导读:运用数值模拟技术对浮选机内三相流动的特性进行分析是全新的一种研究思路，国内外尚未见到运用CFD技术对浮选过程中的多相流动进行深入研究的文献或相关报导。
浮选机内多相流动特性及动力学研究 简单谈一下浮选机内多相流动特性及浮选动力学性能的数值研究分析结果，以使对浮选机想进一步熟悉的用户及相关技术人员能够对浮选机的工作原理更进深一步的了解。
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大型机械搅拌式浮选机具有选矿处理能力强、单位容积功耗小等优点，在选矿行业中的应用越来越广泛。
目前，大型浮选机一般都是通过参照小型浮选机的机械结构，按照比例放大关系进行设计，尚未从内部流场层面进行精细化的设计，基本上还处于经验性设计阶段。
机械搅拌式浮选机的内部流动是由矿物颗粒、浮选药剂、气泡和水等构成的复杂气固液三相湍流流动，其浮选过程涉及到多种物理过程，其中多相流动过程是浮选机内部的基本物理过程，其多相流体动力学特性决定了浮选机的主要浮选动力学性能。
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本文通过对浮选机内部多相流动特性的研究，寻求浮选机工作参数与流场特征以及浮选动力学参数之间的关系，为浮选机的结构设计和优化运行提供理论依据和技术指导。
针对镍矿的浮选过程，论文对JFC-150型浮选机内部流动特性与浮选动力学性能展开系统的研究，主要内容如下： l、根据机械搅拌式浮选机的结构特点以及浮选作业过程其内部的多相流场特征，忽略了泡沫层对流场结构的影响，对浮选机内部流动区域进行了简化，井将其划分为矿浆·空气混合区、矿化气泡输运区和非目的矿粒沉降分离区三个区域； 2、基于多相流基本理论和矿浆一气泡的流动特征，忽略浮选药剂对矿浆与气泡的作用，对大型机械搅拌式浮选机内部多相流动进行了深入研究，提出了采用Mixture多相流模型和RNG k-e湍流模型对浮选机内部流场进行描述，通过对一种小型浮选机的流场解析和实验分析，论证了上述流动模型对机械搅拌式浮选机流场模拟的可行性； 3、采用上述模型和方法，利用FLUENT软件对JFC-150型浮选机在8种不同叶轮转速、9种不同浮选充气压力情况下的浮选机内部多相流进_行了流场数值模拟与分析，获得了叶轮转速和浮选充气压力对浮选机内流特性的影响规律以及与浮选动力学参数之间的关系： 4、基于脉冲浓度的思想和停留时间分布的数学模型，在稳态流场的基础上，采用二步法，对脉冲示踪物在浮选机内的运动进行了非定常流动计算，建立了浮选机内矿浆停留时间分布的预测方法，并分析了叶轮转速对矿浆停留时间的影响： 5、通过对内流场的分析与反复仿真试验，提出JFC-150浮选机结构参数的改进方案，实现了浮选机的节能降耗、产品产量与质量的提高，进一步验证了计算模型的有效性和可靠性。
本文的关键点如下： 1、提出了适于机械搅拌式浮选机内部气固液多相流动的数值模拟方法； 2、建立了描述浮选机内矿浆停留时间分布的数学模型和预测方法； 3、通过数值计算，在内流特性分析的基础上，得出了浮选机工作参数（叶轮转速和充气压力）与浮选动力学性能参数（含气量、气泡表面积通量、功率强度以及矿浆停留时间等）之间的关系。
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浮选机多相流动的研究目的和主要工作 浮选机内的浮选过程包含气固液三相流动、气泡破碎与生长、矿粒与气泡的粘附、脱附等多个物理过程，各过程之间相互影响，相互耦合；同时由于槽体庞大，矿浆可视性较差，很难通过测试或实验的方法对其内部各种参数进行研究。
运用数值模拟技术对浮选机内三相流动的特性进行分析是全新的一种研究思路，国内外尚未见到运用CFD技术对浮选过程中的多相流动进行深入研究的文献或相关报导。
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本文利用多相流动理论和CFD数值计算方法，对机械搅拌式浮选机内水、矿粒和气泡的流动进行数值模拟，研究浮选过程中气固液三相流动的特性，通过内流场的计算，分析影响浮选机充气量、矿浆含气量以及矿化概率等浮选动力学参数的主要因素，对浮选机内沉浆和短路等现象作出合理解释。
为机械搅拌式浮选机的优化设计、运行以及进一步的技术改造提供理论依据和技术指导。
主要研究内容包括： 1)通过对充气机械搅拌式浮选机内部结构和内部流动的分析，对浮选机和矿物浮选过程进行合理的简化与假设； 2)将浮选过程简化为气固液三相流动，建立合适的气固液三相流动的数学模型和数值模拟方法； 3)通过XFD-12型机械搅拌式浮选机内部流动的计算结果和PDA实验测试结果的比较与分析，验证浮选过程多相流动数学模型的可靠性； 4)利用数学模型和数值方法对JFC-150型充气机械搅拌式浮选机内的气固液三相流动进行数值计算，分析叶轮转速和充气压力对浮选机内气固液三相流动特性的影响； 5)利用数值计算结果分析叶轮转速和充气压力对浮选机浮选动力学参数的影响，讨论浮选机内气固液三相流动力学参数与浮选动力学参数之间的关系； 6)通过对充气机械搅拌式浮选机内部流动的分析，建立浮选机内矿浆停留时间分布的数学模型和数值模拟方法，讨论与分析叶轮转速和对浮选机内矿浆停留时间的影响； 7)通过对内流场的分析与反复仿真试验，提出JFC-150浮选机结构参数的改进方案，为实现浮选机的节能降耗、提高产品产量与质量提供理论指导。
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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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