螺旋溜槽是一种流膜重力选矿设备,由于其绿色环保、配置简单、容易规模化生产等优点,在选矿工业生产中获大量应用,是赤铁矿、锡矿、铬矿等矿的关键分选设备。 螺旋溜槽的给矿方式会影响其分选效率,为了探明给矿方式对螺旋溜槽分选行为的影响规律,进一步优化螺旋溜槽的给矿方式,本文借助数值模拟(CFD)方法,构建了不同给矿方式的螺旋溜槽CFD模型,并进行了模拟,提出了给矿方式的优化策略,并通过实验室实验对模拟结果进行了验证。主要研究内容如下: 首先,为了探究螺旋分选流体流态演化规律,探明给矿位置、给矿流量以及首圈格条结构对螺旋分选流体流态的影响,本文借助CFD技术构建了相应的螺旋溜槽分选流场模型,进行流态的仿真。模拟结果表明:随着分选流体在螺旋槽内的过流圈数增大,螺旋槽外缘的流膜厚度,切向流速、二次环流强度及湍流强度都呈增大趋势;给矿位置向螺旋槽外缘移动将加强流体向槽外缘聚集的趋势,使流膜内薄外厚、切向流速内小外大的趋势进一步加强,槽外缘的二次环流强度、湍流强度呈增大趋势,内缘层流区域增大,但是外缘的二次环流范围减小;给矿流量增大将导致槽内流体流膜厚度、切向流速、二次环流强度和范围都呈增大趋势,外缘流体的湍流强度增大;螺旋溜槽首圈加装格条后,流场中的流膜厚度整体增加,切向流速降低,但是二次环流强度增强,螺旋槽首圈流场中内缘和中区的雷诺数增大,外缘雷诺数减小,但外缘区域的湍流动能呈增大趋势。 随后,为了探明给矿方式对颗粒运动轨迹的影响,本文利用Fluent-EDEM耦合方法研究了三种不同粒度的赤铁矿颗粒和石英砂颗粒的运动轨迹,分析了不同给矿位置、给矿流量以及首圈加装格条下三种不同粒径的赤铁矿和石英的回转半径,结果表明:给矿位置外移将加强细粒级轻矿物向槽外缘迁移的趋势,而对细粒重矿物和粗颗粒矿物影响较小,因此有利于细粒重矿物的富集;给矿流量在一定范围内增大,螺旋溜槽对粗颗粒矿物的分选效果将增强,而对细粒级矿物的分选效果将明显下降;给矿流量适当减小,将有利于细粒精矿的回收,但是对中、粗颗粒矿物的分选效果大幅降低。首圈加装格条将明显提升螺旋溜槽对粗颗粒矿物的分选效果,并加强了螺旋槽首圈对中、细粒矿物的松散作用,因此提升了螺旋溜槽对不同粒度矿物的选矿效率。 最后,在实验室搭建了给矿方式可变的螺旋溜槽选矿试验系统,分别进行了清水和矿浆流态试验,并在首圈加装格条和无格条的条件下对不同粒级矿物进行了分选试验,发现流态模拟结果和颗粒运动仿真结果与试验结果基本一致,验证了数值模拟结果的可信度和给矿方式优化策略的可行性。带矿试验表明,螺旋槽内首圈增设格条利于矿物的分选,粗粒级矿物选矿效率比普通螺旋溜槽高8.78%,精矿品位提升10.3%;细粒级矿物选矿效率比普通螺旋溜槽高10.74%,精矿品位略低0.2%。