浮选机内矿粒与气泡的碰撞机理

导读:　　在气固液多相流动特性分析的基础上，讨论了叶轮转速和充气压力对浮选机内浮选动力学参数如充气水平(充气 量、槽内空气保有量、空气横截面速度和气泡表面积通量)、矿粒悬浮、矿粒和气泡的分散、矿浆与空气混合、气泡 矿化、矿浆短路以及浮选机功率的影响，并比较了万C-150型浮选机和国外同类型浮选机浮选动力学参数的差别。

浮选机内矿粒与气泡的碰撞机理 今天我们山川来给大家说一下浮选机内矿粒与气泡的碰撞机理与碰撞概率，矿粒与气泡的碰撞实际上应该属于流体动力学的问题，它涉及到矿粒的大小，气泡的大小以及矿粒与气泡之间的相对运动等因素，矿粒与气泡的碰撞有四种机理：惯性要理，气泡表面力场的无惯性机理，湍流扩散机理和胶体、分子扩散机理。

根据斯托克斯准数，即作用于颗粒的惯性力（偏离流线运动）与粘滞力（同介质一起沿着流线运动）之比，首先将气泡与颗粒碰撞分为粘性碰撞和惯性碰撞两种。

浮选机内矿粒的惯性机理是指矿粒与气泡的碰撞是由于惯性力，当水绕流气泡时，水掠过气泡时的流线就会发生歪曲，位于水中的矿粒受水的粘滞力作用，运动轨迹会偏离气泡，仅有部分矿粒可能会与气泡接触，这种碰撞称为惯性碰撞。

惯性碰撞被研究得较多，其几率与颗粒大小、气泡大小、颗粒与气泡运动相对速度以及矿浆流动状态等因素有关，其几率与颗粒大小、气泡大小、颗粒与气泡运动相对速度以及矿浆流动状态等因素有关。

如果浮选机内气泡的数量和表面积越大，颗粒半径越大，颗粒的动能也就越大，那么气泡与颗粒碰撞几率越大。

但实际在给定的应用条件下作了许多简化假设，与实际情况有一定的差别。

结果表明：即使在浮选机湍流条件下，减少气泡尺寸也是非常有利的，只不过没有前述各公式（相对静态条件下适用）效果明显，而我们能够得到的是一个很有意义的结果，是对于粗颗粒低湍流增加碰撞几率，而细颗粒高湍流增加碰撞几率，这与实际情况是相吻合的。

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浮选机内气固液多相流动的简化

浮选机内气固液多相流动的简化 在浮选机内存在这矿粒、水、浮选药剂和气泡等多种物质的多相流动，各相之间相互作用，同时还存在着矿粒与气泡的碰撞、粘附、脱附以及再粘附等过程，目前还没有任何一种多相流模型可以完整的描述浮选机内的浮选过程。

其次通过浮选机内气固液三相流动的模拟，当前主要是研究矿粒在浮选机内的悬浮分布和气泡的分散情况以及气固液三相流动机理对浮选动力学的影响。

因此对浮选机内的多相流动作出以下简化： 1、不考虑浮选药剂对矿粒和气泡碰撞、粘附和脱附过程的影响； 2、浮选槽内多相流仅包括水、矿粒和气泡的三相流动； 3、矿粒和气泡均为均匀的球状体，气泡直径不变，且不可压缩。

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叶轮转速和充气压力对浮选机浮选动力学影响

1.叶轮转速和充气压力对浮选机内矿物和气泡扩散的影响。

　　在机械搅拌式浮选机内湍流对矿浆和气泡主要起到三个作用:湍流迁移(有利于颗粒悬浮)、湍流分散和湍流颗粒 碰撞。

从微观上看，湍流的脉动具有动量、质量、热量的输送和传递作用，这种作用可用湍流扩散系数来表征，扩 散现象对药剂混合和颗粒悬浮有重大影响。

　　湍流扩散系数与脉动速度以及湍流微尺度成正比。

较高的湍流强度有助于矿粒的悬浮、气泡的破碎和扩散以及 药剂的混合，在浮选过程中在混合区具有较高的湍流强度是必要的。

　　随着叶轮转速的增加，混合区的平均湍流强度也随着增加，即湍流对于矿物颗粒以及气泡在槽内的扩散的作用 也随着增强。

随着充气压力的增加，混合区的平均湍流强度先减小后增加，然后再减小，因此湍流对于矿物颗粒以 及气泡在槽内的扩散的作用也是先减小后增加，然后再减小。

　　2.叶轮转速和充气压力对浮选机内充气水平的影响。

　　（1）浮选机矿浆含气量；（2）浮选机内空气横截面速度；（3）浮选机内气泡表面积通量。

　　3.叶轮转速和充气压力对浮选机内气泡矿化的影响。

　　在叶轮与导叶构成的环形空间内为激烈的湍流区，矿浆湍流强度I在https://www.flowerba.com/之间。

　　矿浆雷诺数在105-1护之间。

在此区间内气泡与悬浮的矿粒混杂在一起，受湍流的作用发生无规则的位移、振动 、旋转和翻滚等复杂运动。

随着转速的增加，该区域的湍流强度增加，使该区域矿粒与气泡的接触几率增加，受此 影响，该区域气泡的碰撞概率、矿化概率和脱附概率也随着增加。

随着充气压力的增加，该区域的湍流强度逐渐减 小，因此碰撞概率、矿化概率和脱附概率在该区域也随着减小。

　　在混合区，气泡矿化主要靠湍流作用下的惯性碰撞，此效应随着叶轮转速的增加而增加，随着充气压力的增加 先减小后增加，再减小，同时由湍流强度的径向分布规律也说明了气泡矿化能力沿径向有逐渐降低的趋势。

此区域 湍流强度大，加大了矿粒与气泡的碰撞概率和气泡的扩散，对气泡矿化是有利的。

　　在输运区和分离区，湍流强度逐渐减小，矿浆流态也逐步由湍流性质转变为近似层流性质，矿粒与气泡之间的 碰撞也由惯性碰撞转为粘性碰撞，在输运区矿化过程靠重力下落的矿粒与上浮气泡的上半球面相撞，此处碰撞有利 于粗、重和难浮颗粒的浮选。

此区间的湍流强度和宏观涡流对粗、重颗粒浮选也有负作用，即增大了脱落作用力， 降低了目的矿物的捕获率，同时还会造成细泥污染和泡沫层的不稳定。

因此叶轮转速的增加和较高的充气压力会增 加矿粒悬浮作用力和矿粒脱附作用力，要分析转速对该区域气泡的矿化要综合两方面因素，选择合适的叶轮速度和 充气压力。

　　4.叶轮转速和充气压力对浮选机内矿浆短路的影响。

　　5.叶轮转速和充气压力对浮选机功率的影响。

　　受工业测试试验条件的影响，JFC-150型浮选机的功率随着叶轮转速的增加而增加，随着充气压力的增加而减小 。

在同一转速时，随着充气量的增加浮选机功率的降低主要和三个因素有关，①浮选机内的介质平均密度减小;②叶 片扫过的流体表观密度减小;③叶轮叶片背面形成的气穴使叶轮抽吸矿浆的能力下降，旋转阻力减小。

　　通过浮选机内矿浆流动区域气固液多相流流态分析和简化，建立了JFC-150型充气机械搅拌式浮选机的几何模型 ，并利用第二章论述的控制方程、求解方法、网格划分和迭代策略，对JFC-150型浮选机内气固液三相流流场进行了 数值计算和流动特性分析。

　　在气固液多相流动特性分析的基础上，讨论了叶轮转速和充气压力对浮选机内浮选动力学参数如充气水平(充气 量、槽内空气保有量、空气横截面速度和气泡表面积通量)、矿粒悬浮、矿粒和气泡的分散、矿浆与空气混合、气泡 矿化、矿浆短路以及浮选机功率的影响，并比较了万C-150型浮选机和国外同类型浮选机浮选动力学参数的差别。

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