低品位铝土矿旋流重选试验研究(2).doc

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pdP，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 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0.15MPa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。 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，与颗粒直径的平方成正比。所以较大的颗粒沉降得快，更多的细粒级颗粒进入到旋流器的零速包络面以内，所以分级效率比较高。但随着浓度的继续增大，矿浆粘度增加，因此妨碍了沉降的过程，所以分级效率较低。 结论 通过分析旋流力场分选的机理和旋流器分级效率的测定表明，给矿压强、给矿浓度、锥比对分级效率有着不同程度的影响。 参考文献 1.赵祖德，姚良均，彭如清等.世界铝土矿和氧化铝工业[M〕，北京科学出版社，2006 2.郭键，任爱军，方启学，胡永平.一水硬铝石与高岭石反浮选分离研究[J].有色金属选矿部分，2003，l 3.李海普，胡岳华，王淀佐，徐兢.阳离子表面活性剂与高岭石的相互作用机理[J[.中国有色金属学报，2003，5