編號：FTJS09171
篇名：基于湍流渦調(diào)控的煤氣化渣炭-灰浮選分離過程強化
作者：閆小康 蘇子旭 王利軍 張海軍 曹亦俊 劉炯天
關鍵詞： 煤氣化渣 炭-灰分離 浮選 湍流渦 過程強化 微細粒
機構： 中國礦業(yè)大學化工學院 中國礦業(yè)大學國家煤加工與潔凈化工程技術研究中心 中國礦業(yè)大學低碳能源與動力工程學院 鄭州大學化工學院
摘要： 煤氣化渣因炭、灰包裹夾雜嚴重、嵌布粒度細,導致浮選分離困難,制約了其資源化利用。浮選大多發(fā)生在湍流環(huán)境中,調(diào)控湍流是強化微細顆粒礦物浮選回收的有效途徑,湍流小尺度渦直接作用于微細顆粒運動,研究借助渦流發(fā)生器實施湍流渦調(diào)控以進行煤氣化渣中的炭-灰浮選分離過程強化。利用計算流體力學數(shù)值模擬對渦流礦化管內(nèi)部流場進行數(shù)值計算,分析渦流發(fā)生器結構對湍流特征參量及煤氣化渣浮選指標的影響,在此基礎上設計了與礦物可浮性相適配的梯級渦流浮選過程。結果表明:管內(nèi)矩形渦流發(fā)生器可誘導出發(fā)卡渦、流向渦及旋轉方向相反的二次流向渦對,渦-渦、渦-主流之間的交互作用顯著提高了湍流動能、降低了渦尺度,有利于微細顆粒與氣泡間的碰撞。渦流發(fā)生器的傾斜角度從25°增至55°時,湍流動能均值由0.041 m2/s2增到0.142 m2/s2,最小渦尺度均值由16.10μm減至10.34μm。采用內(nèi)置結構相同渦流發(fā)生器的均衡渦流浮選裝置對煤氣化渣進行炭-灰浮選分離試驗,不同粒級浮選回收率表明,粒度越細,需要的湍流動能越大、渦尺度越小,誘發(fā)的湍流特性不當時顆�？赡軓臍馀荼砻婷摳�。在研究范圍內(nèi),與-45,45~75μm煤氣化渣顆粒相適配的最小渦尺度均值分別為12.74μm和14.71μm,相應湍流動能均值分別不宜超過0.080 m2/s2及0.056 m2/s2;將不同傾斜角度的渦流發(fā)生器在礦化管內(nèi)沿著流動方向有序排列,形成與礦物可浮性相適配的梯級渦流浮選過程,實現(xiàn)不同可浮性顆粒的逐步回收,浮選試驗表明利用梯級渦流浮選裝置進行煤氣化渣炭-灰浮選分離時,可燃體回收率為89.99%,尾礦燒失量低至4.66%,優(yōu)于相同條件下均衡渦流浮選裝置和機械攪拌式浮選機的浮選指標。通過對流體環(huán)境的物理調(diào)控,可為煤氣化渣的炭-灰浮選分離提供新的過程強化方式。
