尼爾森選礦機離心錐的有限元分析研究.pdf

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1、第30卷第1期Ｖｏｌ．30，Ｎｏ．1２０15年2月ＣｈｉｎａＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎｄｕｓｔｒｙFeb.２０15DOI：10.3969/j.issn.１００9－062２.2015.01.015尼爾森選礦機離心錐的有限元分析研究劉祚時（江西理工大學機電工程學院，江西贛州341000）摘要：尼爾森選礦機是分選回收目標礦物的一種新型高效離心重選設備，其分選的關鍵在于離心錐。研究應用有限元方法對離心錐的結構進行靜力學和動力學特性分析，采用ANSYS軟件完成計算。計算結果表明，工況下內錐的應力分布比較均勻，最大變形出現(xiàn)在分選部分，離心錐的靜力結構滿足強度和剛度要求，但也存在

2、比較薄弱的部分。隨著離心錐頻率的增大，其主要變形由大端逐漸轉移到中間部分，且內錐的變形比較劇烈，但尼爾森選礦機的設定轉速小于各階臨界轉速，因此離心錐的結構動力學特性基本滿足要求。對尼爾森選礦機離心錐的有限元分析結果可以為設備的設計和改進提供借鑒。關鍵詞：尼爾森選礦機；離心錐；有限元；結構分析；模態(tài)分析中圖分類號：TD455+.5；TD402文獻標識碼：A上研制的新機型。大家圍繞尼爾森選礦機開展了許0引言多研究工作，麥吉爾大學M.Greenwood等[5]利用尼隨著礦產(chǎn)資源的不斷開采利用，富礦和易選礦爾森選礦機進行了鎢礦干選和濕選工藝的對比試日趨減少，可利用的資

3、源主要以復雜、貧細、難處理驗，證明了尼爾森選礦機的干選潛力；哥倫比亞國立礦居多[1]。近年來，應用離心力場提高顆粒沉降速度大學LuisA.Meza等[6]通過尼爾森選金試驗說明反沖的原理來改善微細顆粒的回收成為國內外研究的熱水壓力的取值范圍；清華大學溫雪峰等[7]建立了在點,其中尼爾森立式離心選礦機因其對微細粒礦有法爾肯選礦機分層區(qū)和分選區(qū)中球形顆粒的動力學較高的分選效率引起科研人員的興趣。采用離心分方程，驗證了實現(xiàn)微細顆?？焖俪两档年P鍵因素是選技術不僅可以減少有用微細顆粒的流失，而且降離心加速度。低了“尾礦”和“廢石”對環(huán)境的危害[2]。尼爾森選礦機對密度較

4、大的金屬礦分選效果尼爾森選礦機適用的選礦工藝有[3-4]：磨礦回路好，但分選部件的離心錐設計目前還主要依靠經(jīng)驗。中回收目的礦；尾礦中回收目的礦；半連續(xù)式選礦機隨著計算力學和CAE技術的發(fā)展，應用有限元技術適用于目的礦含量很低的貴金屬礦回收，如巖（脈）研究離心錐的力學特性，為設備的結構設計優(yōu)化和金、砂金及有色金屬伴生金的回收等；連續(xù)式選礦機提高設備分選效率，促進礦產(chǎn)資源的高效利用具有主要用于黑（白）鎢礦、錫石、鐵礦和含金銀的硫化物重要的意義。等較大比重礦物的富集，以及從尾礦中回收含金的1離心錐結構分析硫化物，進行工業(yè)礦物的除鐵等。雖然立式離心分選技術應用方面發(fā)展

5、較快，但1.1離心錐作用由于離心分選過程的多樣性和復雜性，設備內部結尼爾森選礦機由分選部件（即離心錐）、支撐部構直接影響礦漿的運動規(guī)律。目前其他類型的立式件、給礦排礦裝置、驅動裝置、傳動裝置、供水（氣）裝離心選礦機（如法爾肯選礦機、超轉筒式離心選礦機置以及自動控制系統(tǒng)等組成。整臺設備由電機驅動，等）都是在尼爾森選礦機的結構或分選原理的基礎通過帶輪傳動使聯(lián)接在中空主軸上起分選作用的部收稿日期：２０15-01-26作者簡介：劉祚時（1963-），男，江西永新人，教授，本刊編委，主要從事礦山設備及其自動化技術的研究。76第30卷件離心錐以一定的角速度勻速旋轉，工作時

6、，礦漿由(a)給礦槽進入錐體，在離心力場中沿錐壁作旋轉流動，運行狀態(tài)下，離心錐內可以產(chǎn)生離心加速度為60～[8]，礦漿在高速旋轉的離心錐內沿180G的離心力場著錐壁流動，形成一種特殊的分選床層———流化床，通過作用在礦粒上離心力的差異，反沖水的流態(tài)化松散作用，礦粒在流化床中運動、沉降，最后實現(xiàn)分選。1.2離心錐的結構(b)尼爾森選礦機離心錐的結構經(jīng)歷了多次改進[9]?，F(xiàn)階段的結構特點為：由兩個同軸的錐套構成；環(huán)形格條設計為楔形結構；內錐用聚氨酯鑄造，其結構簡圖如圖1，這種設計制造方便，使用壽命長，能夠獲得較好的流態(tài)化和更高的富集比。圖2尼爾森選礦機離心錐內錐和

7、外錐結構Fig.2Innerandouterstructuresofcentrifugalcone（a）—內錐；（b）—外錐的直徑為1mm，共計606個。內錐分為上下兩錐段，上錐段是分選錐部分，下錐段用于在停機沖洗過程中，通過傾斜的錐段使精礦顆粒順利進入精礦槽。下錐段部分設置導流板，目的是使礦漿均勻流向分選圖1離心錐結構錐部分和消減礦漿的沖擊磨損。為提高運算速度，在Fig.1Structureofcentrifugalcone不影響計算結果精度的前提下將離心錐中部分微小2離心錐的有限元分析結構作適當簡化，省略錐鼓開孔的具體結構影響，將有限元法在數(shù)值模擬中可不受

8、計算對象幾何形其質量轉化為壁厚，保持內