JFC-150浮选机原型机结构参数的改型方案

导读:本文通过第三章对充气搅拌式浮选机内多相流动的研究，提出了以下结构优化原则和优化方案：(1)浮选机改型优化原则使浮选机内气固液三相流动流体动力学参数尽量满足机槭搅拌式浮选机浮选动力学参数根据在第三章和第四章的计算结果可以得出，原型机在设计工况中出口有较严重的短路现象；气体出口即泡沫层底部轴向速度较大，造成泡沫层波动较大，进而影响泡沫层的厚度；混合区上循环范围深入到输运区内，使矿化气泡在该区域甚至分离区内的脱附概率增加，影响到矿物的回收率。

JFC-150浮选机原型机结构参数的改型方案 结构参数的优化方案主要是针对JFC-150型充气机械搅拌式浮选机工业试验和生产实践中液面波动较大、泡沫层厚度薄且不稳定、矿粒的回收率较低以及浮选机底有短路现象等提出的，期望通过浮选机结构的优化来进一步改善流场，进而更利于矿物浮选过程的进行。

本文通过第三章对充气搅拌式浮选机内多相流动的研究，提出了以下结构优化原则和优化方案： (1)浮选机改型优化原则 使浮选机内气固液三相流动流体动力学参数尽量满足机槭搅拌式浮选机浮选动力学参数根据在第三章和第四章的计算结果可以得出，原型机在设计工况中出口有较严重的短路现象；气体出口即泡沫层底部轴向速度较大，造成泡沫层波动较大，进而影响泡沫层的厚度；混合区上循环范围深入到输运区内，使矿化气泡在该区域甚至分离区内的脱附概率增加，影响到矿物的回收率。

造成这些现象的原因有以下几个方面： 1)原叶轮反作用度较小，使叶轮出口速度过大，而且出流方向受下部循环的影响有向上的趋势，致使上部循环的速度较大，增加了输运区和分离区的端流强度，使输运区和分离区的稳定性以及矿化概率减小。

因此建议对叶片进出口角进行适当减小。

2)原叶轮比转速较小，这也是造成叶轮下部循环量较小，而上循环强度过大的原因之一，因此建议将比转速更高的叶片型式政变，以增加下部循环量和循环强度。

3)原型机压浆板压浆效果较差，建议将压浆扳距槽底位置下调且由上扬10℃改为水平放置。

4)原型机进出口位置影响了下循环的流动，下循环的涡流一部分甚至进入进出段，这不仅削弱了下循环的强度，而且还影响到了原矿浆的入流和尾矿浆的出流，使一部分尾矿继续参与槽内矿浆的循环，使原矿浆中矿粒被气泡捕获的概率减小，因此建议将矿浆进出口位置下移并适当减小尺寸。

(2)浮选机改型方案： 1)叶轮结构由直叶片改为弯曲叶片，叶片进出口角进行减小； 2)压浆板距槽底位置下调且由上扬10℃改为水平放置； 3)下移矿浆进出口位置，并适当减小其尺寸；。

基于数值分析的浮选机结构改型

GAUDIN烤旨出机械搅拌式浮选机能更好地适用于难分选矿石，尤其是矿物颗粒较细的情况，因此在有色、黑色 金属等选矿行业得到广泛的应用。

通过对浮选机内矿粒速度、湍流强度等研究，指出浮选机内流场特性以及浮选动力学环境对浮选效率乃至整个浮选工业过程的顺利进行都有着重要的影响。

由于机械搅拌充气式浮选机内部气固液 三相流场的复杂性，其设计基本都基于简化的相似放大理论以及经验系数进行。

近年来，随着计算流体力学和计算 机技术的发展，使得通过浮选机内流场的数值计算对浮选机进行改型或优化设计成为可能。

　　通过对机械搅拌式浮选机内气固液三相流动的研究表明，作为有色金属矿物浮选的主要设备，机械搅拌充气式浮选机内存流场在一定的缺陷。

如何尽量克服现存缺陷，是优化矿物浮选过程，提高浮选产品产量和质量需要解决 的问题。

　　https://www.flowerba.com/一150型充气机械搅拌式浮选机工业试验中存在的问题。

　　有效容积为150m3的JFC一150型大型机械搅拌充气式浮选机在工业试验中发现存在以下主要问题:液面有较严重的翻花现象、泡沫层厚度薄且不稳定、矿粒的回收率较低以及浮选机底有短路现象等。

针对上述问题，利用三维几何造型软件以及CFD软件Fluent对该型浮选机进行实体建模、网格划分和内流场数值计算，通过分析浮选机内气固液 三相流流场和矿粒浮选动力学环境对该浮选机进行改型设计，从而得到浮选机内分布更合理的内流场和浮选动力学 环境，使浮选机的浮选性能达到更优。

　　https://www.flowerba.com/一150浮选机原型机工作改型原则和方案。

　　结构参数的优化方案主要是针对JFC一150型充气机械搅拌式浮选机工业试验和生产实践中液面波动较大、泡沫层厚度薄且不稳定、矿粒的回收率较低以及浮选机底有短路现象等提出的，期望通过浮选机结构的优化来进一步改 善流场，进而更利于矿物浮选过程的进行。

　　通过第三章对充气搅拌式浮选机内多相流动的研究，提出了以下结构优化原则和优化方案: 　　(1)改型优化原则使浮选机内气固液三相流动流体动力学参数尽量满足机械搅拌式浮选机浮选动力学参数要求。

　　根据在第三章和第四章的计算结果可以得出，原型机在设计工况中出口有较严重的短路现象;气体出口即泡沫层底部轴向速度较大，造成泡沫层波动较大，进而影响泡沫层的厚度;混合区上循环范围深入到输运区内，使矿化气泡 在该区域甚至分离区内的脱附概率增加，影响到矿物的回收率。

　　造成这些现象的原因有以下几个方面: 　　l)原叶轮反作用度较小，使叶轮出口速度过大，而且出流方向受下部循环的影响有向上的趋势，致使上部循环的速度较大，增加了输运区和分离区的湍流强度，使输运区和分离区的稳定性以及矿化概率减小。

因此建议对叶片 进出口角进行适当减小。

　　2)原叶轮比转速较小，这也是造成叶轮下部循环量较小，而上循环强度过大的原因之一，因此建议将比转速更高的叶片型式改变，以增加下部循环量和循环强度。

　　3)原型机压浆板压浆效果较差，建议将压浆板距槽底位置下调且由上扬10°改为水平放置。

　　4)原型机进出口位置影响了下循环的流动，下循环的涡流一部分甚至进入进出段，这不仅削弱了下循环的强度，而且还影响到了原矿浆的入流和尾矿浆的出流，使一部分尾矿继续参与槽内矿浆的循环，使原矿浆中矿粒被气泡 捕获的概率减小，因此建议将矿浆进出口位置下移并适当减小尺寸。

　　(2)改型方案: 　　l)叶轮结构由直叶片改为弯曲叶片，叶片进出口角进行减小;2)压浆板距槽底位置下调且由上扬10°改为水平放置;3)下移矿浆进出口位置，并适当减小其尺寸。

　　3.改型设计。

　　针对该型浮选机内部流场存在的问题，对叶轮叶片改型设计包括以下方面:叶片进出口角、叶片型线形状，对过流部件位置的调整主要包括导叶、叶轮、压浆板和导流板相对槽体的位置尺寸(见表)。

。

JFC一150型浮选机三维建模及网格生成

1.几何模型. 　　JFC一150型浮选机是在吸收国内外同类型浮选机结构设计的基础上开发的一种大型充气机械搅拌式浮选机，有效容积为150耐，该浮选机采用圆柱形槽体结构，叶轮采用后弯半开式离心叶轮，叶片采用直列结构，叶片数为8;导叶采用径向导叶布置方式，叶片数为24。

按照浮选机内矿物的浮选过程，大型浮选机从底部至顶部大致分为四个区域，分布为混合区、运输区、分离区和气泡区，气泡区受实验数据和数值计算的局限，因此将浮选机内部的流动区域简化为:混合区、运输区、分离区三个区域，分离区顶部以压力为大气压的自由表面定义。

矿浆从浆体进口进入浮选机，在叶轮的抽吸作用下和从空气进口经中空轴压入的空气在叶轮内混合，然后经导叶进入槽体参与浮选过程。

矿化气泡经分离区上升至泡沫层，在气泡助推器的作用下进入矿物精选流程。

　　2.计算域与网格划分. 　　计算域的确定. 　　根据浮选机内气固液三相流动区域的具体特点，整个浮选机内被分为5个区域(zone)，叶轮内流动区域为随叶轮一起旋转的无滑移区域zone3，利用多重参考坐标系(MRF)方法处理;中空的气柱为气体区域zone4，浆体进出口延伸段为zonel和zone3，其余为受zone3影响的气固液三相流区域zone2，各计算域之间以祸合面相连接。

由于 Mixtur。

多相流模型预测泡沫层的流动特性与实验值误差较大，其次泡沫层的流动受分离区的直接影响，并且对其它流动区域的影响可以忽略，所以在几何模型和计算域中将浮选机内的泡沫层略去，浮选机计算域高度由降为.。