粗颗粒矿物浮选运动特性及大型浮选机结构参数优化

发布时间：2023-04-02 00:06

　　近二十年来,随着矿产资源入选品位的降低和处理规模的增大,大型浮选设备的应用日益广泛,浮选机大型化已成为浮选设备的主要发展方向。2019年世界上最大规格的680m3充气机械搅拌式浮选机已投入生产。然而,以几何相似和动力学相似为基础的浮选机大型化方法,将矿浆作为均匀相考虑,忽略了矿浆中粗、细颗粒的差异以及浮选机大型化过程运输区距离显著增加的影响,造成大型浮选机粗颗粒回收率低的问题日益凸显。厘清浮选过程中粗颗粒的运动特性及浮选机运输区的调控方法是解决该问题的关键。因此,论文利用CFD仿真计算、3D-PIV测试、在线浮选动力学测试与工业试验等研究方法,以实验室尺度和工业尺度充气机械搅拌式浮选机浮选机为对象,研究分析浮选过程中粗颗粒的悬浮特征、上浮过程中矿化气泡粗颗粒负载的变化特点和运输区结构特征,进而对强化粗颗粒回收的大型充气机械搅拌式浮选机的设计方法开展系统研究,得到了如下研究结果:研究了不同尺度浮选机内粗颗粒的悬浮特征及影响因素。建立了实验室尺度浮选机悬浮试验系统,研究了叶轮离底悬浮临界转速的影响因素,确定了浮选机叶轮离底悬浮临界转速的结构影响系数和充气量影响系数;分析了粒度、叶轮转速、矿...

【文章页数】：159 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩写和符号清单
1 引言
2 文献综述
    2.1 浮选过程中的粗颗粒尺寸
    2.2 矿物颗粒在浮选过程中的运动特性
        2.2.1 颗粒与气泡的相互作用
        2.2.2 气、液、固三相流场特征
        2.2.3 颗粒在矿浆中的悬浮特征
        2.2.4 浮选机内浮选动力学特征
        2.2.5 泡沫层中颗粒的运动特征
    2.3 浮选机的大型化研究现状
        2.3.1 浮选机大型化进程
        2.3.2 浮选机大型化方法
    2.4 粗颗粒浮选设备技术现状
        2.4.1 机械搅拌式浮选机
        2.4.2 泡沫分离机
        2.4.3 流态化床浮选设备
    2.5 本章小结
3 研究内容及研究方法
    3.1 研究目标及技术路线
        3.1.1 研究目标
        3.1.2 技术路线
    3.2 研究内容
    3.3 研究方法和工具
        3.3.1 实验室尺度浮选机
        3.3.2 皮托管流速测量方法
        3.3.3 粒子成像测试技术
        3.3.4 矿浆中固体颗粒悬浮测试
        3.3.5 充气速率测试
        3.3.6 含气率测试
        3.3.7 气泡直径测试
        3.3.8 气泡负载测试
        3.3.9 CFD仿真计算
4 粗颗粒矿物在矿浆中的悬浮特征研究
    4.1 充气机械搅拌浮选机悬浮相似放大
    4.2 浮选槽内颗粒差异化悬浮的影响因素
        4.2.1 悬浮试验系统
        4.2.2 固体颗粒离底悬浮的叶轮临界转速
        4.2.3 颗粒差异化悬浮的影响因素分析
    4.3 工业尺度浮选机内粗矿物悬特征研究
        4.3.1 黄铜矿浮选过程中大型浮选机内粗颗粒悬浮特征
        4.3.2 黄铁矿浮选过程中浮选机内粗颗粒悬浮特征
        4.3.3 钛铁矿浮选过程中浮选机内粗颗粒悬浮特征
    4.4 本章小结
5 上浮过程中矿化气泡上粗颗粒矿物负载的变化
    5.1 浮选机内的湍流特征
        5.1.1 实验室尺度浮选机内的湍流特征
        5.1.2 工业尺度浮选机内的湍流特征
    5.2 矿化气泡粗颗粒负载特性研究
        5.2.1 不同作业浮选机内的气泡特征
        5.2.2 矿化气泡上浮过程中的负载能力变化
        5.2.3 泡沫表层中+0.125mm粗粒级矿物的变化特征
        5.2.4 泡沫产品中粗粒级矿物沿流程的分布特征
    5.3 本章小结
6 运输区结构特征及调控方法研究
    6.1 CFD和PIV方法的对比研究
        6.1.1 流场型式
        6.1.2 叶轮下方的流动
        6.1.3 叶轮循环量
        6.1.4 轴功率
    6.2 运输区结构特征的研究
    6.3 运输区调控方法的研究
        6.3.1 叶轮空间位置变化对运输区结构影响分析
        6.3.2 叶轮射流角对运输区结构影响分析
        6.3.3 两种运输区调控方法的对比分析
    6.4 本章小结
7 粗颗粒强化回收的160m³浮选机优化设计研究
    7.1 粗颗粒强化回收的大型浮选机设计思路
    7.2 浮选机主体结构及关键参数设计
        7.2.1 槽体形式与叶轮运转参数设计
        7.2.2 底部流动强化装置与导流装置设计
        7.2.3 叶轮与槽底的距离设计
        7.2.4 泡沫控制装置设计
    7.3 浮选机固体颗粒悬浮分析
        7.3.1 宏观流动分析
        7.3.2 浮选机内单一粒径固相颗粒的悬浮特点
        7.3.3 浮选机多粒径组合下固相颗粒的悬浮特点
    7.4 浮选机工业验证试验
        7.4.1 气液两相动力学验证测试
        7.4.2 带矿生产验证测试
    7.5 本章小结
8 结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 主要创新点
    8.3 今后研究工作的展望
参考文献
作者简历及在学研究成果作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3778128