微细粒锡石涡流强化浮选及CFD数值模拟研究

葛昱谦, 李晓恒, 孙志新, 韩鑫定, 张明青, 闫小康. 微细粒锡石涡流强化浮选及CFD数值模拟研究[J]. 矿产保护与利用, 2024, 44(1): 16-23. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.01.002
引用本文: 葛昱谦, 李晓恒, 孙志新, 韩鑫定, 张明青, 闫小康. 微细粒锡石涡流强化浮选及CFD数值模拟研究[J]. 矿产保护与利用, 2024, 44(1): 16-23. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.01.002
GE Yuqian, LI Xiaoheng, SUN Zhixin, HAN Xinding, ZHANG Mingqing, YAN Xiaokang. Study on the Vortex−driven Floatation of Fine Cassiterite and CFD Numerical Simulation[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2024, 44(1): 16-23. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.01.002
Citation: GE Yuqian, LI Xiaoheng, SUN Zhixin, HAN Xinding, ZHANG Mingqing, YAN Xiaokang. Study on the Vortex−driven Floatation of Fine Cassiterite and CFD Numerical Simulation[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2024, 44(1): 16-23. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.01.002

微细粒锡石涡流强化浮选及CFD数值模拟研究

详细信息
    作者简介: 葛昱谦(1998—),男,河北唐山人,硕士研究生,主要研究方向为浮选多相流动与过程强化,E-mail:geyuqian_0@163.com
    通讯作者: 李晓恒(1994—),男,河南汝州人,博士后,主要研究方向为矿物浮选分离过程强化,E-mail:lixiaoheng0221@163.com
  • 中图分类号: TD91;TD923

Study on the Vortex−driven Floatation of Fine Cassiterite and CFD Numerical Simulation

More Information
  • 为提高微细粒锡石矿物的浮选回收效果,采用基于湍流涡调控技术的新型涡流浮选装置对微细粒锡石(d50=16.45 µm)进行了浮选实验研究,考察了涡流发生器结构及矿浆循环量对微细粒锡石浮选的影响。通过涡流矿化管内部流场CFD数值模拟,分析了涡流矿化改善微细粒浮选效果的原因。浮选实验表明,使用矩形涡流发生器诱导方式且在循环量0.6 m3/h(Re=21220)时锡石的回收率为92.96%,精矿锡品位为3.32%。在获得精矿锡品位几乎相同的情况下,回收率相较于光管提高了25.73个百分点;CFD模拟分析结果表明内置矩形涡流发生器的矿化管内平均湍流耗散率和平均湍流动能最高,分别是光管的13.01倍和7.03倍,碰撞概率从1.07%提高到2.32%,矩形涡流发生器能显著改善矿化管的湍流环境,增大了微细颗粒−气泡的碰撞概率,从而起到强化微细粒锡石浮选的作用。

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  • 图 1  锡石样品粒度分布

    Figure 1. 

    图 2  涡流浮选装置实验系统图(a)及椭圆形、三角形、矩形VG实物图(b)

    Figure 2. 

    图 3  浮选作业流程

    Figure 3. 

    图 4  矩形VG管几何模型(a)及网格模型(b)

    Figure 4. 

    图 5  网格无关性验证

    Figure 5. 

    图 6  不同管流段下累积浮选产率

    Figure 6. 

    图 7  不同结构管流段试验结果对比

    Figure 7. 

    图 8  不同矿浆循环量累计浮选产率

    Figure 8. 

    图 9  不同矿浆循环量结果对比

    Figure 9. 

    图 10  矩形VG矿化管内流向中心截面合速度矢量分布(a)和VG截面合速度矢量分布(b)

    Figure 10. 

    图 11  不同分析位置示意图

    Figure 11. 

    图 12  矩形VG管内不同位置湍流耗散率分布

    Figure 12. 

    图 13  矩形VG管内不同位置湍流动能分布

    Figure 13. 

    图 14  矩形VG管内不同位置最小涡尺度分布

    Figure 14. 

    表 1  不同管流段结构0.6 m3/h下湍流参数

    Table 1.  Turbulent flow parameters of different pipe flow section structures at 0.6 m3/h

    结构 湍流耗散率/(m2·s−3湍流动能/(m2·s−2碰撞概率/%
    平均值极大值平均值极大值
    光管4.69620.410.01890.01541.07
    矩形VG管61.11907.40.13290.99192.32
    椭圆形VG管43.12768.750.07940.65382.09
    三角形VG管25.32575.700.04330.30961.77
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    表 2  不同循环量下矩形VG管内湍流参数

    Table 2.  Turbulent flow parameters in rectangular VG tube under different circulation

    矿浆循环量湍流耗散率/(m2·s−3湍流动能/(m2·s−2碰撞概率/%
    平均值极大值平均值极大值
    0.5 m3/h35.94493.70.09410.74351.97
    0.6 m3/h61.11907.40.13290.99192.32
    0.7 m3/h95.841431.70.17801.3962.67
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出版历程
收稿日期:  2024-01-30
刊出日期:  2024-02-15

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