CFD在采礦及礦物加工工程中的應(yīng)用

程瑜 辛東帥 鄭彥增

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京 210007）

0.引言

計(jì)算流體力學(xué)（CFD）是由數(shù)學(xué)理論、流體力學(xué)、數(shù)值計(jì)算分析、計(jì)算幾何及計(jì)算機(jī)科學(xué)等交叉產(chǎn)生的一門應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，主要用于流動(dòng)、傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的數(shù)值模擬。隨著人們的深入研究，計(jì)算流體力學(xué)在各種流動(dòng)現(xiàn)象和工業(yè)、工程應(yīng)用方面都具有強(qiáng)大的生命力，并廣泛應(yīng)用于航空航天、水利工程、礦業(yè)工程、環(huán)境工程等各領(lǐng)域。采礦和礦物加工過程中有很多的流動(dòng)現(xiàn)象，本文主要在查閱有限文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)CFD在采礦及礦物加工工程中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的綜述。

1. CFD在采礦方面的應(yīng)用

采礦過程中礦區(qū)的通風(fēng)、粉塵等有害氣體排出、充填料漿輸送等問題嚴(yán)重影響著礦山的安全生產(chǎn)，基于上述問題，學(xué)者們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)進(jìn)行了氣體及料漿的分布和流動(dòng)等研究工作，為采礦的安全與防治提供理論指導(dǎo)。

為研究采礦工作面合理通風(fēng)方式、防治自然發(fā)火以及瓦斯治理技術(shù)，胡千庭等[1]應(yīng)用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)煤礦采空區(qū)中瓦斯的流動(dòng)及分布規(guī)律進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。通過引用采空區(qū)的空間形狀、塌落度情況以及配合采空區(qū)中瓦斯流量等參數(shù)，構(gòu)建地下空間等長壁工作面的三維模型，并自定義了瓦斯的流動(dòng)形態(tài)模型及邊界條件，從而建立采空區(qū)的基本形態(tài)模型，隨后利用采空區(qū)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得出的瓦斯?jié)舛群统榉诺葦?shù)據(jù)對(duì)建立的基本形態(tài)模型進(jìn)行校驗(yàn)。通過CFD模型模擬最終發(fā)現(xiàn)，采空區(qū)中回風(fēng)巷中最高瓦斯?jié)舛瓤梢赃_(dá)到80%。同時(shí)由資料了解，目前利用CFD對(duì)瓦斯在采空區(qū)內(nèi)流動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行模擬是當(dāng)下的熱點(diǎn)，也是當(dāng)下研究瓦斯流動(dòng)最有效的方法之一。

在充填料漿濃管道輸送的研究中，吳迪等[2]為解決某鐵礦充填料漿的管道自流輸送問題，采用固-液兩相流理論和CFD方法，構(gòu)建在管道中充填料漿自流輸送的兩相流控制方程，利用Gambit構(gòu)造實(shí)際管道三維模型，在Fluent的3D解算器中進(jìn)行數(shù)值模擬。根據(jù)問題的需要，模擬采用Realizable k-ε湍流模型。通過數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)，獲得輸送料漿最佳的濃度和流量。通過料漿坍落度試驗(yàn)、自然沉降試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)管道輸送試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果可靠性高。研究結(jié)果為該礦即將投入使用的永久充填系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的選取提供了重要的依據(jù)，但充填體強(qiáng)度有待進(jìn)一步研究。

應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)射流泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高射流泵性能。董延軍[3]等依據(jù)煤礦射流泵的結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)行時(shí)的工作參數(shù)，運(yùn)用ANSYSCFX流體分析軟件建立排水排渣射流泵三維實(shí)體模型，進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，優(yōu)化射流泵的參數(shù)，結(jié)果表明，改善射流器結(jié)構(gòu)參數(shù)可使射流泵的性能得到提高。

掘進(jìn)產(chǎn)生的粉塵量大，嚴(yán)重影響礦山安全生產(chǎn)與工人的健康，但目前對(duì)掘進(jìn)面粉塵運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)不夠深入，為了得出掘進(jìn)面處風(fēng)流與粉塵耦合的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與粉塵濃度分布，胡方坤[4]等采用Gambit軟件，根據(jù)CFD離散相解算的模擬分析技術(shù)，依照掘進(jìn)面處的真實(shí)尺寸，建立了全尺寸巷道模型。通過模型對(duì)比研究了在壓入式通風(fēng)條件下，割上部與下部煤（巖）是產(chǎn)生的粉塵在掘進(jìn)巷道的不同運(yùn)移規(guī)律。掘進(jìn)頭處的粉塵模擬結(jié)果顯示了掘進(jìn)機(jī)附近風(fēng)流場(chǎng)中存在兩處渦流區(qū)域。另外，研究了掘進(jìn)機(jī)處通風(fēng)量對(duì)粉塵聚集區(qū)域的影響及能有效減小粉塵聚集區(qū)域濃度的作用。

依據(jù)氣-粒兩相流離散相模型的模擬仿真理論，趙雷雨[5]等采用FLUENT軟件對(duì)不同風(fēng)速下巷道內(nèi)煤塵的運(yùn)移情況進(jìn)行模擬，并根據(jù)數(shù)值模擬出巷道內(nèi)粉塵濃度以及粉塵顆粒的粒徑的分布：巷道中煤塵的運(yùn)動(dòng)主要發(fā)生在煤層壁的附近，隨著煤塵濃度的升高，粒徑較大的粉塵沉降明顯。由于風(fēng)流的移動(dòng)，粒徑小的粉塵加速向工作面外擴(kuò)散，離工作面越遠(yuǎn)煤塵濃度越低。利用數(shù)值模擬軟件分析和預(yù)判煤塵的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從而選擇合適的方式方法提高降塵除塵效率有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

綜上可見，根據(jù)數(shù)學(xué)模型并結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)可以對(duì)實(shí)際采礦過程產(chǎn)生的有害氣體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、料漿流動(dòng)過程進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化，為有害氣體防治、料漿充填、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)提供理論指導(dǎo)。但采礦中有害氣體流動(dòng)受多種復(fù)雜因素影響，數(shù)值模擬得到的優(yōu)化參數(shù)需要通過大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證。

2. CFD在礦物加工方面的應(yīng)用

礦物加工流程中包含多種流動(dòng)過程，為了更好的解釋礦物加工中物料的運(yùn)動(dòng)過程，越來越多的學(xué)者利用CDF技術(shù)從理論方面分析礦粒及礦漿的流動(dòng)規(guī)律，主要涉及的方面有旋流器、浮選機(jī)、磨礦及脫水、分選、攪拌槽、浸出等。

2.1 在旋流器方面的應(yīng)用

在選礦過程中，水力旋流器廣泛用于分級(jí)、分選、濃縮、脫泥等作業(yè)[6]。水力旋流器雖結(jié)構(gòu)簡單，但內(nèi)部的多相流運(yùn)動(dòng)十分復(fù)雜。通過利用CDF對(duì)旋流器的結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)進(jìn)行模擬，能夠得到旋流器內(nèi)部的流場(chǎng)特性和分離效率等，還可進(jìn)一步優(yōu)化旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高設(shè)備性能。

閆小康[7]利用CFD模擬技術(shù)對(duì)旋流器進(jìn)行數(shù)值模擬，討論了用于旋流器模擬的紊流模型、多相流模型的選取方式和旋流器內(nèi)部空氣流動(dòng)的計(jì)算方法。水力旋流器內(nèi)的液-固旋流場(chǎng)選用了FOUENT軟件中的k-ε模型，在計(jì)算旋流器流場(chǎng)時(shí)，選擇了歐拉多相流模型，對(duì)錐形旋流器的內(nèi)部礦漿流場(chǎng)規(guī)律進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，試驗(yàn)表明，根據(jù)流場(chǎng)規(guī)律能夠優(yōu)化旋流器的設(shè)計(jì)以及預(yù)測(cè)旋流器的分離性能。錢愛軍[8]等應(yīng)用CFD的模擬結(jié)合激光多普勒測(cè)速儀LDV測(cè)試技術(shù)，獲得了重介質(zhì)旋流器中速度場(chǎng)、壓強(qiáng)和密度的分布，為進(jìn)行優(yōu)化旋流器、提高分選效率性能以及節(jié)能等方面的研究提供了便捷。黃波[9]等應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)旋流器懸浮液的密度分布進(jìn)行了探索，研究結(jié)果表明，懸浮液密度在旋流器內(nèi)呈現(xiàn)由上而下、由內(nèi)向外的增加，同時(shí)利用CFD-EDEM單向場(chǎng)耦合技術(shù)研究了煤顆粒在旋流器中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：煤通常在與自身密度接近的層位進(jìn)行分選作業(yè)；同一密度條件下，粒度較大的煤顆粒在軸向速度較大的情況下，易出現(xiàn)矸中帶煤現(xiàn)象；粒度較小的煤顆粒受流體曳力變化影響較大，隨機(jī)性隨之增加。蔣基安[10]等針對(duì)泥漿中固體顆粒粒度小，粒級(jí)分布范圍寬的特點(diǎn)，研發(fā)了新型的多錐段旋流器，采用Fluent軟件和雷諾應(yīng)力（RSM）湍流模型對(duì)旋流器內(nèi)部進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，獲得了壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布規(guī)律。CFD的數(shù)值模擬為多錐段旋流器進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。許芳芳[11]等為研究分級(jí)機(jī)內(nèi)氣-液-固多相流場(chǎng)變化情況，采用了FLUENT軟件對(duì)其進(jìn)行模擬，應(yīng)用k-ε模型模擬分級(jí)機(jī)內(nèi)水的流場(chǎng)變化情況，并預(yù)測(cè)了流場(chǎng)內(nèi)部顆粒的分級(jí)情況，同時(shí)計(jì)算了水流量和分級(jí)機(jī)的外形尺寸對(duì)顆粒分級(jí)的影響。研究表明，對(duì)固定參數(shù)的分級(jí)機(jī)，隨水流量的增大，分級(jí)機(jī)的綜合效率呈現(xiàn)出先增大而后減小的趨勢(shì)；在分級(jí)機(jī)尺寸一定的情況下，隨著分級(jí)機(jī)直筒高度的增加分級(jí)效率也呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。Raj K. Rajamani等[12]應(yīng)用CFD模擬了重介質(zhì)旋流器的分級(jí)情況，共對(duì)5種流體的多相混合情況進(jìn)行模擬。研究結(jié)果表明，不同粒徑顆粒的密度變化和顆粒分布情況與實(shí)際的結(jié)果基本一致。利用渦流和五相模擬的方法，相比僅用三相模擬，除改善相應(yīng)性質(zhì)外，更是解決了渦流所帶來的問題。

綜上可知，利用CFD模擬的關(guān)鍵是選擇合理的湍流模型或多相流模型。通過模擬能夠直觀的顯示旋流器的內(nèi)部流場(chǎng)，不受實(shí)驗(yàn)設(shè)備尺寸和測(cè)量精度的限制，可得出不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)顆粒的分級(jí)情況的影響并指導(dǎo)生產(chǎn)，還為旋流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論支撐。但在工程中使用時(shí)一些模型還存在計(jì)算量大、精度低等問題，因此還需不斷完善改進(jìn)模型。

2.2 在浮選機(jī)方面的應(yīng)用

浮選機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)狀態(tài)也是影響浮選效率的關(guān)鍵參數(shù)，但研究浮選機(jī)內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理試驗(yàn)難度大，工序復(fù)雜。利用計(jì)算機(jī)流體力學(xué)（CDF）數(shù)值計(jì)算能夠直觀展示浮選機(jī)內(nèi)部流動(dòng)，分析浮選過程中各個(gè)因素對(duì)浮選機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的影響，提高浮選的分選效果。

徐振法等[13-14]通過CFD分析機(jī)械攪拌浮選機(jī)內(nèi)的固液兩相流場(chǎng)，繼而得到浮選槽內(nèi)礦漿循環(huán)結(jié)構(gòu)、礦粒濃度分布、湍流強(qiáng)度分布等信息，進(jìn)而上述規(guī)律對(duì)浮選效率的影響。依據(jù)流動(dòng)規(guī)律，并結(jié)合工業(yè)試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)浮選機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而降低工業(yè)應(yīng)用的成本和設(shè)備的設(shè)計(jì)周期。另外，CFD在浮選機(jī)內(nèi)流機(jī)理研究應(yīng)用中還存在氣泡形成和生長規(guī)律等機(jī)理研究不成系統(tǒng)等問題。 沈政昌等[15]模擬了不同湍流控制方程、不同曳力模型以及提升力系數(shù)條件下浮選機(jī)氣液兩相流場(chǎng)的變化情況，研究結(jié)果表明：標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程下，氣、液相矢量流場(chǎng)圖上下循環(huán)明顯，最大值出現(xiàn)在葉輪附近，不同的流場(chǎng)參數(shù)在常規(guī)的速度場(chǎng)中的影響和區(qū)別性都較小，同時(shí)不同的表面張力系數(shù)對(duì)流場(chǎng)影響很??；RNG k-ε方程條件下，流場(chǎng)中氣相對(duì)參數(shù)的變化極為敏感，而液相對(duì)參數(shù)的變化并不敏感。同時(shí)還對(duì)0.2m3浮選機(jī)的流場(chǎng)變化情況采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行研究，對(duì)照計(jì)算流體力學(xué)模擬和實(shí)際測(cè)量結(jié)果顯示，浮選機(jī)不同截面的上、下循環(huán)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)和數(shù)值大小基本一致。應(yīng)用CFD計(jì)算預(yù)測(cè)的功率消耗情況和實(shí)際測(cè)量值數(shù)據(jù)能夠較好地吻合，說明CFD模擬技術(shù)能較真實(shí)地反映浮選機(jī)內(nèi)部礦漿的的運(yùn)動(dòng)情況。

CFD可以模擬浮選機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)，能夠得出機(jī)械式攪拌浮選機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)、礦漿流場(chǎng)狀態(tài)、氣-液兩相流的流體特征的關(guān)系，并且試驗(yàn)結(jié)果能夠與實(shí)測(cè)值吻合，為優(yōu)化分選效率和浮選設(shè)備性能提供了理論依據(jù)。由于浮選機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜，還需要深入研究適合計(jì)算浮選機(jī)內(nèi)部流體的精準(zhǔn)模型，以及浮選過程中氣泡的形成及生長機(jī)理研究。

2.3 在磨礦及脫水方面的應(yīng)用

CFD模擬技術(shù)可以模擬磨機(jī)內(nèi)部物料運(yùn)動(dòng)和壓濾脫水過程。寧曉斌等[16]通過建立立式螺旋攪拌磨的離散元和有限元模型評(píng)價(jià)了該設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和動(dòng)力學(xué)性能，同時(shí)分析了攪拌磨啟動(dòng)速度和內(nèi)部所填鋼球尺寸對(duì)攪拌磨阻力矩的影響，為攪拌磨動(dòng)力匹配設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)，同時(shí)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果和數(shù)值模擬情況，發(fā)現(xiàn)結(jié)果較為一致。邱勤木[17]通過對(duì)壓濾機(jī)的脫水過程進(jìn)行模擬，建立了壓濾過程的CFD模型，并通過工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)所建模仿真研究的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并最終提出多種可用于優(yōu)化工業(yè)應(yīng)用的方案。對(duì)優(yōu)化壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)及提高脫水效能的具有較大的促進(jìn)作用。

2.4 在其它分選方面的應(yīng)用

礦物分選在分選空間中是礦物顆粒與多相流體依據(jù)顆粒間的物理化學(xué)性質(zhì)差異和空間內(nèi)流體特征及外力加場(chǎng)的作用，通過運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)顆粒的分離。在分選過程中，使用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）可對(duì)包括螺旋溜槽、干擾床分選機(jī)、離心分選機(jī)、氣液兩相引射器、液固分選流化床等礦物分選流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。

李華梁[18]創(chuàng)新使用CFD建模方法來優(yōu)化螺旋溜槽的結(jié)構(gòu)，并得出可用于實(shí)際生產(chǎn)的分選效果評(píng)價(jià)機(jī)制，同時(shí)應(yīng)用大量實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)方法和結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和修訂，從而為螺旋溜槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新方法，對(duì)于提高實(shí)際生產(chǎn)中的分選效果具有重要作用。陳友良等[19]通過CFD技術(shù)模擬干擾床分選機(jī)內(nèi)部4個(gè)區(qū)域的流場(chǎng)變化特點(diǎn)，研究表明，床層區(qū)的水流速度變化劇烈且存在拐點(diǎn)，分選區(qū)的速度剖面形態(tài)較好呈拋物線，入料區(qū)的流體分布混亂沒有規(guī)律，溢流區(qū)的水流呈現(xiàn)穩(wěn)定形態(tài)，從而根據(jù)以上模擬分析結(jié)果改進(jìn)了分布器及入料井的結(jié)構(gòu)來對(duì)優(yōu)化分選機(jī)分選煤泥的效果。孫啟瀟等[20]通過將高速動(dòng)態(tài)測(cè)試平臺(tái)與離心分選機(jī)模型進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，利用最先進(jìn)的高速動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)對(duì)離心機(jī)流場(chǎng)變化情況進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得流場(chǎng)流態(tài)以及流速等關(guān)鍵信息，得出分區(qū)層流膜分布與數(shù)值計(jì)算分析的結(jié)果相吻合，采用模型模擬離心分選機(jī)流場(chǎng)流速與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果偏差較小，該模型具有一定的適用性。高淑玲等[21]應(yīng)用多相流模型和離散相耦合等CFD模擬的研究方法，進(jìn)行了螺旋溜槽進(jìn)行流場(chǎng)和顆粒運(yùn)動(dòng)行為的數(shù)值模擬研究，并且討論了螺距和給礦流量對(duì)流場(chǎng)的影響程度。喬時(shí)和等[22]采用FLUENT軟件對(duì)兩相引射器的最優(yōu)化尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，同時(shí)分析了壓力和出口處背壓對(duì)設(shè)備性能的影響程度，并最終確定了噴嘴直徑的控制在16mm～20mm。韋魯濱等[23]采用RNGk-ε湍流模型等多種模型模擬了流化床內(nèi)外流場(chǎng)的變化情況，在兩相流場(chǎng)相對(duì)穩(wěn)定情況下，利用模型對(duì)內(nèi)部的分選情況進(jìn)行模擬，等出模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)相近，可作為參考。曹曉暢等[24]應(yīng)用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)高梯度磁選機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)變化情況進(jìn)行研究，通過觀察料漿在不同流場(chǎng)中的變化情況來對(duì)尾料箱和精料管等設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研究結(jié)果表明，CFD技術(shù)的應(yīng)用可用于磁選機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)，且可以得到較為滿意的結(jié)果。

綜上所述，CFD可以對(duì)分選過程所涉及的流場(chǎng)和磁場(chǎng)中顆粒運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，提高了分離效率，同時(shí)也為優(yōu)化分選設(shè)備提供了依據(jù)。

2.5 在攪拌罐、浸出等方面的應(yīng)用

CFD可用于模擬攪拌反應(yīng)器內(nèi)的流場(chǎng)、攪拌工藝及含氣量，蔡子金等[25]總結(jié)了CFD模擬分析技術(shù)在攪拌罐流場(chǎng)特性、攪拌功率、氣液分散性能、耦合溶氧傳質(zhì)過程中的最新研究進(jìn)展，對(duì)比了多種氣液傳質(zhì)過程模型，并得出了CFD模擬技術(shù)應(yīng)用于生物發(fā)酵過程放大具有很好的應(yīng)用前景。

利用CFD數(shù)值模擬技術(shù)能夠研究攪拌浸出槽內(nèi)液體積顆粒固體的流動(dòng)過程，余良英等[26]對(duì)攪拌浸出槽中流體流場(chǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行模擬分析，通過模型的建立和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分，同時(shí)應(yīng)用多種方程進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)的模擬，最終結(jié)果表明，數(shù)值模擬技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確地模擬內(nèi)部流場(chǎng)的變化情況，對(duì)攪拌浸出槽性能改機(jī)和設(shè)計(jì)意義重大。吳宗武等[27]在石煤提釩攪拌浸出槽的研究中運(yùn)用數(shù)值模擬對(duì)攪拌浸出槽的流場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬，同時(shí)對(duì)浸出槽中固液懸浮的特性以及各類型混合浸出效果進(jìn)行探索研究，通過流場(chǎng)模型探討了兩種不同攪拌方式―同向和異向旋轉(zhuǎn)下的攪拌效果，結(jié)果表明條件相同時(shí)，異向旋轉(zhuǎn)時(shí)湍動(dòng)能的分布更合理，同時(shí)還能夠緩解槽底礦物沉積的問題。馬慶勇等[28]使用FLUENT對(duì)攪拌槽內(nèi)中礦漿的混合過程進(jìn)行模擬，通過對(duì)攪拌流場(chǎng)、液固比以及功率因數(shù)等參數(shù)的變化情況來確定最合適的攪拌槳。閆立林等[29]在不同槳葉半徑和不同轉(zhuǎn)速下利用CFD軟件選用多重參考系法對(duì)攪拌罐內(nèi)的流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值研究，分析了槳葉半徑和轉(zhuǎn)速對(duì)攪拌罐內(nèi)流動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明，通過模擬結(jié)果的比較得出選取合適的槳葉半徑和轉(zhuǎn)速才能達(dá)到最佳的攪拌效果。王兵[30]使用FLUENT軟件研究了鎢礦活化浸出設(shè)備-攪拌釜并分析了釜內(nèi)流場(chǎng)特性等參數(shù)，總結(jié)了攪拌槳的安裝方式、離底高度、槳徑比以及攪拌槳之間轉(zhuǎn)速比對(duì)礦漿流場(chǎng)的影響變化規(guī)律，同時(shí)結(jié)合鎢礦回收工藝過程實(shí)際的控制要求，選擇PLC系統(tǒng)為該設(shè)備的控制系統(tǒng)，并對(duì)其硬件進(jìn)行選型。

隨著科技的不斷進(jìn)步以及工業(yè)發(fā)展對(duì)原料、能源需求量的不斷增加，采礦和選礦學(xué)科的技術(shù)能力將不斷提升，應(yīng)用的范圍將越來越廣，為數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供了機(jī)遇，同時(shí)也提出了更高的要求。