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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雜、貧細、難處理礦居多。近年來，應用離心力場提高顆粒沉降速度的原理來改善微細顆粒的回收成為國內(nèi)外研究的熱點，其中尼爾森立式離心選礦機因其對微細粒礦有較高的分選效率引起科研人員的興趣。采用離心分選技術不僅可以減少有用微細顆粒的流失，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，進行工業(yè)礦物的除鐵等。
雖然立式離心分選技術應用方面發(fā)展較快，但由于離心分選過程的多樣性和復雜性，設備內(nèi)部結構直接影響礦漿的運動規(guī)律。目前其他類型的立式離心選礦機（如法爾肯選礦機、超轉筒式離心選礦機等）都是在尼爾森選礦機的結構或分選原理的基礎上研制的新機型。大家圍繞尼爾森選礦機開展了許多研究工作，麥吉爾大學M.Greenwood等利用尼爾森選礦機進行了鎢礦干選和濕選工藝的對比試驗，證明了尼爾森選礦機的干選潛力；哥倫比亞國立大學LuisA.Meza等通過尼爾森選金試驗說明反沖水壓力的取值范圍；清華大學溫雪峰等建立了在法爾肯選礦機分層區(qū)和分選區(qū)中球形顆粒的動力學方程，驗證了實現(xiàn)微細顆�？焖俪两档年P鍵因素是離心加速度。
尼爾森選礦機對密度較大的金屬礦分選效果好，但分選部件的離心錐設計目前還主要依靠經(jīng)驗。隨著計算力學和CAE技術的發(fā)展，應用有限元分析技術研究離心錐的力學特性，為設備的結構設計優(yōu)化和提高設備分選效率，促進礦產(chǎn)資源的高效利用具有重要的意義。
尼爾森選礦機由分選部件（即離心錐）、支撐部件、給礦排礦裝置、驅動裝置、傳動裝置、供水（氣）裝置以及自動控制系統(tǒng)等組成。整臺設備由電機驅動，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，工作時，礦漿由給礦槽進入錐體，在離心力場中沿錐壁作旋轉流動，運行狀態(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，礦粒在流化床中運動、沉降，最后實現(xiàn)分選。
尼爾森選礦機離心錐的結構經(jīng)歷了多次改進�，F(xiàn)階段的結構特點為：由兩個同軸的錐套構成；環(huán)形格條設計為楔形結構；內(nèi)錐用聚氨酯鑄造，其結構簡圖如圖，這種設計制造方便，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)值模擬中可不受計算對象幾何形狀限制，便于分析復雜造型的結構設備，從而廣泛應用于產(chǎn)品的結構設計中，為結構的合理優(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)結構的一般性特點，選擇KC-CD12型尼爾森離心選礦機為分析對象，以ANSYS有限元分析軟件為主要技術手段，對離心錐進行分析計算。
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