基于内流场分析的机械搅拌式浮选机改型设计

李江鹏

摘 要：为了改善机械搅拌气浮机的动态浮选环境，浮选机具有良好的浮选效率。流场以三维数值计算。分析了原型流场的问题，并针对其中会出现的问题来结合浮选动力学当中的有关公式规则来对元浮选机进行进一步的改造过程。在改造的过程中通过对叶轮角度的变化，对相关的叶片等部件结构参数进行改变等来有效的改进设备浮选性能，进而让其符合设计要求。

关键词：内流场分析；机械搅拌；浮选机

1 前言

现在进行矿物加工的过程中最常见的机器就是机械搅拌式浮选机，这一机器应用过程中最为显著的特征就是其叶轮可以直接应用到搅拌浆料的过程中，与此同时如果有空气进入到了机械运行的环境中的话，也会被进一步分散成为不同体积大小的小气泡，这样就可以有效的对耐火矿石等进行深入处理，尤其是如果矿石颗粒较小的话有关学者就曾经指出浮选机的流场特性是和浮选动力学有着十分相关的关系的，且这些内容对浮选工业的进行有着十分重要的意义。由于机械搅拌气浮机中气体—固体—液体的三相流场的复杂性，该设计基于简化的相似性放大理论和经验系数。

2 内流场数值分析

雷诺数要保持稳态，首先需要使用控制方程来对其有关参数进行确定，这一过程中应用到的模型是圆柱形的湍流模型，这樣的模型现在在多相流的机械气体—固体—液体三相模型基于连续模型。在溶液过程中计算流场的压力和速度耦合。叶轮是旋转的边界。其他溢流墙没有滑移边界条件。速度边界条件适用于泥浆入口边界。计算区域的入口边界采用压力边界条件，其中固液体积分数为0，气相为气泡溢流出口边界采用压力出口边界。浮选机的啮合使用非结构化四面体网格。

3 原型机计算分析

为了保证浆体和气泡的充分混合，保证气泡和气泡的最大充注量，机械搅拌浮选机各区域对浮选动态环境的要求应尽可能的大。碰撞与附着概率同时最大化；在输运区，大量含矿颗粒的气泡通过相对稳定的上游油田输运至分离区。除分离区内矿化气泡向上运动外，纸浆流动基本稳定。数值计算结果表明，搅拌带上部的辅助循环强度过高，轴向速度高于下部。同时，循环范围超过搅拌区，达到输送区上部。再保险雷诺上隔离区包含浆体和泡沫溢流口，下隔离区9520和33710仍处于强湍流状态，这一地区应保持相对稳定的层流状态。

4 改型设计

叶片的入口和出口角度以及叶片的形状等多个方面都是在内部流场运行过程中十分重要的节点。流量分量位置的调节主要包括叶片，叶轮，压板和导向板相对于槽的位置。通过改变浮选机主要部件的结构参数，例如叶轮的向下运动，出口角度的增加和压力板的倾斜度，可以获得以下结果。固相的轴向速度和顶部的气相从初始向下运动变为向上运动，这在矿化气泡平滑上升到泡沫层中起关键作用。罐顶部固相的径向速度从原始向内运动变为向外运动，这增加了泡沫层中矿化气泡的容易积聚。改造后，浮选机的循环结构得到改善，上循环位置向下移动，循环强度得到有效控制，循环强度降低，湍流强度大的区域大大增加。在区域和泡沫溢流之间的下部分离区域中，雷诺数减少到2133～2147，这是层流状态。传送带中间的雷诺数减少到6462，这是一种弱湍流状态，这增加了矿石惯性碰撞和颗粒与气泡之间粘附的可能性。改变这些流场的流动模式的可能性是缩短罐的底部并减少矿化矿石在在运输区域脱落的可能性增加了碰撞和粘附泡沫和胶体矿化的可能性。

5 结束语

通过对浮选机气液固三相流场的研究，分析了浮选机流场与浮选机动态性能的映射关系及存在的问题。对于浮选机的流场问题，叶轮结构，叶片，压板，挡板和叶轮相对于槽的位置得到改善。有关实验的研究表明对浮选功能进行改进的话可以进一步的改善其运行效果，最终提高浮选率。所以在分析了内部的流场基础上文章进行对浮选机进行重新的设计过程，改进了其设计内容，进而能够更加准确的对浮选机内部的流动特性进行预测，进而为进一步的动态管理过程提供依据，确保其运行有效性。

参考文献：

[1]佚名.射流—搅拌耦合式煤泥浮选装置设计与试验研究[J].选煤技术，2018（5）：1-3.

[2]张鹏.XJM-S型浮选机叶轮磨损分析与研究[J].煤炭技术，2018，37（6）.