基于离散元法的颗粒-气泡间相互作用行为的模拟研究

作者：陈有轩; 张志军

来源：煤炭学报, 2022, 1-11.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2021.1937

• 浮选
• 颗粒
• 气泡
• 相互作用
• 离散元法

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0.1mm，密度级分别为-1.3，1.3-1.4，1.4-1.5，1.5-1.6，1.6-1.7，+1.7g/cm~(3)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个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，滑动速度先是逐渐增加，然后速度急剧下降，再然后速度又继续增加，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-1.3g/cm~(3)增加至+1.7g/cm~(3)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%。

• 单位
  中国矿业大学（北京）