層和分離心過(guò)程,稱跳汰水力、風(fēng)力跳汰床

第5章跳汰選礦5.1概述1什么是跳汰選礦跳汰選礦——礦物顆?；旌衔镌诖怪泵}動(dòng)介質(zhì)流作用下，按密度差異進(jìn)行分層和分離心過(guò)程，稱跳汰。水力、風(fēng)力跳汰床層——物料給入跳汰機(jī)篩板上，形成的一定厚度的物料層。

2物料的分層過(guò)程在脈動(dòng)水流的作用下，物料得以按密度分層。在水流的上升期間，床層被抬起松散開(kāi)，重礦物趨向底層轉(zhuǎn)移，及至水流轉(zhuǎn)而向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，床層的松散度減少，開(kāi)始是粗顆粒的運(yùn)動(dòng)變困難，以后床層愈來(lái)愈緊密，只有細(xì)小的礦物顆?？梢源┻^(guò)間隙向下運(yùn)動(dòng)，稱鉆隙運(yùn)動(dòng)。下降水流停止，分層亦暫停止。直到第二周期開(kāi)始，又繼續(xù)進(jìn)行這樣的分層運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)。最后密度大的礦粒集中到了底層，密度小的礦粒進(jìn)入到上層，完成了按密度分層，密度小的礦粒進(jìn)入到上層，完成了按密度分層，這一過(guò)程如圖示，用特殊的排料裝置分別接出后，即可得到不同密度的礦物。圖2-5-1一周期松散與分層過(guò)程。分層的內(nèi)因：礦粒自身的性質(zhì)；分層的外因：交變水流。3、跳汰機(jī)內(nèi)水流水平流：對(duì)礦粒分層有一定影響，但主要起潤(rùn)、運(yùn)輸物料作用。垂直脈動(dòng)水：決定跳汰分層。跳汰周期——脈動(dòng)水每完成一次周期性變化所用時(shí)間。T跳汰周期特性曲線——一周期內(nèi)，水速隨時(shí)間變化關(guān)系曲線。周期特性基本形式：1）只有間斷上升流；旋轉(zhuǎn)閥門。2）只有間斷下降流；動(dòng)篩。3）交流水流：活塞、隔膜、壓縮空氣。二、跳汰選礦發(fā)展各簡(jiǎn)況手動(dòng)動(dòng)篩活塞式跳汰機(jī)鮑姆跳汰機(jī)跳汰理論發(fā)展三跳汰在重力選礦中的地位跳汰選礦具有工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作維修方便，處理量大和投資少且有足夠分選精度等優(yōu)點(diǎn)。因而在煤的可選性適宜時(shí)，被優(yōu)先采用。煤炭分選，跳汰選煤的比重很大，全世界有50%的洗選煤炭是跳汰選，我國(guó)和德國(guó)占60%左右，遠(yuǎn)超過(guò)其它選煤方法。跳汰選粒度級(jí)別寬，分級(jí)、不分級(jí)。跳汰機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，除極難選煤外，均可采用跳汰法。5.2跳汰選礦原理1位能分層觀點(diǎn)

這一觀點(diǎn)是邁耶爾（Mayer,1947）提出的，它是從群粒角度分析跳汰分層過(guò)程機(jī)理的各學(xué)說(shuō)中具有代表性的學(xué)說(shuō)。從自然界中各種物理的和化學(xué)的變化過(guò)程中，熱力學(xué)第二定律認(rèn)為：任何體系都傾向于自由能降低。也就是說(shuō)，一種過(guò)程如果在變化前到變化后，伴隨著能量降低，那么這個(gè)過(guò)程必將自發(fā)地進(jìn)行。邁耶爾：將床層視為一個(gè)整體，提出床層分層前所具有的位能，高于分層后所具有的位能。因此，只要給床層創(chuàng)造一個(gè)適當(dāng)?shù)乃缮l件，重物料就必然自發(fā)地進(jìn)入床層的下層。分層是通過(guò)性質(zhì)不同顆粒在床層中重新分布而達(dá)到床層內(nèi)部位能降低的過(guò)程。而床層位能降低的速度就是床層的分層速度。懸浮體進(jìn)行的分層，下層集中著粗粒和重粒，上層集中著粗粒和細(xì)粒，位能的主要部分都轉(zhuǎn)化為克服顆粒之間的各種阻力的功。以圖2-5-2示來(lái)分析跳汰過(guò)程的能量傳遞與轉(zhuǎn)換。某一系統(tǒng)在一開(kāi)始是混合均勻的，其重心位于H/2處，它的位能E1為：

E1=（h1+h2)(m1+m2)/2式中

h1、h2──分別為輕、重物料的厚度；

m1、m2──分別是輕、重物料的重量。當(dāng)經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的跳汰時(shí)間后，假定床層完全分層，即重產(chǎn)物全部在下層，輕產(chǎn)物全部在上層，此時(shí)床層位能降低到

E2=h2m2/2+(h2+h1/2)m1

分層前后能量的變化為E=E1-E2=(m2h1-m1h2)/2=h1h2A(22-11)/2由于在分層過(guò)程中，床層內(nèi)輕重物料各自的數(shù)量不以生變化，式中的hlhh/2及A為定值，而當(dāng)分層過(guò)程是可以發(fā)生時(shí)，則E必定為正值。因此有

22>11

散密度高的處于最底層。粒群的散密度是物料的密度與粒群在自然堆積狀態(tài)時(shí)和固體容積濃度的乘積，而容積濃度又是礦粒形狀及粒群粒度組成的函數(shù)；粒度相同而密度不同的兩種礦粒，在自然堆積時(shí)，其容積濃度是相同的；分層結(jié)果必然是高密度礦粒位于下層，低密度礦粒位于上層。若密度相同而粒度不同的兩種礦粒，在自然堆積時(shí)，大粒度者的固體容積濃度高，分層結(jié)果必然是粒度大的位于下層，粒度小的位于上層。

5.2.2分層過(guò)程的動(dòng)力學(xué)學(xué)說(shuō)從個(gè)別顆粒的運(yùn)動(dòng)差異中探討分層原因的學(xué)說(shuō)提出最早，先后有：按顆粒的自由沉降速度差分層學(xué)說(shuō)，按顆粒的干涉沉降速度差分層學(xué)說(shuō)，按顆粒的初加速度差分層學(xué)說(shuō)及按干涉沉降一吸吸作用分層學(xué)說(shuō)等。以上均不夠全面。維諾格拉道夫(1952年)以數(shù)學(xué)形式，將各項(xiàng)因素加以概括列出力學(xué)微分方程式，算是總其大成。在垂直交變流中，床層中的顆粒所受到的作用力有:顆粒在介質(zhì)中的重力、介質(zhì)阻力、介質(zhì)被帶動(dòng)作加速運(yùn)動(dòng)的附加慣性阻力、介質(zhì)本身作加速運(yùn)動(dòng)的附加推力及床層中其他顆粒對(duì)運(yùn)動(dòng)顆粒的摩擦碰撞機(jī)械阻力等。

l、床層中的礦粒在垂直交變流中的受力分析假定取作用在顆粒上的力，其作用方向以向下為正、向上為負(fù)。

1)礦粒在介質(zhì)中重力G02）礦粒與水間相對(duì)運(yùn)動(dòng)vc

引起的介質(zhì)阻力R1方向向上，取“－”3）介質(zhì)流對(duì)礦粒的附加推力F14)附加慣性阻力Rg

j–附加質(zhì)量系數(shù)，球形顆粒，j=0.5

Rg

與相對(duì)加速度方向相反。介質(zhì)流中，Rg

為負(fù)5)機(jī)械阻力Rj

因其復(fù)雜，難以數(shù)學(xué)表示2礦粒在垂直交變介質(zhì)流中運(yùn)動(dòng)微分方程式當(dāng)不考慮機(jī)械阻力時(shí)5.2.3跳汰過(guò)程中垂直交變水流的運(yùn)動(dòng)特性一跳汰機(jī)內(nèi)垂直交變水流的運(yùn)動(dòng)特性以活塞跳汰機(jī)為例，討論水流特性1活塞上、下運(yùn)動(dòng)的速度

v=rsint當(dāng)t=0,時(shí)，vmin=0;t=/2,3/2時(shí)，vmax=r=0.15nr.2活塞運(yùn)動(dòng)的加速度

a=dv/dt=2rcost3活塞行程

h=∫0t

vdt=r(1-cos

t)4跳汰室運(yùn)動(dòng)參數(shù)考慮跳汰室面積與活塞室面積不同，活塞與壁間漏水。速度、加速度及行程分別為：

u=A1/A2βrsinta=A1/A2βdv/dt=2rcosth=∫0t

vdt=A1/A2βr(1-cos

t)

為松散，篩下補(bǔ)加水。Ud

如圖7-4所示。二、水流運(yùn)動(dòng)特性對(duì)床層松散與分層作用（一）t1

階段：水流加速上升時(shí)期（上升初期）1、水流特點(diǎn)水流上升，速度由零到最大，加速度由最大減為零。2、床層狀態(tài)床層主要處于緊密狀態(tài)，礦粒的運(yùn)動(dòng)分層受到一定限制。3、水流對(duì)分層的影響礦粒與介質(zhì)間的相對(duì)速度較大，對(duì)按密度分層不利。4、水流運(yùn)動(dòng)的任務(wù)、作用較快地將床層舉起，使其占據(jù)一定高度，為床層進(jìn)一步的充分松散與分層，創(chuàng)造一個(gè)空間條件。（二）t2

階段：水流減速上升時(shí)期（上升末期）1、水流特點(diǎn)水流上升，速度由最大到零，加速度由零減為負(fù)最大。2、床層狀態(tài)床層逐漸達(dá)到最大松散狀態(tài)。3、水流對(duì)分層的影響礦粒與介質(zhì)間的相對(duì)速度小，瞬時(shí)達(dá)零，然后，再增大。對(duì)按密度分層有利。4、水流運(yùn)動(dòng)的任務(wù)、作用使床層盡快擴(kuò)展松散，并使松散狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間，為按密度分層提供足夠的空間和時(shí)間。上升水流宜開(kāi)始短而速，爾后長(zhǎng)而緩。（三）t3

階段：水流加速下降時(shí)期（下降初期）1、水流特點(diǎn)水流下，速度由零到負(fù)最大，加速度亦向下。2、床層狀態(tài)床層逐漸趨于緊密。高密度粗粒、密度小粒度細(xì)礦粒運(yùn)動(dòng)3、水流對(duì)分層的影響礦粒與介質(zhì)間的相對(duì)速度小，對(duì)按密度分層有利。吸啜作用：粒度小的顆粒，在逐漸收縮的床層間隙中繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)。（四）t4

階段：水流減速下降時(shí)期（下降末期）1、水流特點(diǎn)水流下降，速度由負(fù)最大到零，加速度由零到最大。2、床層狀態(tài)床層處于緊密狀態(tài)。3、水流對(duì)分層的影響分層基本停止。存在吸啜作用下降期，使床層的松散時(shí)間盡可能延長(zhǎng)讓分層過(guò)程得以充分進(jìn)行；分層完，下降流盡快停止。初長(zhǎng)而緩，末短而速。跳汰周期合理與否從三方面：對(duì)床層盡快松散是否有利，對(duì)按密度分層作用的效果如何，對(duì)吸啜作用的影響。3幾個(gè)典型跳汰周期的分析

(1)活塞跳汰機(jī)的對(duì)稱跳汰周期特性曲線水流速度和時(shí)間之間具有正弦曲線的關(guān)系為了在上升初期能將床層舉到必要的高度，則要求有較強(qiáng)的上升流速，但同時(shí)也造成了同樣強(qiáng)烈的下降水流，致使床層過(guò)早緊密，縮短了有效分選的時(shí)間，不但降低跳汰機(jī)處理能力，而且因強(qiáng)烈的吸吸作用，導(dǎo)致許多低密度礦?；烊敫呙芏犬a(chǎn)物中;由于上升水流作用時(shí)間比較長(zhǎng)，粒度和形狀對(duì)分層的不利影響也加大。

(2)上升水速大、作用時(shí)間長(zhǎng)的跳汰周期特性曲線如圖2-5-6(a)所示的跳汰周期特性曲線。該跳汰周期的不對(duì)稱程度，取決于給人的篩下水量。在此跳汰周期中，因獲得較強(qiáng)的上升水流，對(duì)床層的松散有利，使跳汰機(jī)處理能力得以提高。但因上升水流作用時(shí)間較長(zhǎng)，故不適于分選寬粒級(jí)和不分級(jí)的物料。

在分選粗粒金屬礦石時(shí)常采用此種跳汰周期。該跳汰周期也可用來(lái)分選經(jīng)過(guò)初步分級(jí)的煤炭(0·5一13mm粒級(jí))。

(3)上升水速大于下降水速但作用時(shí)間相等的跳汰周期在正弦跳汰周期水流下降階段，間斷地給人篩下補(bǔ)加水，可得到如圖2-5-6(b)所示的水流運(yùn)動(dòng)特性曲線。這種跳汰周期的上升水流，相比圖2-5-6(a)的上升水流，作用力減弱了;其下降水流在降低流速的同時(shí)，相對(duì)圖(a)延長(zhǎng)了作用時(shí)間，吸啜作用略有增強(qiáng)。因此，在處理寬粒級(jí)的細(xì)粒物料時(shí)，比上述兩種跳汰周期要好。如我國(guó)鎢、錫礦選礦廠處理細(xì)粒級(jí)物料的跳汰機(jī)曾使用過(guò)這種跳汰周期。(4)上升水速大但作用時(shí)間短的不對(duì)稱跳汰周期如圖2-5-6(c)所示的不對(duì)稱跳汰周期。在進(jìn)氣期間，水流被壓縮空氣推動(dòng)，急速上升。接著供氣中斷，有一短暫休止期，此時(shí)水流因慣性只作較弱的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓縮空氣排出時(shí)，水流借自重下降，于是獲得一個(gè)速度緩而作用時(shí)間長(zhǎng)的下降水流。過(guò)去國(guó)內(nèi)外用它處理脫泥后的寬粒級(jí)或不分級(jí)煤炭;國(guó)外也有少數(shù)選礦廠用它分選鐵、錳及某些氧化鉛鋅礦石。這種上升水流短而速、下降水流長(zhǎng)而緩的跳汰周期，處理寬粒級(jí)或不分級(jí)物料，無(wú)論是從松散、分層、還是吸啜作用，都是不適宜的。

(5)上升水速較緩但作用時(shí)間較長(zhǎng)的不對(duì)稱跳汰周期上升水速緩慢，致使床層松散進(jìn)程較慢，然而床層一旦松散，隨著上升水流逐漸減弱，收縮過(guò)程也緩慢，這不但使分層作用時(shí)間延長(zhǎng)，而且在此期間，礦粒與水流之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度也較小，礦粒粒度和形狀對(duì)按密度分層的影響很弱，故對(duì)分層有利。由于松散進(jìn)程慢，床層不宜過(guò)厚，跳汰機(jī)處理能力偏低(每平方米處理6~10t)。其下降水流速度快、作用時(shí)間短。從下降初期來(lái)看，盡管不利于按密度分層，但因上升末期流速慢、時(shí)間長(zhǎng)，不少粗粒重物料已落回篩板，故在此階段參與分層活動(dòng)更多的是中、細(xì)粒級(jí)顆粒，而下降初期又是吸掇作用的主要階段，故從整體來(lái)看對(duì)分選寬粒級(jí)或不分級(jí)物料有利;水流下降末期短而速，正是分選的有利條件。這種跳汰周期(見(jiàn)圖2-5-6(d))特性，適合處理不分級(jí)煤。

實(shí)踐證明:跳汰周期曲線形式是獲得良好分選效果的重要因素之一。合理的跳汰周期曲線應(yīng)與被選物料性質(zhì)相適應(yīng)，使床層呈適宜的松散狀態(tài)，顆粒主要借重力加速度差相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這是選擇跳汰周期曲線的基本原則。5.3跳汰機(jī)跳汰機(jī)的類型及應(yīng)用風(fēng)力、水力水力：活塞、隔膜、空氣脈動(dòng)、水力脈動(dòng)、動(dòng)篩5.3.1選煤用跳汰機(jī)（一）篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)（鮑姆式跳汰機(jī)）不分級(jí)煤用跳汰機(jī)、塊煤跳汰機(jī)、末煤跳汰機(jī)1、基本結(jié)構(gòu)如圖2-5-7所示。跳汰機(jī)由機(jī)體、風(fēng)閥、篩板、排料裝置和排矸道組成。機(jī)體有跳汰室和空氣室。風(fēng)閥將壓縮空氣給入空氣室使跳汰室內(nèi)產(chǎn)生脈動(dòng)水流。補(bǔ)充水有篩下水、水平水流。原料由機(jī)頭給入。產(chǎn)品（矸石、中煤）經(jīng)各段的排料裝置排到各自的排料道，與透篩的重產(chǎn)物經(jīng)脫水斗提機(jī)排出，精煤由溢流口排出。2、主要零部件1）跳汰機(jī)機(jī)體

a.跳汰機(jī)的段數(shù)和隔室跳汰機(jī)機(jī)體有單段、兩段或多段。每段有2-3個(gè)隔室，每隔室設(shè)有風(fēng)閥和篩下頂水管。每段未有排料道，其長(zhǎng)度已系列化?？筛鶕?jù)原料性質(zhì)和對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求選定。現(xiàn)代跳汰機(jī)，機(jī)體分隔室制造。部件標(biāo)準(zhǔn)化。

b.機(jī)體形狀

c.空氣室與跳汰室寬度的比例空氣室與跳汰室寬度比，對(duì)水流沿跳汰寬度分布均勻與否是一重要問(wèn)題。該比值小，沿跳汰機(jī)斷面的水流分布不均。一般，塊煤，0.7-1.0，未煤，0.45-0.8。

2）跳汰機(jī)的篩板跳汰篩板上為分層空間，承托床層，控制透篩排料速度和重產(chǎn)物床層的水平移動(dòng)速度。要有一定的剛性，耐磨性和堅(jiān)固耐用性。

傾角、孔形、開(kāi)孔率選擇要合理。傾角的大小與原料的性質(zhì)有關(guān)。篩板傾角的作用是保持床層的運(yùn)動(dòng)速度和床層有一定厚度及透篩量，一般第一段篩板傾角大于第二段篩板的傾角。

跳汰機(jī)篩孔尺寸與原料的性質(zhì)和排料方式有關(guān)。增大篩孔，右減少水流阻力，加大下降水流的吸啜力和透篩排料。3）跳汰機(jī)風(fēng)閥風(fēng)閥作用是周期性的使空氣室與風(fēng)包、風(fēng)機(jī)和大氣相連或隔絕，從而在跳汰室內(nèi)形成脈動(dòng)水流。（1）滑動(dòng)風(fēng)閥其原理如圖示，跳汰周期只能在較小的范圍內(nèi)調(diào)整。裝有該風(fēng)閥的跳汰機(jī)的處理能力低?；瑒?dòng)風(fēng)閥已基本淘汰。（2）旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥結(jié)構(gòu)及原理如圖7-14所示。進(jìn)氣-膨脹-壓縮過(guò)程。各部分的時(shí)間長(zhǎng)短可在較大范圍內(nèi)調(diào)整。放置風(fēng)閥工作特性曲線圖7-15。

旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的特性曲線，即為一個(gè)跳汰周期內(nèi)風(fēng)閥進(jìn)氣、排氣面積的變化曲線。（3）電控氣動(dòng)風(fēng)閥電控氣動(dòng)風(fēng)閥是利用電子數(shù)控裝置和電磁閥來(lái)控制跳汰機(jī)進(jìn)氣和排氣的風(fēng)閥，其頻率和特性曲線可以任意調(diào)整。如圖7-16為工作原理圖。優(yōu)點(diǎn)：可用無(wú)極調(diào)節(jié)跳汰頻率和跳汰周期特性，對(duì)不同可選性的原煤適應(yīng)能力強(qiáng)，閥門開(kāi)頭迅速及時(shí)，并可自動(dòng)調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜、需單獨(dú)配置高壓風(fēng)源，氣缸加工精度高、維修工作量大。（4）跳汰機(jī)的排料裝置跳汰機(jī)的排料裝置作用是將床層按密度分層后的物料，準(zhǔn)確、及時(shí)、連續(xù)地排出重產(chǎn)品，并保證床層穩(wěn)定、產(chǎn)品的質(zhì)量和跳汰機(jī)的處理能力。各段輕產(chǎn)物溢流排出。重產(chǎn)物有篩上末端排料和透篩排料兩種。塊煤以末端排料為主，末煤以透篩為主。（1）溢流堰溢流堰作用是與重產(chǎn)物排料裝置配合，控制床層保持一定厚度，并使輕產(chǎn)物隨溢流排走。高溢流堰、半溢流堰、無(wú)堰。如圖7-17所示。（2）重產(chǎn)物的排料裝置（a)排料裝置在跳汰機(jī)中的位置如圖7-18所示，正排矸、倒排矸、中部排矸。

(b)排料裝置型式葉輪式——排料連續(xù)、均勻穩(wěn)定，但排料箱的寬度大，占用跳汰機(jī)的有效面積大，易堆積物料。扇形閘門——結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、排料寬度小、氣缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)可根據(jù)床層厚度的變化和自然控制排料等優(yōu)點(diǎn)。但因排料箱內(nèi)脈動(dòng)水流嚴(yán)重竄擾排料口并影響床層的良好分層，使產(chǎn)品污染或損失，還易被大塊矸石卡住。象鼻子管排料裝置——自動(dòng)平衡排料量。浮標(biāo)閘門排料機(jī)構(gòu)

（3）透篩排料人工床層：在跳汰過(guò)程中人工床層起到排料閘門作用，用以控制重產(chǎn)物的透篩速度和產(chǎn)品的質(zhì)量。人工床層粒度、密度、形狀與厚度。粒度為給料最大粒度的3-4倍，密度略高于重產(chǎn)物中礦粒的最大密度。厚度不易過(guò)高，影響透篩速度。石英、長(zhǎng)石。（4）排料裝置自動(dòng)化采用自動(dòng)排料裝置，可及時(shí)、連續(xù)排放重產(chǎn)物，并使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，床層厚度適中。檢測(cè)元件：浮標(biāo)裝置、測(cè)壓管裝置、放射性同位素；控制裝置：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：3篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)系列WTLTWLTG（二）篩下空氣室跳汰機(jī)二、水流運(yùn)動(dòng)特性對(duì)床層松散與分層作用（一）t1

階段：水流加速上升時(shí)期（上升初期）1、水流特點(diǎn)水流上升，速度由零到最大，加速度由最大減為零。2、床層狀態(tài)床層主要處于緊密狀態(tài)，礦粒的運(yùn)動(dòng)分層受到一定限制。3、水流對(duì)分層的影響礦粒與介質(zhì)間的相對(duì)速度較大，對(duì)按密度分層不利。4、水流運(yùn)動(dòng)的任務(wù)、作用較快地將床層舉起，使其占據(jù)一定高度，為床層進(jìn)一步的充分松散與分層，創(chuàng)造一個(gè)空間條件。（二）t2

階段：水流減速上升時(shí)期（上升末期）1、水流特點(diǎn)水流上升，速度由最大到零，加速度由零減為負(fù)最大。2、床層狀態(tài)床層逐漸達(dá)到最大松散狀態(tài)。3、水流對(duì)分層的影響礦粒與介質(zhì)間的相對(duì)速度小，瞬時(shí)達(dá)零，然后，再增大。對(duì)按密度分層有利。4、水流運(yùn)動(dòng)的任務(wù)、作用使床層盡快擴(kuò)展松散，并使松散狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間，為按密度分層提供足夠的空間和時(shí)間。上升水流宜開(kāi)始短而速，爾后長(zhǎng)而緩。（三）t3

階段：水流加速下降時(shí)期（下降初期）1、水流特點(diǎn)水流下，速度由零到負(fù)最大，加速度亦向下。2、床層狀態(tài)床層逐漸趨于緊密。高密度粗粒、密度小粒度細(xì)礦粒運(yùn)動(dòng)3、水流對(duì)分層的影響礦粒與介質(zhì)間的相對(duì)速度小，對(duì)按密度分層有利。吸啜作用：粒度小的顆粒，在逐漸收縮的床層間隙中繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)。（四）t4

階段：水流減速下降時(shí)期（下降末期）1、水流特點(diǎn)水流下降，速度由負(fù)最大到零，加速度由零到最大。2、床層狀態(tài)床層處于緊密狀態(tài)。3、水流對(duì)分層的影響分層基本停止。存在吸啜作用下降期，使床層的松散時(shí)間盡可能延長(zhǎng)讓分層過(guò)程得以充分進(jìn)行；分層完，下降流盡快停止。初長(zhǎng)而緩，末短而速。跳汰周期合理與否從三方面：對(duì)床層盡快松散是否有利，對(duì)按密度分層作用的效果如何，對(duì)吸啜作用的影響。3幾個(gè)典型跳汰周期的分析跳汰周期的特征，以跳汰周期特性曲線來(lái)描述。為了合理地選擇跳汰周期，對(duì)工業(yè)上使用的幾個(gè)典型跳汰周期，進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

(1)活塞跳汰機(jī)的對(duì)稱跳汰周期特性曲線水流速度和時(shí)間之間具有正弦曲線的關(guān)系為了在上升初期能將床層舉到必要的高度，則要求有較強(qiáng)的上升流速，但同時(shí)也造成了同樣強(qiáng)烈的下降水流，致使床層過(guò)早緊密，縮短了有效分選的時(shí)間，不但降低跳汰機(jī)處理能力，而且因強(qiáng)烈的吸吸作用，導(dǎo)致許多低密度礦?；烊敫呙芏犬a(chǎn)物中;由于上升水流作用時(shí)間比較長(zhǎng)，粒度和形狀對(duì)分層的不利影響也加大。

(2)上升水速大、作用時(shí)間長(zhǎng)的跳汰周期特性曲線如圖2-5-6(a)所示的跳汰周期特性曲線。該跳汰周期的不對(duì)稱程度，取決于給人的篩下水量。在此跳汰周期中，因獲得較強(qiáng)的上升水流，對(duì)床層的松散有利，使跳汰機(jī)處理能力得以提高。但因上升水流作用時(shí)間較長(zhǎng)，故不適于分選寬粒級(jí)和不分級(jí)的物料。

在分選粗粒金屬礦石時(shí)常采用此種跳汰周期。該跳汰周期也可用來(lái)分選經(jīng)過(guò)初步分級(jí)的煤炭(0·5一13mm粒級(jí))。

(3)上升水速大于下降水速但作用時(shí)間相等的跳汰周期在正弦跳汰周期水流下降階段，間斷地給人篩下補(bǔ)加水，可得到如圖2-5-6(b)所示的水流運(yùn)動(dòng)特性曲線。這種跳汰周期的上升水流，相比圖2-5-6(a)的上升水流，作用力減弱了;其下降水流在降低流速的同時(shí)，相對(duì)圖(a)延長(zhǎng)了作用時(shí)間，吸啜作用略有增強(qiáng)。因此，在處理寬粒級(jí)的細(xì)粒物料時(shí)，比上述兩種跳汰周期要好。如我國(guó)鎢、錫礦選礦廠處理細(xì)粒級(jí)物料的跳汰機(jī)曾使用過(guò)這種跳汰周期。(4)上升水速大但作用時(shí)間短的不對(duì)稱跳汰周期如圖2-5-6(c)所示的不對(duì)稱跳汰周期。在進(jìn)氣期間，水流被壓縮空氣推動(dòng)，急速上升。接著供氣中斷，有一短暫休止期，此時(shí)水流因慣性只作較弱的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓縮空氣排出時(shí)，水流借自重下降，于是獲得一個(gè)速度緩而作用時(shí)間長(zhǎng)的下降水流。過(guò)去國(guó)內(nèi)外用它處理脫泥后的寬粒級(jí)或不分級(jí)煤炭;國(guó)外也有少數(shù)選礦廠用它分選鐵、錳及某些氧化鉛鋅礦石。這種上升水流短而速、下降水流長(zhǎng)而緩的跳汰周期，處理寬粒級(jí)或不分級(jí)物料，無(wú)論是從松散、分層、還是吸啜作用，都是不適宜的。

(5)上升水速較緩但作用時(shí)間較長(zhǎng)的不對(duì)稱跳汰周期上升水速緩慢，致使床層松散進(jìn)程較慢，然而床層一旦松散，隨著上升水流逐漸減弱，收縮過(guò)程也緩慢，這不但使分層作用時(shí)間延長(zhǎng)，而且在此期間，礦粒與水流之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度也較小，礦粒粒度和形狀對(duì)按密度分層的影響很弱，故對(duì)分層有利。由于松散進(jìn)程慢，床層不宜過(guò)厚，跳汰機(jī)處理能力偏低(每平方米處理6~10t)。其下降水流速度快、作用時(shí)間短。從下降初期來(lái)看，盡管不利于按密度分層，但因上升末期流速慢、時(shí)間長(zhǎng)，不少粗粒重物料已落回篩板，故在此階段參與分層活動(dòng)更多的是中、細(xì)粒級(jí)顆粒，而下降初期又是吸掇作用的主要階段，故從整體來(lái)看對(duì)分選寬粒級(jí)或不分級(jí)物料有利;水流下降末期短而速，正是分選的有利條件。這種跳汰周期(見(jiàn)圖2-5-6(d))特性，適合處理不分級(jí)煤。

實(shí)踐證明:跳汰周期曲線形式是獲得良好分選效果的重要因素之一。合理的跳汰周期曲線應(yīng)與被選物料性質(zhì)相適應(yīng)，使床層呈適宜的松散狀態(tài)，顆粒主要借重力加速度差相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這是選擇跳汰周期曲線的基本原則。5.3跳汰機(jī)跳汰機(jī)的類型及應(yīng)用風(fēng)力、水力水力：活塞、隔膜、空氣脈動(dòng)、水力脈動(dòng)、動(dòng)篩5.3.1選煤用跳汰機(jī)（一）篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)（鮑姆式跳汰機(jī)）不分級(jí)煤用跳汰機(jī)、塊煤跳汰機(jī)、末煤跳汰機(jī)1、基本結(jié)構(gòu)如圖2-5-7所示。跳汰機(jī)由機(jī)體、風(fēng)閥、篩板、排料裝置和排矸道組成。機(jī)體有跳汰室和空氣室。風(fēng)閥將壓縮空氣給入空氣室使跳汰室內(nèi)產(chǎn)生脈動(dòng)水流。補(bǔ)充水有篩下水、水平水流。原料由機(jī)頭給入。產(chǎn)品（矸石、中煤）經(jīng)各段的排料裝置排到各自的排料道，與透篩的重產(chǎn)物經(jīng)脫水斗提機(jī)排出，精煤由溢流口排出。2、主要零部件1）跳汰機(jī)機(jī)體

a.跳汰機(jī)的段數(shù)和隔室跳汰機(jī)機(jī)體有單段、兩段或多段。每段有2-3個(gè)隔室，每隔室設(shè)有風(fēng)閥和篩下頂水管。每段未有排料道，其長(zhǎng)度已系列化?？筛鶕?jù)原料性質(zhì)和對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求選定?，F(xiàn)代跳汰機(jī)，機(jī)體分隔室制造。部件標(biāo)準(zhǔn)化。

b.機(jī)體形狀

c.空氣室與跳汰室寬度的比例空氣室與跳汰室寬度比，對(duì)水流沿跳汰寬度分布均勻與否是一重要問(wèn)題。該比值小，沿跳汰機(jī)斷面的水流分布不均。一般，塊煤，0.7-1.0，未煤，0.45-0.8。

2）跳汰機(jī)的篩板跳汰篩板上為分層空間，承托床層，控制透篩排料速度和重產(chǎn)物床層的水平移動(dòng)速度。要有一定的剛性，耐磨性和堅(jiān)固耐用性。

傾角、孔形、開(kāi)孔率選擇要合理。傾角的大小與原料的性質(zhì)有關(guān)。篩板傾角的作用是保持床層的運(yùn)動(dòng)速度和床層有一定厚度及透篩量，一般第一段篩板傾角大于第二段篩板的傾角。

跳汰機(jī)篩孔尺寸與原料的性質(zhì)和排料方式有關(guān)。增大篩孔，右減少水流阻力，加大下降水流的吸啜力和透篩排料。3）跳汰機(jī)風(fēng)閥風(fēng)閥作用是周期性的使空氣室與風(fēng)包、風(fēng)機(jī)和大氣相連或隔絕，從而在跳汰室內(nèi)形成脈動(dòng)水流。（1）滑動(dòng)風(fēng)閥其原理如圖示，跳汰周期只能在較小的范圍內(nèi)調(diào)整。裝有該風(fēng)閥的跳汰機(jī)的處理能力低?；瑒?dòng)風(fēng)閥已基本淘汰。（2）旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥結(jié)構(gòu)及原理如圖7-14所示。進(jìn)氣-膨脹-壓縮過(guò)程。各部分的時(shí)間長(zhǎng)短可在較大范圍內(nèi)調(diào)整。放置風(fēng)閥工作特性曲線圖7-15。

旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥的特性曲線，即為一個(gè)跳汰周期內(nèi)風(fēng)閥進(jìn)氣、排氣面積的變化曲線。（3）電控氣動(dòng)風(fēng)閥電控氣動(dòng)風(fēng)閥是利用電子數(shù)控裝置和電磁閥來(lái)控制跳汰機(jī)進(jìn)氣和排氣的風(fēng)閥，其頻率和特性曲線可以任意調(diào)整。如圖7-16為工作原理圖。優(yōu)點(diǎn)：可用無(wú)極調(diào)節(jié)跳汰頻率和跳汰周期特性，對(duì)不同可選性的原煤適應(yīng)能力強(qiáng)，閥門開(kāi)頭迅速及時(shí)，并可自動(dòng)調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜、需單獨(dú)配置高壓風(fēng)源，氣缸加工精度高、維修工作量大。（4）跳汰機(jī)的排料裝置跳汰機(jī)的排料裝置作用是將床層按密度分層后的物料，準(zhǔn)確、及時(shí)、連續(xù)地排出重產(chǎn)品，并保證床層穩(wěn)定、產(chǎn)品的質(zhì)量和跳汰機(jī)的處理能力。各段輕產(chǎn)物溢流排出。重產(chǎn)物有篩上末端排料和透篩排料兩種。塊煤以末端排料為主，末煤以透篩為主。（1）溢流堰溢流堰作用是與重產(chǎn)物排料裝置配合，控制床層保持一定厚度，并使輕產(chǎn)物隨溢流排走。高溢流堰、半溢流堰、無(wú)堰。如圖7-17所示。（2）重產(chǎn)物的排料裝置（a)排料裝置在跳汰機(jī)中的位置如圖7-18所示，正排矸、倒排矸、中部排矸。

(b)排料裝置型式葉輪式——排料連續(xù)、均勻穩(wěn)定，但排料箱的寬度大，占用跳汰機(jī)的有效面積大，易堆積物料。扇形閘門——結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、排料寬度小、氣缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)可根據(jù)床層厚度的變化和自然控制排料等優(yōu)點(diǎn)。但因排料箱內(nèi)脈動(dòng)水流嚴(yán)重竄擾排料口并影響床層的良好分層，使產(chǎn)品污染或損失，還易被大塊矸石卡住。象鼻子管排料裝置——自動(dòng)平衡排料量。浮標(biāo)閘門排料機(jī)構(gòu)

（3）透篩排料人工床層：在跳汰過(guò)程中人工床層起到排料閘門作用，用以控制重產(chǎn)物的透篩速度和產(chǎn)品的質(zhì)量。人工床層粒度、密度、形狀與厚度。粒度為給料最大粒度的3-4倍，密度略高于重產(chǎn)物中礦粒的最大密度。厚度不易過(guò)高，影響透篩速度。石英、長(zhǎng)石。（4）排料裝置自動(dòng)化采用自動(dòng)排料裝置，可及時(shí)、連續(xù)排放重產(chǎn)物，并使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，床層厚度適中。檢測(cè)元件：浮標(biāo)裝置、測(cè)壓管裝置、放射性同位素；控制裝置：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：3篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)系列WTLTWLTG（二）篩下空氣室跳汰機(jī)2篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)系列WTLTWLTG（二）篩下空氣室跳汰機(jī)

篩下空氣室跳汰機(jī)的空氣室在跳汰室的下面，克服了篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)跳汰室中水波沿寬度方向的不均勻問(wèn)題，使得跳汰機(jī)在提高處理量，向設(shè)備大型化發(fā)展上邁出一大步。自從50年代中期日本高桑健等人研制出第一臺(tái)篩下空氣室跳汰機(jī)以來(lái)，各國(guó)相繼開(kāi)展了對(duì)篩下空氣室跳汰機(jī)的研制工作。64年我國(guó)LTX試制成功。目前，有7種規(guī)格，LTX-6，8，10，12，14，16，35等。篩下空氣室跳汰機(jī)除了把空氣室移到篩下以外，其它部分與篩側(cè)式跳汰機(jī)結(jié)構(gòu)相似，工作過(guò)程也是壓縮空氣經(jīng)風(fēng)閥控制，交替壓入和排出篩板下空氣室，使其中水位交替地下降和上升，從而形成穿過(guò)篩板的脈動(dòng)水流，脈動(dòng)水流特性與一般篩側(cè)式的典型特性相似。

空氣室的形式有多種，但從不同形狀的空氣室產(chǎn)生的脈動(dòng)水流均勻程度、水流沿程阻力及動(dòng)力消耗看，（b)(c)較好，(h)較復(fù)雜?？諝馐业拿娣e一般為篩板面積一半，如果要求篩板上產(chǎn)生波高100-150mm脈動(dòng)水流，那么空氣室內(nèi)水振幅h振

=200-300mm.

要保證進(jìn)氣不翻花，排氣風(fēng)閥不噴水，振幅有要求。篩下空氣室跳汰機(jī)構(gòu)造示意