低品位铝土矿旋流重选试验研究

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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