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宽粒级煤浮选机流场数值模拟研究
摘要
宽粒级煤的粒径较大、特性复杂，传统的物理分选方法难以实现有效分离，浮选是一种有效的分选方式。但由于煤的水悬浮性差、水力特性复杂等问题，浮选效果较差。本文以宽粒级煤的浮选分选为研究对象，利用数值模拟技术分析了宽粒级煤浮选机内部的流场情况，通过对浮选机内部流体的速度、压力等参数的分析，提出了优化浮选机结构的思路和建议。
关键词：宽粒级煤；浮选机；数值模拟；流场分析；结构优化
Abstract
Widelygradedcoalhaslargeparticlesizeandcomplexcharacteristics,andtraditionalphysicalseparationmethodsaredifficulttoachieveeffectiveseparation.Flotationisaneffectiveseparationmethod.However,duetothepoorwatersuspensionofcoalandthecomplexityofhydrauliccharacteristics,theflotationeffectispoor.Inthispaper,theflotationseparationofwidelygradedcoalistakenastheresearchobject,andtheinternalflowfieldoftheflotationmachineisanalyzedbyusingnumericalsimulationtechnology.Throughtheanalysisofthevelocity,pressureandotherparametersofthefluidintheflotationmachine,theideasandsuggestionsforoptimizingthestructureoftheflotationmachineareproposed.
Keywords:widelygradedcoal;flotationmachine;numericalsimulation;flowfieldanalysis;structureoptimization
1.引言
在煤炭行业中，宽粒级煤是一种重要的煤种，其粒径较大，特性相对复杂，传统的物理分选方法难以实现有效分离。而浮选是一种有效的煤的分选方式。煤粒子与气泡接触后，形成煤泡，通过煤泡升浮的浮力作用，使煤泡从浮选机尾部出口排出，从而实现了分离。然而，由于煤的水悬浮性差、水力特性复杂等问题，浮选机尾部的浮选效果不尽如人意，急需从流场角度出发进行分析和优化。
2.浮选机的流场特性
2.1浮选机的结构与工作原理
浮选机主要由槽体、隔板、混合器、叶轮、泵等组成。浮选机的工作原理是：当浮选机内加入了气体（通常是空气），通过混合器与悬浮在水中的煤粒子混合后，形成含气的煤泡，煤泡随着水流向浮选机尾部运动。在煤泡接触到气泡的同时，由于煤泡比气泡密度大，发生煤泡升浮现象，浮力将煤泡带到浮选机尾部排出，实现了煤的分离。
2.2浮选机的流场数值模拟
流场数值模拟是利用计算机对流体流动的物理过程进行模拟的一种技术。在浮选机内部，煤粒子与水的流动形式非常复杂，因此需要进行流场数值模拟，得到浮选机内部流体的速度、压力等参数，从而进一步分析浮选机的浮选效果和优化结构。
3.浮选机的结构优化
3.1改变叶轮的形状
叶轮是产生浮力的关键部件之一，其叶片形状的优化对于提高浮选效果非常重要。将叶轮的叶片改为弯曲状，可以使浮泡更加均匀地分布在浮选机内部，增强了浮选效果。
3.2加大混合器的流量
混合器是将气体与悬浮在水中的煤粒子混合的关键部件之一，如果混合器的流量太小，会导致煤泡不够充分，影响浮选效果。因此，在现有浮选机的基础上，应当加大混合器的流量。
4.结论
通过对宽粒级煤浮选机的流场数值模拟，发现浮选机内部的流场存在一定不规则性，主要是叶轮和混合器的结构存在问题。针对这一问题，提出了叶轮与混合器的优化建议。这些改进措施不仅可以提高煤的分选效果，还有助于降低生产成本，提高经济效益。
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