物颗粒迁移规律基础研究

发布时间：2020-06-12 07:44

【摘要】：细粒含量的不断增加为矿物的有效分选带来了巨大的挑战。重选有着其它选矿方法不可比拟的价廉、环保优点。近年来强化重力分选技术在细粒矿物选别的应用上得到迅速发展,将入选矿物的粒度下限不断下探,极大地提高了矿物分选精度和有用矿物的产率,增加了经济效益。强化重力分选技术的研究主要集中在入料范围的拓展及分选技术的推广应用上,其基础理论研究进展缓慢,难以满足指导实际生产环节的要求。论文以平均流膜厚度测试试验为流膜发展规律研究基础,建立了基于试验测试方法的平均流膜厚度与转动频率间的数学模型;分析了旋转流膜的基本受力情况,借助N-S方程及连续性方程建立了流膜运动基本动力学方程。通过特征解析方法及数值模拟解析方法完成了动力学方程的求解。通过对比特征解析、数值模拟解析及试验测试结果,验证了高转速下特征解析的可靠性及数值模拟解析的准确性。通过对不同时序、不同空间位置流膜厚度的研究,得到了旋转流膜发展的四个主要阶段:流体充填阶段、流膜产生阶段、流膜发展及流膜稳定阶段。以整体流膜为研究对象,通过对其进行动力学分析,确定了大气压力对分层区流膜形变的影响。通过宏观假设分析,充分揭示流膜“凹”字型结构形变的特点。同时根据空间内流膜厚度变化规律,分析了不同转速下分层区的流膜功能。以分选区反冲水孔结构为研究基础,明确了分选区流场的流体来源;引入了圆形紊动射流的流场分析方法,建立了分选区流体基本动力学方程,研究了分选区流场及轴向、径向速度分布特性。分析并对比了分选区颗粒的受力情况,建立了轴向截面内径向及轴向颗粒运动动力学方程,分别计算并获得了径向及轴向方向上颗粒速度及位移的表达式。基于矿物粒度组成的连续性,研究了强化重力场中石英纯矿物迁移特点;分析了反冲水压和转动频率对各粒级物料在溢流和底流中的富集状态的影响规律,相对于粗粒级物料显著的迁移特性,0.074-0.045mm及-0.045mm粒级物料在整个分选过程中起到干扰错配的作用;明确了石英物料在分选空间内迁移的三个阶段:物料沉积、物料分选及物料滞留阶段;并研究了强化重力场中的分级效应,验证了其分级作用的低效性;设计了单元时间物料分离试验,揭示了粒群在分选区内富集过程中的稳定-失稳机理。基于细粒高硫煤密度、粒度组成的连续性,研究了强化重力场中细粒高硫煤的迁移特点;通过窄粒级物料分选试验,明确了适合Falcon分选的粒度范围,据此确定了磨矿-湿筛-离心重选的基本试验方案;以反冲水压和转动频率为影响因素,分别探究其对分选空间内产品分布的影响规律,详细分析了以灰分、硫分为代表性指标的细粒煤在强化重力场中的迁移规律;确定了反冲水压对产品产率、灰分、硫分等指标具有粗调功能,而转动频率对产品产率、灰分、硫分等指标具有微调功能。
【图文】：

结构图,离心选矿机,结构图

vity Separation Equipment）强化重力分选设备是近年来在细粒矿物分选领域不断拓展的重选设备量大、分选适用范围广、运行稳定等优点[1-5]。强化重力分选设备一般由提供离心场，或辅以径向水流创造松散分层环境，使被分选矿物在其中、有效分离。对检索到的文献进行归纳总结，按照旋转轴方向可分为立选机和卧式离心分选机。据此分类对强化重力分选设备进行文献综述1 卧式离心分选机卧式离心选矿机的代表是国内的云锡式离心选矿机、逆流离心选矿机、离心选矿机、Slon 型离心选矿机。卧式离心选矿机在 20 世纪 90 年泛的应用，但由于富集比低、耗水量大、不能连续作业及自动化程度低制了其发展[6]。云锡式间断式离心选矿机：是由云锡公司于 1962～1964 年间研制成功槽类设备。其最早用来取代自动溜槽和云锡翻床选别锡矿泥，获得了良。

示意图,离心选矿机,示意图,精矿

-0.074mm 含量为 91.6%的尾矿泥进行分选品位 3.5%~3.8%，富矿比 8~9 倍，锡回收率 59%~ 9.36%~9.89%，富矿比 21~22 倍，锡回收率 40%~理钨矿泥和微细嵌布的铁矿石，均表现出了良好的料的重选设备相比，该类离心机具有结构简单，单限低等一系列优点[7]。矿机：云锡间断式离心分选机在实际生产过程中常动作不协调及操作不正常等原因，严重影响生产，云锡公司开发了新型连续排放离心分选机（图 2样，该机同样是在离心力场内的流膜选矿设备：矿力与矿浆流膜的联合作用下，贴在转鼓壁上的重，及时从精矿排出口排出成为精矿，，因而该设备精矿从矿流相反的方向排出，故称为逆流连续排矿作为一次粗选类设备，该机一次作业能抛除 70 %~50%的精矿，作业回收率在 46%以上[8-11]。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD94

【参考文献】