本文選題：細粒礦物 + 離心分選　； 參考：《中國礦業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著礦產(chǎn)資源被大規(guī)模的開發(fā)利用,大量低品位資源的開發(fā)與利用將成為重點,細磨是實現(xiàn)低品位礦物單體解離的主要方法,隨之而來的微細粒成為礦物分選的難題。源于重力選礦技術(shù)的離心選礦技術(shù),利用離心加速度替代重力加速度,能有效地提高固體顆粒的沉降速度,是解決微細粒分選難題的途徑之一。盤式分選機作為離心分選機的一種,在其分離腔內(nèi)有很多盤片,分離在盤片之間薄層內(nèi)進行,通過縮短顆粒離心沉降的距離,從而可以提高分離效率。本文主要利用計算流體力學方法對該設(shè)備的分選性能與結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。首先,在旋轉(zhuǎn)坐標系下,利用單相流場信息并結(jié)合DPM顆粒軌跡驗證計算網(wǎng)格與計算模型,對盤片之間的流態(tài)運用斜面流流膜理論進行了判斷。然后結(jié)合歐拉多相流模型,顆粒粒徑對多相流場結(jié)構(gòu)的影響,并對三種曳力模型Wen-Yu、Gidaspow、Huilin-Gidaspow 進行了比較,結(jié)果表明 Huilin-Gidaspow 的預(yù)測值較為接近試驗值。因此,將Huilin-Gidaspow模型選定為本研究中的曳力模型。研究了三個關(guān)鍵操作參數(shù):轉(zhuǎn)速、入口速度、給料濃度,主要關(guān)注了操作參數(shù)因素對盤片之間分選區(qū)域軸向速度、切向速度以及固相體積分數(shù)的影響。以產(chǎn)率和功率為指標,設(shè)計了 L25 (5 6)正交試驗表以評價操作參數(shù)的綜合影響。結(jié)果表明影響產(chǎn)率的主次順序為A (轉(zhuǎn)速)、C (固相濃度)、B (入口速度),而對設(shè)備旋轉(zhuǎn)功率影響的主次順序為A (轉(zhuǎn)速)、B (入口速度)、A (固相濃度)。其次,對五種盤間距(1.5 mm,2.5 mm,3.5 mm,5 mm,5.5 mm)與五種噴嘴直徑(2.2 mm,2.6 mm,3 mm,3.3 mm,3.9 mm)進行了數(shù)值模擬研究,研究中操作參數(shù)參照了正交試驗結(jié)果,選用歐拉模型耦合群平衡模型,計算了入料中粒徑為15 μm與30 μm兩種顆粒組分的分離效率。結(jié)果表明,小間距與大噴嘴有利于分離效率的提高。最后,使用數(shù)值模擬所研究的結(jié)構(gòu),加工后進行分選試驗。比較四種盤間距與四種噴嘴結(jié)構(gòu)分別對應(yīng)的牛頓分離效率,試驗結(jié)果表明盤間距由5.5 mm減小至1.5 mm,分選效率可以提高1.2倍;噴嘴直徑由2.2 mm增加至3.9 mm,分選效率可以增加23.5%,即小間距與大噴嘴有利于分離效率的提高,與數(shù)值模擬的結(jié)論一致。本文的研究為細粒礦物的分選研究以及盤式分選機結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了一定的借鑒作用。
[Abstract]:With the large-scale development and utilization of mineral resources, the development and utilization of a large number of low-grade resources will become the focus. Fine grinding is the main method to realize the dissociation of low-grade mineral monomers, followed by micro-fine particles become the difficult problem of mineral separation. Centrifugal mineral processing technology derived from gravity dressing technology, using centrifugal acceleration instead of gravity acceleration, can effectively improve the settling speed of solid particles, which is one of the ways to solve the problem of fine particle separation. As one of the centrifugal separators, there are many disks in the separation chamber, which are separated in the thin layer between the plates. The separation efficiency can be improved by shortening the distance between the centrifugal settling of the particles. In this paper, the separation performance and structure of the equipment are optimized by computational fluid dynamics (CFD) method. Firstly, the single-phase flow field information and DPM particle trajectory are used to verify the computational grid and the computational model in the rotating coordinate system, and the sloping flow film theory is used to judge the flow pattern between disks. Then, the influence of particle size on the structure of multiphase flow field is studied by using Euler multiphase flow model. Three drag models, Wen-Yuan Gidaspowg Huilin-Gidaspow, are compared. The results show that the predicted value of Huilin-Gidaspow is close to the experimental value. Therefore, Huilin-Gidaspow model is chosen as the drag model in this study. In this paper, three key operating parameters: rotational speed, inlet velocity, feed concentration, and the effects of operating parameters on the axial velocity, tangential velocity and volume fraction of solid phase in the separation region between disks are studied. Based on the yield and power, the L 25 / 56) orthogonal test table was designed to evaluate the comprehensive effect of operating parameters. The results show that the primary and secondary order of the effect on the yield is A (rotational speed / C) (solid phase concentration) B (inlet velocity), while the primary and secondary order of the influence on the rotating power of the equipment is A (the inlet velocity is higher than A (solid phase concentration). Secondly, the numerical simulation of five kinds of disc spacing of 1.5 mm / 2.5 mm / 5 mm) and five kinds of nozzle diameters (2. 2 mm / 2. 6 mm / 3 mm / 3.9 mm) were carried out. The operating parameters of the study were based on the results of the orthogonal test and the Euler model coupling group equilibrium model was selected. The separation efficiency of two particle fractions with particle size of 15 渭 m and 30 渭 m was calculated. The results show that small spacing and large nozzle are beneficial to the improvement of separation efficiency. Finally, the structure studied by numerical simulation is used to carry out sorting test after processing. Compared the Newtonian separation efficiency between the four kinds of disc spacing and four nozzle structures, the experimental results show that the separation efficiency can be increased 1.2 times by decreasing the disc spacing from 5.5 mm to 1.5 mm. When the diameter of the nozzle is increased from 2.2 mm to 3.9 mm, the separation efficiency can be increased by 23.5. that is, the small distance between the nozzle and the large nozzle is beneficial to the improvement of the separation efficiency, which is consistent with the conclusion of numerical simulation. The research in this paper provides a reference for the study of fine mineral separation and the structure optimization of disk separator.
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD922

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本文編號：2004572