【文章內(nèi)容簡介】 ρ)(δπdυ ?????2kn ?n00gθυnλ)(1υυ ???nngυaug?au λ)l g ( 1lgg???圖 2 2 7關(guān)系曲線 如以 為橫坐標(biāo)，以 為縱坐標(biāo)，或以 為橫坐標(biāo)，以 即 為縱坐標(biāo)均可求得 值。求 值的另一種方法，是用求 最大沉淀度法 。所謂 沉淀度 是指在 單位時間內(nèi)單位橫斷面積上所沉淀的固體體積量 ?？梢姵恋矶染哂畜w積生產(chǎn)率的含義。據(jù)此，沉淀度 = ，將 代入，即（ 2 2 42 ）（ 2 2 43 ）0gυυlgλ)l g ( 1 ?al g uλυgn0gλ)(1υυ ??λλ)(1υλυn0g??1λ1nl??λ)l g ( 1 ?glgunn 圖 2 2 8 沉淀度與容積濃度的關(guān)系曲線 （三）干擾沉降的等沉比將一組粒度不同、密度不同的寬級別粒群置于上升介質(zhì)流中懸浮，流速穩(wěn)定后，在管中可以看到固體容積濃度自上而下逐漸增大，而粒度亦是自上而下逐漸變大的懸浮柱。如圖 2 2 9 所示，在懸浮體下部可以獲得純凈的粗粒重礦物層，在上部能得到純凈的細(xì)粒輕礦物層，中間段相當(dāng)高的范圍內(nèi)是混雜層。這是寬粒級混合物料在上升介質(zhì)流的作用下，各種顆粒按其干擾沉降速度的大小而分層的結(jié)果。各窄層中處于混雜狀態(tài)的輕重顆粒，因其具有相同的干擾沉降速度，故稱其為干擾沉降等沉顆粒。它們的粒度比稱之為 干擾沉降等沉比 。以符號表示，即（ 2 2 44 ）因是等沉粒，故 （ 2 2 45 ）ge21gdde ?21n202n101)λ(1υ)λ(1υ ??? 圖 2 2 9 兩種密度不同的寬級別礦物混 合物在上升水流中的懸浮現(xiàn)象 若兩異類粒群的顆粒的自由沉降是在同一阻力范圍內(nèi)，則 。不規(guī)則形狀礦粒的自由沉降速度 用式（ 2 2 26 b ） 表示并將 及 都代入式（ 2 2 45 ），經(jīng)整理后則得（ 2 2 46 ）參看公式（ 2 2 32 ）得出（ 2 2 47 a ）或?qū)懀?2 2 47 b ）（ 2 2 48 ）即：干擾沉降等沉比總是大于自由沉降等沉比，且可隨容積濃度的減小而降低。nnn21??nokυokυn12xy12x112VVg)λ1λ1()ΔΔ()χχ(dde21????n120g)λ1λ1(ee???nθθ0g)(ee12?0gee ? 第三節(jié) 粒群按密度分層理論一、按顆粒自由沉降速度差分層學(xué)說這一學(xué)說最早由雷廷智提出，他認(rèn)為在垂直流中，床層的分層按輕、重礦物顆粒的自由沉降速度差發(fā)生。在紊流條件下，即牛頓阻力條件下，球形顆粒的沉降末速為式（ 2 2 20 ） ，等沉比為 ，該式表明，顆粒粒度對沉降速度有同樣重要的影響。 ? . ? . 切喬特將上式改寫為 關(guān)系后，并予以延伸，給出不同密度顆粒在同一介質(zhì)中沉降時，沉降速度隨粒度變化的關(guān)系，如圖 2 2 10 所示。由圖可見，要 使兩種密度不同的混合粒群在沉降（或與介質(zhì)相對運(yùn)動）中達(dá)到按密度分層，必須使給料中最大顆粒與最小顆粒的粒度比小于等沉顆粒的等沉比。ρρ)d(δON??ρδρδON12e???AχdAυO(shè)N?? 圖 2 2 1 0 不同密度顆粒的沉降速度隨粒度變化關(guān)系圖 雷廷智的學(xué)說在 19 世紀(jì)末歐洲大陸上曾有廣泛的影響。按此觀點(diǎn)，它要求礦石（煤）在入選前作嚴(yán)格地 篩分分級 ，因而導(dǎo)致了生產(chǎn)流程的復(fù)雜化，但在英國則基于經(jīng)驗(yàn)對煤采取寬級別入選，照樣取得了良好的結(jié)果。當(dāng)今的選煤實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。 二、按顆粒的干擾沉降速度差分層學(xué)說為了解釋礦石可按寬級別（給料上下 限粒度比大于自 由沉降等沉比 ）入選 問題， R . H . 門羅（M o n r o e ， 1888 ） 提出了按干擾沉降速度差分層的學(xué)說。顆粒的干擾沉降速度為 ，干擾沉降等沉比 ，由于 ，由此可說明在干擾沉降條件下，可以分選寬級別物料的事實(shí)。且說明了隨著粒群容積濃度的增大，按密度分層的效果會更好。ng)1(0??? ??nθθog)(ee12?0gee ? 三、按礦物懸浮體密度差分層的學(xué)說這一學(xué)說最早由 A .A 赫爾斯特（ Hi r s t ， 1937 ） 和 R .T . 漢考克（ Han c oc k ） 提出，里亞申柯在試驗(yàn)的基礎(chǔ) 上進(jìn)一步進(jìn)行了驗(yàn)證。他們將混雜的床層視作由局部重礦物懸浮體和局部輕礦物懸浮體構(gòu)成，在密度方面具有與均質(zhì)介質(zhì)相同的性質(zhì)。在重力作用下，懸浮體存在著靜力不平衡，就象油與水混合在一起，最終導(dǎo)致按密度分層，即在上升水流作用下，密度高的懸浮液集中在下層，而密度低的集中在上層。局部輕礦物和重礦物懸浮體的密度分別是：（ 2 2 49 ）和 （ 2 2 50 ）按此學(xué)說實(shí)現(xiàn)正分層（重礦物在下）的條件便是（ 2 2 51 ）ρρ)(δλρ11x1???ρρ)(δλρ22x2???ρρ)(δλρρ)(δλ1122????? 以某種方式改變 與 的相對值，使（ 2 2 52 ）此時，應(yīng)發(fā)生反分層（輕礦物在下）。當(dāng)（ 2 2 53 ）此時，兩種粒群應(yīng)處于混雜狀態(tài)。據(jù)此條件，為了簡化問題的分析，可將兩種粒群的顆?？闯蓪儆谕蛔枇Ψ秶丛谕焕淄⒅欠秶鷥?nèi)，于是 ，以 代之。此時，由代入（ 2 2 53 ）可得計(jì)算臨界流速 的公式，即（ 2 2 54 ）2λρρ)(δλρρ)(δλ1122?????ρρ)(δλρρ)(δλ1122?????21nn ? n)nυu(1λ0??Lunnυρ)(δnυρ)(δδδυυu021012120201L?????????????1λ 四、按重介質(zhì)作用原理分層學(xué)說我國張榮增和姚書典等人根據(jù)他們各自的試驗(yàn)于 1964 年提出了這一學(xué)說。提出輕礦物粗顆粒的浮沉，取決于重礦物細(xì)顆粒與水所構(gòu)成的懸浮液的物理密度，即與重介質(zhì)分選原理相同。正分層的條件成為：（ 2 2 55 ）反分層的條件為：（ 2 2 56 ）懸浮分層由正常分層轉(zhuǎn)為反分層。其分層轉(zhuǎn)變的臨界條件為 :（ 2 2 57 ）臨界上升水速為：（ 2 2 58 ）這就是按重介質(zhì)作用分層的觀點(diǎn)，計(jì)算臨界水速 的公式。用它計(jì)算的 與實(shí)測值很相近，但有時 的計(jì)算值偏低。ρρ)(δλδ221???ρρ)(δλδ221???ρρ)(δλδ221???22102Ln)ρδρδ(1υu????ulLuLuLu 一、顆粒在離心力場中的運(yùn)動特點(diǎn)從研究顆粒在流體介質(zhì)中的自由沉降可知，其沉降末速除與顆粒及介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)外，還與重力加速度 有關(guān)。所以不但改變介質(zhì)的性質(zhì)可以改善選礦過程。而且，提高作用于顆粒上的重力加速度 也是改善重力選礦的有效途徑。然而，在整個重力場中，重力加速度 幾乎是一個不變的常數(shù)。這就使得微細(xì)顆粒的沉降速度受到限制。為了強(qiáng)化細(xì)粒尤其是微細(xì)顆粒按密度分選和按粒度分級及除塵的過程，于是采用慣性離心加速度 去取代重力加速度 ，這就是近幾十年來出現(xiàn)的離心力場中的分選與分離技術(shù)。0υg第四節(jié) 顆粒在離心力場中的運(yùn)動規(guī)律ggga 在離心力場中選礦與在重力場中選礦，并沒有什么原則性的差別，不同僅是作 用于顆粒上并 促使其運(yùn)動的力是離心力而不是重力。 例如：在重力 場中，顆粒在整個運(yùn)動期間，在介質(zhì)中所受的重力 及重力加速度 都是常數(shù)；在離心力場中則不然，離心力和離心加速度 ，是旋轉(zhuǎn)半徑及旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)，而且一般說 來，它們隨著 半徑的增加而加大。離心力的作用方向 是作用在垂直 于旋轉(zhuǎn)軸線的徑向上，所以在離心力選 礦過程中，分 選作用也是發(fā)生在徑向上。 此時，沿徑向 作用于物體上 的力有：離心力與阻力。所受重力忽略不計(jì)。0G0grmωF2? rωa2? 二、顆粒在離心力場中的徑向速度在離心力場中，顆粒在介質(zhì)中所受的離心力（當(dāng)介質(zhì)也作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時）為 : （ N ） （ 2 2 59 ）介質(zhì)對顆粒在徑向上運(yùn)動的阻力為（ 為顆粒與介質(zhì)間的相對運(yùn)動速度）（ N ） （ 2 2 60 ）根據(jù)礦粒在徑向運(yùn)動時受力情況的分析，可建立起運(yùn)動微分方程式為（ N ）或 （ N ） （ 2 2 61 ）rρ) ω(δF26πd3V??cυρυψdR2c2Vr?ρυψdrρ) ω(δ6πddtdυm2c2V23Vc???δπdρ6 ψυrωδρ)δ(dtdυV2c2c???? 顆粒在任一回轉(zhuǎn)半徑處的徑向速度 可按的條件得出 : m / s （ 2 2 62 ）利用特殊條件下的個別阻力公式，按照上述原理亦可求出適合于一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，求徑向速度 的個別公式，唯一應(yīng)注意的是將重力加速度 g 用離心加速度 （即 ）取代即可。0dtdυc?6 ψρrρ) ω(δπdυ2Vc??a rω2cυcυ （ 1 ）按牛頓 雷廷智公式（適用于雷諾數(shù) ）m / s （ 2 2 63 ）（ 2 ） 按阿連公式（適用于雷諾數(shù) ）m / s （ 2 2 64 ）（ 3 ） 按斯托克斯公式（適用于雷諾數(shù) ≤ 1 ）m / s （ 2 2 65 ）5102Re5 0 0 ???rωρρ)(δ3dχυ2Vc??3 0 0Re30 ??3μρ321 5 ρρ)2 ( δVcrωχdυ??Rerω1 8 μρ)(δχdυ22Vc?? 復(fù) 習(xí) 題 二1. 固體容積濃度與松散度2. 沉淀度與最大沉淀度3. 兩種密度、粒度均不相同的礦?；旌衔?，其粒度比大于等沉比，在不同等速上升水流作用下，所出現(xiàn)的懸浮分層現(xiàn)象，簡述懸浮分層學(xué)說及重介質(zhì)作用分層學(xué)說的基本觀點(diǎn)。4. 干擾沉降等沉比與自由沉降等沉比的關(guān)系。5. 顆粒在離心力場中的運(yùn)動與重力場中的運(yùn)動有什么區(qū)別？* 6. 求解干擾沉降末速時，其經(jīng)驗(yàn)公式中指數(shù) 的意義及四種求法。? ?n0礦gλ1VV ??n 1. 用通式和個別公式求礦粒的自由沉降末速的計(jì)算步驟。2. 兩種密度、粒度均不相同的礦粒混合物，其粒度比大于等沉比，在不同等速上升水流作用下，所出現(xiàn)的懸浮分層現(xiàn)象，簡述懸浮分層學(xué)說及重介質(zhì)作用分層學(xué)說的基本觀點(diǎn)。3. 求解干擾沉降末速時，其經(jīng)驗(yàn)公式中指數(shù) 的意義及四種求法。? ?n0礦gλ1VV ??n作 業(yè) 一 教 學(xué) 參 考 書：1 . 謝廣元等 . 選礦學(xué) . 中國礦業(yè)大學(xué)出版社 , 2 0 0 1 . 82. 王祖瑞等 . 重介質(zhì)選煤的理論與實(shí)踐 . 煤炭工業(yè)出版社 , 3. 張家駿等 . 物理選礦 . 煤炭工業(yè)出版 , 4. 張鴻起等 . 重力選礦 . 煤炭工業(yè)出版 , 0 教學(xué)重點(diǎn)：一、重懸浮液的性質(zhì)（一）懸浮液的密度（二）懸浮液的粘度和流變性（三）懸浮液的穩(wěn)定性二、重介質(zhì)分選機(jī)（ 一）選煤用塊煤重介質(zhì)分選機(jī)（二）選礦用重介質(zhì)分選機(jī)三、旋轉(zhuǎn)重介質(zhì)流選礦一、圓錐型重介質(zhì)旋流器二、圓筒形重介質(zhì)旋流器三、三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器四、重懸浮液的回收與凈化一、重懸浮液回收與凈化系統(tǒng)二、重懸浮液中煤（礦）泥量的動平衡三、重懸浮液回收與凈化的主要設(shè)備四、重懸浮液回收與凈化中的損失五、懸浮液密度的自動控制六、 干法選煤 第一節(jié) 概 述一、重介質(zhì)選礦的基本原理二、重介質(zhì)的種類與加重質(zhì)的選擇三、重介質(zhì)選礦的應(yīng)用 一、重介質(zhì)選礦的基本原理通常將密度大于水的介質(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，它是按阿基米德原理進(jìn)行的。從公式（ 2 2 4 ）知顆料在介質(zhì)中的有效重力 與重力加速度 分別為 :可見， 及 均隨 的增大而減小。在重介質(zhì)中，當(dāng) 時， ，與 的方向一致，礦粒將向下沉降；而當(dāng)