液固气三相泡沫浮选槽性能优化研究

摘要

浮选在选矿、冶金工业应用广泛，目前对浮选槽内流体流动的研究主要集中在单相流、液气两相流，对浮选槽液-固-气三相流的数值模拟研究较少。本文利用CFD及数值模拟方法对浮选槽内液-固-气三相流场分布、固相体积分布、气相体积分布、气泡尺寸及其分布等因素对浮选效率的影响进行了研究，主要内容如下：
　　(1)在分析总结浮选和多相流研究现状的基础上，对浮选过程进行合理简化，采用欧拉多相流的方法计算对浮选槽内流体流动进行了分析，并结合PBM模型对有尺寸变化的气泡的流动进行了模拟，最终建立了适用于模拟浮选槽内液-固-气多相流流动及变化情况的Eulerian-PBM数学模型，模拟结果和实验数据对比发现：采用Eulerian-PBM模型进行数值模拟计算所得到的结果与实验结果接近，所建立的数学模型是可靠的。
　　(2)利用Euler-PBM模型模拟了六种转速和六种充气速度条件下浮选槽内液-固-气多相流场结构、相含率分布、气泡尺寸及其分布等，并对结果进行了分析对比，模拟结果表明：转子转速和充气速度对浮选槽内液相气相和固相速度以及局部气含率和局部固含率和气泡尺寸均有影响，液-固-气三相的流速均随着转子转速和充气速度的增加而增加；浮选槽内的局部固含率和局部气含率均有影响：分散度均随着转子转速和充气速度的增加而增加，但当充气速度过高或过低时，会对浮选槽中气体的分散产生不利影响；浮选槽内气泡直径随着转速的增加而减小，随着充气速度的增加浮选槽内气泡直径呈先减小后增加。综合分析得出结论：当充气速度为8m/s、转子转速保持在600rpm时为最优操作条件。
　　(3)考察了转子转速为600rpm，充气速度为8m/s条件下气液间不同的表面张力对气泡分布和气泡尺寸的影响。结果表明：浮选槽中气泡尺寸随着表面张力的增加而增大，当表面张力为0.042N/m时，此时浮选槽内的气泡以中等尺度气泡为主，有利于提高浮选生产效率。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 泡沫浮选

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究主要内容

2 泡沫浮选数值计算方法

2.1 CFD数值模拟方法

2.2 数学模型

2.3 湍流模型

2.4 多相流模型

2.5 相间作用力

2.6 群体平衡模型

2.7 本章小结

3 浮选设备三维数值模拟及验证

3.1 研究对象简化

3.2 几何模型

3.3 边界条件与初始条件

3.4 数学模型与求解方法

3.5 网格划分

3.6 模型考核

3.7 本章小结

4 不同影响因素对浮选槽性能的影响

4.1 转子转速对浮选槽流场影响规律研究

4.2 充气速度对浮选槽流场影响规律研究

4.3 表面张力的影响

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢