平底结构对水力旋流器流场特性及分离性能影响

基于数值模拟对比了渐缩平底旋流器与复合锥角旋流器流场特性,探究平底结构对水力旋流器流场的影响。结果表明,两种水力旋流器压强分布和切向速度分布基本一致,而空气柱附近压强梯度存在差异;渐缩平底旋流器溢流管下方湍流强度较低而底流口附近则相反;渐缩平底旋流器柱-锥交界面的空气柱附近轴向速度较高,导致其分流比较低。实验室旋流分离试验结果表明,平底结构能有效抑制溢流跑粗和底流夹细现象,显著提高分级效率,改善水力旋流器分离性能。     

双锥结构设计对旋流器流场特性与分离性能的影响

复合锥旋流器的分离性能通常优于单锥旋流器,但锥段组合方式对旋流分离过程的影响机制尚未明晰,导致复合锥的结构优化设计仍主要基于生产经验。针对实验室?150mm水力旋流器,采用RSM湍流模型和TFM多相流模型系统考察了双锥结构中不同锥段锥角大小(10°、15°、20°和30°)及组合顺序对旋流器流场特性和分离性能的影响,并与常规单锥旋流器进行了对比。结果表明,双锥结构锥角大小的影响与单锥锥角影响规律基本一致,分离性能介于组成双锥结构的2种单锥结构之间,但沉砂分配曲线受小锥锥角影响更为明显。不同锥段具有各自独特的作用,其中大锥主要通过影响压降和切向速度来控制旋流器的离心强度和分离精度,而小锥主要通过影响沉砂口附近物料堆积状态和轴向速度分布来控制分离粒度、水分流比和沉砂颗粒产率。在相同工况条件下,通过合理匹配不同锥段,可显著改善旋流器分离性能,其中DC-Ⅰ结构(30°+10°)的分离粒度最小(d₅₀=15.34μm),而DC-Ⅳ结构(10°+30°)的分离精度最高(α=7.34)且能耗最低(P=67.09k Pa)。研究结果可为双锥旋流器结构设计与优化提供理论指导。     

十二烷基胺类捕收剂的取代基基因特性对其浮选性能的影响研究

为考察取代基种类和数量对十二烷基胺类阳离子捕收剂浮选性能的影响,通过浮选试验研究了含不同取代基的捕收剂对石英、赤铁矿单矿物的捕收性能,以及对石英/赤铁矿人工混合矿的分选能力。研究结果表明,甲基取代基的引入不利于阳离子捕收剂对石英和赤铁矿的捕收,随着甲基取代基数量的增加,石英和赤铁矿的浮选回收率均逐渐降低,但赤铁矿回收率降低速率更快;甲基的引入,有助于提升阳离子捕收剂的浮选选择性;随着取代基数量的增加,人工混合矿的分选效率逐渐增大。向阳离子捕收剂分子结构中引入含羟基（-OH）或胺基（-NH2）的官能团有利于其对石英的捕收,但引入含胺基的取代基以后,赤铁矿回收率也相应提高;向十二胺极性基中引入含羟基或胺基的取代基,能够提高人工混合矿分选效率,但引入含胺基的取代基后,人工混合矿分选效率增加效果不如引入含羟基取代基时明显。对试验捕收剂分子进行量子化学计算表明：随着引入甲基数量的增加,捕收剂极性基团的横截面尺寸增加,增大了药剂与矿物表面作用的空间位阻,导致药剂的捕收能力减弱,选择性增强;含胺基取代基的引入,可以增加极性基团的总电荷量,捕收剂与矿物表面的静电引力增强;引入含羟基的取代基后,能够在增强药剂与矿物表面氢键吸附作用的同时,增加药剂极性基横截面尺寸,从而在提高药剂捕收能力的同时提高了浮选选择性。在后续研究中,结合有机化学的相关知识来提取取代基的相关参数,以定量这种影响规律,从而明确取代基参数与阳离子捕收剂浮选性能之间的基因特性,可为构建一种基于取代基效应的阳离子捕收剂设计方法奠定基础。