浮选是细煤泥分选中应用最广、效果最好的方法,而调浆是煤泥浮选的作业起点,为浮选创造良好的初始条件,调浆流场的优化及其作用下煤泥与捕收剂作用机制的研究将为调浆流场的选择性调控提供基础理论支持。本论文系统研究射流调浆技术,以优化的射流流场中煤泥与捕收剂作用机制最佳为最终研究目标,以流体力学理论计算为基础,完成射流调浆装置模型的设计,运用数值模拟计算的方法全面系统的优化了装置的核心参数及内部流场;在优化参数的基础上制作实验室物理模型,运用激光粒子测速仪(PIV)测试实际流场,验证理论分析及计算结果,建立理想射流调浆系统;在射流调浆系统中,运用激光粒度分析测试成型人工混合煤样的粒度解析,扫描电子显微镜SEM观察射流前后物料的表面形态,EDS能谱仪测试射流前后物料所含元素的变化,研究射流流场对煤粒表面泥质矿物的剥离作用规律,采用高速摄像仪对射流流束的形态演变过程及卷吸现象进行动态捕捉,考查了引射管布置方式和工作流体射流速度变化对药剂(气泡)尺度分布的影响规律,解释了药剂(气泡)粉碎的机理;采用取样法考查射流搅拌流场中物料悬浮的临界射流速度,矿浆浓度、离底射流高度、物料粒度组成和槽体底部形态对槽体中物料悬浮能力的影响规律;采用吸光度测试法优化引射流体引射速度的最佳范围,矿浆在槽体中最佳停留及循环时间;最后在最优参数的物理模型中进行带煤调浆验证试验,并提出煤泥射流调浆技术原型。对射流装置结构参数及流场数值模拟计算结果表明,面积比、喉嘴距、吸药管布置方式、喉管长度和喷嘴出口速度对射流装置的引射能力及混合流场具有显著影响,其中面积比a=1.96～3.24、喉嘴距Le=0.3Dh～0.6Dh(Dh喉管直径)、吸药管正对喷嘴出口区域(0-Le)且对称布置、喉管长度在>9Dz(Dz喷嘴直径),射流装置的引射能力较高且混合流场最有利工作流体与引射流体的扩散混合;不同喷嘴出口速度下,工作流体和引射流体均可以在长度>9Dz的喉管内完成均匀混合。基于优化的结构参数及工作参数建立物理模型试验系统,对数值模拟计算结果予以验证;采用激光粒子测速(PIV)系统测试喉管和槽体内流场流动信息,结果表明了工作流体与引射流体在喷嘴出口区域及喉管内动量、质量交换的规律,射流流束进入槽体后的结构形态演变及搅拌环境流体的作用范围,明确了槽体的设计及射流搅拌机制。根据上述研究结果,开展射流调浆装置实验室试验,研究射流流场对煤粒表面泥质矿物的剥离作用规律,结果表明射流作用可以有效去除-0.5mm以下粒级煤泥表面罩盖的粘土类矿物质,其中-0.25mm以下煤泥表面粘附粘土类矿物质,具有一定的稳定性,褶皱和凹陷区的细泥较难去除;射流搅拌作用机制下,槽体内物料悬浮特性表明,物料悬浮的临界射流速度在6m/s～9m/s区间;矿浆浓度140g/L、离底射流高度150mm、-0.045mm细粒级含量30%、槽体倾斜10°时槽体内累计浓度方差最小,最有利于物料的悬浮。采用吸光度测试法研究引射流体最佳流速及槽体内矿浆最佳循环时间,结果表明:气体引射速度在0.86m/s,液体引射速度在0.13m/s,矿浆循环周期>1.0T,最有利药剂与煤浆均匀混合及充分吸附。研究射流流束形态及卷吸作用对物料分散混合的影响,高速动态摄像仪分析结果表明,射流流束在槽体内具有较强的集聚性,不利于物料的充分分散;流束边缘对环境流体的卷吸呈小窝湍流形态;流束内部具有更强的剪切粉碎作用;射流卷吸空气,形成的气泡90%以上为微泡且在1h内十分稳定;气泡破碎规律为0.5mm粒径以上气泡多为撕裂破灭,0.3mm粒级以下气泡是逐渐塌陷,由大变小,直至消失。射流调浆装置带煤调浆结果表明,经射流调浆后,0.5～0.25mm和-0.075mm粒级煤泥的浮选完善指标显著增加,总精煤可燃体回收率增加,但精煤灰分略有升高;综合研究结果,提出了两种射流调浆技术原型,建立射流混药装置的放大准则并计算出不同处理量装置的结构参数和工作参数。图[134]表[36]附表[55]参[160]。