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时间:2018-10-23
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1、低品位铝土矿旋流重选试验研究摘要:本文分析了旋流力场分选的机理分析,探讨了给矿压强、给矿浓度、锥比对分级效率的影响,具有一定的理论价值和现实意义。 关键词:低品位铝土矿旋流重选试验 1旋流力场分选的机理分析 颗粒在旋流器中的受力状况分析 当矿浆浓度较低时,矿浆中固体颗粒的受力情况比较相似,且受力情况比较简单,只需考虑具有代表性的单独颗粒的受力情况即可,在仅考虑其所受离心力、向心浮力、流体阻力的条件下研究固相颗粒的受力情况。 (一)径向受力分析 对一个直径为d密度为P的颗粒,在径向受到三个力:一
2、是颗粒沿径向从对称轴向外作用的离心力、二是固液两相间静态作用的向心浮力、三是颗粒做径向运动时受到液体对颗粒的阻力,其方向与离心力的方向相反。 1)离心力 在水力旋流器任意半径r处颗粒以切向速度U。运动时,由切向速度U。表示的离心加速度at为 (1-1) 则颗粒在离心加速度作用下产生的离心力为: (1-2) 2)径向压力场产生的向心浮力 水力旋流器内的流场为一组合涡,旋流运动的特点是远离轴心处压强高,轴心处压强最低,因此在径向方向存在压强差并在轴心附近形成负压。这一径向压强差的存在是造成颗粒沿径向
3、运动的原因之一。 由于径向压强差的存在,假定颗粒外侧压强为p+dP,而内侧压强为p,径向上的压力梯度为dP/dr。颗粒周围的连续相介质可看作是做匀速圆周运动,对直径为d的颗粒在径向因压差所产生的作用力凡可写作: (1-3) 式中,是介质密度式(1-3)也可表示为 (1-4) 由于在液、固分离中,故。 3)径向流体阻力 在此条件下,颗粒所受到的阻力以粘性阻力为主,可表示为: (1-5) 式中,A为颗粒沿运动方向的正投影面积,为颗粒与连续相介质径向相对运动速度,为阻力系数,它是雷诺数的函数:
4、(1-6) 式中,m为流体的动力粘度。通常考虑水力旋流器中的颗粒运动时,认为颗粒雷诺数与阻力系数之间呈简单的线性关系,即所谓的斯托克斯公式: (1-7) 将.(1-6),(1-7)式代入式(1-5,得到沿径向运动时颗粒所受阻力的表达式: (1-8) 粗略分析时可认为以上三力(离心力、径向压强差产生的向心浮力及斯托克斯力)之合力是使颗粒向内、外运动的力。通过平衡颗粒径向受力,可得以下等式: (1-10) 式(1-10)表明,当悬浮液的浓度较低时,颗粒在水力旋流器内沿径向作自由沉降,颗粒沿径向沉降的
5、速度与离心加速度的大小成正比,与颗粒直径的平方成正比。由(1-10)还可以看出,不同位置的颗粒其径向速度不同,且径向速度随颗粒所处半径的减小而增大。 (二)轴向受力分析 在零速包络面以外,对于直径为d,密度为r的颗粒,轴向受力可分为重力、浮力以及运动阻力,沿轴向的受力平衡时有: (1-11) 解(1-11)得重力沉降的相对速度为: (1-12) 方向垂直向下 在零速包络面以内,受力可分为重力、浮力以及流动阻力,沿轴向的受力平衡可得: (1-13) 则得到重力沉降速度为: (1-14) 方
6、向垂直向上。 (三)切向受力分析 由于在切向方向上,颗粒与其所处液体的运动近似一致,所以在切向认为颗粒随着流体一起运动。因此,在切向方向受力可以忽略。 2旋流器分级效率的测定 2.1给矿压强对分级效率的影响 用激光粒度分析仪对对给矿压强试验的给矿、底流及溢流产品进行粒度分析测试结果如表1所示。分级效率与给矿压强之间的关系如图1所示。 从图1可以看出,随着给矿压强的增大,分级效率在0.1-0.15MPa区间内有所增加,在0.15-0.30MPa区间内呈现减小的趋势,旋流器的分级效率在给矿压强为0.1
7、5MPa时最高,而分选指标也在给矿压强为0.15MPa时最好,底流产品中A12O3的回收率最高。另外,如果给矿压强增加到某一值后,矿浆在旋流器内的各向速度加快,在局部区域会出现湍流,致使分选环境变得不稳定。 2.2锥比对分级效率的影响 用激光粒度分析仪对对锥比试验的给矿、底流及溢流产品进行粒度分析,实验结果如表2所示。分级效率与锥比之间的关系如图2所示。 从图2中可以看出,当溢流口直径不变时,随着底流口直径的增大,-10mm脚粒级的分级效率不断下降,这说明,底流口越大,旋流器对此粒级的分级作用越弱。
8、2.3给矿浓度对分级效率的影响 用激光粒度分析仪对不同矿浆浓度条件下的给矿、底流和溢流产品进行了粒度分析,测定结果如表3所示。-10mm粒级的分级效率与矿浆浓度的关系如图3所示。 图3给矿浓度与分级效率之间的关系 从图3可见,随着给矿浓度的增加,其分级效率先升高后下降。其原因为:当给矿浓度较低时,颗粒在水力旋流器内沿径向作近似自由沉降,根据式(1-10),颗粒的径向沉降速度与离心力加速度成正比
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