大型濃密機兩相流動與沉砂規律數值模擬研究1)

楊科迪 黃寶興 李澤茂 蘭 誰 劉青泉 王曉亮,2)

*(北京理工大學宇航學院，北京 100081)

?(廣西華錫集團礦業有限公司銅坑礦業分公司，廣西河池 547204)

濃密機是一種基于重力沉降作用的典型濃縮和澄清裝備，廣泛應用于冶煉、選礦和污水處理等工業過程。在分離式選礦過程中，濃密機將固體懸浮液濃縮為固體含量較高的底流，為后續浮選等生產工藝提供合適的給料，同時降低溢流中的礦物含量，提高水資源的重復利用率。當前選礦領域大型濃密機的直徑通常達到10 m 以上，分離效率無法令人滿意，錫、鉛、鋅等金屬流失較為嚴重，溢流水含礦物顆粒較多，水資源難以重復利用。

濃密機內部復雜流動主要涉及固液兩相流、湍流和顆粒沉降。近年來，計算流體動力學(computational fluid dynamics,CFD)發展迅速，單相流模型、多相流模型、湍流模型以及群體平衡模型等數值模型被廣泛應用于各種規模濃密機內部流場的預測與分析，揭示流場特征對濃密機工作效率的影響規律，并據此進行濃密機結構參數和運行參數的優化設計[1-8]。?utalo 等[9]對某小型濃密機進行了實驗研究和單相CFD 數值模擬，分析了旋轉耙周圍流場規律。White 等[10-11]采用激光多普勒測速儀、流動可視化方法和單相CFD模型得到了帶有環形擋板的進料井和帶有兩個相對切向進料口的進料井的單相流場特征，速度場計算結果和實驗吻合良好。Nguyen 等[12-13]采用群體平衡模型，結合歐拉-歐拉兩相流模型和標準k-ε 湍流模型，對某工業濃密機中的流體流動、固體分布以及絮凝過程進行了模擬預測，也對不同進料井結構對沉砂性能的影響進行了評估。……