基于EDEM—FLUENT耦合矿物颗粒分离效果的模拟研究

张凡, 李玲玲, 马学东. 基于EDEM—FLUENT耦合矿物颗粒分离效果的模拟研究[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(6): 159-166. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.027
引用本文: 张凡, 李玲玲, 马学东. 基于EDEM—FLUENT耦合矿物颗粒分离效果的模拟研究[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(6): 159-166. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.027
Zhang Fan, Li Lingling, Ma Xuedong. Simulation Study on Separation Effect of Mineral Particles Based on EDEM-FLUENT Coupling[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(6): 159-166. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.027
Citation: Zhang Fan, Li Lingling, Ma Xuedong. Simulation Study on Separation Effect of Mineral Particles Based on EDEM-FLUENT Coupling[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(6): 159-166. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.027

基于EDEM—FLUENT耦合矿物颗粒分离效果的模拟研究

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目 (51775258); 辽宁省自然科学基金重点项目(20170540458);精密与特种加工教育部重点实验室基金(B201703)
详细信息
    作者简介: 张凡(1997-),男,硕士研究生,研究方向为矿物加工工程
    通讯作者: 马学东(1965-),男,教授,研究方向为矿物加工工程
  • 中图分类号: TD981

Simulation Study on Separation Effect of Mineral Particles Based on EDEM-FLUENT Coupling

More Information
  • 为了能同时依据矿粒的密度和粒度对其分离,尝试选用水平冲击水流和振动作用的联合分离工艺,采用EDEM-FLUENT耦合方法,以矿粒的回收率及分离产品含杂率为评价指标,对矿粒在分选装置中的分离行为进行模拟研究,并探讨不同工艺参数对矿粒分离效果的影响。结果表明:所选用的分离工艺可有效地依据矿粒的密度和粒径进行分离。添加振动筛能大幅度降低分离产品的含杂率。分选装置的较佳参数为:筛面倾角为0°、振动频率为10 Hz、振幅为3 mm、颗粒入口底部宽度为7 mm,此时回收率96.8%,含杂率5.67%。

  • 加载中
  • 图 1  矿物分选装置结构

    Figure 1. 

    图 2  分选装置工作原理

    Figure 2. 

    图 3  颗粒受力分析

    Figure 3. 

    图 4  颗粒碰撞次数

    Figure 4. 

    图 5  无振动筛工作原理

    Figure 5. 

    图 6  有无振动筛时进入混合区域的脉石矿粒总数

    Figure 6. 

    图 7  不同水速的速度

    Figure 7. 

    图 8  水速与筛面倾角对回收率及含杂率的响应面

    Figure 8. 

    图 9  不同颗粒入口大小对矿物颗粒回收率及含杂率的影响

    Figure 9. 

    表 1  壳体各部分尺寸 /mm

    Table 1.  Dimensions of each part of the shell

    进料口底部进水口出口Ⅰ出口Ⅱ出口Ⅲ出口Ⅳ
    长度609010010010090
    宽度81077579570
    高度15102020205
    下载: 导出CSV

    表 2  材料物理参数

    Table 2.  Material physical parameters

    名 称泊松比剪切模量/MPa密度/(kg·m-3)
    目标矿粒0.4706500
    脉石矿粒0.4212650
    分选装置0.37.9×1047800
    下载: 导出CSV

    表 3  材料接触系数

    Table 3.  Material contact coefficient

    名 称恢复系数静摩擦系数动摩擦系数
    颗粒-颗粒0.440.270.1
    颗粒-筛网0.500.150.1
    下载: 导出CSV

    表 4  有无振动筛作用下矿粒的回收率及含杂率

    Table 4.  Recovery rate and impurity content of ore particles with and without vibrating screen

    名 称颗粒总数目标矿粒
    总数/个
    脉石矿粒
    总数/个
    回收率/%含杂率/%
    无振动筛160998862198.838.60
    有振动筛113996217796.215.54
    下载: 导出CSV

    表 5  不同颗粒入口底部宽度时目标矿粒回收率及含杂率

    Table 5.  Recovery rate and impurity content of target ore with different bottom width of particle inlet

    颗粒入口宽度/mm回收率/%含杂率/%
    796.85.67
    894.68.94
    990.411.87
    1088.913.53
    下载: 导出CSV
  • [1]

    张晋, 贺爱平, 李国栋, 等. 钙镁质磷矿选矿尾矿综合利用技术现状及展望[J]. 矿产综合利用, 2021(2):199-203. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2021.02.034

    ZHANG J, HE A P, LI G D, et al. Status and prospect of comprehensive utilization technology of calcium-magnesium phosphate tailings[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2021(2):199-203. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2021.02.034

    [2]

    陈福林, 杨晓军, 杨道广, 等. 甘肃某低品位钒钛磁铁矿工艺矿物学研究[J]. 矿产综合利用, 2020(6):64-68. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.06.011

    CHEN F L, YANG X J, YANG D G, et al. Research on process mineralogy for a low grade vanadium titano-magnetite in Gansu province[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2020(6):64-68. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.06.011

    [3]

    易欣. 选矿, 当技术遇到设备[J]. 矿业装备, 2016(12):12-20.

    YI X. Beneficiation, when technology meets equipment[J]. Mining Equipment, 2016(12):12-20.

    [4]

    李振宇. 西北某高硫铝土矿浮选脱硫试验研究[J]. 矿产综合利用, 2020(5):77-81. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.05.010

    LI Z Y. Study on the flotation desulfurization of high-sulfur bauxite in Northwest[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2020(5):77-81. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.05.010

    [5]

    朱志波, 朱书全, 陈慧昀, 等. 浮选动力学模型研究进展及展望[J]. 洁净煤技术, 2017, 23(2):20-24. doi: 10.13226/j.issn.1006-6772.2017.02.004

    ZHU Z B, ZHU S Q, CHEN H J, et al. Research progress and prospect of flotation kinetic model[J]. Clean Coal Technology, 2017, 23(2):20-24. doi: 10.13226/j.issn.1006-6772.2017.02.004

    [6]

    刘立伟, 赵礼兵, 李国峰, 等. 某钒钛磁铁精矿深度还原-磁选试验研究[J]. 矿产综合利用, 2020(6):56-63. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.06.010

    LIU L W, ZHAO L B, LI G F, et al. Study on coal-based reduction followed by magnetic separation of a vanadium-titanium magnetite concentrate[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2020(6):56-63. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.06.010

    [7]

    李罗生. 强磁选机的技术进展[J]. 冶金矿山设计与建设, 1996(3):52-54.

    LI L S. Technical progress of strong magnetic separator[J]. Metallurgy Mine Design and Construction, 1996(3):52-54.

    [8]

    陈向, 廖德华. 某铬铁矿磁浮联合回收实验研究[J]. 矿产综合利用, 2021(1):61-64. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2021.01.009

    CHEN X, LIAO D H. Experimental study on combined recovery of chromite by magnetic levitation[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2021(1):61-64. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2021.01.009

    [9]

    贾清梅, 李凤久, 尚新月, 等. 磁场强度对磁铁矿反浮选过程的影响[J]. 矿产综合利用, 2020(3):84-88. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.03.013

    JIA Q M, LI F J, SHANG X Y, et al. Influence of magnetic field strength on reverse flotation process of magnetite[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2020(3):84-88. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2020.03.013

    [10]

    Li H C, Li Y M, Gao F, et al. CFD-DEM simulation of material motion in air-and-screencleaning device[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2012, 88:111-119. doi: 10.1016/j.compag.2012.07.006

    [11]

    蒋恩臣, 孙占峰, 潘志洋, 等. 基于CFD-DEM的收获机分离室内谷物运动模拟与实验[J]. 农业机械学报, 2014, 45(4):117-122. doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.04.018

    JIANG E C, SUN Z F, PAN Z Y, et al. CFD-DEM-based simulation and experiment of grain movement in harvester separation chamber[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 2014, 45(4):117-122. doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.04.018

    [12]

    和建荣, 王进明, 俞霞, 等. 基于 EDEM-FLUENT 耦合的离心选矿机仿真优化分析[J]. 矿产综合利用, 2021(2):174-179. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2021.02.030

    HE J R, WANG J M, YU X, et al. Simulation and optimization analysis of centrifugal concentrator based on EDEM-FLUENT coupling[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2021(2):174-179. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2021.02.030

    [13]

    董辉, 伍开松, 况雨春, 等. 基于DEM-CFD水力旋流器的水合物浆体分离规律研[J].浙江大学学报(工学版), 2018, 52(9): 1811-1820.

    DONG H, WU K S, KUANG Y C, et al. Research on the separation of hydrate slurry based on DEM-CFD hydrocyclone[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science Edition), 2018, 52(9): 1811-1820.

    [14]

    卢臣, 杨聪仁, 张仕奇, 等. 内蒙古某金矿磨矿分级产物离心重选实验研究[J]. 矿产综合利用, 2021(3):152-157.

    LU C, YANG C R, ZHANG S Q, et al. Experimental research on centrifugal gravity separation of grinding classification products in a gold mine in Inner Mongolia[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2021(3):152-157.

    [15]

    Tsuji Y, Anaka T, Ishida T. Lagrangian numerical imulation of plug flow of cohesionless particles in a horizontal pipe[J]. Powder technology, 1992, 71(3):239-250. doi: 10.1016/0032-5910(92)88030-L

  • 加载中

(9)

(5)

计量
  • 文章访问数:  1325
  • PDF下载数:  30
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2020-12-21
修回日期:  2021-07-06
刊出日期:  2022-12-25

目录