《礦物浮選在旋流力場中分選的協同作用機理研究》是依託中國礦業大學，由曹亦俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：礦物浮選在旋流力場中分選的協同作用機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曹亦俊
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
旋流-靜態微泡浮選柱中的內置旋流結構與水介質旋流器具有本質的不同，雖然取得了較好的分選效果，但對其內部流場及機理研究的研究未考慮背壓條件及管流礦化環境，與實際分選過程存在較大偏差。本項目通過在一定背壓條件下內置旋流分選中氣泡、礦物顆粒的PIV研究，建立氣泡及微細礦物顆粒在旋流場中擴散的動力學模型，並根據不同管流礦化環境、不同氣含率變化時不同礦物分選體系中旋流分選的試驗研究結果及礦物性質分析，結合單相PIV氣泡、顆粒運動動力學模型建立礦物顆粒在三相旋流分選中的運動模型。這一研究不僅可以揭示背壓條件下三相流體旋流分選的機理，具有重要的理論價值，而且通過礦物浮選在旋流分選中的協同作用的強化，進一步最佳化旋流分選結構，對於充氣式旋流分選器等其它旋流分選設備的進一步開發與最佳化也具有普遍的指導意義，因而也具有重要的實用價值。
結題摘要
以旋流-靜態微泡浮選柱為載體，通過對其內置旋流分選中氣泡、礦物顆粒的PIV測試、流體動力學計算，及旋流力場下不同礦物顆粒運動規律的探索及礦物分選試驗，揭示了旋流力場在旋流-靜態微泡浮選柱分選過程中的物料比重與可浮性的協同作用機理。主要研究和結論包括：（1）通過對旋流-靜態微泡浮選柱內置旋流倒錐結構的PIV冷態流場測量和計算流體力學數值模擬，得到了旋流區域的流動特性和礦化特徵。氣、液兩相的流動均以中速（小於1m/s）切向運動為主，氣泡的向心集聚現象明顯，錐下區域液相旋流向下運動，無氣泡存在；分選作用以分離尾礦和浮選疏水性較粗粒級礦物為主，礦化方式上體現為切向礦化以及錐上區域的弱軸向逆流礦化。（2）通過多相流體動力學分析，結合反應動力學，從理論上揭示了在其分選過程中的物料比重與可浮性的協同作用機理。由於切向速度的徑向梯度較高，會促使疏水性礦粒與徑向相鄰氣泡的切向速度差增大，發生碰撞，形成氣泡-顆粒聚合體，當量比重大幅度降低，進而上浮得以回收，而非目的粗粒級礦物則此過程在離心力和重力作用下運動至邊壁處下行排出，體現了物料比重和可浮性的協同，實現了旋流力場下的重選和浮選。（3）通過在不充氣、不加藥條件下模擬的純礦物以及混合礦物的分選實驗，得到了礦物顆粒在不同旋流力場下的分布規律。礦物顆粒在離心力的作用下基本符合粗粒級礦物向半徑較大處富集的規律。隨著循環壓力的增加，相同半徑位置處，粗粒級石英或者磁鐵礦粉的產率均增加，表明離心場強的增加對於粗粒級礦物的上浮是有利的，可以推測在充氣條件下，粗粒級礦物與氣泡發生碰撞的機率也會增加。（4）通過真實礦物的旋流分選實踐，驗證了旋流力場的協同作用。使用只有旋流結構的分選設備，隨循環量的增加，即旋流力場強度的增加，可浮性較好的粗顆粒占原煤中本粒級的累積產率逐漸增加，而灰分較高的細粒級礦物逐漸減小。表明，在旋流力場作用下，粗粒級目的礦物並沒有因為其較高的重力而沉降，而是與氣泡發生碰撞形成聚合體而得以上浮，並且隨著旋流力場的增強，分選的粒度上限呈上升趨勢，細粒級疏水性較差的礦物由於較高的離心力造成脫落得以分離出去，有效降低了精煤灰分。結合理論研究，體現了物料比重和可浮性的協同，實現了礦物分選在旋流力場下的分離、分選。這一研究具有重要的理論價值，對於充氣式旋流分選器等其它旋流分選設備的開發與最佳化具有普遍的指導意義，因而也具有重要的實用價值。
