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基于CFD一DEM的立式离心分选参数匹配与实验研究

发布日期:2019-04-15  浏览次数:1841
 基于CFD一DEM的立式离心分选参数匹配与实验研究

矿产资源的开采和使用促进了社会、经济的发展,然而矿产资源的开采又给环境造成了不同程度的污染和破坏,制约着我国矿产资源的可续性发展。虽然我国的矿产资源丰富、种类繁多,但随着矿产资源的不断开采和浪费,造成现阶段我国的矿产资源形势不容乐观随着近代对于矿产资源的开发,许多易选易采的矿产资源己经被大量开采,矿产资源正朝着贫、细、杂的趋势发展;同时,人类对矿产资源的迫切需求也加快了选矿技术的发展。目前,重选是通过矿物的密度差实现矿物的分选,影响选矿技术发展的是对微细颗粒的分选技术不够。因此,研究重力分选动力学理论,优化重选工艺流程,提高选矿设备自动化水平,是实现矿产资源合理利用和提高选矿指标的重要途径。

近年来不少学者对离心分选过程进行了相关研究。忠青应用N-S方程及紊流模型研究类似离心分选机这种内部单一流体介质的运动情况川;王正华等人对存在射流与主流相互干扰的这些流场用N-S方程数值求解;袁建平等人针对离心泵内部流动的非定常特性,介绍了几种目前应用比较广泛的流场测量方法叫;孙启潇等人制作离心机的有机玻璃模型,利用高速动态测试相机对离心机内部流场的运动状态和特征进行观察,获得了流场流态、流场流速等信息。尽管实验测试的方法取得了一定成果,但是由于测试装备与技术的限制,所得到的流场信息仍不能较好的反映一些复杂流场。C'FD-DEM藕合法主要是将C'FD计算而来的流场信息与DEM计算的颗粒受力状况、位移等信息,通过相互间的质量、动量或能量的数据传递实现藕合,这种方法不仅能获取流体信息,还能得到颗粒的具体信息,根据流体相与颗粒相自身特点采用相应的数值方法进行模拟,因此C'FD- DEM藕合法能够很好地模拟固液两相流流动,为离心选矿机的离心分选过程的数值模拟提供一种新的思路。

本研究在建立离心分选三维模型的基础上,对三维模型进行网格划分,采用C'FD- DEM相结合的方法对矿物在离心场中的分选过程进行数值模拟;结合内部流场特性的分析,探讨了离心分选过程中矿物颗粒在分选锥中的运动和动态分选规律,以及不同工艺参数对分选效果的影响,可为高效离心分选机结构的设计和工艺参数的优化提供指导。

(1)通过C'FD- DEM藕合法对离心选矿过程进行数值模拟研究,以钨精矿品位和回收率为选矿效果的评价指标,分析得到随着给矿浓度、转动频率、反冲水压力和给矿量的增加,钨精矿品位和回收率呈现先增大后减小的趋势,且不同工艺参数的变化对应有不同的最佳品位和回收率。通过对仿真结果分析得到选矿效果最佳时工艺参数的值分别为:反冲水压力为0.03 MPa,给矿流量为0.68 mj/h,转动频率为60 Hz,给矿浓度为20%。

(2)抽取4组模拟仿真实验的工艺参数方案进行离心分选实验,在相同工艺参数实验方案条件下的仿真模拟结果与实验结果对比分析得出,钨精矿回收率的仿真值与实验值的误差都在士8%内,由此说明用所建立的C'FD- DEM藕合模型进行离心选矿机的离心分选模拟实验是可行的。

 
 
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