颗粒在脉动气流场中分离机理及脉动气固两相流动力系统研究

脉动气流分选是针对传统气力分离精度低、效果难以控制提出的一种干法分选新工艺。通过研究流场特性与颗粒运动规律，控制气流脉动频率、幅度、加速特性等参数，以实现物料按密度有效分离。该工艺适合尾矿、固体二次资源等特定物料的分选。研究成果将应用于二次资源有价成份高效洁净回收，对促进资源循环利用，避免二次污染，贯彻循环经济与节能减排方针，具有理论意义与应用价值。.前期研究表明，主动脉动气流分选优于传统气流分选和阻尼式脉动气流分选。但颗粒按密度分离的机理有待进一步研究，尚未建立脉动气流场流型及有效的动力学模型，分选过程数值模拟及仿真有待开展，此外，主动脉动气流分选设备结构及工艺参数也有待确定。针对这些问题，本课题立足于研究主动脉动气流分选机理，建立颗粒运动的动力学模型，应用非线性理论建立主动脉动气流分选体系，为实现多组分非均质特定物料在稀相条下的宽粒级按密度高效分离提供理论依据与应用基础。

脉动气流分选是针对传统气流分选技术精度低、分选范围有限、结果难以控制等缺点而提出的一种新型气流分选方法。在前期脉动气流研究的基础上，本项目针对主动脉动气流分选技术进行了理论和实验研究。利用高速动态分析系统研究了模拟物料在主动脉动气流流场中的运动和分离规律；建立、优化了主动脉动气流非线性动力学模型，提出了颗粒在主动脉动流场中的阻力系数，研究了颗粒非线性偏微分运动方程的解法，并通过颗粒高速动态分析系统进行了验证；应用计算流体力学技术，对主动脉动气流流场进行了数值模，分析了主动脉动气流的分布及其特点；利用计算流体力学和离散元耦合模拟技术，模拟了物料在主动脉动气流流场中的分选过程；发现了主动脉动气流非线性动力学系统中的分形现象。在对主动脉动气流分选原理研究的基础上，发明了主动脉动气流分选设备与分选工艺，并运用于电子废弃物、蛭石、废弃工业催化剂、粗煤泥、电厂磨机返料等物料的分选，研究了分选的工艺参数和设备结构。通过与企业的合作，利用工业放大后的主动脉动气流分选设备对电子废弃物、废弃催化剂和蛭石等二次资源和矿物进行回收利用，实现了可观的环境与经济效益。