磨浮机磨矿过程流场模拟与实验研究

摘要

磨浮机是球磨机和浮选机的组合创新，是以球磨机和浮选机为基础的新设备，它把磨矿和浮选两个工序集中成了一个工序，缩短了选矿时间，提高了工作效率，具有重要的研究意义。
　　本文从矿料与气泡的碰撞效率和粘附效率两个方面入手，建立浮选效率模型，由此分析可知，矿浆浓度对浮选效率有较大影响。磨浮机内流场包括矿浆湍流和钢球颗粒流，为全面分析磨浮机内的流场，采用计算流体动力学和离散单元法进行数值模拟。
　　首先，分析圆钢球周围流场变化规律，考察了速度、湍动能等物理量的值及其变化规律。其次，把整个磨浮机内流场进行简化，分析整个流场的变化，为找到磨浮机磨矿效果最好时的矿浆浓度，在不同的矿浆浓度的工况下做了一组仿真分析，得出了磨浮机磨矿效果最好的矿浆浓度是30％～40％。此外，在不加入矿浆和通入气泡的情况下，运用三维离散单元法对钢球颗粒流做了一组对比仿真分析，得出了磨浮机磨矿效果最好时的螺旋叶片直径。
　　本文以某研究院的搅拌磨机为实验对象，以低品位铝土矿为实验材料，针对不同的矿浆浓度分别做实验。通过矿料+200目重量以及-200目粒度分布规律，结合浮选时对矿浆浓度的要求，实验得出，矿浆浓度在30％～40％区间是磨浮机最佳匹配值，这与仿真分析的结果是一致的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 磨浮机概述

1．2 搅拌磨机国内外研究现状

1．2．1 搅拌磨机发展历史

1．2．2 粉碎理论研究现状

1．2．3 数值模拟方法概述

1．3 浮选柱国内外研究现状

1．3．1 浮选柱发展历史

1．3．2 回收率分析

1．4 本文研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．4．3 研究意义

2 磨浮机浮选特性理论分析

2．1 磨浮机浮选效率研究

2．1．1 气泡与颗粒碰撞效率

2．1．2 颗粒在气泡表面粘附效率

2．1．3 浮选浓度对浮选效率的影响分析

2．2 本章小结

3 磨浮机内单个钢球周围湍流特性分析

3．1 磨浮机内钢球周围流场数学模型建立

3．1．1 数值模拟方法的选定

3．1．2 流动条件的确定

3．1．3 计算区域有限元模型

3．1．4 计算区域边界条件的设定

3．2 磨浮机内钢球周围流场特性分析

3．2．1 特定平面内不同入口速度条件下速度分析

3．2．2 不同线段上动压力变化规律分析

3．2．3 不同线段上湍动能变化规律分析

3．3 本章小结

4 磨浮机内钢球颗粒流数值模拟及结构参数分析

4．1 磨浮机内钢球颗粒间接触数学模型

4．1．1 钢球颗粒接触力学模型

4．1．2 离散单元法计算模型

4．2 磨浮机内钢球颗粒流三维离散元模型的建立

4．3 磨浮机内钢球运动数值模拟结果分析及对磨矿效果的影响

4．3．1 叶片直径对磨矿效果的影响

4．3．2 叶片节距对磨矿效果的影响

4．4 本章小结

5 磨浮机内流场数值模拟及工艺参数分析

5．1 流体力学基本方程

5．2 磨浮机内流场数值模拟过程

5．2．1 磨浮机三维模型建立

5．2．2 螺旋搅拌叶片几何模型

5．2．3 计算区域非结构化网格划分

5．2．4 计算区域边界条件设定

5．2．5 磨浮机流场数值模拟求解模型设置

5．3 磨浮机流场模拟结果分析及对磨矿效果的影响

5．3．1 不同矿浆浓度下螺旋叶片曲面速度对磨矿效果的影响

5．3．2 不同矿浆浓度下中间平面湍动能对磨矿效果的影响

5．3．3 不同矿浆浓度下选定线段压力对磨矿效果的影响

5．4 本章小结

6 磨浮机实验分析

6．1 实验设备与方法

6．1．1 实验设备

6．1．2 实验材料

6．1．3 实验安排

6．2 实验结果分析

6．2．1 矿料+200目重量

6．2．2 不同矿浆浓度下矿料-200目粒度分布

6．3 实验结果与数值模拟结果对比分析

6．4 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士期间研究成果

致谢