發(fā)布時(shí)間：2020-08-12 15:26

【摘要】：我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭的基礎(chǔ)性能源地位將是長(zhǎng)期的和穩(wěn)定的。降低洗選能耗和污染物排放、大力發(fā)展高精度煤炭洗選加工、實(shí)現(xiàn)煤炭深度提質(zhì)和分質(zhì)分級(jí)是十三五期間加快推進(jìn)煤炭領(lǐng)域供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要舉措�；诒砻嬷囟扔H水性的細(xì)粒氧化煤的高效分選技術(shù)有待突破。論文分析了顆粒的分選屬性在復(fù)合力場(chǎng)中對(duì)分選環(huán)境的響應(yīng)規(guī)律,研究了顆粒分選特性的差異性;揭示了分選過(guò)程中顆粒群的分層、遷移等復(fù)雜現(xiàn)象并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行分析;通過(guò)數(shù)值模擬方法研究復(fù)雜的流場(chǎng)特性,從微觀(guān)層次深入分析了關(guān)鍵操作參數(shù)對(duì)分選過(guò)程的影響機(jī)制,完善了旋流梯度復(fù)合力場(chǎng)中分選理論,揭示了分選過(guò)程梯度特征,實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒氧化煤的高效分選,并將應(yīng)用領(lǐng)域拓展至低階煤的分選。通過(guò)顆粒群的密度和粒度等分選屬性表征,揭示了礦物質(zhì)在不同品級(jí)顆粒中賦存特性,建立礦物質(zhì)的賦存規(guī)律模型。闡述了具有重度親水性及顯著密度差異特征的細(xì)粒氧化煤進(jìn)行強(qiáng)化重力分選的可行性與必要性。研究了單離心力場(chǎng)對(duì)顆粒群分層效果的影響規(guī)律及機(jī)制。設(shè)計(jì)了單離心試驗(yàn),分析了細(xì)顆粒群在單離心力場(chǎng)中的沉降分層規(guī)律。借助圖像重構(gòu)分析了顆粒群在單離心場(chǎng)中的分配率/灰分的時(shí)空分布,分析了顆粒的分選屬性對(duì)其分層特性的影響規(guī)律,層間灰分的低差異性證明單離心力場(chǎng)對(duì)顆粒群精確分層的低效性。單一方向的力并未改善以密度差異為主導(dǎo)的顆粒群分層環(huán)境。重選過(guò)程的單純離心化并不能改善分層效率。明確了復(fù)合力場(chǎng)對(duì)顆粒群的高效的剪切分層特性�；趶�(fù)合力場(chǎng)內(nèi)多元化的分層環(huán)境,設(shè)計(jì)了復(fù)合力場(chǎng)顆粒群?jiǎn)卧羟蟹謱釉囼?yàn),分析了變參數(shù)條件下的顆粒群層間灰分差異,通過(guò)顆粒的動(dòng)力學(xué)特性分析了復(fù)合力場(chǎng)中顆粒群松散分層機(jī)理。結(jié)果表明,顆粒群在復(fù)合力場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)顆粒群高效分層。流態(tài)化水壓和離心力存在最佳適配以使分選效率得到最優(yōu)。粒度屬性在顆粒沉降中的作用被弱化�；陬w粒的自身分選屬性對(duì)關(guān)鍵分選條件參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律,明確了顆粒遷移方向的分選梯度特征。超細(xì)粒級(jí)顆粒在溢流中的高分配率高灰分特性造成了精煤灰分的整體偏高。提出了基于窄粒級(jí)顆粒對(duì)分選操作參數(shù)響應(yīng)規(guī)律差異的精煤產(chǎn)率及灰分平衡模型。通過(guò)多元線(xiàn)性回歸分析建立了精煤中窄粒級(jí)顆粒分配率/灰分對(duì)離心力和流態(tài)化水壓的響應(yīng)規(guī)律模型,得到了基于窄粒級(jí)分選特性差異的矛盾性平衡模型,分選最佳條件的實(shí)質(zhì)是在窄粒級(jí)分選的矛盾中尋求平衡點(diǎn)。提出復(fù)合力場(chǎng)中的分選粒度下限的概念,分析了分選粒度下限對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律,提出了超細(xì)旋流器的預(yù)先脫泥工藝。基于表面波理論和短距沉降理論對(duì)在復(fù)合力場(chǎng)中顆粒群的分選粒度下限進(jìn)行了理論分析。采用D20BKrebs旋流器進(jìn)行預(yù)脫泥處理,樣品中微細(xì)顆粒含量由17%降低至4%。脫泥產(chǎn)品的強(qiáng)化重力分選效果顯著,灰分最低可降低至4%�；谡＜�(jí)顆粒與“全粒級(jí)分選過(guò)程中相應(yīng)窄粒級(jí)”的分選特性差異,提出了復(fù)合力場(chǎng)中基于全粒級(jí)分選的自生介質(zhì)理論。設(shè)計(jì)了復(fù)合力場(chǎng)中顆粒群分選的分步釋放試驗(yàn),研究了復(fù)合力場(chǎng)對(duì)礦物質(zhì)脫除速率的影響規(guī)律。分析了分選產(chǎn)物的灰分/產(chǎn)率含量梯度分布,礦物質(zhì)的脫除速率符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)理論。通過(guò)隨機(jī)過(guò)程理論分析了顆粒群在復(fù)合力場(chǎng)中遷移過(guò)程。研究了錯(cuò)配顆粒含量對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律。分選參數(shù)對(duì)錯(cuò)配物含量影響顯著,顆粒形狀的不規(guī)則性顯著提高了錯(cuò)配含量。研究了復(fù)合力場(chǎng)對(duì)雜質(zhì)元素的脫除效率。結(jié)果表明分選過(guò)程對(duì)鋁硅元素脫除率均在80%以上。采用高速動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)和多相流數(shù)值計(jì)算方法從宏觀(guān)和微觀(guān)兩個(gè)方面研究了復(fù)合力場(chǎng)中的流場(chǎng)流態(tài)。明確了適合復(fù)合力場(chǎng)復(fù)雜流態(tài)的流體力學(xué)計(jì)算模型,完成了對(duì)分選機(jī)單流場(chǎng)的全三維數(shù)值計(jì)算,分析了離心力和流態(tài)化水壓兩個(gè)關(guān)鍵因素對(duì)流體三維流速的影響規(guī)律。離心力的增大對(duì)流體的切向速度、軸向速度及徑向速度均有促進(jìn)作用;流態(tài)化水壓對(duì)流體的切向速度和軸向速度影響有限,但可有效提高流體的徑向流速。研究了分選區(qū)沿徑向的湍流變化梯度特征。通過(guò)湍流動(dòng)能和湍流耗散率兩個(gè)微觀(guān)流體力學(xué)參量分析了分選區(qū)流場(chǎng)的湍流特征,在近壁區(qū)域呈現(xiàn)出了高湍流動(dòng)能和高湍流耗散率的特征,使得沉降顆粒進(jìn)行充分分散,錯(cuò)配顆粒重新進(jìn)入分選區(qū)域。在遠(yuǎn)壁面區(qū)域呈現(xiàn)出準(zhǔn)層流流態(tài),穩(wěn)定的分選環(huán)境有助于細(xì)顆粒分層。提出基于復(fù)合力場(chǎng)分選機(jī)理的以實(shí)現(xiàn)細(xì)粒煤的連續(xù)精確分選的新型分選機(jī)的技術(shù)原型,可有效規(guī)避傳統(tǒng)離心機(jī)不能對(duì)高密度顆粒含量過(guò)高不能連續(xù)排料的缺陷,進(jìn)行了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成分選機(jī)實(shí)體制造。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD94
【圖文】：

圖 2-1 相關(guān)文獻(xiàn)地域統(tǒng)計(jì)Figure 2-1 Related literature and regional statistics界范圍看，現(xiàn)階段仍在對(duì)離心分選設(shè)備進(jìn)行研究的主要集中耳其、印度、埃及和中國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家。從研究領(lǐng)域來(lái)看， Falcon SB40 型分選機(jī)對(duì)細(xì)粒煤進(jìn)行了脫硫及非金屬礦的分 Honaker 等人從上世紀(jì) 90 年代就開(kāi)始采用 Falcon 離心機(jī)對(duì)灰試驗(yàn)，對(duì)轉(zhuǎn)筒傾角、給料濃度、給料速度等一系列參數(shù)進(jìn)ker 教授首先提出了將分選介質(zhì)加入空氣的設(shè)計(jì)并進(jìn)行了初 Luis A 采用 Knelson 分選機(jī)對(duì)金礦進(jìn)行分選；澳大利亞科分選。莫道克大學(xué)學(xué)者通過(guò)純礦物建立了 Knelson 分選機(jī)的礦科研人員利用 Falcon、Knelson 等離心分選設(shè)備對(duì)鉭礦、理論模型進(jìn)行了大量的工作，尤其是突破性的將 Knelson 分機(jī)，即將分選介質(zhì)由水變?yōu)榭諝猓⑷〉玫牧肆己玫姆诌x指 Knelson 分選機(jī)對(duì)本國(guó)細(xì)粒煤進(jìn)行了脫硫降灰試驗(yàn)，并采用及電子廢棄物進(jìn)行了分選。法國(guó)的 Jean-Sébastien Kroll-Ra

圖 2-2 國(guó)內(nèi)相關(guān)研究領(lǐng)域單位igure 2-2 Unit of relevant research field in Ch事往復(fù)移動(dòng)水束流沖擊瀉落式連續(xù)分結(jié)構(gòu)等問(wèn)題進(jìn)行了模擬及優(yōu)化，中南成一種新型的磁選機(jī)，中國(guó)有色金屬Lon 高梯度磁選機(jī)。對(duì)于細(xì)粒煤的分選 Falcon 分選機(jī)對(duì)細(xì)粒高硫煤等煤種進(jìn)進(jìn)行了初步揭示。此外，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)進(jìn)行了分選回收。的分類(lèi)對(duì)科研進(jìn)展進(jìn)行詳述。分選原理的不同，將現(xiàn)有的離心分選選機(jī)，包括 Knelson 離心機(jī)及 Falcon 式薄流膜分選機(jī)，包括 Falcon C 系列意圖如圖 2-4 所示。

圖 2-2 國(guó)內(nèi)相關(guān)研究領(lǐng)域單位e 2-2 Unit of relevant research field i復(fù)移動(dòng)水束流沖擊瀉落式連續(xù)等問(wèn)題進(jìn)行了模擬及優(yōu)化，中一種新型的磁選機(jī)，中國(guó)有色 高梯度磁選機(jī)。對(duì)于細(xì)粒煤的lcon 分選機(jī)對(duì)細(xì)粒高硫煤等煤了初步揭示。此外，中國(guó)礦業(yè)了分選回收。類(lèi)對(duì)科研進(jìn)展進(jìn)行詳述。原理的不同，將現(xiàn)有的離心分，包括 Knelson 離心機(jī)及 Fal流膜分選機(jī)，包括 Falcon C如圖 2-4 所示。

本文編號(hào)：2790704