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隨著礦產(chǎn)資源的不斷開采利用，富礦和易選礦日趨減少，可利用的資源主要以復(fù)雜、貧細(xì)、難處理礦居多。近年來，應(yīng)用離心力場提高顆粒沉降速度的原理來改善微細(xì)顆粒的回收成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其中尼爾森立式離心選礦機(jī)因其對微細(xì)粒礦有較高的分選效率引起科研人員的興趣。采用離心分選技術(shù)不僅可以減少有用微細(xì)顆粒的流失，而且降低了“尾礦”和“廢石”對環(huán)境的危害。
尼爾森選礦機(jī)適用的選礦工藝有：磨礦回路中回收目的礦；尾礦中回收目的礦；半連續(xù)式選礦機(jī)適用于目的礦含量很低的貴金屬礦回收，如巖（脈）金、砂金及有色金屬伴生金的回收等；連續(xù)式選礦機(jī)主要用于黑（白）鎢礦、錫石、鐵礦和含金銀的硫化物等較大比重礦物的富集，以及從尾礦中回收含金的硫化物，進(jìn)行工業(yè)礦物的除鐵等。
雖然立式離心分選技術(shù)應(yīng)用方面發(fā)展較快，但由于離心分選過程的多樣性和復(fù)雜性，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接影響礦漿的運(yùn)動規(guī)律。目前其他類型的立式離心選礦機(jī)（如法爾肯選礦機(jī)、超轉(zhuǎn)筒式離心選礦機(jī)等）都是在尼爾森選礦機(jī)的結(jié)構(gòu)或分選原理的基礎(chǔ)上研制的新機(jī)型。大家圍繞尼爾森選礦機(jī)開展了許多研究工作，麥吉爾大學(xué)M.Greenwood等利用尼爾森選礦機(jī)進(jìn)行了鎢礦干選和濕選工藝的對比試驗(yàn)，證明了尼爾森選礦機(jī)的干選潛力；哥倫比亞國立大學(xué)LuisA.Meza等通過尼爾森選金試驗(yàn)說明反沖水壓力的取值范圍；清華大學(xué)溫雪峰等建立了在法爾肯選礦機(jī)分層區(qū)和分選區(qū)中球形顆粒的動力學(xué)方程，驗(yàn)證了實(shí)現(xiàn)微細(xì)顆粒快速沉降的關(guān)鍵因素是離心加速度。
尼爾森選礦機(jī)對密度較大的金屬礦分選效果好，但分選部件的離心錐設(shè)計(jì)目前還主要依靠經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算力學(xué)和CAE技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用有限元分析技術(shù)研究離心錐的力學(xué)特性，為設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和提高設(shè)備分選效率，促進(jìn)礦產(chǎn)資源的高效利用具有重要的意義。
尼爾森選礦機(jī)由分選部件（即離心錐）、支撐部件、給礦排礦裝置、驅(qū)動裝置、傳動裝置、供水（氣）裝置以及自動控制系統(tǒng)等組成。整臺設(shè)備由電機(jī)驅(qū)動，通過帶輪傳動使聯(lián)接在中空主軸上起分選作用的件離心錐以一定的角速度勻速旋轉(zhuǎn)，工作時，礦漿由給礦槽進(jìn)入錐體，在離心力場中沿錐壁作旋轉(zhuǎn)流動，運(yùn)行狀態(tài)下，離心錐內(nèi)可以產(chǎn)生離心加速度為60～180G的離心力場，礦漿在高速旋轉(zhuǎn)的離心錐內(nèi)沿著錐壁流動，形成一種特殊的分選床層—流化床，通過作用在礦粒上離心力的差異，反沖水的流態(tài)化松散作用，礦粒在流化床中運(yùn)動、沉降，最后實(shí)現(xiàn)分選。
尼爾森選礦機(jī)離心錐的結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了多次改進(jìn)。現(xiàn)階段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：由兩個同軸的錐套構(gòu)成；環(huán)形格條設(shè)計(jì)為楔形結(jié)構(gòu)；內(nèi)錐用聚氨酯鑄造，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖，這種設(shè)計(jì)制造方便，使用壽命長，能夠獲得較好的流態(tài)化和更高的富集比。
有限元法在數(shù)值模擬中可不受計(jì)算對象幾何形狀限制，便于分析復(fù)雜造型的結(jié)構(gòu)設(shè)備，從而廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化提供了可靠的依據(jù)。在對離心錐的有限元分析中，為體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的一般性特點(diǎn)，選擇KC-CD12型尼爾森離心選礦機(jī)為分析對象，以ANSYS有限元分析軟件為主要技術(shù)手段，對離心錐進(jìn)行分析計(jì)算。
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