華北理工選礦學(xué)教案04重力選礦

PAGE課程名稱：《重力選礦》第1次講摘要授課題目（章、節(jié)）概述重力選礦研究的對(duì)象及其應(yīng)用范圍重力選礦的發(fā)展概況本講目的要求及重點(diǎn)難點(diǎn)：【目的要求】通過本講課程的學(xué)習(xí)，掌握重力選礦的研究對(duì)象，了解重力選礦的發(fā)展過程及現(xiàn)狀。【主要內(nèi)容】1、重力選礦的定義、目的和任務(wù)2、介質(zhì)的分類、作用3、礦石的可選性評(píng)定系數(shù)4、重力選礦的發(fā)展簡(jiǎn)況【重點(diǎn)】礦石的可選性評(píng)定系數(shù)【難點(diǎn)】對(duì)E值的理解內(nèi)容【本講課程的引入】重力選礦是研究礦物分選、分離、富集、綜合利用礦產(chǎn)資源的一門綜合性技術(shù)科學(xué)，是我們礦物加工工程專業(yè)的主干課程和專業(yè)核心課程。通過課程的學(xué)習(xí)，我們就可以了解各種礦物加工方法的基本理論、礦物加工工藝及相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備的工作原理及其應(yīng)用實(shí)踐，這對(duì)于今后大家從事選礦專業(yè)有著舉足輕重的作用。下面我們就重力選礦的研究對(duì)象以及它的發(fā)展簡(jiǎn)史做一詳細(xì)的介紹?！颈局v課程的內(nèi)容】第一章 概述第一節(jié)重力選礦研究的對(duì)象及其應(yīng)用范圍一、重力選礦基本概念 1、定義：重力選礦就是根據(jù)礦粒間密度的不同，因而在運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中所受重力、流體力以及其他機(jī)械力不同，從而實(shí)現(xiàn)按密度分選礦粒群的工藝過程，簡(jiǎn)稱重選。2、意義：在于從原礦中把有用礦物（或有用成分）分離出來加以富集，構(gòu)成組分單一的富礦（或化合物），即所謂精礦。3、重力選礦過程中所用的介質(zhì)：1)、種類：空氣、水、重液（密度大于水的液體或高密度鹽類的水溶液）或重懸浮液（高密度固體微粒與水的混合物）。其中用的最多的是水，在缺水的干旱地區(qū)或處理某些特殊的原料時(shí)可用空氣，這時(shí)稱為風(fēng)力選礦。重液是密度大于水的液體或鹽類水溶液，利用重液可以嚴(yán)格地將礦物按密度差分開。但是重液價(jià)格昂貴，只限于實(shí)驗(yàn)室使用。重懸浮液是由高密度的固體微粒與水組成的混合物，其密度要高于輕礦物的密度，可在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用，后續(xù)所講的重介質(zhì)選礦所用的介質(zhì)就是重懸浮液。2）、作用：礦粒在介質(zhì)的浮力和阻力作用下運(yùn)動(dòng)。由于密度和粒度不同的顆粒具有不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而達(dá)到分離的目的。其中介質(zhì)的作用主要是傳遞能量、松散粒群、運(yùn)輸產(chǎn)物。4、重力選礦的目的：重力選礦的目的是按密度來分選礦粒。因此，在分選過程中，應(yīng)該想方設(shè)法創(chuàng)造條件，降低礦粒的粒度和形狀對(duì)分選結(jié)果的影響，以便使礦粒間的密度差別在分選過程中，能起主導(dǎo)作用。因此，一方面要深入研究礦粒在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一方面還要研究運(yùn)動(dòng)介質(zhì)的性質(zhì)以及在各種特定條件下，介質(zhì)流的運(yùn)動(dòng)特性。5、重力選礦的共同點(diǎn)：1）礦粒間必須存在密度的差異；2）分選過程在介質(zhì)中進(jìn)行；3）在重力、流體力以及其它機(jī)械力綜合作用下，礦粒群分散并按密度分層；4）分層好的物料，在介質(zhì)作用下能夠達(dá)到分離，并獲得不同的最終產(chǎn)品。二、重選作業(yè)類型重力選礦的分類：根據(jù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式和作業(yè)目的不同，重力選礦可分成6種工藝方法，不同方法所處理物料的密度及粒度也有別，見表1-1。表1-1重力選礦方法的類別及其應(yīng)用范圍略講各方法的作用重選工藝方法類別略講各方法的作用粒度,mm密度,kg/m3最小最大最低最高水力分級(jí)0.0746012004200重介質(zhì)選礦0.10030012008000跳汰選礦0.074250120015600溜槽選礦0.01010012003000搖床選礦0.07438120015600洗礦0.000300120015600表1-1中所列的分級(jí)和洗礦，都是按粒度分離的作業(yè)，但洗礦處理的對(duì)象是被粘土膠結(jié)的礦石，兼有碎礦的作用。其它各種重選工藝方法，則均屬于按密度分選性質(zhì)的作業(yè)。三、礦石的可選性利用重力選礦法分選物料的難易程度，主要是由待分離物料的密度差來決定，可簡(jiǎn)單地用下式判斷（1-1）式中:E—一重選礦石可選性評(píng)定系數(shù)；δ1、、δ2—一分別為低密度礦石和高密度礦石的密度；ρ一一分選介質(zhì)的密度。按式（1-1）判斷物料重選時(shí)的難易程度。由上式可見：介質(zhì)密度一定時(shí)，輕、重礦物的密度差愈大，礦石重選的可選性愈容易；輕、重礦物的密度一定時(shí)，密度介質(zhì)越高分選也越容易進(jìn)行。按照E值的不同，可將礦石的難易性分為如表1-2所示的幾個(gè)等級(jí)。表1-2礦物按密度分選的難易程度E值E>2.52.5>E>1.751.75>E>1.51.5>E>1.25E<1.25難易度極容易容易中等困難極困難隨著E值的減小，入選原料的粒度范圍應(yīng)變窄，在同樣E值下，礦石粒度越小分選也就越困難。舉例說明：判斷煤（1350kg/m3）—矸石（1800kg/m3）在ρ=1000kg/m3的水中和ρ=1200kg/m3中分選的難易程度。2.5>E>1.75容易E>2.5極容易同時(shí)也說明在輕、重礦物的密度一定時(shí)，密度介質(zhì)越高分選也越容易進(jìn)行。四、應(yīng)用范圍重力選礦是當(dāng)今最為通用的幾種選礦方法之一，尤其廣泛地用于處理密度差較大的物料。在我國(guó)它是煤炭分選的最主要方法，也是選別金、鎢、錫礦石的傳統(tǒng)方法。在處理稀有金屬（灶、鈦、鋯\鐵、錳礦石；同時(shí)也用于處理某些非金屬礦石，如石棉、金剛石、高嶺土等。對(duì)于那些以浮選法為主處理的有色金屬（銅、鉛、鋅等）礦石，也可用重介質(zhì)選礦法，預(yù)先除去粗粒脈石或圍巖，使其達(dá)到初步富集。重選法還廣泛用于脫水、分級(jí)、濃縮、集塵等作業(yè)，而這些工藝環(huán)節(jié)幾乎是所有選煤廠和選礦廠所不可少的。第二節(jié)重力選礦的發(fā)展概況一、重力選礦的發(fā)展過程及現(xiàn)狀發(fā)展過程：重力選礦的應(yīng)用，可追溯到久遠(yuǎn)的年代，當(dāng)時(shí)人們從河溪砂石中角獸皮淘洗選收自然金屬。后來，開始采用簡(jiǎn)易的淘洗工具、人工溜槽以及手動(dòng)跳汰機(jī)等，從事對(duì)礦物的分選工作。到了14世紀(jì)末，具有上下交變水流的跳汰機(jī)問世，這是直到今天仍保留其主要特征的典型重力選礦設(shè)備。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，重力選礦技術(shù)也日趨進(jìn)步。尤其在18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以后，隨著金屬材料需求量的增加和蒸汽機(jī)提供的動(dòng)力，重力選礦從原始的手工操作發(fā)展到機(jī)械化。初期的重力選礦設(shè)備有動(dòng)篩式手動(dòng)跳汰機(jī)、上升水流選煤機(jī)及門聯(lián)工作的洗煤槽。1830～1840年在德國(guó)哈茲礦區(qū)出現(xiàn)了機(jī)械傳動(dòng)的活塞跳汰機(jī)。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，重力選礦設(shè)備得到了很大的改進(jìn)，出現(xiàn)了可以連續(xù)工作的里歐洗煤槽，選分細(xì)粒礦石的搖床。尤其在1892年發(fā)明了第一臺(tái)以壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的無活塞跳汰機(jī)，即著名的鮑姆式跳汰機(jī)。分選效率最高的是重介質(zhì)選礦法，早在1858年在工業(yè)中就開始應(yīng)用。當(dāng)時(shí)采用氯化鈣溶液進(jìn)行選煤，由于溶液耗量太大，所以未能獲得推廣。1917年出現(xiàn)了水砂懸浮液選煤法，1926年出現(xiàn)了飲用穩(wěn)定懸浮液的重介質(zhì)選煤法。此后，重介質(zhì)選礦就開始廣泛使用起來，尤其是重介質(zhì)選煤，是處理難選和極難選煤的有效方法。自本世紀(jì)中葉以來，開始用離心力場(chǎng)強(qiáng)化重力分選過程。其中最成功的是1940年在荷蘭首先出現(xiàn)的水力旋流器。這種設(shè)備效率高、體積小、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單?，F(xiàn)已廣泛用于細(xì)粒級(jí)物料的分級(jí)、濃縮和重介質(zhì)分選的過程中，并在生產(chǎn)上形成一個(gè)重要的發(fā)展方向。重力選礦的理論研究工作，始于工業(yè)上應(yīng)用機(jī)械化重力分選設(shè)備之后。在此之前，牛頓提出了球體在介質(zhì)中沉降的阻力平方公式，1851年英國(guó)物理學(xué)家斯托克斯（G.G.Stok提出了粘性阻力公式，從而為早期的重選理論研究工作，提供了理論基礎(chǔ)。對(duì)重選理論本身的研究，可追溯到一百多年前法國(guó)的信爾羅利特，他在1851年發(fā)表了“對(duì)礦物機(jī)械加工的研究，確立現(xiàn)用操作制度和可能操作制度的理論試驗(yàn)”的論文。該文章是第～次從動(dòng)力學(xué)角度，研究單個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)，來探討跳汰分選原理。從那以后，關(guān)于跳汰分層的機(jī)理，成了重選理論研究的中心課題。1867年奧地利人雷廷智（P．R．Rittinger）提出自由沉降假說，確立了等沉現(xiàn)象。他的學(xué)說，對(duì)當(dāng)時(shí)歐洲大陸產(chǎn)生了廣泛的影響，致使許多國(guó)家的選煤廠，實(shí)行分級(jí)人選，以后被生產(chǎn)實(shí)踐證明，寬拉級(jí)人選依然可以獲得好的分選指標(biāo)。為了討論寬粒級(jí)原料也可入選的問題，門羅于1888～1889年提出了干擾沉降的假說，從而把單個(gè)顆粒的沉降與粒群的關(guān)系聯(lián)系起來。其后，高登假說，該學(xué)說在蘇聯(lián)很受重視。于是在初加速度假說的基礎(chǔ)上，蘇聯(lián)人維諾格拉道夫綜合了各種動(dòng)力學(xué)因素，建立了礦粒運(yùn)動(dòng)微分方程式。至此，在重選理論研究中，有關(guān)跳汰分層的機(jī)理，自然而然地形成了動(dòng)力學(xué)研究體系。到了本世紀(jì)40年代，蘇聯(lián)學(xué)者里亞申柯根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，提出了跳汰是在上升水流中“按懸浮體相對(duì)密度分層”的觀點(diǎn)，使重選理論的研究，由顆粒個(gè)體轉(zhuǎn)到拉群整體；從力學(xué)角度來看，是從動(dòng)力學(xué)分析轉(zhuǎn)變到了靜力學(xué)分析，這對(duì)重選理論的研究有重大意義。爾后，德國(guó)人邁耶爾從床層內(nèi)部能量變化的角度，提出了“位能假說”。圍繞這一派學(xué)說，逐步形成按懸浮體局部壓強(qiáng)差分層的概念。到了本世紀(jì)60年代，跳汰理論研究中又出現(xiàn)了一個(gè)新方向，1959年維諾格拉道夫首先提出的“概率一統(tǒng)計(jì)假說”。該假說是用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究方法，處理分選理論問題。至此，也是自然而然的形成了從靜力學(xué)角度的研究體系。但是，由于重力選礦過程本身影響因素較多，所以，迄今為止有關(guān)跳汰及其它重力選礦過程的理論研究，尚未找到能獲得眾所公認(rèn)的學(xué)說、目前，許多研究者認(rèn)為，最正確的作法，是把上述各學(xué)派的觀點(diǎn)中所有合理部分聯(lián)系起來，在取長(zhǎng)補(bǔ)短的基礎(chǔ)上，借助于現(xiàn)代化的測(cè)試手段，對(duì)跳汰乃至重選其它理論問題，進(jìn)行深入研究。其中重點(diǎn)應(yīng)是，如何從物理概念及數(shù)學(xué)關(guān)系上，近百多年來一直為選礦工作者所困擾的有關(guān)跳汰分層機(jī)理的不同學(xué)說溝通起來。從而建立起一個(gè)統(tǒng)一而又完整的理論體系?，F(xiàn)狀：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自本世紀(jì)50年代末期以來，已開始使用示蹤原子、高速攝影等技術(shù)手段和現(xiàn)代化的測(cè)試技術(shù)，進(jìn)行重力選礦的理論研究工作。為了適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)化和設(shè)備大型化的需要，開展了以數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，概括選礦過程規(guī)律性的研究，編制工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)問的數(shù)學(xué)模型，為生產(chǎn)工藝過程的自動(dòng)控制和設(shè)備設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)。近年來，由于采礦機(jī)械化程度的提高，越來越多的貧礦和微細(xì)嵌布礦石的被開發(fā)利用，重選生產(chǎn)面臨著提高設(shè)備處理能力和強(qiáng)化對(duì)微細(xì)粒級(jí)回收的任務(wù)，設(shè)備正在向著大型化、離心化和多層化方向發(fā)展?！颈局v課程的小結(jié)】本講主要講述了重力選礦的定義、目的、分類，重力選礦過程中所用的介質(zhì)種類、作用，重點(diǎn)掌握礦石的可選性評(píng)定系數(shù)，對(duì)重力選礦的發(fā)展過程做以簡(jiǎn)單的了解，力求在頭腦中有一個(gè)大概的印象?！颈局v課程的作業(yè)】什么叫重力選礦？重力選礦的目的？常用介質(zhì)的種類、作用；3、如何判斷礦石的可選性？試舉例說明。

課程名稱：《重力選礦》第2次講摘要授課題目（章、節(jié)）顆粒在介質(zhì)中的沉降運(yùn)動(dòng)球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降礦物顆粒在介質(zhì)中的自由沉降本講目的要求及重點(diǎn)難點(diǎn)：【目的要求】通過本講課程的學(xué)習(xí)，掌握介質(zhì)阻力，以及球形顆粒及礦物顆粒在介質(zhì)中的自由沉降規(guī)律?！局饕獌?nèi)容】1、球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降速度規(guī)律2、礦物顆粒在介質(zhì)中的自由沉降【重點(diǎn)】球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降速度公式推導(dǎo)【難點(diǎn)】球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降末速的求解內(nèi)容【本講課程的引入】礦粒在流體中的沉降是重力分選過程中礦粒最基本的運(yùn)動(dòng)形式。礦粒因自身的密度、粒度和形狀不同，在一定介質(zhì)中就會(huì)有不同的沉降速度。這種差異，主要是由于介質(zhì)的浮力和顆粒在介質(zhì)中所受到的阻力不同引起的。顆粒沉降有兩種形式：1.自由沉降2.干涉沉降自由沉降：?jiǎn)蝹€(gè)顆粒在廣闊的介質(zhì)空間中獨(dú)立沉降。此時(shí)，顆粒只受重力、介質(zhì)浮力和阻力作用外，不受其它因素的影響。通常所謂的自由沉降是指介質(zhì)中固體物料的含量很少，在總?cè)莘e量中顆粒占有的及3％時(shí)，顆粒間的干涉沉降變得很小，此時(shí)可視為是自由沉降。干涉沉降：礦粒成群地在有限的介質(zhì)空間里沉降。干涉沉降，其沉降速度除受自由沉降因素支配外，還受容器器壁及周圍顆粒所引起的附加因素影響，最終導(dǎo)致顆粒的沉降速度要低于自由沉降的沉降速度?！颈局v課程的內(nèi)容】第二章球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降第一節(jié)球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降一、球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降末速（通式求解）1.球形顆粒在介質(zhì)中所受的重力顆粒在介質(zhì)中的剩余重力稱為有效重力，對(duì)于球形顆粒來說，而因此可見，有效重力與礦粒的尺寸、密度及介質(zhì)的密度有關(guān)。G0是礦粒在介質(zhì)中所受的重力，從上式中可以看出，它等于礦粒的質(zhì)量m與加速度（δ-ρ）/δ的乘積。后者為礦粒在介質(zhì)中的重力加速度，以符號(hào)“g0”表示g0是顆粒在介質(zhì)中開始自由沉降時(shí)所具有的最大加速度，稱為初加速度。且2.球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降末速首先建立球形顆粒在靜止介質(zhì)中沉降運(yùn)動(dòng)的方程式。礦粒在介質(zhì)中沉降時(shí)，礦粒對(duì)介質(zhì)的相對(duì)速度即礦粒的運(yùn)動(dòng)速度。沉降初期，礦粒運(yùn)動(dòng)速度很小，介質(zhì)阻力也很小，礦粒主要在重力（G0）作用下，作加速沉降運(yùn)動(dòng)。隨著礦粒沉降速度的增加，礦粒運(yùn)動(dòng)加速度逐漸減小，直至為0。此時(shí)，礦粒沉降速度達(dá)到最大值，作用在礦粒上的有效重力（G0）和阻力（R）平衡，礦粒以等速度沉降，我們稱這個(gè)速度為礦粒的自由沉降末速，用表示。礦粒在介質(zhì)中沉降時(shí)，受力與運(yùn)動(dòng)加速度將有如下關(guān)系：即從式可知，球形顆粒在靜止介質(zhì)中沉降時(shí)，其運(yùn)動(dòng)加速度是下列兩種加速度之差。球形顆粒在介質(zhì)中的重力加速度g0顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)介質(zhì)阻力產(chǎn)生的阻力加速度a即顆粒在介質(zhì)中的重力加速度g0，是一種靜力性質(zhì)的加速度，它只與顆粒及介質(zhì)的密度有關(guān)。而介質(zhì)阻力所產(chǎn)生的阻力加速度a，則是動(dòng)力性質(zhì)的加速度，它不僅與顆粒及介質(zhì)的密度有關(guān)，而且還和顆粒的粒度及其沉降速度有關(guān)。顆粒在靜止介質(zhì)中達(dá)到沉降末度v0的條件或即故得上式是計(jì)算球形顆粒在靜止介質(zhì)中自由沉降時(shí)的沉降未速v0的通式。從公式中可看出，當(dāng)介質(zhì)密度一定時(shí)，密度大的顆粒、或粒度大的顆粒，它們的沉降末速v0大；若顆粒的密度、粒度一定時(shí)，介質(zhì)密度大者，一般其粘度也高，顆粒在其中的沉降末速，相對(duì)而言要變小。

由上述各公式可知，不論是已知d求v0，還是已知v0求d，都要知道阻力系ψ，而ψ又與Re有關(guān)。從雷諾數(shù)Re公式可看出，要想求出Re。，又必須預(yù)先知道v0和d，因此，求v0或d，直接使用該公式計(jì)算是不可能的。解決這個(gè)問題的方法主要有兩種：1．先求解阻力系數(shù)ψ再根據(jù)通式計(jì)算劉農(nóng)（R·Ltinnon）提出，為了確定與已知d（或已知v0）相對(duì)應(yīng)的ψ或Re，必須找出個(gè)中間參數(shù)。這個(gè)參數(shù)是已知d，或已知v0的函數(shù)。如果從中間參數(shù)中消去v0（或消去d），那末所尋求的ψ或Re將是該中間參數(shù)的函數(shù)。因求v0或d，故R=G0。將Re的平方再分別與C及相乘得簡(jiǎn)寫為以及同理，將阻力系數(shù)C或被Re除之則得從上述各式中可以看出。Re2c或Re2ψ都是不包含v0的無量綱中間參數(shù)；c／Re或ψ/Re都是不包含d的無量綱中間參數(shù)。這樣就可以利用李萊曲線，事先按c與Re或ψ與Re對(duì)應(yīng)值，計(jì)算出Re2c或Re2ψ，以及c／Re或ψ/Re，選用相應(yīng)公式，結(jié)合給定流體和給定物料（即ρ、μ和d、δ），可直接算出所需利用的中間參數(shù)值，再根據(jù)Re2c或Re2ψ（求d時(shí)，根據(jù)c／Re或ψ/Re）。2．里亞申柯中間參數(shù)曲線法里亞申柯是利用劉農(nóng)提出的兩個(gè)無量綱的中間參數(shù)Re2ψ及ψ/Re。在李萊lgψ=f（lgRe）曲線的基礎(chǔ)上，同樣使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，分別繪制了另外兩條中間參數(shù)曲線，即lgRe2ψ=f(lgRe)曲線和lgψ/Re=f(lgRe)曲線。見下圖2-5和2-6，圖2-5球形顆粒的Re2ψ—Re關(guān)系曲線圖2-6球形顆粒的ψ/Re—Re關(guān)系曲線若已知球形物體的粒度d、密度δ以及流體介質(zhì)的密度ρ和粘度μ時(shí)，求ν0的方法是先計(jì)算出Re2ψ，然后在圖2-5曲線上找出相應(yīng)的Re值，代入公式直接計(jì)算ν0。再有就是在圖2-5找出Re值后，利用李萊曲線得到阻力系數(shù)ψ，然后代入公式也可以。如果已知球形物體的ν0、δ和流體介質(zhì)的ρ、μ，求沉降顆粒的粒度d。其方法相仿，先計(jì)算出ψ/Re，并在圖2-6找到相應(yīng)的Re值，代入式即可。當(dāng)然也可在已知Re后從李某曲線上查得ψ值，再代入公式，同樣可求出d值。除上述兩種方法之外，在工程流體力學(xué)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，采用諾漠圖法。在具備所有已知條件后，可由已繪制的諾漠圖上直接查讀。二、利用個(gè)別公式求解球形顆粒的自由沉降末速公式不同繞流流態(tài)下的沉降末速計(jì)算公式：

對(duì)于球形顆粒來說，顆粒沉降速度不同時(shí)，相應(yīng)的雷諾數(shù)Re也是不同的，同樣阻力系數(shù)Ψ也相應(yīng)是變化的。顆粒的沉降末速計(jì)算通常采用分段計(jì)算方法。

1、層流沉降末速：

以粘性阻力計(jì)算公式代入G0=R的式中，即：

故m/s若采用CGS制，則cm/s或即其中：——顆粒相對(duì)于介質(zhì)的有效密度；——＝，流體介質(zhì)的動(dòng)力粘度。2、過渡流沉降末速：

以過渡流阻力計(jì)算公式代入G0=R式中，即：

m/s若采用CGS制，則即

3、紊流沉降末速：由于取以紊流繞流介質(zhì)阻力公式代入G0=R式中，即：

m/s若采用CGS制，則

cm/s或即總之，上述三個(gè)阻力公式，可在特定的阻力區(qū)內(nèi)使用，將它們可以寫成統(tǒng)一的形式，計(jì)算時(shí)采用CGS制。表2-1中列舉出了球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降末速的個(gè)別公式。第二節(jié)礦物顆粒在介質(zhì)中的自由沉降礦粒與球形顆粒相比，唯一區(qū)別是形狀。因此，研究礦粒在靜止介質(zhì)中的沉降過程，其實(shí)質(zhì)就是分析形狀對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響。一、礦粒在靜止介質(zhì)中的自由沉降的特點(diǎn)：一是礦粒形狀大多是不規(guī)則；二是體形又非對(duì)稱；二是礦粒表面粗糙，表面積大。二、礦粒的形狀和粒度表示法1.球形系數(shù)球形顆粒具有最規(guī)則的對(duì)稱的外形，其他不規(guī)則形狀顆粒本身的長(zhǎng)寬高差別愈大，可以認(rèn)為它偏離球形愈遠(yuǎn)。在同樣體積條件下，球形顆粒的表面積最小。礦粒形狀偏離球形的程度可用同體積球體的表面積與礦粒的表面積之比來衡量，稱作球形系數(shù)，用來表示。式中：、——同體積的球體和礦粒的表面積。值愈小,說明礦粒形狀愈不規(guī)則。按值的大小可將礦粒形狀大致分為5種，如表2-2所示。表2-2礦粒按形狀的分類礦粒形狀球形類球形多角形長(zhǎng)條形扁平形球形系數(shù)1.01.0～0.80.8～0.650.65～0.5<0.52.礦粒粒度表示法為了在計(jì)量上有嚴(yán)格的科學(xué)性，我們可以取在某種特性上與顆粒具有相同值的球體直徑來代表顆粒的直徑，稱為當(dāng)量直徑。不規(guī)則礦粒的大小尺寸（粒度）的表示方法有：體積當(dāng)量直徑、面積當(dāng)量直徑。在實(shí)用上，還有篩分分析法和沉降分析法。(1)體積當(dāng)量直徑當(dāng)顆粒以其質(zhì)量或體積在過程中發(fā)生作用時(shí)（重力、浮力），即以同體積球體直徑表示顆粒的直徑，稱作體積當(dāng)量直徑，寫成dv。當(dāng)顆粒體積為Vgr,重量為時(shí)，則有如果有多個(gè)顆粒和形狀相近的顆粒的總質(zhì)量為∑G，顆粒的數(shù)目為n,則平均體積當(dāng)量直徑為：(2)面積當(dāng)量直徑如果某物理或化學(xué)過程是發(fā)生在顆粒表面上（如粘性阻力），則取與顆粒有相同表面積的球體直徑代表顆粒直徑，稱作面積當(dāng)量直徑，寫成dA,但dA很難測(cè)得，可以通過測(cè)得的dV值予以換算。即于是上述兩種顆粒粒度的表示方法雖然具有嚴(yán)格的科學(xué)性，但是實(shí)際應(yīng)用起來并不方便，實(shí)際常用的還是下面兩種度量粒度的方法。(3)篩分分析法窄級(jí)別顆粒的平均直徑用分出這個(gè)級(jí)別的上下兩層篩面的篩孔尺寸的算術(shù)平均值表示，用表示，稱作篩分粒度。式中：d1、d2――相鄰篩孔尺寸。同一個(gè)顆粒因測(cè)量方法不同，得到的粒度值也不會(huì)一樣。因此，在使用時(shí)應(yīng)注意它們之間的換算關(guān)系。里亞申柯通過測(cè)定，給出了顆粒的體積當(dāng)量直徑與篩分粒度的數(shù)值比，見下表2-3。表2-3顆粒的篩分粒度與體積當(dāng)量直徑的關(guān)系顆粒形狀測(cè)量值比類球形1.15—1.30多角形1.06—1.20長(zhǎng)條形1.15—1.22(金粒在1.6以下)扁平形1.05-1.1（4）沉降分析法根據(jù)測(cè)量顆粒在介質(zhì)中的沉降速度，然后用公式換算出顆粒的速度。三、礦粒在介質(zhì)中的自由沉降末速當(dāng)顆粒重量以體積當(dāng)量計(jì)，阻力以面積當(dāng)量計(jì)，顆粒的沉降末速用vgr表示時(shí)，應(yīng)有下列平衡關(guān)系以加以代換，得非球形顆粒的沉降末速公式：當(dāng)密度相同且顆粒的dV與顆粒的d相等時(shí)，上式與球體顆粒的自由沉降末速公式相除可以得到：上式右側(cè)即是非球形顆粒相對(duì)于同重量球體的形狀修正系數(shù),寫成【本講課程的小結(jié)】本講主要對(duì)礦粒進(jìn)行受力分析，推導(dǎo)出球形顆粒在靜止介質(zhì)中的自由沉降末速公式的推導(dǎo)，這是本講課程的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，希望課下同學(xué)們能夠自己進(jìn)行推導(dǎo)，并且了解對(duì)自由沉降公式求解的方法，同時(shí)還講述了非球形顆粒在靜止介質(zhì)中的自由沉降末速公式，應(yīng)與球形顆粒自由沉降末速公式進(jìn)行對(duì)比，得出它們的相同點(diǎn)和差異點(diǎn)?！颈局v課程的作業(yè)】1．用通式和個(gè)別公式求球形顆粒在介質(zhì)中的自由沉降末速的計(jì)算步驟以及由此可以得出哪些經(jīng)驗(yàn)性的結(jié)論。2.什么是球形系數(shù)？3.礦粒粒度的表示方法有哪些？

課程名稱：《重力選礦》第3次講摘要授課題目（章、節(jié)）第二章顆粒在介質(zhì)中的沉降運(yùn)動(dòng)第三節(jié)自由沉降的等降現(xiàn)象與等降比第四節(jié)顆粒在懸浮粒群中的干涉沉降本講目的要求及重點(diǎn)難點(diǎn)：【目的要求】通過本講課程的學(xué)習(xí)，掌握自由沉降的等降現(xiàn)象和等降比，以及等降比的計(jì)算和影響等降比的因素，掌握顆粒在懸浮粒群中的干涉沉降形式、影響因素以及干涉沉降速度公式的研究。【主要內(nèi)容】1、自由沉降的等降現(xiàn)象2、等降比的定義3、等降比的計(jì)算4、影響等降比的因素5、顆粒在懸浮粒群中的干涉沉降形式、影響因素6、干涉沉降速度公式【重點(diǎn)】等降比對(duì)選礦效果的影響、干涉沉降速度公式【難點(diǎn)】對(duì)等降比的理解內(nèi)容【本講課程的引入】通過前面對(duì)礦粒在介質(zhì)中自由沉降的討論，可以得知，顆粒在介質(zhì)中受到力的作用而產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)，是顆粒的密度、粒度及形狀等物理性質(zhì)和幾何性質(zhì)的綜合反映，并集中體現(xiàn)在沉降末速上。因此，可將看作是顆粒因受重力、浮力及介質(zhì)阻力作用，而決定其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)特性參數(shù)。從這個(gè)觀念出發(fā)，可以找到不同性質(zhì)的兩個(gè)或兩種礦粒，它們?cè)谕怀两淡h(huán)境中，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)差異的聯(lián)系。這就從研究單個(gè)一種礦粒在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而為研究多個(gè)、多種礦粒的運(yùn)動(dòng)，開拓了一個(gè)過渡的通道。并且，為實(shí)際分選過程中，成群運(yùn)動(dòng)的礦粒，按密度及粒度分離，所呈現(xiàn)的非常復(fù)雜的現(xiàn)象，獲得在一定理論范疇內(nèi)的解釋。【本講課程的內(nèi)容】第三節(jié)自由沉降的等降現(xiàn)象與等降比一、等降現(xiàn)象、等降粒和等降比定義等降現(xiàn)象：通過對(duì)各種密度、粘度、形狀不同的眾多顆粒，進(jìn)行沉降速度的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)有時(shí)其密度、粒度、形狀都不相同的兩種顆粒，卻有相同的自由沉降速度，這種現(xiàn)象謂之“等降現(xiàn)象”。等降粒：將具有相沉降速度的顆粒，稱為“等降粒”。等降比：兩個(gè)等沉粒的粒度之比值，叫做“等降比”，以符號(hào)e0表示。二、等降比的計(jì)算1、等降比用公式表示為：式中：――分別為密度小、密度大顆粒的體積當(dāng)量直徑。2、等降比可利用關(guān)系求出。兩等降顆粒，其密度和粒度分別以若表示，且，參照表2-1沉降末速通式：這是球形顆粒的自由沉降末速公式。若是非球形顆粒，我們只要引入形狀修正系數(shù)P即可：則由于若兩顆粒在同一阻力范圍內(nèi)，，則等降比通式為：在斯托克斯阻力范圍，n=1：在牛頓阻力范圍,n=：在阻力過渡段的中間區(qū)域,n=：由于。e0為一個(gè)永遠(yuǎn)大于1的數(shù)值。三、影響等沉比的因素從計(jì)算e0的公式可知，任何兩種礦粒若是等沉粒，它們的等沉比e0不是一成不變的，因?yàn)槌说V粒的密度因素之外，e0的大小還與其它一些因素有關(guān)。1、介質(zhì)密度ρ的影響等沉比e0與介質(zhì)密度ρ有關(guān)，是隨介質(zhì)密度的增加而增大。換言之，分選介質(zhì)密度的增大，允許被選物料的粒度差別也相應(yīng)加大，若被選物料的粒級(jí)不變情況下，那么在分選過程中不同性質(zhì)顆粒密度差的影響更居主導(dǎo)作用，必然其分選效果更好。2、等沉速度ｖ0的影響等沉比e0與礦粒沉降時(shí)的阻力系數(shù)ψ有關(guān)。而阻力系數(shù)那又是礦粒沉降速度ｖ0及其形狀的函數(shù)。因此，兩等沉粒的粒度比值不是常數(shù)，而是隨其沉降速度和形狀的改變而變化。因而，兩種密度不同的顆粒，密度差別對(duì)它們運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，是粗粒級(jí)物料比細(xì)粒級(jí)物料更加明顯。這也就是說，從等沉比的概念出發(fā)，在重力選礦過程中，粗粒度物料比細(xì)粒度選分效果好的原因。3、顆粒形狀的影響顆粒形狀的影響，可以看成是利用公式計(jì)算e0時(shí)形狀系數(shù)φ或球形系數(shù)X對(duì)等沉比的影響。一般兩個(gè)等沉粒，其形狀差別越大，等沉比e0值也越大。四、研究等降比的意義研究等降現(xiàn)象和等降比的實(shí)際意義，目的是為了結(jié)合重力選礦過程。在靜止介質(zhì)中，兩種性質(zhì)不同的顆粒，它們運(yùn)動(dòng)狀態(tài)若有差別，就具備了彼此可以分離的前提。大者，也應(yīng)大，出現(xiàn)分離時(shí)，應(yīng)是高密度顆粒沉降快，導(dǎo)致低密度顆粒在上、高密度顆粒在下的現(xiàn)象。但是，這不是任何條件下都可做到，其原因是粒度d對(duì)有影響。顯然，對(duì)密度不同的兩顆粒（）：當(dāng)，表明，末速相等，兩顆粒等降；當(dāng)，表明，重礦物的沉降速度小于輕礦物的沉降末速。按密度分層，此時(shí)，密度不同的兩顆粒粒度差小，稱之“窄級(jí)別”，窄級(jí)別入選，密度大的顆粒沉降末速大，密度小的顆粒沉降末速小，結(jié)果密度大的在下層，密度小的位于上層，實(shí)現(xiàn)了按密度分層。當(dāng)，表明，輕礦物顆粒的沉降末速大于重礦物顆粒的沉降末速，按粒度分層，說明密度不同的兩種礦粒粒度差大，稱之“寬級(jí)別”，輕礦粒在下層，重礦粒在上層，反分層，這是我們不需要的。舉例：1、黑鎢礦，石英，粒度15~0mm，不考慮形狀差異，并且在紊流區(qū)沉降。計(jì)算等降比，如要按密度分層，則必須15/5=3<3.58，5/2=2.5<3.58，窄級(jí)別入選。2、煤，矸石，粒度50~0mm，不考慮形狀差異，并且在紊流區(qū)沉降。50/13>3，寬級(jí)別入選。窄級(jí)別入選流程復(fù)雜，費(fèi)用高，要求精礦產(chǎn)值高；寬級(jí)別入選流程簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，要求精礦產(chǎn)值低。第四節(jié)顆粒在懸浮粒群中的干涉沉降一、干涉沉降的形式和影響因素1、干涉沉降的形式顆粒在介質(zhì)中的干涉沉降現(xiàn)象，常見的有四種類型。一是粒群中所有顆粒，其密度、粒度及形狀都相同的干涉沉降，即同類粒群的干涉沉降；a，，d、δ均相同，簡(jiǎn)單，實(shí)際中沒有；二是構(gòu)成粒群的顆粒，粒度相同而密度不同，形狀相近；b，，d相同，δ不同，簡(jiǎn)單，實(shí)際情況不常見；三是顆粒的密度、粒度及形狀都不相同的混雜粒群的干涉沉降。這是實(shí)際重力選礦中最普遍的現(xiàn)象；c，，d、δ均不相同，復(fù)雜，選礦中常見；四是粗大顆粒在微細(xì)粒群（密度基本相同、粒度相近、形狀相似）的懸浮體中的干涉沉降，始實(shí)際生產(chǎn)中的重介質(zhì)選礦。d粗顆粒在細(xì)懸浮液中，常見。各種干涉沉降形式如下圖2-9所示。圖2-9四種干涉沉降形式2.干涉沉降的影響因素顆粒沉降時(shí)除受到在自由沉降時(shí)受到的重力、浮力（其合力為凈重力）和介質(zhì)的阻力的作用外，還受到由于顆粒接觸、摩擦、碰撞而產(chǎn)生的機(jī)械阻力，也就是說，顆粒在粒群中的干涉沉降運(yùn)動(dòng)除仍受自由沉降因素的制約外，而還受容器器壁及周圍顆粒所引起的附加因素的影響。這種附加因素主要包括四個(gè)方面：1）顆粒沉降時(shí)與介質(zhì)的相對(duì)速度增大。因?yàn)榱Ｈ褐腥我活w粒沉降的同時(shí)，其周圍顆粒也在沉降，這就勢(shì)必將下部的介質(zhì)沿顆粒之間及顆粒與器壁之間的空隙向上涌起，從而引起一股附加的上升水流（如下圖），那么對(duì)任一沉降顆粒而言，使它與介質(zhì)間的相對(duì)速度增大，導(dǎo)致介質(zhì)阻力增加，相比自由沉降顆粒運(yùn)動(dòng)速度變小2）在某一特定情況下，顆粒沉降受到的浮力作用變大。如顆粒群的粒度級(jí)別過寬時(shí)，對(duì)于其中粒度大的顆粒，其周圍粒群與介質(zhì)構(gòu)成了重懸浮液，從而使顆粒的沉降環(huán)境變成了液固兩相流介質(zhì)，其密度大于水的密度，顆粒所受的浮力作用變大，這也導(dǎo)致了顆粒沉降速度的減小原因之一。3）機(jī)械阻力的產(chǎn)生。處于運(yùn)動(dòng)中的粒群，顆粒之間、顆粒與器壁之間，必然產(chǎn)生碰撞與摩擦，致使每個(gè)沉降顆粒除受介質(zhì)阻力外，還受機(jī)械阻力，因而，速度也減弱。4）流體介質(zhì)的粘滯性增加，引起介質(zhì)阻力變大。由于粒群中任一顆粒的沉降，都使周圍流體運(yùn)動(dòng)。下面介紹一個(gè)與容積濃度相對(duì)立的概念松散度：松散度：?jiǎn)挝惑w積懸浮體內(nèi)分散介質(zhì)占有的體積分?jǐn)?shù)，用θ表示。由定義可知，，。二、顆粒的干涉沉降速度的研究1.利亞申柯試驗(yàn)研究原理：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，以顆粒在上升水流中的懸浮和代替沉降。粒群的干涉沉降速度即與粒群在空間的懸浮位置不變時(shí)凈斷面的上升介質(zhì)流速等值。實(shí)踐證明，兩者具有可逆性。懸浮試驗(yàn)裝置（如下圖2-10）。試料：均勻粒群：d、δ均相近，形狀接近：分別用煤、石英、黑鎢礦、玻璃球等，粒度從0.3~7mm，進(jìn)行了試驗(yàn)。1）開始在靜止介質(zhì)的沉降管中放入試料后，粒群在介質(zhì)中的重量由篩網(wǎng)支承，呈自然堆積狀態(tài)。此時(shí)，測(cè)壓管中液面高度與溢流槽中的液面高度一致。介質(zhì)的流速為零，設(shè)粒群自然堆積的高度為H0（床層高度），容積濃度為，＝式中：――固體顆?？傎|(zhì)量；A――懸浮管的斷面積。2）當(dāng)上升介質(zhì)流速由零開始逐漸變大，最初處于自然堆積狀態(tài)的粒群；僅僅是個(gè)別顆粒出現(xiàn)跳動(dòng)。隨著上升介質(zhì)流速的增加，漸漸地全部顆粒都跳動(dòng)起來，從而使整個(gè)粒群開始懸浮?？梢?，只有當(dāng)上升介質(zhì)流速增大并超過一定數(shù)值后，粒群才開始呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，這一數(shù)值稱為最小干涉沉降速度。式中：Q――溢流的體積流量。測(cè)出的流速uup也就是干涉沉降速度。此時(shí)的容積濃度為。3）粒群開始懸浮后，如使介質(zhì)流速不斷增大，則粒群懸浮體高度也不斷變高，若上升介質(zhì)流速不變，懸浮體高度也就是定值。此時(shí)，粒群的干涉沉降速度等于上升介質(zhì)流速度。變化uup對(duì)應(yīng)就有一個(gè)粒群的高度H，這樣，我們變化一系列速度uup就得到下列結(jié)果：uup1H1λ1θ1uup2H1λ2θ2…uupn(=v0)Hnλn(→0)θn(→1)其中，uup、H可實(shí)測(cè)出，λ、θ可計(jì)算出?？傻贸鰑up與θ之間的關(guān)系。2.干涉沉降速度公式圖2-10干涉沉降用玻璃管1.垂直的懸浮用玻璃管2.渦流管圖2-10干涉沉降用玻璃管1.垂直的懸浮用玻璃管2.渦流管3.切向給水管4.測(cè)壓支管5.溢流槽6.篩網(wǎng)?。海ǔ?shù)）由于lg1=0，故得顆粒干涉沉降速度公式：，或?qū)懗墒街衝反應(yīng)粒群的和形狀影響的指數(shù)，對(duì)粒度和形狀一定的粒群n為定值。3.n值的求法n值的求法有兩種方法：一種是根據(jù)干涉沉降試驗(yàn)，如前所述，由介質(zhì)流速測(cè)定松散度，將所得數(shù)據(jù)畫在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，為一直線，則直線的斜率就是n值；另一種方法就是最大沉淀度法。沉淀度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)在單位斷面積上沉淀的固體體積量?？梢姵恋矶仁蔷哂畜w積生產(chǎn)率的含意。按此定義，沉淀度應(yīng)等于粒群的干涉沉降速度與固體顆粒容積濃度的乘積。即沉淀度＝，將代入得：，在v0一定時(shí)，當(dāng)，，那么，在由0→1的范圍內(nèi)，存在一個(gè)的最大值。在最大值的點(diǎn)導(dǎo)數(shù)為0。求導(dǎo)：＝0時(shí)為最大值，此時(shí)值以表示，即解得：通過懸浮試驗(yàn)測(cè)出對(duì)應(yīng)的和值，以以橫坐標(biāo)軸，以為縱坐標(biāo)軸，在直角坐標(biāo)中繪出曲線如圖2－25，找出對(duì)應(yīng)于最大的n值，由上式即可求出n值。圖2-12沉淀度隨容積濃度λ的變化關(guān)系由上述可見，計(jì)算顆粒的干涉沉降速度時(shí)，如何正確地決定n值，是個(gè)十分重要的問題。若n值確定不當(dāng)，則的計(jì)算值將與實(shí)際值有很大的誤差。一般，用粒群在上升介質(zhì)流中進(jìn)行懸浮試驗(yàn)的方法，找出介質(zhì)流速與松散度的關(guān)系曲線，再根據(jù)直線斜率確定n值時(shí)，比較準(zhǔn)確。若用最大沉淀度的方法，應(yīng)多做幾個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，若實(shí)驗(yàn)點(diǎn)愈少，則誤差愈大。4.干涉沉降等降比定義：密度、粒度不相同的粒群在同一上升介質(zhì)流中懸浮時(shí)，出現(xiàn)混雜，位于同一層次的輕礦物顆粒與重礦物顆粒的粒度比稱為干涉沉降等降比。用ehs表示：由于兩者的干涉沉降速度相等：在同一阻力范圍，，對(duì)于球形顆粒來說，斯克托斯阻力范圍n＝4.7，牛頓阻力范圍n=2.39，代入礦粒的自由沉降速度公式得干涉沉降等降比：兩種顆粒在同一層間混雜，具有相同的介質(zhì)間隙。重礦物顆粒粒度小，松散度相對(duì)較大；而輕礦物則相反，松散度相對(duì)較小，故總是：兩種顆粒在同一層間混雜，兩顆粒的相對(duì)密度應(yīng)相等：由于，即，代入上式可看出：。干涉沉降等降比ehs始終大于自由沉降等降比e0。改變上升介質(zhì)流速，同一層間兩礦物的粒度比亦隨之改變，故干涉沉降等降比并不是定值。隨著干涉沉降等降比的增大，按沉降速度差分選的物料粒度范圍亦可變寬，故干涉沉降對(duì)按密度分選是有利的。【本講課程的小結(jié)】本講主要講述了等降現(xiàn)象、等降比的計(jì)算，重點(diǎn)是等降比對(duì)選礦效果的影響，希望大家在課下復(fù)習(xí)時(shí)，不要去死記硬背，而是通過具體的實(shí)例去理解，同時(shí)還講述了干涉沉降的形式、影響因素以及干涉沉降的速度研究，重點(diǎn)要求掌握利亞申柯實(shí)驗(yàn)、干涉沉降的速度公式以及n值的球法。【本講課程的思考題】1.等降現(xiàn)象、等降粒、等降比的定義2.影響等降比的因素有哪些？3.研究等降比對(duì)選礦生產(chǎn)有什么意義？4.自由沉降與干涉沉降的區(qū)別。5.容積濃度與松散度的分析。6.干涉沉降的幾種類型。7.顆粒的干涉沉降末速。8.n值的求法

課程名稱：《重力選礦》第4次講摘要授課題目（章、節(jié)）第三章水力分級(jí)第一節(jié)概述第二節(jié)機(jī)械分級(jí)機(jī)第三節(jié)水力旋流器本講目的要求及重點(diǎn)難點(diǎn)：【目的要求】通過本講課程的學(xué)習(xí)，掌握水力分級(jí)的一些相關(guān)概念、水力分級(jí)和篩分的異同以及其應(yīng)用；機(jī)械分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理，重點(diǎn)掌握水力旋流器的結(jié)構(gòu)、工作原理、礦漿運(yùn)動(dòng)特性以及影響因素?！局饕獌?nèi)容】1、機(jī)械分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理；2、水力旋流器的結(jié)構(gòu)、工作原理、礦漿在旋流器內(nèi)的速度分布；3、水力分級(jí)的概念、水力分級(jí)和篩分的異同以及其應(yīng)用?！局攸c(diǎn)】水力旋流器的結(jié)構(gòu)、工作原理【難點(diǎn)】礦漿在旋流器內(nèi)的速度分布內(nèi)容【本講課程的引入】上講課程我們主要講述了水力分級(jí)的一些概念和基本的理論，那么這節(jié)課我們主要著重于介紹一些典型的水力分級(jí)設(shè)備?！颈局v課程的內(nèi)容】第三章水力分級(jí)第一節(jié)概述一、水力分級(jí)的定義、分類1、定義分級(jí)是根據(jù)顆粒在介質(zhì)中沉降速度不同，將寬級(jí)別粒群分成兩個(gè)或多個(gè)粒度接近的窄級(jí)別粒群的作業(yè)。2、分類1）根據(jù)所用介質(zhì)不同：水力分級(jí)和風(fēng)力分級(jí)；2）由分級(jí)濃度的大小可分為：λ＜0.03(3%)時(shí)，自由沉降分級(jí)；當(dāng)分級(jí)濃度λ＞0.03(3%)時(shí)，為干涉沉降分級(jí)。3）根據(jù)顆粒受力特性，重力分級(jí)和離心分級(jí)；3、介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式在實(shí)現(xiàn)水力分級(jí)的過程中，分級(jí)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式大致有三種，一是介質(zhì)的流動(dòng)方向與礦粒沉降方向相反的垂直上升介質(zhì)流；二是介質(zhì)流動(dòng)方向與礦粒沉降方向接近垂直的水平介質(zhì)流；三是作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)流。二、水力分級(jí)和篩分的粒度特性1、篩分和分級(jí)的比較篩分是根據(jù)篩孔尺寸大小，將寬級(jí)別物料分成若干個(gè)窄級(jí)別物料。分級(jí)和篩分的性質(zhì)是一樣的，但是，分級(jí)和篩分的產(chǎn)物的粒度特性是有差異的，篩分是按篩孔的幾何尺寸分開，即按粒度分級(jí)，不受密度的影響，而水力分級(jí)則不同，受粒度、密度的影響，產(chǎn)物中包含密度不同的等降顆粒。2、分級(jí)的界限粒度分級(jí)產(chǎn)物的粒度以該粒級(jí)中最大與最小的顆粒尺寸量度。這里的粒度以通過95％物料量的篩孔尺寸表示，而對(duì)微細(xì)粒級(jí)則以水析法測(cè)量。有時(shí)分級(jí)產(chǎn)物的粒度亦用某特定粒級(jí)的含量表示（例如－0.074mm占80％）。這些表示方法只能說明產(chǎn)物的粒度范圍，不能說明分級(jí)的界限尺寸。三、應(yīng)用1、為提高重選按密度分離的效果，常先行分級(jí)，然后窄級(jí)別入選。2、與磨礦作業(yè)構(gòu)成閉路，及時(shí)分出合格粒度的產(chǎn)品，減少過磨。3、對(duì)原料或選礦產(chǎn)品進(jìn)行脫水或脫泥。在選煤工藝中，水力分級(jí)主要用于煤泥水的沉淀與濃縮。4、測(cè)定微細(xì)物料（多為小于200目，－0.075mm）的粒度組成，即進(jìn)行水力分析。第二節(jié)機(jī)械分級(jí)機(jī)根據(jù)運(yùn)輸沉砂機(jī)構(gòu)的型式不同，機(jī)械分級(jí)機(jī)可分為螺旋分級(jí)機(jī)、耙式分級(jí)機(jī)和浮槽分級(jí)機(jī)等。其中螺旋分級(jí)機(jī)的構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，故應(yīng)用比較普遍。螺旋分級(jí)機(jī)：構(gòu)造：外形為矩形傾斜長(zhǎng)槽，底部?jī)A角12°~18.5°，槽底呈半圓形，槽內(nèi)沿縱向安裝有螺旋，由上部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。二、工作過程：礦漿從靠近下端槽的旁側(cè)給入后，在槽的下部形成分級(jí)液面，粗粒沉到底部，被螺旋推到上方排出。在運(yùn)輸過程中同時(shí)脫水，未能沉降的細(xì)顆粒隨礦漿流經(jīng)溢流堰排出。在分級(jí)槽的下端有一框架，框架的上部橫梁上設(shè)有提升裝置，用以調(diào)節(jié)螺旋葉片距槽底的距離，并在停機(jī)時(shí)將螺旋軸提起，以防礦砂沉淀將螺旋葉片埋住。三、分類：按分級(jí)液面的高低，螺旋分級(jí)機(jī)又可以分為三種：高堰式：溢流堰高于下端螺旋軸的中心，低于螺旋葉片的上緣。分級(jí)液面長(zhǎng)度小，攪動(dòng)作用強(qiáng)，適合較粗礦石分級(jí)。>0.15mm浸入式：下端螺旋葉片完全浸入液面以下，分級(jí)面積大、平穩(wěn)，適合于細(xì)粒級(jí)分級(jí)。<0.15mm低堰式：分級(jí)液面低于下端螺旋軸承，液面很小，攪動(dòng)很大，主要適合于洗礦。四、螺旋分級(jí)機(jī)與磨礦機(jī)的連接:高堰式適合分出大于0.15mm粒級(jí)的溢流，故多用于第一段磨礦，而沉沒式適于分出小于0.15mm粒級(jí)產(chǎn)品，多在第二段磨礦中與磨機(jī)組成閉路。圖磨機(jī)轉(zhuǎn)向與螺旋轉(zhuǎn)向的匹配a、b—雙螺旋分級(jí)機(jī)與左旋磨機(jī)和右旋磨機(jī)的配置；c—右旋單螺旋分級(jí)機(jī)與左旋磨機(jī)的配置；d—左旋單螺旋分級(jí)機(jī)與右旋磨機(jī)的配置1—傳動(dòng)齒輪；2—磨機(jī)；3—螺旋分級(jí)機(jī)五.影響螺旋分級(jí)機(jī)工藝效果的因素①礦石性質(zhì)礦石密度:礦石密度越大生產(chǎn)能力也越高(幾乎正比)。粒度組成和含泥量:②分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)分級(jí)面積——影響分級(jí)機(jī)處理能力并決定分級(jí)粒度。螺旋的轉(zhuǎn)速：影響液面的攪動(dòng)程度和運(yùn)輸返砂的能力，轉(zhuǎn)速與螺旋直徑成反比。③給礦濃度常在磨機(jī)排礦口加水調(diào)節(jié)。實(shí)際生產(chǎn)中控制分級(jí)機(jī)的給礦濃度是控制分級(jí)溢流粒度的有效手段。同時(shí)，又制約著處理能力。第三節(jié)水力旋流器一、概述水力旋流器是利用旋轉(zhuǎn)礦漿流，使礦漿中的固體顆粒在離心力場(chǎng)中完成分級(jí)過程，但也可用于濃縮、脫水以及分選等作業(yè)。結(jié)構(gòu)：如圖所示。圓錐體的錐度一般為20°，大的45°~60°，小的10°。給礦為壓力給礦，壓力為0.5~3.0kg/cm2。圖6-6水力旋流器a—水力旋流器構(gòu)造b—水力旋流器構(gòu)的工作情形1—圓柱體2—錐體3—給礦管4—沉砂口5—溢流管6—溢流管口工作過程：礦漿在壓力作用下，從給料口以切線方向給入旋流器內(nèi)，在器壁的限制下，作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，粗粒因慣性離心力大而拋向器壁，并逐漸向下滑動(dòng)從底部排出為沉砂。細(xì)粒移向器壁的速度小，被中心向上流動(dòng)的液體帶走，成為溢流。優(yōu)點(diǎn)：A.分級(jí)粒度細(xì)；B.分級(jí)效率較高；C.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無運(yùn)轉(zhuǎn)部件，易于制造；D.占地面積小；缺點(diǎn)：A.動(dòng)力消耗大；B.設(shè)備磨損快；C.給礦壓力、給礦濃度和給礦粒度的波動(dòng)，對(duì)旋流器的工作指標(biāo)影響較敏感。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于分級(jí)、濃縮、脫水及選別。在冶金、化工、煤炭、建材、環(huán)保等都得到廣泛應(yīng)用。二、礦漿在旋流器內(nèi)的速度分布液體在旋流器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀況很復(fù)雜，若將它簡(jiǎn)化采用流線圖說明，如96頁(yè)圖6－19所示。該圖準(zhǔn)確地說明流線在通過水力旋流器軸線平面上的投影。（1）流動(dòng)形式：圖6-7礦漿在水力旋流器內(nèi)流動(dòng)示意圖圖6-7礦漿在水力旋流器內(nèi)流動(dòng)示意圖（2）速度分布旋流器內(nèi)速度為三維空間速度，即切向速度，徑向速度，軸向速度ua，下面介紹速度分布。A切向速度分布圖6-8液流在水力旋流器內(nèi)的切向速度分布1—溢流管2—錐壁3—空氣柱n――指數(shù)，旋流器的工作條件不同，n值也不同；K――常數(shù)。B徑向速度分布圖6-9液流在水力旋流器內(nèi)的徑向速度分布C軸向速度ua分布圖6-10液流在水力旋流器內(nèi)的軸向速度分布三、影響旋流器工作的參數(shù)（1）結(jié)構(gòu)因素A.旋流器直徑礦漿體積處理量與旋流器直徑的關(guān)系為:Q∝D2B.給礦管直徑df對(duì)旋流器工作的影響C.溢流管直徑dov對(duì)旋流器工作的影響D.沉砂口直徑dS對(duì)旋流器工作的影響F.錐角對(duì)旋流器工作的影響(2)操作參數(shù)A.給礦壓力對(duì)旋流器工作的影響B(tài).給礦性質(zhì)對(duì)旋流器工作的影響四、用途：（1）廣泛用于分級(jí)粒度為0.003～0.25mm的濕式分級(jí)作業(yè)，常與二段溢流型球磨機(jī)構(gòu)成閉路磨礦作業(yè)。在大型選廠中也有用作與一段球磨機(jī)構(gòu)成閉路磨礦作業(yè)。（2）用作分級(jí)粒度小于15μm的濃縮脫水作業(yè)，如煤泥脫水和浮選前的礦漿濃縮。（3）非金屬礦物原料如高嶺土的分級(jí)選別。五、使用旋流器應(yīng)掌握的要點(diǎn)首先，根據(jù)Q和d確定旋流器的直徑D。一般溢流較粗和生產(chǎn)能力較大時(shí)，選用大規(guī)格的旋流器，反之采用小規(guī)格旋流器。當(dāng)要求的生產(chǎn)能力很大而溢流又很細(xì)時(shí)，可采用小規(guī)格的旋流器相并聯(lián)組成旋流器組。其次，據(jù)已確定的旋流器直徑(D)，選擇其結(jié)構(gòu)參數(shù)：溢流管直徑(d溢)、沉砂口徑(d沉)、給礦口徑(d給)、圓柱體高度(H)、溢流管插入深度(h)、錐角(a)，可按以下順序計(jì)算：d溢=(0.2～0.4)Dd沉=(0.2～0.7)d溢d給=(0.4～1.0)d溢H=(0.7～1.6)Dh=(0.5～0.8)Ha=10°～45°(粗粒分級(jí)時(shí)取大值，細(xì)粒分級(jí)取小值)。第二，選擇適當(dāng)?shù)男髌鹘o礦方式。給礦有三種方式：①借高差自流給礦，如圖a所示。②穩(wěn)壓箱給礦，如圖b所示。③砂泵直接給礦，如圖c所示。第一種給礦方式要求有較大的高差(一般在5m以上)，地形條件不允許時(shí)難以實(shí)現(xiàn)；第二種給礦的優(yōu)點(diǎn)是壓力穩(wěn)定，但缺點(diǎn)是管路多，礦漿回流大，經(jīng)濟(jì)效果較差；第三種給礦管路少，經(jīng)濟(jì)效果好，但給礦壓力波動(dòng)較大。目前多用第三種給礦方式(即所謂動(dòng)壓給礦)?！颈局v課程的小結(jié)】這講課我們主要講述了水力分級(jí)的一些概念、機(jī)械分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及水力旋流器的工作原理、結(jié)構(gòu)以及液流在水力旋流器內(nèi)的速度分布。

課程名稱：《重力選礦》第5次講摘要授課題目（章、節(jié)）第三章水力分級(jí)第四節(jié)分級(jí)效果的評(píng)價(jià)重介質(zhì)選礦第一節(jié)概述本講目的要求及重點(diǎn)難點(diǎn)：【目的要求】通過本講課程的學(xué)習(xí)，掌握分級(jí)效果的評(píng)價(jià)以及重介質(zhì)選礦的概述。【主要內(nèi)容】1、分級(jí)效果的評(píng)價(jià)2、重介質(zhì)選礦的概述【重點(diǎn)】分級(jí)效果的評(píng)價(jià)內(nèi)容【本講課程的引入】這節(jié)課我們接著介紹水力分級(jí)效果的評(píng)價(jià)，并對(duì)第七章重介質(zhì)選礦的一些基本概念做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹?！颈局v課程的內(nèi)容】第四節(jié)分級(jí)效果的評(píng)價(jià)在理想情況下，分級(jí)應(yīng)按預(yù)定粒度分成粗、細(xì)兩種產(chǎn)物，但是實(shí)際分級(jí)過程中因受水流的紊動(dòng)以及顆粒密度、形狀的影響，使粗、細(xì)顆粒在對(duì)立產(chǎn)物中發(fā)生了混雜，為了評(píng)定混雜程度，用分級(jí)效率作為判據(jù)。常見表示分級(jí)效率的方法有兩種：一種是公式計(jì)算方法，另一種是圖示法。我們?cè)谇懊嬷v了不少分級(jí)設(shè)備，分級(jí)設(shè)備工作好壞，需進(jìn)行評(píng)價(jià)，在實(shí)際中用分級(jí)效率來評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)包括數(shù)量和質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面，常見表示分級(jí)效率的方法有兩種：一種是公式計(jì)算方法，另一種是圖示法。下面介紹這兩種方法。一、用粒度分配曲線評(píng)定分級(jí)效率分配曲線法是用統(tǒng)計(jì)的方法評(píng)定分級(jí)效率的一種方法。分配率：原料中某一粒級(jí)（100）進(jìn)入沉砂和溢流的百分?jǐn)?shù)稱作該粒級(jí)的分配率。％粒度分配曲線：原料中各個(gè)粒級(jí)在沉砂或溢流中分配率隨粒度變化的曲線稱為粒度分配曲線。下面以書中的示例來說明如何繪制分配曲線：表6-1分級(jí)產(chǎn)物的粒度組成和分配率的計(jì)算1）首先從溢流和沉砂中取有代表性試樣，直接稱重或計(jì)算出對(duì)原料的產(chǎn)率；本例中溢流的產(chǎn)率＝63.9%，沉砂產(chǎn)率＝36.1%；2）用同一組套篩（或水析器）對(duì)沉砂和溢流進(jìn)行篩析（或水析），并計(jì)算出各粒級(jí)對(duì)本產(chǎn)物的產(chǎn)率；得表中（2）、（3）欄；3）將溢流和沉砂中各粒級(jí)對(duì)產(chǎn)物的產(chǎn)率分別乘以溢流和沉砂的產(chǎn)率，得各粒級(jí)對(duì)原料的產(chǎn)率；（2）×63.9＝（4）欄，（3）×36.1＝（5）欄，（4）＋（5）＝（6）；4）各粒級(jí)在溢流和沉砂中相對(duì)原料的產(chǎn)率除以該粒級(jí)產(chǎn)率，得該粒級(jí)在溢流和沉砂中的分配率；（4）÷（6）＝（7）欄；溢流分配率；（5）÷（6）＝（8）欄；沉砂分配率。（5）取直角坐標(biāo)紙，橫坐標(biāo)表示粒度，左測(cè)縱向坐標(biāo)自上而下溢流分配率，右側(cè)自下而上為沉砂分配率，先按各粒級(jí)范圍畫出階梯折線，通過折線中點(diǎn)連成曲線即為分配曲線。圖6-11粒度分配曲線分離粒度：在分配曲線中，分配率在沉砂和溢流中各占50%的粒度稱作分離粒度，用d50表示。本圖中分離粒度d50＝235μm。分配曲線的形狀反映了分級(jí)效率，可以評(píng)定分級(jí)效率，曲線愈陡，表明分級(jí)進(jìn)行愈好，分級(jí)效率愈高，在理想情況下，分配曲線為以d50為界線的垂直線。實(shí)際評(píng)定是用分配曲線中間段偏離垂直線的傾斜程度表示分級(jí)效率，通常取分配率為25％或75％的粒度與分離粒度d50的差值作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)，稱作可能偏差，用Ef表示。，，由于d＇和d”不一定相等，故用平均值來表示。式中：d25、d75――溢流（或沉砂）中分配率為25％和75％的粒度值。本例：d25＝315μm、d75=175μm，Ef＝。二、分級(jí)效率的計(jì)算公式設(shè)：原料的總量為100％，其中小于分離粒度的含量為％，大于分離粒度的含量為（100－）％，分級(jí)后：細(xì)粒產(chǎn)物的產(chǎn)率為％，其中小于分離粒度的含量為，大于分離粒度的含量為（100－β）％；粗粒產(chǎn)物的產(chǎn)率為（100－）％，其中小于分離粒度的含量為％，大于分離粒度的含量為（100－）％。如下圖：圖6-12計(jì)算分級(jí)效率的示意圖1、只反映數(shù)量的效率計(jì)算公式量效率：細(xì)粒組在溢流中的回收率，即原料中的空白面積與溢流中的空白面積之比：細(xì)粒級(jí)在產(chǎn)物中分配平衡：×100％代入上式得：×100％2、反映數(shù)量和質(zhì)量的計(jì)算公式分級(jí)效率表示為溢流中細(xì)粒級(jí)的回收率與粗顆粒在溢流中的回收率（即粗粒的混雜率）之差。細(xì)fine粗coarse細(xì)粒級(jí)在溢流中的回收率－粗粒在溢流中的回收率=其中表示入料中細(xì)顆?；厥盏揭缌鳟a(chǎn)物中的數(shù)量，而表示對(duì)溢流產(chǎn)物質(zhì)量降低的影響。重介質(zhì)選礦第一節(jié)概述一、重介質(zhì)選礦基本原理任何重力分選過程都是在一定的介質(zhì)中進(jìn)行，通常我們把密度大于水(1g/cm3)的介質(zhì)稱為重介質(zhì)。在這樣的介質(zhì)中進(jìn)行的選礦稱為重介質(zhì)選礦。分選的基本原理是阿基米德原理，完全屬于靜力作用的過程，就是在任何物體浸沒于介質(zhì)中都要受到介質(zhì)的浮力，浮力的大小等于物體排開同體積介質(zhì)的重量，即：。由該式可知，物體所受浮力P的大小，隨所用介質(zhì)的密度的增大而增大。我們又知道顆粒在介質(zhì)中的有效重力G0為：G0的方向取決于的符號(hào)，凡是的礦粒，G0為正，礦粒在介質(zhì)中沉降，集中到分選機(jī)的底部（重礦物）；反之，的礦粒，G0為負(fù)，礦粒在介質(zhì)中上浮，集中到分選機(jī)的表面（輕礦物），那么，凡是的礦粒，G0＝0，礦粒懸浮于介質(zhì)中。此時(shí)，礦粒在重介質(zhì)中浮起還是沉降，運(yùn)動(dòng)方向的取向，重介質(zhì)的性質(zhì)起著決定性的影響。為了達(dá)到分選的目的，重介質(zhì)的密度應(yīng)該界于重礦物和輕礦物之間，即：↑。理論上講，礦粒的粒度和形狀對(duì)分選過程不再有影響，因此使得重介質(zhì)選礦，可選分粒度級(jí)別很寬，密度差特別小，形狀各異的物料。換言之，只要被選物料，其輕、重產(chǎn)物密度有所差別，采用重介質(zhì)選礦分選，就可得到理想的分選效果。這也就是對(duì)于難選及極難選煤，應(yīng)采用重介質(zhì)選煤方法的原因。但是，在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際情況并非如此。因?yàn)樵谥亟橘|(zhì)物料完成分離過程時(shí)，輕產(chǎn)物的上浮和重產(chǎn)物的下沉，其浮沉分層速度是物料粒度及物料與介質(zhì)密度之差的函數(shù)。顆粒粒度越大，顆粒密度與介質(zhì)密度之差值越大，粒群在重介質(zhì)中的分層速度也就越快；粒度若越小，密度差值越小，顯然分層速度就會(huì)越慢。如果被選物料粒度級(jí)別很寬，對(duì)于其中粒度很小、密度與介質(zhì)密度又很接近的物料，為使分層完善，所需分選時(shí)間則需很長(zhǎng)，勢(shì)必導(dǎo)致設(shè)備生產(chǎn)能力下降。如果要保持設(shè)備具有一定的生產(chǎn)能力，則會(huì)使分選效率降低。因此，物料選前應(yīng)進(jìn)行篩分，使其粒級(jí)適當(dāng)變窄，然后分級(jí)入選。目前，在重力場(chǎng)中分選時(shí)，礦石其給料粒度下限約為2~3mm，選煤時(shí)為3~6mm。如果是離心力場(chǎng)中分選時(shí)，物料粒度下限為0.5mm或更低些。給料的粒度上限，主要是由原礦的粒度嵌布特性及重介分選機(jī)的規(guī)格尺寸所決定。對(duì)于金屬礦石常見為50~150mm。二、重介質(zhì)的種類重介質(zhì)有兩類：一是重液，一是重懸浮液。（1）重液：是一種均質(zhì)液體，是某些高比重可溶性鹽類的水溶液（如KI＋HgI2的水溶液，又稱杜列液，）和某些高比重的有機(jī)溶液（如三溴甲烷，四溴乙烷C2H2Br4與有機(jī)溶劑組成的液體，）。特點(diǎn)：重液來源有限，價(jià)格較貴，又往往有毒，不易回收。雖然具有物理性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但在生產(chǎn)幾乎沒有采用，一般用在試驗(yàn)室分離礦物和測(cè)定礦物的密度組成（浮沉試驗(yàn)）。（2）重懸浮液：是高密度的固體微粒與水混合組成的非均質(zhì)的兩相介質(zhì)。把高密度的固體微粒叫加重質(zhì)。如硅鐵、磁鐵礦、黃鐵礦等。加重質(zhì)均勻分散于水中，這樣就增大了介質(zhì)的密度，被選礦石在其中所受到的浮力作用如同在密度相同的重液中一樣，所以在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用，目前所講的重介質(zhì)選礦，實(shí)際上是重懸浮液選礦。表7-1選礦常用加重質(zhì)的性質(zhì)種類密度（kg/m3）摩式硬度配成懸浮液的最大物理密度（kg/m3）磁性回收方法硅鐵690063800強(qiáng)磁性磁選方鉛礦75002.5～2.73300非磁性浮選磁鐵礦500062500強(qiáng)磁性磁選黃鐵礦4900～510062500非磁性浮選毒砂5900～62005.5～62800非磁性浮選三、重介質(zhì)選礦的應(yīng)用重介質(zhì)選礦方法中一種嚴(yán)格按密度分選的方法。它可以把輕、重礦物密度差為0.1左右的礦石得到有效的分選。因此，廣泛用于選煤和各種金屬礦石及非金屬礦石選別。選煤時(shí)可直接得到精煤和尾煤，而選別金屬礦石時(shí)可得到粗粒廢棄的尾礦和粗精礦。重介質(zhì)分選金屬礦石時(shí)，受到加重質(zhì)密度的限制，難以配制很高密度的懸浮液，一般只能配制比輕礦物密度略高一些的重介質(zhì)。因此，重介質(zhì)選礦難獲得高品位的最終精礦，只能除去低密度單體脈石或采礦時(shí)混入的圍巖，作為預(yù)先分選作業(yè)。故該方法選礦時(shí)，適合處理粗粒浸染或集合浸染的礦石。因?yàn)檫@種礦石經(jīng)過粗碎和中碎后，可有大量的單體脈石和圍巖解離出來，經(jīng)重介質(zhì)選礦將其除去，使之不再進(jìn)入磨礦和選別作業(yè)，這樣可以大大降低每噸原礦的生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了入選品位。由于受重介質(zhì)密度的限制，故該方法在金屬礦選礦時(shí)，只能作為預(yù)選作業(yè)，使有用礦物得到初步的富集，主要甩掉脈石。目前，重介質(zhì)選礦在國(guó)內(nèi)外引起較大重視，南京梅山鐵礦處理鐵礦石、廣西大廠處理錫礦、湘東鎢礦、廣東紅嶺鎢礦處理鎢礦。國(guó)外，德國(guó)、美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本都有較大規(guī)模的重介質(zhì)選廠。4、影響因素①進(jìn)料壓力進(jìn)料壓力高，旋流器的處理能力大，但懸浮液密度分布更不均勻，導(dǎo)致分選效果降低。從這個(gè)意義上看；增大進(jìn)料壓力，對(duì)分選是不利的。所以，在增大進(jìn)料壓力的同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟蟮琢骺谥睆健Ｔ趯?shí)際工作中，應(yīng)盡可能采用低壓給料，這對(duì)于降低動(dòng)力消耗，減少旋流器的磨損也有好處的。從我國(guó)經(jīng)驗(yàn)表明，使用直徑350mm的旋流器，以黃土作為加重質(zhì)，分選中煤，實(shí)際進(jìn)料壓力為0.1～0.05MPa，數(shù)量效率η可達(dá)94.5％。②懸浮液密度懸浮液密度越高，旋流器內(nèi)物料的實(shí)際分選密度也就越大。在一般情況下，如前所述，懸浮液密度可比實(shí)際分選密度低0.2～0.4。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，入料懸浮液密度與實(shí)際分選密度間的差值，可通過改變給料壓力及底流口孔徑的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。注意：入料懸浮液密度越低，雖然加重質(zhì)用量可以減少，但懸浮液在旋流器內(nèi)受到的濃縮作用越強(qiáng)，致使懸浮液密度分布就越不均勻，造成分選效率下降。③入料中礦石與懸浮液的體積比當(dāng)?shù)V石和懸浮液的體積比增大時(shí)，旋流器按礦石計(jì)算的生產(chǎn)能力也增大，但分選效果相應(yīng)下降。原因：體積比增大，旋流器內(nèi)礦石層增厚，分層阻力加大，分層速度降低，導(dǎo)致輕、重礦粒易相互混淆。經(jīng)研究，從分選效果來看，礦石和懸浮液的體積比，以1∶8為宜，但此時(shí)生產(chǎn)能力較低；為了要保持一定的處理能力，在一般情況下，應(yīng)采用1∶4～1∶6為佳。④給料粒度重介質(zhì)選（礦），若給料粒度太?。ㄐ∮?.4mm），從產(chǎn)物中脫除介質(zhì)既十分困難又不經(jīng)濟(jì)，因此，采用重介質(zhì)分選法時(shí)，沒有必要要求更細(xì)的分選粒度下限。再有，對(duì)于入料中粒度過細(xì)（小于0.4mm）的分選效果雖然較差，但它并不影響粗粒物料的分選效果。旋流器給料粒度上限，只取決于旋流器的大小。實(shí)踐表明，為了防止堵塞，給料中最大粒度以不超過給料口或底流孔直徑的1／4為宜。根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，利用重介質(zhì)旋流器分選難選、極難選末煤或跳汰中煤，可以獲得良好的效果。重介旋流器器選分金屬礦石，給礦粒度一般不超過20mm，多在13mm以下。⑤旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)除旋流器直徑外，主要是指旋流器錐角、溢流口及底流口的大小、給料口的尺寸等。a.旋流器錐角當(dāng)旋流器直徑一定，錐角已定。選煤生產(chǎn)中錐角均在15°～20°選用，多為20°；分選金屬礦石時(shí)，旋流器錐角一般在15°～30°。b.錐比底流口直徑與溢流回直徑的比值稱為錐比。是影響旋流器工作的最主要因素。一般錐比變大，可以獲得較純凈的精礦，當(dāng)錐比減小時(shí)，可以得到較純凈的尾礦。錐比與原礦中重產(chǎn)物的含量多少有關(guān)，我國(guó)用重介質(zhì)旋流器錐比為0.7～0.8。c.給料口的大小旋流器給料口的大小只對(duì)旋流器的處理能力有影響，而對(duì)分選效果沒有影響，一般，旋流器給料口的直徑可取旋流器直徑的1／7一2／7即可。d.溢流管插入深度溢流管插入的深淺，對(duì)分選有一定影響，從我國(guó)使用的重介質(zhì)旋流器實(shí)踐證明，溢流管插入深度以320～400mm范圍內(nèi)效果較好。【本講課程的小結(jié)】這講課我們主要講述了分級(jí)效果的評(píng)定，并簡(jiǎn)單地介紹了重介質(zhì)選礦的一些概念以及基本原理，重點(diǎn)要大家掌握的是粒度分配曲線方法如何評(píng)定分級(jí)的效率以及如何計(jì)算及繪制分配曲線。【本講課程的作業(yè)】下表所列數(shù)據(jù)為某原料的粒度組成和分級(jí)產(chǎn)物的分配率，試?yán)L制粒度分配曲線并查明分離粒度和可能偏差Ef。如沉砂和溢流產(chǎn)率各為70％和30％，并請(qǐng)算按d50粒度分級(jí)的量效率εf。粒度（mm）原料粒度組成（％）分配率（％）溢流沉砂-0.3+0.29.02.098.0-0.2+0.1515.019.081.0-0.15+0.112.043.556.5-0.1+0.076.057.043.0-0.0758.083.017.0合計(jì)100.00

課程名稱：《重力選礦》第6次講摘要授課題目（章、節(jié)）第四章重介質(zhì)選礦重介質(zhì)選礦設(shè)備第三節(jié)重介質(zhì)選礦工藝本講目的要求及重點(diǎn)難點(diǎn)：【目的要求】通過本講課程的學(xué)習(xí)，掌握幾種典型的重介質(zhì)選礦設(shè)備，了解以下重介質(zhì)選礦的工序和工藝流程?！局饕獌?nèi)容】1、圓錐型選礦機(jī)2、重介質(zhì)振動(dòng)溜槽3、重介質(zhì)旋流器4、重介質(zhì)選礦工藝【重點(diǎn)】重介質(zhì)旋流器內(nèi)容【本講課程的引入】前幾節(jié)課我們介紹了有關(guān)重介質(zhì)選礦的一些基本理論，那么現(xiàn)在我們開始對(duì)設(shè)備進(jìn)行講解?！颈局v課程的內(nèi)容】第二節(jié)重介質(zhì)選礦設(shè)備礦粒在重懸浮液中完成分選過程所用的設(shè)備稱為重介質(zhì)分選機(jī)。工業(yè)上使用的重介質(zhì)設(shè)備均屬重懸浮液分選機(jī)。目前，在選礦和選煤生產(chǎn)中應(yīng)用的懸浮液分選機(jī)類型很多，大約有60多種，常用的一般可分為兩類：（1）靜態(tài)型重介質(zhì)選礦設(shè)備其中包括圓錐型、圓筒型、鼓型、螺旋分級(jí)機(jī)型以及選煤用的立輪、斜輪型等。分選是在重力場(chǎng)接近水平流中進(jìn)行，流速較低。這類設(shè)備出現(xiàn)較早，可用于處理大粒度的礦石，最大給料粒度可以達(dá)到75～100mm，下限粒度為4～6mm。主要缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，介質(zhì)循環(huán)量多。（2）動(dòng)態(tài)型重介質(zhì)選礦設(shè)備這是指在回轉(zhuǎn)的或者振動(dòng)的重介質(zhì)中分選礦石的設(shè)備。重介質(zhì)旋流器和振動(dòng)溜槽是這類設(shè)備的代表。近幾年則重點(diǎn)發(fā)展了旋流型設(shè)備。在動(dòng)態(tài)型設(shè)備內(nèi)介質(zhì)向周邊或底部濃集的結(jié)果，提高了分選密度，并可避免懸浮液的結(jié)構(gòu)化，因此可以允許采用較低密度的加重質(zhì)，并且該類型設(shè)備的處理能力大是這類設(shè)備的特點(diǎn)。一、圓錐型重介質(zhì)選礦機(jī)1．構(gòu)造及工作過程這種設(shè)備主要用于有色金屬礦石的預(yù)選，它有內(nèi)部提升式和外部提升式兩種，結(jié)構(gòu)如圖所示。機(jī)體為一倒置的圓錐形槽2，在它的中心接有空心的回轉(zhuǎn)軸1，由電動(dòng)機(jī)5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)?？招妮S同時(shí)又作為排出重產(chǎn)物的空氣提升管。中空軸外面有一個(gè)穿孔的套管3，上面固定有兩扇三角形刮板4，以每分鐘4—5轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，借以保持上下層懸浮液密度均勻，并防止礦石沉積。入選原料由上方表面給入。輕礦物浮在懸浮液表層經(jīng)四周溢流堰排出，重礦物沉向底部。與此同時(shí)壓縮空氣由中空軸1的底部給人，在中空軸內(nèi)重礦物、重懸浮液和空氣組成氣一固一液三相混合物。當(dāng)其綜合密度低于外部重懸浮液的密度時(shí)，在靜壓強(qiáng)作用下沿管向上流動(dòng)，從而將重礦物提升到高處徘出，重懸浮液是經(jīng)過套管3給人，穿過孔眼流入分選圓錐內(nèi)。也可將氣升管設(shè)置在分選圓錐的外部，如圖所示。但不管何種配貸方式，重產(chǎn)物的排出位置均應(yīng)高出分選液面2米左右，以使經(jīng)篩分脫出的懸浮液能自流回到分選圓錐內(nèi)。2.生產(chǎn)能力及特點(diǎn)圓錐型分達(dá)機(jī)的生產(chǎn)能力Q可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算噸/時(shí)式中：D——圓錐表面直徑，米；d——給礦最大粒度，米；——懸浮液的物理密度，噸/米3。這種分選機(jī)槽體較深，分選面積大，工作穩(wěn)定。適于處理輕產(chǎn)物排出量大的原料。分選精確度較商。主要缺點(diǎn)是要求使用細(xì)拉加重質(zhì)。介質(zhì)的循環(huán)量大，增加了介質(zhì)制備和回收的工作量。而且需要配備專門的壓氣裝置。設(shè)備規(guī)格按圓錐直徑計(jì)為2—6米，錐角50度。，綸礦粒度范圍一般為50—5毫米。二、重介質(zhì)振動(dòng)溜槽――振動(dòng)式重介質(zhì)振動(dòng)溜槽是一種在振動(dòng)過程中利用重懸浮液分選粗粒礦石（鮞狀赤鐵礦和錳礦等黑色金屬）的設(shè)備。1、構(gòu)造及工作過程機(jī)體為一長(zhǎng)方形淺槽，支承在幾組向后傾斜10度的彈簧片上，并由給礦端的曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)槽體往復(fù)運(yùn)動(dòng)，槽體向排料方向傾斜2°~3°，在槽體末端設(shè)有分離隔板，用以使輕、重產(chǎn)物分開。在槽體底部安裝有沖孔篩板，篩板以下被分隔成5~6個(gè)獨(dú)立的槽底水室，分別與壓力水管相通。工作時(shí)，礦石和重懸浮液由給礦端給入，重懸浮液在槽中受到搖動(dòng)和上升水流的作用形成高濃度的床層，對(duì)礦石分選。密度大的重礦物分布在下部，由分離隔板下方排出，輕礦物分布在床層的上部，由上方排出。輕、重礦物分別經(jīng)脫介篩（振動(dòng)篩）上，脫介質(zhì)后收集成產(chǎn)品，篩下介質(zhì)通過砂泵送回到介質(zhì)錐斗中循環(huán)使用。圖7-4重介質(zhì)振動(dòng)溜槽結(jié)構(gòu)示意圖電動(dòng)機(jī)2—傳動(dòng)裝置3—連桿4—槽體5—給水管6—槽底水室7—支承彈簧板8—機(jī)架9—分離隔板圖7-5重介質(zhì)振動(dòng)溜槽的工作過程1—振動(dòng)溜槽2—脫介篩3—懸浮液循環(huán)泵4—貯放懸浮液圓錐2、特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)踐證明，重介質(zhì)振動(dòng)溜槽由于振動(dòng)而產(chǎn)生層間剪切作用和上升水流動(dòng)力作用，故有以下特點(diǎn)：（1）床層在振動(dòng)下易松散，可采用粗粒懸浮質(zhì)（0.15~1.5mm），由粒度粗帶來的好處是易回收、制備，因此，可減小損失，簡(jiǎn)化流程。（2）加重質(zhì)在床層內(nèi)也要發(fā)生分層，層底容積濃度較高，可達(dá)55%~60%，而粘度仍較小，由物理密度知道，可選用低密度的加重質(zhì)，同樣可達(dá)到較高的分選密度。（3）處理能力大，處理粒度大76~5mm。我國(guó)使用重介質(zhì)振動(dòng)溜槽的規(guī)格（B×L）有400×5000、800×5500、1000×5500mm三種。南京梅山鐵礦400×5000mm，入選粒度75~12mm，每小時(shí)處理量30~45t/h。應(yīng)用：該設(shè)備于50年代開始研制使用，首先在瑞典選鐵礦石，挪威選硫化礦，土耳其選鈷鐵礦，效果均較好。我國(guó)1964年在宣化龍煙鐵礦使用，后來在南京梅山鐵礦使用。三、重介質(zhì)旋流器――離心式1、構(gòu)造及工作過程構(gòu)造及各部件名稱與普通水力旋流器相同，區(qū)別僅在于給入的介質(zhì)不是水，而是懸浮液，入選物料與懸浮液一起從旋流器的切向給入，經(jīng)旋流器分選，重礦物與部分介質(zhì)沿沉砂口排出，輕礦物與另一部分介質(zhì)從溢流口排出，分別經(jīng)過脫介篩脫除介質(zhì)，得到重、輕兩種產(chǎn)物。2、分選原理由于礦石和懸浮液是在高壓下，沿切線方向給入，那么，懸浮液在旋流器內(nèi)受離心力的作用，使得加重質(zhì)顆粒中密度較高、粒度較粗的顆粒，在離心力作用下向器壁及底部沉降，而發(fā)生濃縮現(xiàn)象，懸浮液的密度自內(nèi)向外、自上而下增大，形成不同的密度層次，稱之為等密度線。在旋流器內(nèi)也存在一個(gè)軸向零速包絡(luò)面，包絡(luò)面以外區(qū)間為密度較高的下降流區(qū)域，包絡(luò)面以內(nèi)區(qū)域?yàn)槊芏容^低的上升流區(qū)域，這種密度分布的不均勻，對(duì)按密度分選有重要意義。礦粒的分選是在包絡(luò)面上進(jìn)行的，但由于包絡(luò)面上懸浮液各點(diǎn)的自上而下逐漸增大，因此，礦粒在旋流器中的分選是連續(xù)多次分選，分選密度一次高于一次。如＝2.64的粒子在離心力作用下，由中心向外移動(dòng)穿過的等密度線后，進(jìn)入下降介質(zhì)流而向下移動(dòng)，當(dāng)達(dá)到＝2.65的等密度線時(shí)，由于它的密度低，不能穿過該線，因而，便向內(nèi)移動(dòng)，在到達(dá)軸向零速包絡(luò)面后進(jìn)入上升流，最后由溢流口排出；對(duì)＝2.7的臨界顆粒在到達(dá)＝2.7等密度線后，便呈懸浮狀態(tài)，這時(shí)它可能進(jìn)入溢流，也可進(jìn)入沉砂；對(duì)＝2.75的粒子，便可從沉砂口排出。因此，可以認(rèn)為決定礦粒在旋流器中最終分選密度的是底流口附近錐形包絡(luò)面最下端的懸浮液密度。最終分選密度在旋流器內(nèi)所處的位置及其大小是和旋流器的構(gòu)造及操作條件有關(guān)。如果在零速包絡(luò)面上，懸浮液密度分布得越均勻，也就是說旋流器內(nèi)包絡(luò)面與等密度面越接近，是分選的工藝效果越好。圖7-6重介質(zhì)旋流器內(nèi)等密度面分布3、特點(diǎn)及應(yīng)用（1）處理量大，分選效率高，選別粒度下限低，可達(dá)0.5mm；（2）由以上分析，濃縮作用的結(jié)果，使給入時(shí)懸浮液的密度，低于旋流器底流品懸浮液的密度，高于溢流口懸浮液密度。物料在旋流器中的實(shí)際分選密度介于溢流密度和底流密度之間，但高于給入時(shí)懸浮液的密度。底流＞＞給礦口，具體實(shí)際分選密度比給入時(shí)懸浮液的物理密度高出多少，是與操作條件有關(guān)，即與濃縮作用的強(qiáng)弱有關(guān)，一般要高0.2~0.4g/cm3；因此，對(duì)于重介質(zhì)旋流器，可以采用較低密度的懸浮質(zhì)而獲得較高的分選密度；（3）可以使用粒度很高的甚至結(jié)構(gòu)化的懸浮液。即可采用高容積濃度的懸浮液，由于重介質(zhì)懸浮液在旋流器內(nèi)高速回轉(zhuǎn)離心力很大，使結(jié)構(gòu)化懸浮液的結(jié)構(gòu)物遭到破壞，故在工作中過程中的懸浮液已是非結(jié)構(gòu)化懸浮液。不至于結(jié)構(gòu)化。（4）同水力旋流器一樣，重介質(zhì)旋流器設(shè)備本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，無需動(dòng)力。重介質(zhì)旋流器具有上述特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，在我國(guó)一些鎢、錫礦選廠（湘東鎢礦、廣東大廠鎢礦），均采用此設(shè)備。另外，在選煤廠應(yīng)用更為普遍。4、影響因素①進(jìn)料壓力在實(shí)際工作中，應(yīng)盡可能采用低壓給料，這對(duì)于降低動(dòng)力消耗，減少旋流器的磨損也有好處的。從我國(guó)經(jīng)驗(yàn)表明，使用直徑350mm的旋流器，以黃土作為加重質(zhì)，分選中煤，實(shí)際進(jìn)料壓力為0.1～0.05MPa，數(shù)量效率η可達(dá)94.5％。②懸浮液密度懸浮液密度越高，旋流器內(nèi)物料的實(shí)際分選密度也就越大。在一般情況下，如前所述，懸浮液密度可比實(shí)際分選密度低0.2～0.4。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，入料懸浮液密度與實(shí)際分選密度間的差值，可通過改變給料壓力及底流口孔徑的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。注意：入料懸浮液密度越低