现代测试技术和仿真方法在选矿设备研制中的应用报告课件

现代测试技术和仿真方法在选矿设备研制中的应用,现代测试技术和仿真方法在选矿设备研制中的应用,CONTENTS,目录,01,概述,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,02,展望,04,CONTENTS目录01概述03仿真方法在选矿设备中研究与应,01,概述,伽利略的望眼镜,哥白尼,“日心说”,01概述伽利略的望眼镜哥白尼“日心说”,01,概述,试验原型机,现代测试技术,工业样机,量产机,虚拟样机仿真技术,虚拟样机,参数优化,传统宏观测试,现代微观参数测试技术,传统宏观测试,现代测试和仿真方法推动,选矿,设备高效开发。,01概述试验原型机现代测试技术工业样机量产机虚拟样机仿真技术,CONTENTS,目录,01,概述,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,02,展望,04,CONTENTS目录01概述03仿真方法在选矿设备中研究与应,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,浮选设备,矿浆相流动特性,泡沫特性,运行特性,设备流场结构，多相流特性，速度场，压力场，湍流场,气泡碰撞粘附，泡沫流动特性，负载特性,停留时间分布，气含率，充气量，沉砂情况,2.1,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用浮选设备矿浆相流动特性,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,流场测试技术,PIV(Particle Image Velocimetry),粒子图像测速法，是在,LDV,基础上发展的一种瞬态、多点、无接触式的激光流体力学测速方法，通过分析流场内示踪物的流动，获取平面内的流体流动。,PIV,测试系统,PIV,测试原理,PIV,分析过程,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-流场测,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,流场测试技术,PIV,测量设备内部的流动，获取整体流态,。,充气式浮选机,自吸气式浮选机,浮选柱,气泡,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-流场测,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,流场显示技术,利用,CCD,高速摄像技术获取设备内部的宏观和微观的流动信息。,CCD,流动显示系统,浮选柱气泡成泡过程,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-流场显,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,多相流测试技术,PEPT,技术,PEPT,（,Positron Emission Particle Tracking,）正电子发射粒子跟踪技术，通过检测示踪物放射性确定粒子的运动轨迹。,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-多相流,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,多相流测试技术,气泡速度分布,气泡直径分布,气泡特征参数测试,导电探针利用水和气泡电导率的差异获取气泡特征参数（直径、速度、气含率等）。,电导探针法,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-多相流,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,多相流测试技术,CSIRO Peter Kohn,等建立的自吸气浮选机气泡参数测试系统,利用激光造影方法获取气泡轮廓，获取气泡的特征参数。,气泡阴影法,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-多相流,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,现场测试技术,停留时间分布,停留时间分布（,RTD,）指同时刻进入容器的流体，在不同时刻流出的时间分布，可反映浮选设备短路、死区等非理想流动特征。,粗粒矿物的停留时间短，分选难度相对较大（,Yianatos,）,停留时间分布测试过程,传感器,示踪剂,传感器,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-现场测,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,现场测试技术,流速测试,KYF,浮选机,Dorr-Oliver,浮选机,电磁流速传感器,基于法拉第电磁感应,原理设计，,导电流体切割磁力线产生感应电势,从而,实现流速的测量,，可解决矿浆内复杂环境的测量。,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-现场测,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,现场测试技术,充气量自动测试系统,悬浮能力测试,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-现场测,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.1,浮选设备,-,现场测试技术,泡沫层不同深度拍照,泡沫负载率测试,不同作业设备的泡沫负载率有显著差异,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.1浮选设备-现场测,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.2,磨矿设备,介质运动特性,运行特性,介质运动速度、加速度，介质间碰撞力及碰撞次数,运行负载、启动性能、设备运行稳定性,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.2磨矿设备介质运动,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.2,磨矿设备,-PEPT,技术,PEPT,揭示磨矿介质的运动规律，为仿真提供数据支撑。,J.Conway-Baker,C.T.ayasundara,CFD,PEPT,CFD,和,PEPT,获取的介质速度梯度吻合,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.2磨矿设备-PEP,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.2,磨矿设备,-,扭矩监测技术,Torque Trake,扭矩遥测系统,（非介入式）,介入式扭矩传感器技术,扭矩传感器技术准确获取磨机轴功率，优化运行功耗。,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.2磨矿设备-扭矩监,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.3,磨矿设备,-,振动监测技术,利用振动传感器评价磨矿设备的结构稳定性和运行可靠性。,振动传感器,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.3磨矿设备-振动监,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.4,其他设备,搅拌槽设备,单叶轮,+,循环筒搅拌槽,双层叶轮搅拌槽,PIV,测试流场,降低能耗,减少磨损,搅拌均匀,PIV,测试系统,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.4其他设备搅拌槽设,02,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,2.4,其他设备,浓密机,02现代测试技术在选矿设备中研究与应用2.4其他设备浓密机,CONTENTS,目录,01,概述,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,02,展望,04,CONTENTS目录01概述03仿真方法在选矿设备中研究与应,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.1,浮选设备,CFD,采用计算流体力学仿真（,CFD,）方法是研究、优化浮选设备的动力学性能的主要手段之一。,PIV,r/R=0.56,轴向流速对比,功耗对比,CFD,与实验吻合度很高。,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.1浮选设备CFD 采用,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.1,浮选设备,揭示不同浮选设备的流态结构，分析不同浮选机的动力学性能。,CLF,浮选机,GF,浮选机,Wemco,浮选机,浮选柱,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.1浮选设备揭示不同浮选,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.1,浮选设备,CFD,方法用于结构优化革新，开发新型浮选装备。,中置叶轮,底置叶轮,中置叶轮降低进气功耗，提升粗粒分选,叶轮优化提高运输区高度,新型叶轮,传统叶轮,传统叶轮,新叶轮,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.1浮选设备CFD方法用,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.1,浮选设备,在,CFD,方法中引入气泡与颗粒的碰撞粘附理论，建立虚拟选矿试验过程，预测分选指标。,预测的回收率与实验吻合，分析矿物的可浮性指数（,CSIRO PeterKohn,）,气泡颗粒碰撞次数,(m,-3,s,-1,),回收率：,CFD vs,试验,可浮性指数预测,弧面叶轮技术改善叶轮腔碰撞概率,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.1浮选设备在CFD方法,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.1,浮选设备,利用,离散单元法（,DEM,）,研究泡沫相的流动特性，优化泡沫槽结构设计。,揭示不同泡沫槽结构对泡沫流动的影响,。,外置泡沫槽,(mesto),横向泡沫槽,(mesto),03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.1浮选设备利用离散单元,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.2,磨矿设备,利用流场分析方法（,CFD,）研究磨机的流动特性。,分析了盘式、棒式、螺旋式三种搅拌器的流场特性如速度梯度、剪切率分布和粘性耗散率等。,（,a,）盘式,（,b,）盘式,（,c,）螺旋,磨机的流场流动（张国旺）,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.2磨矿设备利用流场分析,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.2,磨矿设备,离散单元法（,DEM,）引入磨矿介质动力学仿真分析过程,中，从而研究介质的运动特性成为热点。,试验,DEM,仿真,功耗对比,DEM,仿真预测的轴功耗与试验测试很好地吻合（,A.B.Yu,）。,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.2磨矿设备离散单元法（,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.2,磨矿设备,通过介质抛落轨迹分析和碰撞对比，认为一定粒度范围的矿物，立磨机比球磨机能量效率高，但球磨机适用粒度范围广。,碰撞概率对比,（,Rob D.Morrison,）,球磨机介质抛落曲线（,Rob D.Morrison,）,立磨机,球磨机,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.2磨矿设备通过介质抛落,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,3.3,磁选设备,半逆流型磁选设备,利用磁场仿真分析方法研究磁选设备中磁场分布特性。,距磁系表面不同距离的磁场测量值与仿真结构吻合,(a)25mm,(b)50mm,03仿真方法在选矿设备中研究与应用3.3磁选设备半逆流型磁选,03,3.3,磁选设备,利用流场分析（,CFD,）和离散元分析（,DEM,）揭示磁选设备的磁性矿物分选过程。,半逆流型磁选设备,磁性矿物带到精矿，脉石矿物尾矿排出,(Vasile),矿浆流动矢量图（,Vasile,）,脉石矿石尾矿,精矿磁性矿物,仿真方法在选矿设备中研究与应用,033.3磁选设备利用流场分析（CFD）和离散元分析（DEM,03,3.3,磁选设备,矿物颗粒在磁介质中的流动,(swati),非磁性矿物,磁性矿物,流场,分析方法和磁场分析方法的联合已经应用于磁介质的分布研究。,仿真方法在选矿设备中研究与应用,033.3磁选设备矿物颗粒在磁介质中的流动(swati)非磁,03,3.4,其它设备,仿真方法在选矿设备中研究与应用,搅拌设备,浓密设备,(CSIRO),033.4其它设备仿真方法在选矿设备中研究与应用搅拌设备浓密,CONTENTS,目录,01,概述,03,仿真方法在选矿设备中研究与应用,现代测试技术在选矿设备中研究与应用,02,展望,04,CONTENTS目录01概述03仿真方法在选矿设备中研究与应,04,展望,PEPT,、,PIV,等先进实验流体力学方法在选矿设备应用愈发广泛，对揭示选矿过程机理起到了重要作用，但在大型工业设备研究方面还存在较大局限。,应用先进的测试手段开发现场测试技术，掌握选矿设备的实际运行性能和关键参数，是测试技术的主要发展方向之一。,新的测试手段和仿真方法的结合，提高设备的研发效率，开发新型选矿装备技术仍是重要的发展方向。,04展望PEPT、PIV等先进实验流体力学方法在选矿设备应用,