【正文】 高密度的有機(jī)液體及鹽類的水溶液）、懸浮液（固體細(xì)粒與水的混合物）和空氣重介（固體細(xì)粒與空氣的混合體）。 ? 礦粒在水中的沉降速度，不僅取決于它的粒度，而且與其密度和形狀也有關(guān)系，故周該法所求得的粒度與前述按礦粒外形尺寸測得的粒度，有完全不同的物理概念。 ? D．水力分析法 ? 它是借測定礦粒的沉降速度間接度量顆粒粒度的方法。特別是細(xì)粒物料的篩分。 ? 這是最常用簡單的方法，實(shí)際并非如此。 ? C．篩分分析法 ? 測定礦粒能通過的最小篩孔尺寸與不能通過的最大篩孔尺寸，然后取其平均值，用以表示礦粒的粒度。 ? B．顯微鏡測量法 ? 在顯微鏡下直接測量礦粒的長度和寬度，用其算術(shù)平均值或幾何平均值表示礦粒的粒度。但因礦粒形狀不規(guī)則，要用幾個(gè)尺寸才能說明它的大小，有時(shí)就很不方便。 δ ? ? 礦粒粒度是礦粒的幾何性質(zhì)，它是指礦粒外形尺寸的大小。選礦試驗(yàn)常用 比重瓶法 。但應(yīng)注意，試料稱量前必須預(yù)先干燥。然后根據(jù)阿基米德原理，按下式計(jì)算礦粒的比重。 ? 重力選礦在實(shí)際工作中，所處理的物料，絕大多數(shù)都不是單一的純礦物，而是幾種礦物的連生體。 ? 堆積的礦粒（塊）群與同體積水的質(zhì)量比叫該礦粒群（物料）的堆比重或假比重。 ? ? 礦粒的密度是指單位體積礦粒的質(zhì)量。 重力選礦理論概括起來有以下學(xué)說 動力學(xué) 角度 單顆粒運(yùn)動 (自由沉降 ,干擾沉降 ) 初加速度學(xué)說 (綜合各因素 ,建立方程 ) 靜力學(xué)角度 按懸浮液相對密度分層 位能假說 概率統(tǒng)計(jì) 假說 2 重力選礦基本原理 ? 礦粒及介質(zhì)的性質(zhì) ? ? 礦粒與重力分選過程有關(guān)的性質(zhì)，是指反映礦粒 質(zhì)量性質(zhì) 的密度，反映礦粒 幾何性質(zhì) 的粒度（體積）和形狀。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已開始使用示蹤原子、現(xiàn)代的測試技術(shù)，直接觀察顆粒的運(yùn)動，研究礦粒在重力選礦過程中的運(yùn)動規(guī)律。 從上世紀(jì)四十年代在荷蘭出現(xiàn)水力旋流器后，為利用回轉(zhuǎn)流強(qiáng)化選別過程邁出了一步。 1917年又出現(xiàn)了水砂懸浮液選煤法， 1926年蘇聯(lián)工程師斯列普諾夫提出了使用穩(wěn)定懸浮液的重介選礦法，從此之后，重介質(zhì)選礦才開始廣泛使用。 分選效率最高的重力選礦方法 —— 重介質(zhì)選礦， 1858年就開始在工業(yè)中使用。 1830一1840年在德國哈茲礦區(qū)出現(xiàn)了機(jī)械式的活塞跳汰機(jī)， 1892年發(fā)明了第一臺空氣驅(qū)動的無活塞跳汰機(jī) —— 著名的鮑姆式跳汰機(jī)，十九世紀(jì)末制成了現(xiàn)代型式的機(jī)械搖床。在 14一 15世紀(jì)時(shí)就已出現(xiàn)，直到現(xiàn)在仍保留其主要特征的重力選礦設(shè)備。重力選礦設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單、生產(chǎn)處理量大、作業(yè)成本低廉，故在條件適宜時(shí)均優(yōu)先予以應(yīng)用。對于那些主要以浮選法處理的有色金屬 (銅、鉛、鋅等 )礦石，也可用重力選礦法進(jìn)行預(yù)先選別，除去粗粒脈石或圍巖，使有色金屬達(dá)到初步富集。在我國洗煤廠中，重力選礦法擔(dān)負(fù)著處理75— 80％的原煤任務(wù)，是最主要的選煤方法。廣泛地應(yīng)用于處理礦物密度差較大的原料。 礦石的可選性 ? 利同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，可簡單地用下式判斷 ? 式中 : ? E— 一重選礦石可選性評定系數(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。 ６ ） 重選中的介質(zhì)流 連續(xù)上升 、 間斷上升 、 間斷下降 、 上下交變 、 傾斜流 、旋轉(zhuǎn)流 。 ４ ） 重選過程顆粒受力 物體不僅受重力的作用 ， 而且還承受介質(zhì)作用于物體上的浮力及介質(zhì)對運(yùn)動物體的阻力 。 介質(zhì)密度高 ， 性質(zhì)不同礦粒在運(yùn)動狀態(tài)上的差別就大 ， 因而分選效果也就更加好 。 重力設(shè)備 ，應(yīng)具有使性質(zhì)不同的礦粒 ， 有不同的運(yùn)動狀況 （ 運(yùn)動的方向 、速度 、 加速度及運(yùn)動軌跡等 ） 。 對于細(xì)粒及微細(xì)粒級的物料 ， 按粒度分級依據(jù)粒度不同的顆粒 ， 在介質(zhì)中沉降速度的差異 。 7）重力選礦 根據(jù)礦物的密度不同而進(jìn)行分離的方法 基本選礦方法 選 礦 物理選礦 浮游選礦 化學(xué)選礦 其它選礦 重選 磁選 電選等 根據(jù)粒度、密度、形狀、硬度、顏色、光澤、磁性及電性等 差異 據(jù)表面的物理化學(xué)性質(zhì)（如顆粒表面的浸濕性等） 差異 據(jù)化學(xué)性質(zhì)所存在的差異 ：化學(xué)浸出、化學(xué)分離 據(jù)其它（如生物）差異 重力選礦的分類：根據(jù)介質(zhì)運(yùn)動形式和作業(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。 ５）精礦 —— 選礦選出的經(jīng)富集的有用礦物。 3）脈石 —— 在礦石中含有目前無法富集或工業(yè)尚不能利用的一些礦物。選礦學(xué) 第二篇 重力選礦 授課教師 崔廣文 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 主要內(nèi)容 ? 概論 ? 重選的基本原理 ? 水力分級 ? 重介質(zhì)選礦 ? 跳汰選礦 ? 溜槽與搖床選礦 ? 重選生產(chǎn)工藝 ? 物料的可選性及重選工藝效果評定 1 概論 １）有用礦物 —— 能為人類利用的礦物。 ２）礦石 —— 含有有用礦物的礦物集合體中，若有用成分的含量，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，能夠富集加以利用的礦物集合體。 ４）選礦 —— 利用礦物的性質(zhì)（如物理或物理化學(xué)性質(zhì)）的差異，借助各種選礦設(shè)備將礦石中的有用礦物與脈石礦物分離，并達(dá)到使有用礦物相對富集的過程。 ６）尾礦 —— 棄之的無用產(chǎn)物稱為尾礦。 重力選礦的任務(wù)和方法 １ ） 重力選礦的依據(jù) 重力選礦方法的主要依據(jù) ， 是品位或灰分不同的物料 ，在密度上的差別 。 ２ ） 對重選設(shè)備的要求 重選過程是在運(yùn)動過程中逐步完成分離的 。 ３ ） 重選的介質(zhì) 重選過程是在介質(zhì)中進(jìn)行的 。 重力選礦過程中所用的介質(zhì)有：空氣 、 水 、 重液（ 密度大于水的液體或高密度鹽類的水溶液 ） 及懸浮液（ 固體微粒與水的混合物 ） ， 也可用固體微粒與空氣的混合物 ， 即空氣重介質(zhì) 。 ５ ） 重選過程密度差起主要作用 重力選礦程中 ， 應(yīng)降低礦粒的粒度和形狀對分選結(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 。 常見的重選方法有重介質(zhì)選礦 、 跳汰選礦 、 旋轉(zhuǎn)介質(zhì)流分選 、 搖床分選 、 斜槽分選等 。 ? 重力選礦是目前最重要的選礦方法之一。它是選別金、鎢、錫礦石的傳統(tǒng)方法選在處理煤炭、稀有金屬 (釷、鈦、鋯、鈮、鉭等 )礦物的礦石中應(yīng)用也很普遍。重力選礦法也被用來選別鐵、錳礦石，同時(shí)也用于處理某些非金屬礦石，如石棉、金鋼石、高嶺土等。重力選礦方法除對微細(xì)粒級選別效果較差外，能夠有效地處理各種不同粒度的原料。 重選方法發(fā)展過程 重力選礦是一種應(yīng)用最早的選礦方法．很早以前，古代人們就開始利用重力選礦的方法，在河溪中用獸皮淘洗自然金屬。 在十八世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以后，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，重力選礦技術(shù)也日趨完善。直到上世紀(jì)初浮選法廣泛應(yīng)用以前，重力選礦法一直是主要的選礦方法。當(dāng)時(shí)只能在氯化鈣溶液中選煤，由于溶液損耗大，所以沒有得到推廣。由于重介質(zhì)選礦具有分選效率高、處理量大和適合于處理難選礦物等優(yōu)點(diǎn)，重介質(zhì)選礦在不少國家中得到了迅速發(fā)展。該設(shè)備現(xiàn)已廣泛地用于細(xì)粒礦物的分級和分選過程中．雖然其理論研究還很不夠，但這是當(dāng)前重力選礦發(fā)展的主要方向之一。為適應(yīng)生產(chǎn)自動化和設(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)間的數(shù)學(xué)模型，為工藝生產(chǎn)的自動控制和設(shè)備設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。它們均影響礦粒在介質(zhì)中的運(yùn)動狀況。密度用 δ 表示，按國際單位制為 kg／ m3或 g／ cm3。需注意的是，粒群是指在自然狀態(tài)下堆積，計(jì)算礦粒群堆積體積時(shí)包括礦粒間的空隙。連生體的密度不是定值，需要時(shí)應(yīng)實(shí)際測定，通常有以下三種方法： ? A、大塊礦粒比重的測定 ? 先將礦塊在空氣中稱量，再浸入水中稱量。 ? ? ? 稱量可在普通天平上進(jìn)行，也可用專測比重的比重天平。 ? B．粉狀礦粒比重的測定 ? 測定粉狀物料比重的方法很多，有量筒法、比重瓶法、扭力天平法、顯微比重法以及利用磁流體技術(shù)的微密度儀等等、采用哪種方法要根據(jù)試驗(yàn)精確度的要求及試樣重量的多少來決定。 ? 注意，用上述各種方法所測定的礦粒密度或比重，測定值與真值誤差應(yīng)小于 1%。但是，由于礦粒多為不規(guī)則形狀，因此粒度大小的表示和測量方法有下列幾種： ? A．直接測量法 ? 這種方法只適用于大塊礦粒，直接測量其外形尺寸。選礦工藝中多用一個(gè)尺寸來表述礦粒的大小，這個(gè)尺寸一般稱之為 “ 直徑 ” ，用符號 d表示。該方法適用于測量粒度從 40μm 到 1／ 10μm 。這種方法適用于粒度大于 物料。因?yàn)闇y量的結(jié)果不但受到篩孔精度的限制，而且還取決于負(fù)荷的大小及篩分時(shí)間的長短。篩面清潔程度，篩網(wǎng)編織的好壞等等，均影響篩分分析的質(zhì)量。常用來代替篩分分析測定微細(xì)礦物的粒度組成及顆粒粒度。前者可統(tǒng)稱為幾何粒度，后者稱為重力粒度或水力粒度。其中水、空氣和重液是均質(zhì)介質(zhì)，因它們不存在物理的相界面。均質(zhì)介質(zhì)與非均質(zhì)介質(zhì)，在物理性質(zhì)上有許多差別，在此便分析與重力分選過程有關(guān)的均質(zhì)介質(zhì)的性質(zhì)，至于非均質(zhì)介質(zhì)，將在后面敘述。 ? ? 均質(zhì)介質(zhì)的密度為單位體積的質(zhì)量，用符號 ρ 表示，它的單位是 kg／ m3或 g／ cm3。水的密度隨溫度和壓力的變化很微小，在選礦實(shí)踐中，可把純水的密度看成是一個(gè)常數(shù)，取為 1000kg／ m3或 1g／ cm3。但在通常條件（溫度 0～ 20℃ 、壓力 101325Pa）下，空氣密度可取值為 ／ m3來計(jì)算。 ? 干擾沉降：個(gè)別顆粒在粒群中沉降，成群的顆粒與介質(zhì)組成分散的懸浮體，顆粒間的碰撞及懸浮體平均密度的增大，使個(gè)別顆粒的沉降速度降低。根據(jù)阿基米德原理，礦粒在介質(zhì)中的重力 G0，等于該礦粒在真空中的絕對重力與排開同體積介質(zhì)所具有的重力之差。 ? 礦粒與周圍物體之間的相對運(yùn)動，是產(chǎn)生阻力的基本條件。再一是礦粒與其它周圍物體以及器壁間的摩擦、碰撞而產(chǎn)生的阻力，稱機(jī)械阻力。若礦粒運(yùn)動只限于在垂直方向，則自 由運(yùn)動稱自由沉降；干擾運(yùn)動便稱為干擾沉降。實(shí)際上這種理想條件是不存在的，通常所說的自由沉降，是指介質(zhì)中除沉降的這個(gè)礦粒之外，其它物體的含量很少，整個(gè)沉降空間比沉降礦粒的斷面積大很多，以致機(jī)械阻力可忽略不計(jì)。 ? 介質(zhì)阻力是物體與介質(zhì)間發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的。介質(zhì)對物體的總作用力是這兩部分的合力。在一般情況下，它的方向與物體、介質(zhì)間相對運(yùn)動的方向斜交，介質(zhì)對運(yùn)動物體的阻力，只是該合力在運(yùn)動方向上的一個(gè)分力． ? 切向力是介質(zhì)經(jīng)物體表面繞流時(shí)，由于介質(zhì)的粘性使得介質(zhì)自物體表面向外產(chǎn)生一定的速度梯度，從而導(dǎo)致在各流層之間產(chǎn)生了內(nèi)摩擦力。 （ 3）介質(zhì)阻力的產(chǎn)生與形式 ? 法向壓力與介質(zhì)在物體周圍的分布及流動狀況有關(guān)。此時(shí)，由于物體前后所承受的法向壓力不同，物體前面的壓力高于后面的壓力，因而對物體運(yùn)動產(chǎn)生阻力。物體周圍介質(zhì)的分布及流動狀況在很大程度上取決于物體的形狀。 ? 物體在介質(zhì)中運(yùn)動時(shí)，這兩種阻力同時(shí)發(fā)生。在某種情況下摩擦阻力可能居主導(dǎo)地位，而另一種情況下則壓差阻力起主要作用。如圖 2－ 5a所示，當(dāng)薄板平行于介質(zhì)流動方向，這時(shí)它幾乎只受摩擦阻力作用，而壓差阻力極??；若薄板垂直干介質(zhì)流動方向，如圖 2－ 5b，此時(shí)薄板主要受壓差阻力，而切應(yīng)力所產(chǎn)生的阻力近似等于零。于是可用水力學(xué)中表征流體流態(tài)的雷諾數(shù) Re予以判斷。當(dāng)雷諾數(shù) Re較大時(shí)，顆粒受到以 壓差阻力為主的作用力 ；雷諾數(shù) Re較小時(shí)，則以 粘性阻力為主 。 ? 由此可看出物體在介質(zhì)中所受阻力的大小，主要取決于介質(zhì)和物體間運(yùn)動的雷諾數(shù) Re和物體的形狀。當(dāng)雷諾數(shù)較小，即流速低、物體的粒度小、介質(zhì)的粘度大，以及物體形狀容易使介質(zhì)流過時(shí)，如圖 2— 4a所示，切應(yīng)力阻力占優(yōu)勢；反之，如雷諾數(shù)大，即流速高、物體的粒度大，介質(zhì)的粘度小、以及物體形狀阻礙介質(zhì)繞流，物體所受阻力則以形狀阻力為主，如圖 2— 4b所示。 ? 球形顆粒在介質(zhì)中的重力加速度 g0 ? 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)。 ? 顆粒在靜止介質(zhì)中達(dá)到沉降末速 v0的條件 ? 上式就是計(jì)算球體在靜止介質(zhì)中自由沉降末速的通式。 ? （ 2）特殊條件下球體自由沉降末速公式 ? A、牛頓 雷廷智公式（雷諾數(shù)大于 1000） （ 2）特殊條件下球體自由沉降末速公式 ? B、阿連公式（雷諾數(shù) 2~300） （ 2）特殊條件下球體自由沉降末速公式 ? C、斯托克斯公式（雷諾數(shù)小于 1）