高固含固液搅拌槽内颗粒悬浮与混合特性

对高固含体系下Intermig桨搅拌槽内的桨叶搅拌性能以及颗粒的混合与悬浮特性进行实验研究.采用光导纤维技术对不同桨径、搅拌转速和桨叶离底距离下搅拌槽内底部以及轴向颗粒密度进行测量,同时对临界悬浮转速和搅拌功率进行测定.实验结果表明:对高固含液-固搅拌体系,所采用的Intermig搅拌桨具有很好的轴向混合特性,该桨适合在较大的桨径和较低的桨叶离底距离下应用,可在促进颗粒悬浮与均匀分布的同时,大大降低功率消耗.通过对实验结果的分析和拟合得出底部均匀度与搅拌槽内弗劳德数有关,Q=0.58Fr-0.35,Intermig搅拌桨功率准数在0.2 ～0.3之间,且与雷诺数关系为NP=2.1Re-0.2.     

搅拌调浆对硫化铜镍矿物浮选的影响

采用四叶直桨和四叶斜桨及其组合的搅拌装置,对高品位硫化铜镍矿和蛇纹石的人工混合矿进行搅拌调浆处理后浮选,采用非线性拟合得到浮选最大回收率和浮选速率系数,运用CFD数值计算方法得到搅拌槽流场参数,进行关联关系分析,研究搅拌调浆对硫化铜镍矿浮选的影响。研究结果表明:搅拌调浆有利于减弱蛇纹石与硫化铜镍矿的异相凝聚,流体的剪切应力和轴向流速度均影响硫化铜镍矿浮选回收率,搅拌调浆应该采用直桨和斜桨配合以优化流体剪切应力和轴向流速度。     

改性聚丙烯酰胺对赤铁矿强磁选的影响

基于聚团分选理论,采用改性聚丙烯酰胺(HPM)选择性聚团调浆-湿式强磁选工艺,考察了药剂用量、矿浆pH以及搅拌转速等因素对微细粒赤铁矿强磁分选效果的影响.通过扫描电镜检测、EDS能谱分析、动电位测试以及红外光谱检测等方法研究了物料聚团磁选前后的微观形貌以及药剂作用后矿物表面特性的变化,分析了药剂与矿物表面的作用机理.结果表明:在药剂用量10g/t、矿浆pH 10、搅拌转速954r/min的条件下,采用“选择性聚团-强磁选工艺”与常规强磁选工艺指标相比,精矿铁回收率提高了5.39%.添加HPM调浆后原矿中矿物颗粒表观粒径显著增加,在强磁选作业中添加HPM调浆能够强化对微细粒赤铁矿的回收,HPM对赤铁矿具有选择性絮凝聚团作用,且在赤铁矿表面存在静电吸附和氢键吸附,在石英表面不发生吸附作用.     

2种型式搅拌桨用于工业规模搅拌釜内假塑性流体混合过程的数值模拟

用CFD技术研究了最大叶片式桨和三层六直叶涡轮桨的在大高径比工业规模搅拌釜中流体力学行为,以黄原胶溶液为研究体系,重点考察了功率特性、死区分率、剪切性能和混合时间等流体动力学性能.结果表明:2种搅拌桨的功耗与转速成正比,死区与转速成反比;随着雷诺数增加,釜内平均剪切速率增加.工业规模搅拌釜中,最大叶片式桨搅拌流场呈双循环流型,三层六直叶涡轮桨在每个桨叶叶端分别形成上下2个小循环.在相同单位体积功耗下,最大叶片式桨的混合时间相对于三层六直叶涡轮桨较短.     

粉煤灰预处理浆液槽流场分析与搅拌参数优化

粉煤灰预处理浆液槽在混合的同时实现预反应,并对颗粒细化,为后续预脱硅反应奠定基础.其浆液调配的准确度与料浆混合的均匀度将直接影响粉煤灰预脱硅效率,继而影响高铝粉煤灰制备氧化铝的产品质量及能耗.结合某单位生产现场的物料细化实验数据,采用实验室搅拌实验验证的数值模拟方法对该单位浆液槽内的流场进行分析,在此基础上对其操作参数进行优化.研究发现优化转速与物料粒径呈正相关关系,搅拌功率随颗粒粒径、初始固相体积分数及搅拌转速的增加而增大,其中搅拌转速对功率的影响最大,优化后搅拌能耗可降低30%,左右.     

双鸭山煤油煤浆流变特性的影响因素

为研究双鸭山煤油煤浆的流变特性,采用旋转粘度计分析了在30～70 ℃煤颗粒的直径、煤浆质量分数、煤浆温度以及剪切速率等因素对双鸭山煤油煤浆流变特性的影响规律.结果表明:实验条件下,双鸭山煤油煤浆体系的流变特性符合幂定律模型;当煤粉颗粒直径增大时,煤浆的流变指数n值增加而稠度系数K值减小;随着煤浆质量分数的增大,煤浆的K增大,n减小;随着温度的升高,K值减小;随剪切速率的增大煤浆体系的表观粘度值减小,煤浆体系表现出一定的剪切稀化行为.     

深海采矿矿浆泵内转速对固液两相流影响分析

为分析转速对深海采矿矿浆泵固液两相流的影响,文章采用RNGκ-ε湍流模型,运用Fluent软件对矿浆泵内固液两相流进行了数值模拟;比较了不同的转速对矿浆泵内压力分布、颗粒体积分数分布以及工作性能的影响;最后,矿浆泵在多种转速下进行试验,结果验证了数值模拟方法的准确性。研究结果表明:转速越大,叶轮对混合流体做功的有效性越好,混合浆体总压呈现大幅度上升,扬程也越大;不同转速工况下,平均颗粒体积分数值在叶片吸力面与压力面上的差异不大,说明叶片吸力面与压力面的磨损程度差异不大,并且导叶表面颗粒体积分数分布受转速的影响较轻。     

能量输入对煤泥浮选过程的影响

为研究煤泥浮选指标与能量输入的关系,针对细粒级为主导的难选煤泥,建立浮选能量输入测试系统,设计在浮选机轴转速分别为1 500,1 800和2 100 r/min时的浮选速度试验,并对不同浮选能量输入条件下的产品进行粒度分析、密度分析和扫描电镜分析。研究结果表明:随着浮选的进行,煤泥的可浮性越来越差,单位精煤可燃体回收率上浮所需要的能量越来越大;当转速为1 500 r/min,精煤灰分含量(质量分数)为13.27%,可燃体回收率为73.35%时,需消耗能量0.18 W;在相同的精煤灰分含量下,当转速为2 100 r/min时,精煤可燃体回收率为81.01%时需消耗能量0.73 W;在低转速下单位能耗所获取的精煤可燃体回收率比高转速下的高,但在相同浮选时间内,高转速下能获得更高的精煤可燃体回收率;在相同条件下,增加浮选过程能量输入能够提高精煤质量或可燃体回收率;在低能量输入条件下,损失的精煤主要是粗粒级的煤岩连生体,粗颗粒连生体和煤岩解离较好的微细粒煤粒需在高能量输入条件才能回收,但同时伴随着异质细泥对精煤的污染。     

铝土矿浮选泡沫消泡研究

以河南混合铝土矿浮选精矿泡沫为研究对象, 分析铝土矿浮选泡沫的稳定原因. 采用物理方法和化学方法, 进行三相泡沫的消泡研究. 结果表明: 油酸钠可以显著降低水溶液体系的表面张力, 同时微细疏水矿粒在气泡表面的吸附降低了气泡表面的排液速率, 并增强了气泡的机械强度, 导致铝土矿浮选泡沫稳定;另外, 转速对机械搅拌消泡有较大的影响, 消泡效果随转速的提高而增强;磷酸三丁酯、 Foamban-ms-575和BD3037对两相泡沫体系具有很好的消泡作用, 但在三相泡沫体系中由于在泡沫表面铺展速率的限制, 消泡效果并不明显;利用机械搅拌和添加消泡剂, 可以在较低的转速下, 大大改善消泡效果.     

细粒煤泥溶气浮选实验

针对细粒煤泥浮选效率低的问题,设计了一种新型溶气浮选装置。以七台河煤样为研究对象,进行了溶气压力、矿浆浓度和药比为主要影响因素的溶气浮选正交实验,确定总用药量为1.8 kg/t、溶气压力为0.4 MPa、矿浆浓度为20 g/L、药比为3∶1的最优操作条件;进行溶气浮选与传统浮选的对比实验,分析两种不同浮选产品的粒度组成。结果表明:相同的浮选实验条件下,溶气浮选与传统浮选相比,精煤灰分降低了0.42%,浮选精煤产率、浮选完善指标、可燃体回收率分别提高了4.70%、5.18%、6.12%。细粒煤泥的溶气浮选效果优于传统浮选。     

金属矿尾砂浆压缩与剪切屈服应力的关系

膏体流变学的研究是矿业浆体流变学的热点和难点。膏体技术包括脱水、搅拌、输送、堆存(充填)4个阶段,均涉及到非牛顿流体流变特性。在脱水阶段,全尾砂的压缩屈服应力影响了尾砂浆的脱水浓度,浓度是剪切屈服应力的宏观表现,继而影响了混合搅拌和管道输送过程中浆体的剪切屈服应力。所以,压缩屈服应力和剪切屈服应力之间的关系成为了膏体充填技术领域中的关键问题。在压滤理论指导下,开展相关实验,提出了全浓度范围内床层脱水阻力和浆体输送性能表征方法,以表征全尾砂浆的可浓密性能。对全尾砂高压力作用下的可浓密性能进行测试,得到高压力下全尾砂浆体的压缩屈服应力;使用控制剪切速率法(CSR)操作桨式流变仪检测剪切屈服应力;继而得到两者之间的关系为：浆体屈服应力为剪切应力,压缩屈服应力为压缩应力;浆体的压缩屈服应力、剪切屈服应力与浓度指数均呈指数关系。并且压缩屈服应力远大于剪切屈服应力,因此剪切作用更易破坏絮团,是脱水的主要外部动力,从而解释了搅拌脱水的力学机理。     

最大叶片式桨用于大高径比搅拌釜内假塑性流体混合过程的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)技术研究了最大叶片式桨在大高径比搅拌釜非牛顿假塑性流体的流体动力学性能,包括功率特性、剪切性能、排液性能和混合时间.结果表明,在一定范围内桨下端剪切效率高、排液量大,是釜内良好的混合区域.随着雷诺数增加,搅拌流场由双循环流型转变为一个大循环,桨下端两翼剪切能力显著加强,说明剪切量与流体的混合密切相关,混合体积曲线能够从宏观的角度来分析搅拌混合过程.     

行星式搅拌釜混合性能的数值模拟

使用Fluent软件数值模拟行星式搅拌釜高黏熔体中固液混合过程,研究搅拌桨自转速度和安装高度对搅拌釜混合性能的影响.采用欧拉模型、动网格技术和用户自定义函数,在搅拌桨不同自转速度和安装高度下,数值计算了搅拌釜内固液两相流的流场、混合时间和搅拌桨的扭矩,用搅拌功率和单位体积混合能评价搅拌釜的混合效率.计算结果表明,搅拌桨自转速度从20r/mim提高到60r/min,物料混合时间缩短,搅拌功率和单位体积混合能增大,混合效率降低;搅拌桨安装高度从20mm增加到60mm,物料混合时间缩短,搅拌功率变化不大,单位体积混合能减小,混合效率提高.     

双搅拌高效澄清萃取槽混合室均混时间的数值模拟

利用CFD软件FLUENT120,采用Realizablek-ε湍流模型、Eulerian多相流模型及Morsi Alexander相间曳力系数模型,使用滑移网格法处理桨叶的旋转区域,对新型萃取槽混合室内的液-液体系的均混时间以及搅拌功率进行数值模拟.结果表明:随着搅拌转速的增大,搅拌桨消耗的功率增加,水油两相的均混时间减小.搅拌桨转速达到400r/min后,增大转速则搅拌功率继续增大,但对液-液两相均匀混合时间的影响不大.     

聚酯反应器的流动特性与传热的研究

EG/PTA酯化反应大多在带导流筒换热器的搅拌槽内进行 ,搅拌槽的传热特性是影响酯化的重要因素。本实验在直径为 0.5m带导流筒的搅拌槽内 ,使用 5叶CBY螺旋桨 ,以水为物系 ,分别测量了在常温下及沸腾前后搅拌槽的功率准数和循环流量准数 ,研究了沸腾对这两个准数的影响。测量了沸腾状态下酯化反应搅拌槽内的总传热系数并回归得到了换热器管内外传热膜系数的关联式。所得到的传热关联式可以为相似构件的搅拌反应器的设计和优化提供参考。     

多级定转子连续分散混合器内的微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对多级定转子连续分散混合器内(CRS)的微观混合特性进行了实验研究,得到了流量、转速、浓度、体积比等因素对离集指数的影响规律。结果表明该体系对H+浓度比较敏感,在转速为3000~6800 r/min范围内,离集指数随转速增加而下降;在低操作转速下,随着流量增加,离集指数先迅速减小后缓慢增加。与常见的搅拌反应器相比,多级定转子连续分散混合器具有优良的微观混合性能,特别适合于快速反应过程。     

四斜叶桨搅拌槽内部流场PIV试验研究

针对搅拌槽内非牛顿流体混合不均匀问题,基于无接触式粒子图像测速技术(PIV)研究了四斜叶桨带挡板搅拌槽内非牛顿流体流场流动状况.PIV试验采用透明的黄原胶溶液作为非牛顿流体.试验结果表明:搅拌转速的变化不仅改变流场的流型,也改变流场的流速分布、湍动能分布及涡量分布的位置和大小;随着搅拌转速的减小,主循环流和反向小循环流的涡心向上偏移,同时在向上偏移过程中,涡型逐渐减小,电机驱动功率也随着搅拌转速的减小而减小;黄原胶溶液质量分数的增大影响了流场的主循环流的流动范围,使搅拌桨下部区域的流动强度明显减小,同时也导致了整个流场流速降低和流体流动传递距离减小,故高搅拌转速是非常有必要的.     

蛇纹石的水溶特性对水镁石浮选的影响

选取四种不同粒级蛇纹石,利用Hallimond管考察了调浆时间对水镁石及蛇纹石回收率的影响,通过检测矿浆pH、Mg²⁺浓度、Zeta电位、接触角及矿浆黏度,系统研究了蛇纹石的水溶性及其对油酸钠捕收水镁石的影响.结果表明:随着调浆时间增加,蛇纹石表面Mg²⁺溶解量逐渐增加,致使蛇纹石Zeta电位降低.此外油酸根离子易与溶液中Mg²⁺作用,消耗大量油酸根离子,致使水镁石回收率降低;蛇纹石粒级越细、调浆时间越长,则蛇纹石矿浆黏度越大,浮选过程中泡沫稳定性越强,导致蛇纹石的泡沫夹带量增加.     

卧式双轴搅拌槽的液固两相流数值分析

采用液固两相流的数值模拟方法,针对卧式双轴搅拌器的均质混合,运用FLUENT软件结合非结构化网格划分、Eulefian多相流模型、RNG k-ε湍流模型及离散相模型,在非稳态条件下数值模拟卧式双轴搅拌槽的速度分布、压力分布、湍流强度及颗粒轨迹线的规律,分析不同工况对均质混合效果的影响,并获得搅拌轴扭矩及流场冲刷磨损率.在此基础上,分析搅拌功率、搅拌效率和叶片冲刷磨损率的变化规律.研究结果表明:搅拌功率随粒径增大而减小,随体积分数的增大而增大,与转速近似线性关系;当转速高时,搅拌效率高,且粒径和颗粒体积分数对搅拌效率影响小;当颗粒体积分数大时,磨损量大;当粒径增大时,磨损率先增大后趋于平稳.     

微细粒辉钼矿的浮选动力学研究

采用一级动力学模型研究粒度低于38μm的微细粒辉钼矿在不添加或者添加柴油时的浮选动力学。研究结果表明:不添加柴油时微细粒辉钼矿的浮选速率常数小,浮选回收率低;而在添加柴油的体系中,柴油用量的增加可以增大疏水团聚体的粒径,提高浮选速率常数,从而增大微细粒辉钼矿的浮选效率;矿浆pH对微细粒辉钼矿浮选速率的影响较大,在酸性和中性pH条件下,辉钼矿的浮选速率常数明显大于碱性条件下的速率常数;在柴油体系中,降低pH会促进辉钼矿颗粒的聚集行为,但聚集程度增加不大,从而引起辉钼矿浮选回收率增加不明显;适当增大搅拌转速也可以促进微细粒辉钼矿的聚团行为,增大团聚体的平均粒径,提高其浮选速率常数和浮选回收率;微细粒辉钼矿与柴油油滴之间相互作用力以疏水引力为主。