浮选技术在矿物加工等许多个工程领域都有很广泛的应用。本文详细描述了浮选过程的机理,并简述了浮选设备发展的历史,主要是浮选机和浮选柱,并对这两种浮选设备的性能做了比较,发现浮选柱具有结构简单、降低能耗的优点,并具有良好的应用前景。
　　本文第二部分内容采用计算流体力学方法研究了多级规整填料浮选柱塔节的气液两相流动。经过合理的简化,建立了描述浮选柱塔节内气液两相流动的二维数学模型,模型中采用了标准k-ε模型模拟浮选柱塔节内的湍流流动,采用了欧拉-欧拉多相流模型描述气液两相的关系,并考虑了两相之间的曳力。应用该模型分析和比较了不同入口气相流速条件下,浮选柱塔节内的气含率分布,压力场分布,气相速度场分布和液相速度场分布,结果表明随着气相流量的增大,浮选柱内部气含率增大,液体循环速度增大,从而气液之间混合更加充分,这对于提高浮选柱的分选效率和设备的放大有重要意义。
　　文中讨论了目前较为常见的浮选柱的优点和所存在的不足,解释了这种新型浮选柱设计和制造的理论依据,并将精馏过程当中用于分离的规整填料放置其中。采用本实验室自主创新研发的多级规整填料浮选柱在河北省唐山市钱家营开滦煤矿选煤厂进行了煤浆浮选试验的研究。选择了不同气液相流量配比和不同停留时间作为条件进行试验,并将每种条件下分选出来的精煤和尾煤样品带回,进行灰分的测定。在气体1.25m3·h-1,进料0.05m3·h-1条件下20分钟停留时间获得了精煤灰分10.28％,尾煤灰分43.39%,精煤产率52.53%的指标,与该厂浮选精煤灰分10.58%相接近。
　　按照浮选柱设备塔节的构造,制作了一个平面流动的有机玻璃塔节实验装置。利用PIV测速技术,观测并计算装置内部流体中示踪粒子的流速分布,进而研究装置内部气液两相循环流动的特性。
　　分析和比较数值模拟和煤浆分选试验的结果,认为浮选柱内循环结构还可以进一步的优化,同时浮选系统也向着自动化的方向发展。数值模拟方面,需要建立更加完善的数学模型,从而真实地反应浮选柱内部相与相之间的相互作用,提出相应的理论用于设备放大,指导制造高效低能耗的浮选设备。