旋流-静态微泡浮选柱的流场分析与实验研究

"旋流-静态微泡浮选柱旋流流场的数值模拟与试验测量" 这篇研究文章深入探讨了旋流-静态微泡浮选柱中的气-液两相流特性，这是一种用于矿物浮选的技术。浮选是利用矿物表面性质差异，通过与气泡的相互作用来分离不同矿物的工艺。旋流-静态微泡浮选柱是一种高效能、低能耗的设备，旨在改善传统浮选过程中的效率和选择性。 研究人员首先进行了非稳态数值模拟，以理解旋流单元内部的流动特征和矿化机制。数值模拟结果显示，气相和液相主要沿切线方向运动，尤其是在锥上区域，表现为向心并向上移动的趋势。相反，在锥内区域，液体呈现出离心运动，而在锥下区域，液相则向下旋流。 此外，气泡和颗粒在旋流流场中的运动轨迹和碰撞行为通过高速动态摄像机进行实验测量。实验结果与数值模拟相吻合，证实了气-液两相在轴向和径向存在速度差，虽然切向速度差不显著，但径向上的速度梯度非常高。这表明在旋流过程中，气泡和颗粒之间的相互作用非常复杂。 关键发现之一是，锥内区域的气含率最高，达到10%至13%，而锥下区域的气含率极低，不足1%。这意味着旋流单元在分离尾矿和中等粒级矿物时表现突出。气泡与颗粒的矿化过程主要通过一种称为“逆流碰撞”的机制，即在绕轴旋转过程中，气泡和颗粒发生轴向和径向的碰撞。然而，锥下区域由于缺乏适宜的流场条件，不利于矿化反应的发生。 旋流强度被认为是影响旋流单元分选和分离效率的关键因素。更强的旋流可以促进更有效的气泡-颗粒接触，从而提高浮选效率。这项研究对于优化浮选柱的设计和操作参数，提高矿物处理过程的经济性和环境友好性具有重要意义，对矿产行业的研究和实践具有深远的影响。 关键词: 旋流-静态微泡浮选柱；旋流流场；分选机理；流体动力学数值模拟；高速动态摄像；三维轨迹 该研究发表于《煤炭学报》2016年第41卷第6期，作者包括闫小康、刘煜和张秀宝，他们是中国矿业大学化工学院的研究人员。文章编号为0253-9993(2016)06-1560-08，文献标志码为A，收稿日期为2016年3月2日，修回日期为2016年5月4日。