基于离散元法的颗粒-气泡间相互作用行为模拟研究

摘要：

颗粒-气泡间相互作用行为的研究对理解浮选原理至关重要.在颗粒-气泡间力学理论的基础上采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)构建了颗粒-气泡间相互作用行为的模拟系统,模拟了粒度为 0.1 mm,密度级分别为-1.3、1.3～1.4、1.4～1.5、1.5～1.6、1.6～1.7、+1.7 g/cm3的球形煤颗粒与固定气泡在静止水环境中的相互作用行为.研究了颗粒-气泡间相互作用行为的各阶段以及各阶段颗粒速度变化规律、颗粒密度与颗粒-气泡间临界碰撞角的关系、颗粒密度与颗粒捕获概率的关系.模拟结果表明,颗粒-气泡间相互作用行为可分为5个阶段:自由沉降阶段、绕流运动阶段、颗粒在液膜上滑动阶段、液膜破裂并形成三相接触线(TPC)阶段、伴随TPC滑动阶段.颗粒以自由沉降末速接近气泡,在临近气泡表面时会做绕流运动,运动轨迹发生改变.当颗粒与气泡发生碰撞时,其速度降至最小值.碰撞后颗粒随即在气泡表面滑动,滑动速度先逐渐增加,然后急剧下降,再继续增加,在气泡"赤道"位置附近时其速度达到最大值,越过"赤道"后速度开始逐渐降低,最终停留在气泡底部.颗粒在气泡表面的滑动速度近似关于气泡"赤道"对称.当颗粒的密度级从-1.3 g/cm3增加至+1.7 g/cm3时,颗粒-气泡间临界碰撞角从50.77°降低至31.93°,气泡对颗粒的捕获概率从51.74％降低至22.04％.

关键词：浮选、颗粒、气泡、离散元法

所属期刊栏目：48

分类号：TD923(选矿)

资助基金：国家自然科学基金;北京市科技新星计划资助项目;北京市自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1403-1412