冲击流场调控强化微细煤泥浮选的机理研究及CFD优化

为解决微细煤泥表面脉石矿物覆盖导致的疏水性下降和煤-矸分离困难问题，研究人员开发了自主设计的冲击流调浆装置。通过CFD模拟、药剂吸附速率分析和接触角测量，优化出4m/s的最佳冲击流速，使捕收剂吸附率和煤接触角达到峰值，最终实现98.18%的可燃体回收率。该研究突破了传统搅拌设备的结构局限，为工业应用提供了创新解决方案。

　　

当微细煤泥表面被脉石矿物(gangue minerals)包裹时，其疏水性(hydrophobicity)和可浮性(floatability)会显著降低。传统调浆方法难以有效剥离这些"矿物外衣"，导致煤-矸分离效率低下。科研团队另辟蹊径，设计出包含扰流锥和冲击板的创新装置，通过产生局部湍流和剪切场(shear field)来强化药剂吸附。

借助计算流体力学(CFD)模拟这把"数字显微镜"，研究人员捕捉到有趣现象：当冲击流速提升至5m/s时，应变率(strain rate)飙升至774s^-1；而在4m/s流速下，漩涡最小尺度可缩至1.04μm——这相当于头发丝直径的1/70！更妙的是，这个"黄金流速"恰好使捕收剂(collector)在煤表面的吸附率和接触角(contact angle)双双登顶。

最终浮选实验数据令人振奋：98.18%的可燃体回收率(combustible recovery rate)证明，这种"冲击流按摩"不仅能温柔剥离脉石外衣，还能让煤颗粒"重获新生"，恢复其天然疏水特性。该装置犹如给传统搅拌设备装上了"涡轮增压器"，为矿物加工领域提供了全新的技术路径。