一种确定水力旋流器分离粒度的方法
【专利摘要】本发明涉及一种准确确定水力旋流器分离粒度的方法，包括如下步骤：1、确定目标水力旋流器的结构参数、目标工况的操作参数以及待分离物料的物性参数；2、根据上述参数建立流场域计算模型并将其离散，同时确定计算的边界条件和初始条件；3、利用计算流体力学商业软件和离散元商业软件进行模拟计算求解；4、通过模拟计算结果分别得出待分离物料在溢流和沉砂产品中的粒度分配曲线，从而确定水力旋流器在目标工况条件下的分离粒度d50。从根本上解决了现有分离粒度计算公式或曲线使用精度和广度均较差的问题，具有使用成本低、结果精度高、适用范围广等优势，相较于实际分离试验方便快捷、节省人力物力。
【专利说明】一种确定水力旋流器分离粒度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及矿物加工分级水力旋流器，特别是一种确定水力旋流器分离粒度的方 法，属矿物加工工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 我国矿产资源储量丰富，但可直接工业应用的富矿很少，绝大多数是需要经过分 选加工后才能达到工业应用标准的贫矿。分级作业是将松散物料分成不同粒级产品的过 程，是矿物分选过程中必不可少的环节。水力旋流器是应用最广泛的分级设备，且由于使用 成本低、处理量大、占地面积小等优点，几乎被应用于全世界所有选矿厂中。
[0003] 分离粒度是水力旋流器分级过程的质量指标，是水力旋流器设备选择和工艺控制 的主要依据。具体是指实际分级过程中，进入水力旋流器沉砂和溢流产品中各有50%的极窄 级别的粒度，通常用d50表示。国内外学者为了准确获知水力旋流器的分离粒度，做了大量的 理论推导和试验工作，从而得到了各式各样理论的、半经验的、经验的计算公式或曲线。由于 这些公式或曲线均是通过特定试验结果归纳总结得出，因此只能在各自特定的工况下，对指 导生产实践起到一定作用，但其使用精度和广度较差。而繁琐的试验准备和人力物力消耗，使 得通过实际分离试验获得任一工况条件下水力旋流器的分离粒度根本不切实际。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种在任一工况条件下均能准确确定水力旋流器分离粒度 的方法，从根本上解决现有分离粒度计算公式或曲线使用精度和广度均较差的问题，具有 使用成本低、结果精度高、适用范围广等优势，相较于实际分离试验方便快捷、节省人力物 力。
[0005] 本发明的技术方案是： 一种准确确定水力旋流器分离粒度的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1、确定目标水力旋流器的结构参数、目标工况的操作参数以及待分离物料的物性 参数，水力旋流器的结构参数包括入口结构及尺寸、柱段结构及尺寸、溢流管结构及尺寸、 锥段结构及尺寸以及沉砂管段结构及尺寸；目标工况的操作参数包括给矿压强和给矿浓 度；待分离物料的物性参数包括液相和气相的密度、黏度、固相的粒度组成和密度； 步骤2、根据步骤1中提供参数，分别利用3D模型创建软件和网格划分软件建立流场域 计算模型并将其离散，同时确定计算的边界条件和初始条件，所述边界条件包括水力旋流 器入口处湍流强度、给入流量和给料颗粒浓度、溢流口和沉砂口的相对压强，所述初始条件 包括设置整个水力旋流器的流体域充满空气； 步骤3、利用计算流体力学软件和离散元软件进行模拟计算求解； 步骤4、通过模拟计算结果分别得出待分离物料在溢流和沉砂产品中的粒度分配曲线， 从而确定水力旋流器在目标工况条件下的分离粒度d50。
[0006] 上述的一种准确确定水力旋流器分离粒度的方法，所述水力旋流器入口处湍流强 度的计算公式为
【权利要求】
1. 一种准确确定水力旋流器分离粒度的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1、确定目标水力旋流器的结构参数、目标工况的操作参数以及待分离物料的物性 参数，水力旋流器的结构参数包括入口结构及尺寸、柱段结构及尺寸、溢流管结构及尺寸、 锥段结构及尺寸以及沉砂管段结构及尺寸；目标工况的操作参数包括给矿压强和给矿浓 度；待分离物料的物性参数包括液相和气相的密度、黏度、固相的粒度组成和密度； 步骤2、根据步骤1中提供参数，分别利用3D模型创建软件和网格划分软件建立流场域 计算模型并将其离散，同时确定计算的边界条件和初始条件，所述边界条件包括水力旋流 器入口处湍流强度、给入流量和给料颗粒浓度、溢流口和沉砂口的相对压强，所述初始条件 包括设置整个水力旋流器的流体域充满空气； 步骤3、利用计算流体力学软件和离散元软件进行模拟计算求解； 步骤4、通过模拟计算结果分别得出待分离物料在溢流和沉砂产品中的粒度分配曲线， 从而确定水力旋流器在目标工况条件下的分离粒度d50。
2. 根据权利要求1所述的一种准确确定水力旋流器分离粒度的方法，其特征在于：所 述水力旋流器入口处湍流强度的计算公式为
其中，卩为水力旋流器入 口处流体平均速度，vi为瞬时速度，采用物理试验测试法测定。
3. 根据权利要求1所述的一种准确确定水力旋流器分离粒度的方法，其特征在于：入 口处边界条件的确定：通过试验测得入口处湍流强度，并按照实际工况设置给入流量和给 料颗粒浓度；出口处边界条件的确定：设置成当地标准气压。
4. 根据权利要求1所述的一种准确确定水力旋流器分离粒度的方法，其特征在于：所 述待分离物料的物性参数的确定：液相和气相的密度、黏度根据实际工况，设置为水和空气 的密度与黏度；固相的粒度组成和密度分别采用物理试验测定，包括筛分和密度瓶测定。
【文档编号】G06F19/00GK104462816SQ201410744365
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】张国庆, 魏德洲, 许洪刚, 崔宝玉, 刘桂云, 李传林, 陆占国, 张金峰, 陈本红, 任梦真 申请人:鞍钢集团矿业公司