分析浮选机内空气横载面速度

导读:、搅拌方式机械搅拌式浮选机利用叶轮的旋转对矿浆进行搅拌，叶轮起到吸气和搅拌的双重作用，叶轮的转速一般较高，因此对矿浆的有较强的搅拌作用，且有利于浮选药剂的分散，由于定子导流装置的作用，能够保证浮选区液面的稳定。

分析浮选机内空气横载面速度 浮选机内不同区域空气横载面速度Vg(cm/s)是浮选槽内矿浆中气体分散效率的良好指示。

其实质为浮选机充气量，只不过单位不同，前者为cm/s，后者为m3/https://www.flowerba.com/，浮选机内空气横载面速度vg随着转速与充气压力的变化趋势与转速与充气压力对浮选机充气量的影响一致。

通过对曲型充气机械搅拌式浮选槽特性的测试结果表明，vg太高会增强泡沫对非目的矿物颗粒的夹带，并减低矿浆泡沫界面的稳定性。

气体横载面速度大部分在https://www.flowerba.com/s~/s之间变化，平均值为/s。

在数值低于1cm/s的作业横中，建议提高空气流速，以改善矿浆动力学。

然而数值高于3cm/s时可能出现跑槽（矿浆进入精矿中），因此建议降低空气流速，以改善泡沫性能（提高稳定性和减少夹带）。

气体横载面速度的分布显示出两个主要范围，即/s~/s之间和/s~/s之间。

通常vg在高范围值的浮选机主要用于粗选作业，低范围值的浮选机主要用于精选作业。

JFC-150型浮选机在设计工况下vg=/s，因此该浮选机适用于粗选作业，这和该型浮选机的设计初衷相吻合。

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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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我国煤用浮选机充气搅拌装置分析

我国煤用浮选机充气搅拌装置分析 浮选机是我国选煤厂回收细粒煤最主要的浮选设备，浮选机的充气搅拌装置担负着对矿浆进行充气、搅拌，使其循环等作用，从而为浮选过程的顺利进行创造良好的流体动力学状态。

这里通过对我国几种煤用浮选机充气搅拌装置进行介绍和分析，提出了一个性能良好的充气搅拌装置所应满足的要求，为我国选煤企业浮选机的改造以及新型充气搅拌装置的设计提供参考。

1、机械搅拌式浮选机 目前在我国选煤厂应用较广的浮选机为XJM-S系列机械搅拌式浮选机，约占我国煤泥浮选设备的70%以上。

机械搅拌式浮选机的充气搅拌装置主要由叶轮、定子、轴、套筒、胶带轮、进气管等部分组成。

叶轮没有两层，上层叶轮用来吸入空气和循环槽内矿浆，下层叶轮用来吸入新鲜矿浆。

叶轮通过轴和胶带轮在电机的带动下高速旋转，此时在叶轮的中间区域形成负压，由于在叶轮轮毂上开有环形气道，外部空气通过轴和套筒之间的通道进入叶轮上下层，实现双系统进气。

在进气口设有风量调节闸板，在运转过程中，操作人员可根据需要随时调节进气量。

进入的空气被高速旋转的叶轮切割、分散成大量小气泡，气泡和吸入的矿浆混合后在定子的导流作用下分散到浮选槽内，从而完成充气搅拌过程。

定子采用分体式结构，分为盖板和导向叶片两部分，安装后可以保证吸浆管与叶轮下吸口的轴向间隙以及叶轮与定子叶片的径向间隙达到设计要求，从而使叶轮能吸入大量的新鲜矿浆，并减轻了起吊质量和安装难度。

机械搅拌式浮选机的充气搅拌装置的特点是： （1）自吸空气方式不仅使浮选系统简单、设备台数少、操作和管理方便，而且空气在液流卷吸作用下进入浮选槽，弥散效果好，气泡分布均匀。

（2）由于叶轮要起到切割空气和吸入矿浆等作用，对叶轮的设计有特殊要求，叶轮转速一般较高，能耗相对较高。

（3）性能稳定，对煤种变化和生产波动的适应性较强。

2、压气式机械搅拌浮选机 国外煤用压气式浮选机主要为波兰的IF系列压气式机械搅拌浮选机，已在波兰应用近百台，在我国也有应用。

压气式机械搅拌式浮选机的充气搅拌装置主要由叶轮、定子和定子底座组成，煤浆通过中心的给料装置给入，压缩空气由空心轴进入，从轴的端部排出，煤浆和压缩空气沿叶轮的叶片，通过定子导向抛出，然后逐步上升，在搅拌、抛射、上升过程中完成矿化作用。

这种浮选机的充气搅拌装置的特点是： （1）充气均匀，充气量可调，可根据生产需要产生数量充足、尺寸合适的微气泡。

（2）自动化程度高：压气量及矿浆液位高度已实现自动化测控。

（3）能耗较低。

3、喷射式浮选机 喷射式浮选机是利用喷射和微泡析出机理实现煤浆充气、气泡矿化的喷射型浮选机。

经过优化的FJC系列喷射式浮选机目前已在100余座选煤厂推广应用。

FJC系列喷射式浮选机的充气搅拌装置主要由给料管、进气管、喷嘴及喉管组成，如图1所示。

煤浆经泵加压由喷嘴高速喷出后，在喷射室形成负压。

空气即通过进气管进入混合室，并被喷嘴出的高速旋转喷射流裹卷和剪切，同时溶解于煤浆中的空气呈过饱和状态，以微泡形成有选择性地在煤粒表面析出。

最终充气煤浆经喉管喷出后撞击假底，实现对煤浆的充气搅拌。

该充气搅拌装置具有较大的强度和搅拌范围，整个充气搅拌装置只有四根吸气管伸出液面，有利于泡沫层向刮泡堰均匀游动。

具体特点为： （1）无机械搅拌部件，结构较简单。

（2）气泡以微泡析出，充气量较大。

（3）矿浆通过量大。

（4）有利于较粗颗粒的浮选。

4、性能对比 、充气性能 机械搅拌式浮选机是利用叶轮旋转产生负压，吸入空气并对空气切割成大量小气泡，从而实现浮选机的充气，这样就需要叶轮有较高的转速，并且要对空气具有较强的切割功能，但浮选机无需外部风源供风，系统简单。

压气式机械搅拌浮选机的空气靠外部给入，充气量大，并且可以调节，充气均匀，但需要单独的充气系统，能耗相对较低，有利于设备的大型化开发。

喷射式浮选机在充气方式上主要利用高速煤浆在喷嘴处的射流形成负压吸入空气，并被喷嘴喷出的旋转煤浆裹卷和剪切成大量小气泡，混合室内经循环泵加压的空气也在煤粒表面有选择性的以微泡形成析出。

图2所示为国外的一些研究者对矿物颗粒进行不同充气方式的浮选试验结果。

说明了微泡可强化浮选效果，因此在保证充气量的前提下可提高微泡的比例。

、搅拌方式 机械搅拌式浮选机利用叶轮的旋转对矿浆进行搅拌，叶轮起到吸气和搅拌的双重作用，叶轮的转速一般较高，因此对矿浆的有较强的搅拌作用，且有利于浮选药剂的分散，由于定子导流装置的作用，能够保证浮选区液面的稳定。

压气式机械搅拌浮选机与自吸式机械搅拌浮选机均靠叶轮的旋转对矿浆搅拌，叶轮主要起到搅拌矿浆的作用，搅拌强度要能够保证矿粒悬浮。

喷射式浮选机无运动部件，主要依靠高速煤浆从喉管喷出后撞击假底，实现对矿浆的冲气搅拌，搅拌范围和强度都比较大。

、分选选择性 浮选精煤分高一直是我国选煤行业普遍存在的问题，几种搅拌装置在合适的条件下都取得了较好的分选效果，但浮选精煤中高灰细泥的夹带依然很严重，有待进一步研究改进。

5、结语 综上所述，浮选机充气搅拌装置的改进和设计要尽量满足以下要求： （1）具有较好的充气性能，充气量可调，在保证充气量的前提下可提高微泡的析出量，强化浮选效果。

（2）搅拌装置要能够保证矿粒悬浮和浮选槽液面的稳定性，针对不同煤种的密度和可浮性差异，设计考虑搅拌强度和槽内矿浆循环比的可调性，以实现流体动力学参数最优。

（3）在满足浮选效果的前提下尽可能使搅拌装置结构简单，维修方便，能耗较低。

充气搅拌装置是浮选机的核心部件，只要能起到较好充气性能和搅拌性能的充气搅拌装置都可以来进行研究和应用，通过这里的介绍和分析以期能对我国煤用浮选机充气搅拌装置的改进以及新型充气搅拌装置的研发提供参考和借鉴。

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