高硫煤脱硫降灰工艺流程的探讨

本文探讨了一种高硫煤脱硫降灰的流程,即无压给料三产品重介质旋流器-Falcon离心分选机-旋流微泡浮选柱,可实现对煤的全粒级分选,并达到较好的脱硫降灰效果。     

充气量对低品位铝土矿旋流-反浮选分离的影响

依据我国铝土矿的特点和旋流分选规律,对w(Al2O3)/w(SiO2)为4.39,磨矿细度为粒度小于0.074 mm占61.90%(质量分数)的铝土矿进行了旋流-反浮选试验.考察了充气量对分离过程和分离指标的影响.结果表明:在0~4.0 m3/h范围内增大充气量,轴向零速包络面向轴心收缩,分选指标变差;在同样的充气量条件下,增大入料压力有利于旋流-反浮选过程的进行,分选指标得以改善;在0~0.8 m3/h范围内增大充气量,轴向零速包络面向轴心轻微收缩,削弱矿物颗粒间基于粒度差异的分级作用,但却能在一定程度上强化它们之间基于密度和表面性质差异的分选作用,分选指标优于不充气时.     

旋流-静态微泡浮选柱浮选某难选钼矿的试验研究

针对某地高氧化率、微细粒不均匀嵌布、易泥化的难选钼矿石,提出粗细粒级分级分选新工艺,即原矿经破磨后将其中粒度小于0．020mm的微细粒级部分利用水力旋流器分离出来,采用高效、节能的微细粒分选设备旋流一静态微泡浮选柱进行分选,解决了该钼矿中微细粒级钼金属回收问题。以煤油为捕收剂,松醇油为起泡剂,水玻璃为分散剂和脉石矿物抑制剂,考察给料量、循环泵工作压力、药剂用量等因素对浮选指标的影响。分别采用一粗二精一扫和一粗二精2种工艺流程对平均钼含量为0．181％的原矿进行连选试验。研究结果表明：采用粗细粒级分级分选、细粒浮选柱回收的工艺流程可获得精矿品位为24．64％,回收率为54．33％的钼精矿,并简化了工艺流程。     

深锥型浓密机内部流场特性模拟

应用雷诺应力湍流模型,在网格质量无关性验证基础上对有效容积为4 L的实验室深锥型浓密机内部单相流场特性进行了数值模拟研究,考察了给料流率对速度、剪切强度、湍流强度等特性分布的影响.研究结果表明:浓密机内部速度场基本沿主轴呈对称式分布,并在轴向和径向方向上分别形成上、下分界循环流和交错流;给料流率每增加1.8L/min,轴向速度大约增加0.02m·s^-1;给料井内部流体剪切强度高于其他外部区域,剪切强度与给料流率呈正相关性;给料井内部湍流强度峰值区域位于挡板内环边缘和给料井筒体变径处;1.8L/min的给料流率有助于提高湍动能的耗散;给料流率对配置导流锥的给料井回流率影响较小.     

利用微泡浮选柱从浮选尾矿中回收微细粒级白钨矿

针对湖南安化湘安钨业公司白钨浮选尾矿中微细粒级未能在浮选机中有效分选的特点,研究开发一种微泡浮选柱,该浮选柱采用微孔材质发泡,并利用专家系统控制浮选柱关键工作参数.半工业试验获得了较适宜的柱浮选工作参数:表观矿浆速率为0.27 cm/s,表观气体速率为1.35 cm/s.工业试验获得的精矿品位可达24.52%,回收率为43.41%,富集比达35.03.水析试验结果表明:5～10,10～19和19～38 μm 3个粒级的回收率均达到65%以上.试验测得的浮选柱内气泡的Sauter直径为400 μm,仅为机械搅拌浮选机气泡的1/3,气泡直径减小促使浮选速率常数k显著增大,这是浮选柱能有效回收微细粒级白钨矿的主要原因.     

射流浮选柱的单相湍流数值模拟

为了了解浮选柱的内部流场分布,建立了浮选柱的单相湍流流动模型.在此基础上,针对浮选柱具有多出入口的结构特点,采用数值模拟方法,分别对Microcel浮选柱和实验室双射流浮选柱的流体流动状态进行了研究.结果表明:无论是实验室双射流浮选柱还是Microcel浮选柱,其入料位置和尾矿口的位置对浮选柱的内部流场分布都有较大影响,入料或尾矿口的不对称布置将引起流场分布不均,导致流体流动发生偏流现象,必然对分选产生不利影响.该成果对浮选柱设计和结构改进具有一定的参考价值和指导意义.     

中低品位胶磷矿柱式反浮选试验研究

通过对西南某中低品位胶磷矿矿石性质进行分析,提出利用高效的微细粒分选设备旋流-静态微泡浮选柱进行分选研究;利用现场生产用药剂,考察处理量、药剂制度、循环泵工作压力、充气量等因素对浮选指标的影响,并优化工艺和操作参数条件,在此基础上进行连选试验.研究结果表明:采用一粗一精单反浮选的工艺流程可以获得精矿P2O5品位为30.01％,精矿回收率89.10％.该技术的研究为我国中低品位胶磷矿的分选提供了新的途径.     

旋流-静态微泡浮选柱强化回收微细粒黑钨矿

针对微细粒黑钨矿中钨难回收、工艺流程长、回收率低的问题,应用高效的微细粒分选设备旋流-静态微泡浮选柱强化回收某含钨多金属矿中的微细粒黑钨矿,考察处理量、药剂制度、循环泵工作压力和充气量等对浮选指标的影响,并优化相应的工艺条件和操作参数,在此基础上进行短流程连选试验。研究结果表明:采用浮选柱"一粗二精"流程代替浮选机"一粗三精五扫"工艺流程,可以获得WO_3质量分数为42.34%及钨回收率为84.68%的黑钨精矿,比浮选机流程获得的精矿质量分数提高10.43%,回收率提高2.15%,实现了微细粒黑钨矿柱式短流程的高效分选。     

电场强化旋流分离装置的内部流场分析

提出一种运用高压电场强化提高旋流分离效率的装置,实现工业废油资源化工艺环节中的高效破乳脱水处理;强化装置内部的流场分布情况直接影响了装置的分离效率,但比较复杂,目前尚不明确;通过建立电场强化旋流分离装置模型,联合电场控制方程和乳化油液滴粒径控制方程,分别对5种不同强化电压条件下的装置内部流场进行了数值模拟;计算结果表明,当强化电压为11 kV时,装置内部混合流体切向速度的最大增幅为15%,轴向速度最大降幅为20%,底流管段的压力梯度得到明显增大,有效提高了装置分离效率,试验结果表明:建立的装置数值模型,能够合理揭示电场强化旋流离心分离装置内部复杂流场的分布规律。     

铝土矿浮选柱选矿脱硅试验研究

利用2台直径为0.4m,长度为4m旋流-静态微泡浮选柱,采用一粗一精工艺,对中低铝硅比铝土矿进行脱硅试验,考察捕收剂用量、循环泵压力和处理量等因素对浮选效果的影响。结果表明:增加捕收剂用量有利于提高Al2O3回收率,当捕收剂用量为1.3kg/t时,精矿w(Al)/w(Si)为10.08,氧化铝回收率为84.36%;随循环泵压力增加,氧化铝回收率提高,泡沫铝硅比下降;当粗选循环泵压力为0.25MPa时,粗选作业段氧化铝回收率为90.11%,粗选泡沫w(Al)/w(Si)为7.26;当精选循环泵压力0.22MPa时,精矿w(Al)/w(Si)为10.03,精选作业段氧化铝回收率92.31%;随处理量的增加,精矿w(Al)/w(Si)、氧化铝回收率降低;当处理量为4.00t/(m2.h)时,精矿w(Al)/w(Si)为10.27,氧化铝回收率81.55%;72h稳定试验,浮选柱一粗一精两段分选作业,精矿w(Al)/w(Si)为为10.85,尾矿w(Al)/w(Si)为1.43,氧化铝回收率为80.43%,与浮选机相比精矿品位基本持平,回收率提高3.43%。铝土矿柱式浮选流程短,"一粗一精"两段工艺可以代替浮选机"一粗一扫两精一精扫"五段工艺。     

水力旋流器内部流场的数值研究

在PIV实验验证的基础上,利用RSM雷诺应力模型和VOF两相流模型对50mm水力旋流器内部流场进行了系统的数值研究.结果表明:旋流器内静压从器壁至中心逐渐下降,静压为0处即为空气柱边界,空气柱内为负压,空气柱的存在增加了分级过程的能量消耗;旋流器内切向速度分布符合组合涡特征,内部为强制涡运动,外部为半自由涡运动;零速包络面是轴向速度方向发生改变的转折面,其上部为柱形,下部为锥形,柱形段直径约为溢流管的23倍;在外旋流区域径向速度方向从旋流器器壁指向中心,内旋流区域存在方向相反、位置相对的径向速度,空气柱内径向速度基本为0.     

旋流分离器油水分离机理的数值分析

采用计算流体动力学(CFD)的数值方法研究旋流分离器内的速度场分布,空气柱的产生、发展过程以及油滴粒子的运动轨道,探讨油水旋流分离器的分离机理.模拟结果表明:油水旋流分离器内的流场是三维非对称分布的;空气柱的产生和发展是负压和对流传输共同作用的结果;油滴粒子在径向力、轴向力以及周围湍流脉动流场的共同作用下作随机运动,部分粒子由溢流管排出而得到分离;通过计算溢流管排出的油滴粒子数与进入旋流分离器的油滴粒子总数之比可得到油水旋流分离器的分离效率.模拟结果为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

气流入口条件对低旋流燃烧火焰稳定性的影响

为了研究低旋流燃烧器在喷嘴出口气流平均速度为10.12~19.12m/s、入口温度为300~500K、入口压力为101.325~8×101.325kPa条件下的火焰稳定性,对当量比为0.7的甲烷空气预混气体进行了数值模拟,分析了低旋流燃烧器的流场结构及火焰特性,揭示了燃烧稳定的根本原因。结果表明:低旋流燃烧器流场结构受气流入口条件的影响较小,且能够保持自相似特性;轴向和径向速度延伸率以及虚拟原点的位置基本不受气流入口条件的影响;低旋流燃烧器流场随喷嘴出口气流平均速度、入口压力的增加,回火的可能性减小,随入口温度的提高,回火的可能性增大。综合而言,低旋流燃烧器能够在较宽气流入口条件下保持火焰锋面稳定,有利于燃烧器的稳定工作。     

新型旋流分离一体机的分离性能分析

针对旋流器无法对粒径在10 μm左右的固相颗粒进行有效分离的问题,提出了一种过滤分离与旋流分离相结合的新型结构,并对内部流体速度场、压力场的变化和空气柱的稳定性进行了数值分析,对过滤介质的过滤通量和分离效率进行了实验研究.发现在相同操作参数和结构参数下新型旋流分离一体机具有更稳定的内部流场,内部速度、压力降更大,当粒径大于5 μm后旋流分离一体机的分离效率迅速提高,在10 μm 左右的固相颗粒的分离效率能够达到65%~85%,而实验所用普通旋流器的分离效率在60%以下.     

欧拉模型的后混合水射流喷丸喷头内流数值模拟

为研究后混合水射流喷丸喷头内部两相流的运动规律,采用FLUENT软件对其内部液固两相流场进行数值模拟。根据其流动特性,数学模型采用欧拉模型,湍流模型采用标准的k-ε模型,并将固体相看作拟流体,分析喷丸压力和靶距对轴向速度和轴向动压强的影响。结果表明:喷头内的轴向速度和轴向动压强的变化规律是相似的,并且在相同的喷丸条件下,水流场的轴向速度大于弹丸流场的轴向速度,水流场的轴向动压强小于弹丸流场的轴向动压强。当喷丸压力为10MPa、靶距为55 mm时,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向速度分别为63.3和56.9 m/s,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向动压强分别为1.97和3.94 MPa。     

旋转磁场作用下磁铁矿粉运移规律与分选研究

为了研究磁铁矿粉在旋转磁场中的运移规律,首先,设计一种中间给料、底端排尾矿、顶端排精矿和部分尾矿的新型螺旋管式磁选设备,并搭建试验平台;其次,采用多物理场仿真软件COMSOL对其流场和磁场进行数值模拟,对螺旋分选管上下部出口截面位置的矿石颗粒进行受力分析与示踪模拟;第三,采用高速相机观察分选管内磁性颗粒的运移规律;最后,进行粗精矿分选试验。研究结果表明：在旋转磁场作用下,螺旋管内的磁性颗粒发生与旋转磁场转向相反的运移;在旋转磁场反向驱动作用下,下行分选管内磁性颗粒被螺旋向上提升进而被“回收”;上行分选管内磁性颗粒在被提升的同时与非磁性颗粒在磁场与离心力的作用下发生径向分离;在给料流量为4.85～6.00 L/min、给矿质量分数为10%的条件下,将原矿TFe品位由61.69%提升至68.15%～68.49%,精矿中SiO₂质量分数由10.14%降至5.61%～5.76%,精矿产率为90.03%～90.58%,精矿TFe回收率为98.13%。     

简谐激励条件下旋流分离器流场特性

在简谐激励条件下建立了螺旋流道内锥型旋流分离器流固耦合模型,对不同激励频率和振动幅值下的旋流分离器进行模拟分析,通过室内试验验证了结果的准确性,并给出内部流场的变化情况和分离效率变化规律。结果表明:在低频(2~8.5Hz)激励下,频率对轴向速度和径向速度曲线的形态变化和极值影响不大,但圆锥段径向速度的极值会随着振幅的增加而逐渐减小;在高频(15~20Hz)激励下,轴向速度和径向速度的曲线形态受到破坏。旋流分离器的分离效率在振幅保持不变时,分离效率随频率增加呈先波形变化后直线下降的趋势;在频率保持不变时,分离效率随振幅增加均呈下降趋势。在低频低振幅下,旋流分离器的分离效率高于静止状态。     

低NOx旋流煤粉燃烧器气固两相流模拟

为提高旋流煤粉燃烧器稳燃与燃尽性能,降低NO_x排放。通过数值模拟方法研究了在中心风速4～9 m/s,内二次风速5～16 m/s,外二次风速8～20 m/s,外二次风叶片角度30°～75°时,DBC-OPCC型低NO_x旋流燃烧器射流的气固两相流流动特性。结果表明:两侧回流区随着内二次风速增加而向中心靠拢,其长度随着中心风速的增加而缩短。内、外二次风在一定程度上影响一次风的刚度以及回流区的范围和方向。外二次风叶片开度,与相邻两叶片之间中心区域的径向速度和出口流场轴向速度之间存在一定规律。     

自由淹没气体旋转射流速度场实验研究

为研究自由淹没气体旋转射流速度场规律,采用五孔探针对自行设计的旋流器形成的流场进行定量实验研究。测量4种不同旋流强度下的流场,计算得到了各分速度在不同截面上的量纲一分布图,并进行分析研究。结果证实:轴向速度分布在旋流器出口附近区域与旋流强度有关,在与射流轴心垂直的截面上呈"M"形分布,逐渐发展成"马鞍"状、正态分布,直至衰减到零;切向速度呈中心对称斜"S"状分布,不同截面上的最大值大致出现在同一量纲一半径处;径向速度在半径方向呈"~"形分布,比轴向速度和切向速度小1个数量级;轴向速度和切向速度沿轴向逐渐衰减,衰减随旋流强度增大而增快。     

PDA测试浮选柱液-气两相流中气泡的流速分布

采用ＰＤＡ两相流测速技术,对ＬＨＪ浮选柱下导管内液－气两相流中气泡的流速进行了测定,获得了浮选柱内液气两相流中气泡沿径向和轴向的湍流速度分布规律。测试结果证实了ＬＨＪ浮选柱内形成泡沫流时,下导管内气泡运动处于强烈的脉动状态,该结果为揭示其矿化作用机理,建立数学模型及放大提供了理论依据。