气流带动矿物摩擦荷电的流体动力学机理研究

One of the efficient ways of triboelectrification is that airflow drives minerals triboelectrification. A good motion mode of minerals in the triboelectrostatic appliance is the important factor,which can make the mineral surface fully take a more quantity of electric charge.In our studies, combined with the practical characteristics of Yunnan phosphate rock, the hydrokinetics mechanism in the process of triboelectrification will be studied and it could provide important theoretical and practical guidance for starting a new domestic research direction , establishing the foundation of skill for electric separation of phosphate rock and promoting the research and application of triboelectrostatic concentration technology..By analyzing the force and motion mode of ore grains in airflow，the kinetic equation of Mineral grains in friction process，the mathematical model of gas and solid mixture in the triboelectrostatic appliance and the mathematical solution will be Established；based on CAD, the model of the triboelectrostatic appliance will be built；through the software FLUNT.CFD , the computer digital simulation technique to simulate the flow distribution in the triboelectrostatic appliance will be achieved and a new method for virtual design, optimization design, computer aided analysis of triboelectrostatic appliance will be realized.Based on the research of the above, 2 to 3 types of airflow triboelectrostatic appliances will be designed and generated；with the charge measurement technology and modern high-speed photography for assistant ,experiments on Yunnan phosphate mineral will be done to study the regular motion mode and triboelectrostatic process of mineral grains；by modifiying the model and design parameters,the best triboelectrostatic appliance for Yunnan phosphate minerl will be made； the optimal separation scheme and parameters for Yunnan phosphate rock will be explored by the real ore tests.

气流带动矿物摩擦荷电是一种高效的摩擦荷电方式。矿物在摩擦荷电器内的运动方式是使矿物充份地带上较多电荷的重要影响因素，项目结合云南磷矿实际，开展摩擦荷电过程的流体动力学机理研究，对形成国内此方面新的研究方向，开发磷矿电选技术基础原型，推动我国摩擦电选研究、应用的进步具有重要的理论和实际意义。.研究在分析矿粒在气流带动下的运动模式及受力的基础上，建立矿粒摩擦过程的动力学方程，建立摩擦荷电器内的气、固混合模型，研究数学求解方法，利用虚拟设计技术对摩擦荷电器的装置进行三维实体CAD设计，利用FLUENT.CFD软件进行流场计算机模拟数字仿真计算，研究虚拟设计、优化设计、计算机辅助分析的新方法，设计并制作2～3种高效气流式摩擦荷电器，用云南典型磷矿结合现代高速摄影及荷电测量技术进行矿粒运动规律及荷电试验，修证模型及设计参数，制作最佳荷电器，进行云南磷矿实际矿物分选试验，探索最佳分选方案和参数。

使矿粒充分荷电是摩擦电选的前提，气流带动矿物摩擦荷电作为一种高效的摩擦荷电方式在摩擦电选中有较好的应用前景，项目结合云南磷矿实际，开展摩擦荷电过程的流体动力学机理研究，对开发磷矿电选新技术，推动我国摩擦电选研究、应用的进步具有重要的理论和实际意义。. 项目通过对矿粒在气流带动下摩擦荷电的运动模式、受力及影响因素分析，建立了矿粒摩擦过程的动力学方程，构建了新型的气流型摩擦荷电器模型，采用数值模拟的方法，对冲击型、旋流器型、文丘里型、圆弧管型、三通管型等管型，折线方管式、直线隔板式、波纹状隔板式、网式、斜板式等箱型气流摩擦荷电器结构进行了研究，掌握了其中气固二相流运动规律。. 冲击型、斜板式、锯齿波隔板式、正弦波隔板式作为有利于加强矿粒摩擦碰撞的新型结构，制作岀了这四种结构气流摩擦荷电器的透明模型，采用高速摄像对颗粒在气流带动下的运动规律研究表明，其运动规律与数值模拟结果吻合，锯齿波、正弦波隔板式箱型摩擦荷电器内颗粒运动规律类似，发生摩擦碰撞较强的区域主要集中在摩擦板相隔的中部区域，在波谷处都易沉积矿；斜板式箱型气流摩擦荷电器内整个颗粒群的分散性较好，摩擦碰撞较强；冲击型摩擦荷电器内颗粒与摩擦挡板发生碰撞，然后呈现爆炸式向四周扩散运动，颗粒运动紊乱性强，摩擦碰撞强烈。. 通过参数的进一步优化，试制了冲击型、斜板式箱型、锯齿波隔板式箱型三种新型气流摩擦荷电器，采用磷灰石、石英进行摩擦带电试验，结果表明三种荷电器均有较好摩擦带电效果，其中以冲击型气流摩擦荷电器的荷质比最高，表明加强颗粒的摩擦碰撞有利于摩擦荷电，以此为基础开发岀了新型冲击型气流摩擦荷电器及冲击式摩擦电选机，选取云南海口中低品位磷矿进行的摩擦电选试验表明，对品位（P2O5）为22.16%原矿，磨至-200目85.2%，通过一粗二精一扫分选，可得到产率为53.61%，品位为29.24%，回收率为71.45%的磷精矿，取得了较好的指标，为中低品磷矿的清洁开发利用提供了新的技术方法及理论依据。