新型气旋浮装置选矿废水处理过程的流场仿真分析

Flow FieldS Simulation Analysis of Beneficiation Process of W astewater Treatment inNew Cyclone Floating DeviceZHANG Zhiliang(Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China)Abstract：In order to solve the serious pollution problems that beneficiation wastewater discharge to the environment，the new cy-clone floating device was used in beneficiation processing wastewater treatment.This new cyclone floating device was developed basedon theories of air inflatable hydro-cyclone and air flotation hydro-cyclone in combination. The structure of the new cyclone air floatingdevice was analyzed，and the flow field in the new cyclone air floating device beneficiation wastewater treatment process was analyzedwith simulation. Practice shows that the simulation of the flow field analysis and field measurement results is coincided.Therefore，U-sing fluid analysis software technology to study the cyclone air flotation regularity of the flow field in the wastewater treatment process isfeasible and the water quality fuly meets the standard required for discharge。

Keywords：Cyclone floating；Benefleiation wastewater；Flow simulation洋废水是洋工艺排水、尾矿池溢流水和矿场排水的统称，大量存在于煤矿、铜矿等矿山企业。选矿废水水量大，悬浮物含量高，含有害物质种类较多且浓度较低。每吨矿石洋用水量为5～10 t。随着我国经济的不断发展，工业水平的不断提高，洋废水的排量越来越大，如果不能得以有效处理，这些选矿废水就会严重污染环境，危害水产行业和植物生长及人体降。新型气旋浮装置是在结合充气式水力旋流器和气浮式水力旋流器的理论基础上发展起来的，国内研究较少，到目前为止仅西南石油大学省部共建石油天然气装备”教育部重点实验室正在研究，该装置应用广泛，能够在石油、矿业、农业等多个领域进行应用。作者对新型气旋浮装置洋废水处理过程的流厨行仿真分析。

1 新型气旋浮装置结构简介1983年，MILLER等设计了第-台用于油水分离的充气式水力旋流器，1996年，余仁焕 设计了- 台顶部进料的充气式油水分离水力旋流器，其原理与 MILLER等设计的旋流器的原理是基本-致的，只是在进料、溢流等方式上有所改变。

为了进-步提高分离效率，2002年，沈 自求等 设计了-种气浮式水力旋流器。在该系统中，将压缩空气注入溶气罐，然后油水混合物由溶气罐进入水力旋流器进行油水分离。水力旋流器采用双锥结构，顶部设有溢流管，底流通过底部尾管流出，经过试验证明，排出水满足废水排放的要求，主要用于环保与污水回用。但以上两种旋流器只能分离尺寸较大的颗粒，对于尺寸较小的颗粒则不能较好地完成分离，新型气旋浮装置就是针对这-缺点而产生的 。

新型气旋浮装置，是将漩流和气浮二者有机结合在-起的分离装置。其主要部件为导流叶片、绕流柱、立式容器罐、上部排气管、切向进液管、下部出收稿日期：2011-05-19基金项目：西南石油再而三学校级科技基金资助 (2O10Ⅺzl50)；省部共建 石油天然气装备”教育部重点实验室资助项目(2006STS02)作者简介：张智亮 (1984-)，男，硕士，从事化工过程机械的研究工作。E-mail：280238724###qq.corn。

第3期 陈文颍 等：考虑伺服阀动态非线性特征的电液振动台建模 ·133·依据仿真结果，可以发现该电液振动台仿真模型在再现小能量或低频段的振动波形时再现信号与输入信号吻合得较好。而当输人信号为-个高频大能量的振动波形时，再现信号的失真度明显增加，且具体趋势为，随着频带向高频段移动，波形失真度逐渐增大。

若定义系统的频带波形失真度为对应频带内输入信号与再现信号各个频点能量差的绝对值之和与输入信号在该频带内总能量的比值，即式 (6)：m 2∑l FFT(y胡( ))，： -·FFT(y。( ))，： lJ -- ----------- (6)∑ l FFT(y ( )) In m - 。

式中：J为频带失真度，[m。，m ]为频带范围，Y砷是输入信号的加速度波形，Y 是再现信号的加速度波形。由此可以得到系统再现高频大能量的振动波形时，在0～500 Hz范围内不同频段的频带波形失真度如表2所示。

表 2 波形失真度综合图6和表2，可以认为该电液振动台仿真模型能够有效模拟出地震波在高频段的失真趋势，这与过去的不考虑伺服阀开口-频响动态特性的线性近似仿真模型是完全不同的，它更加符合实际情况。

4 结论基于 MATLAB/Simulink仿真平台，设计了能够体现伺服阀开口-频响非线性动态特征的电液振动台仿真模型，并通过仿真说明了该模型可以有效模拟出系统再现地震波信号时位于高频段的失真情况。通过该模型，能够为离心撤境下电液振动台的设计与分析工作提供必要的依据。

同时，由仿真结果可以发现：受制于伺服阀的频响特性，当电液振动台系统工作于大开口条件下时，它难以精确再现高频段的振动波形。为解决这个问题，许多离心机机载电液振动台都采用了 双缸多阀”甚至 多缸多阀”的技术路线，这样可以有效降低伺服阀的开口大小，但同时也对系统控制的同步性提出了要求。