颗粒分级在选煤生产中有着重要作用,通过分级可以去除部分高灰细泥,改善浮选效果。然而传统的分级方法效率低,占地面积大,如斗子捞坑和角锥沉淀池,旋流器分级效果较好,但是其入料压力较大,分级过程中会产生额外的细颗粒。为了改善上述情况,本文借助自行设计的水平流动分级装置在重力场中、湍流环境下对颗粒分级进行研究。通过数值模拟方法明确了颗粒群在水平流动中的运动规律,并对矿浆浓度和入料速度两个参数进行试验研究,得到较好的分级效果,说明了颗粒水平流动可以作为煤泥分级的有效方法。主要研究结论如下:(1)颗粒的沉降末速与颗粒自身形状、粒径、密度相关,理论公式的推导多数基于规则球形颗粒,对于不规则形状颗粒的计算需要对颗粒的粒径和粒形进行修正。(2)通过两种方法分别计算不同粒度煤泥颗粒的自由沉降末速,结果表明理论值略低于实际测量值,且方法B的误差更小。利用半经验公式计算不同粒度煤泥颗粒的干扰沉降末速,与试验值相比计算结果偏低,同时得出对于密度相近的颗粒,随粒度增大,计算误差也增大。(3)利用Fluent软件对颗粒水平流动的液相和固液两相进行分析,得到了分级装置内部速度场的分布规律、颗粒的运动轨迹及理论条件下的脱泥率。模拟结果显示,流体进入分级装置后,水速略有损失,之后在入料高度附近远离入料端,在远离入料端时速度降低明显,且存在垂直方向上的扩散;壁面附近和中心区域出现涡流;水速在喷嘴高度附近较大,涡流区域水速次之、其余位置水速较低;随水速增大,涡流数量增多,流动更复杂。通过DPM模型统计得出细颗粒的理论脱除率,结果表明脱除率随入料速度增大而增大,但其增加幅度逐渐减缓。(4)对高细泥含量的煤泥进行分级试验,得出分级效率和脱泥率随入料速度和矿浆浓度的变化规律。随入料速度增大,分级效率先降低后升高,在36.42cm/s和42.26 cm/s处有最小值,且矿浆浓度增大时,最小值点右移;随入料速度增大,脱泥率在入料浓度较低时波动明显,较高浓度时持续升高;随矿浆浓度增大,分级效率与脱泥率均减小。综合考虑脱泥率和分级效率得到矿浆浓度60 g/L、入料速度48.05 cm/s时为最佳分级条件。(5)对比细颗粒的脱除率模拟值和试验值发现,两者随速度的变化趋势较为一致,随入料速度增大而增大;脱除率的模拟值比脱泥率略低,随入料速度增大,差距逐渐变小。(6)取最佳分级条件下的产品进行浮选,精煤灰分比原样降低了1.30%,精煤产率比原样提升了0.94%。该论文有图23幅,表24个,参考文献86篇。