【正文】 4 . 5 0 . 5 8 ~ 0 . 4 7 0 . 5 3 0 . 5 因此，不規(guī)則形狀礦粒的沉降末速中的 值可用 值取代，即沉降末速通式（ 2 2 25 ）沉降末速個(gè)別公式（ 2 2 26 a ）或 （ 2 2 26 b ）礦粒的篩分粒度 和體積當(dāng)量直徑 的換算，可參照表 2 2 3 進(jìn)行。密度和粒度不同但具有相同沉降速度的礦粒，稱為 等沉顆粒 。常以 表示。如兩顆粒等沉，則 ，那么，按通式求解得故 （ 2 2 28 ）由于等沉比通式中包含阻力系數(shù) ，故無(wú)法直接計(jì)算，所以 常借助于個(gè)別公式來(lái)求得。對(duì)形狀 不規(guī)則的礦粒還應(yīng)把球形系數(shù) 考慮在內(nèi)。越大，意味著可選的粒級(jí)范圍越寬。6. 用通式和個(gè)別公式求礦粒的自由沉降末速的計(jì)算步驟。這種沉降形式，稱為 干擾沉降 。所受附加因素有：（ 1 ）流體介質(zhì)的粘滯性增加，引起介質(zhì)阻力變大。（ 3 ）在某一特定情況下，顆粒沉降受到的 浮力作用變大。 上述諸因素都將使顆粒的干擾沉降速度小于自由沉降速度。即單位體積懸浮液內(nèi)固體顆粒占有的體積為：（ 2 2 33 ）單位體積懸浮液內(nèi)液體所占有的體積稱為松散度 ，可見(jiàn)（ 2 2 34 ）1 0 0 %VVλg??θ?? ?? 1λ 圖 2 2 5 常見(jiàn)的幾種干擾沉降形式 （二）顆粒的干擾沉降速度公式由于干擾沉降是實(shí)際重力分選過(guò)程中最基本而又最普遍的現(xiàn)象。其試驗(yàn)裝置如圖 2 2 6 所示。此時(shí)測(cè)量由上部溢流出的水量 Q ， 然后根據(jù)沉降管的橫斷面積 A ， 便可算出上升介質(zhì)流的速度 。實(shí)驗(yàn)證明在數(shù)值上 。（ 2 ）當(dāng) 一定時(shí)，對(duì)于一定量的粒群懸浮高度也是一定的；增加物料量，高度 也增加，并存在著下述關(guān)系：在確定的試驗(yàn)中，沉降管的斷面積 和顆粒的重度 都為定值，所以容積濃度 也是常數(shù)。由此可見(jiàn)，容積濃度與粒群數(shù)量無(wú)關(guān)，只與上升流速 有關(guān)。（ 3 ）隨著 增大或減小， 也發(fā)生增減變化，和 亦隨之改變。說(shuō)明干擾沉降速度 不是定值，而是 的函數(shù)。即（ 2 2 38 ）當(dāng) ，可求出顆粒的干擾沉降速度（ 2 2 39 ）)1( ?? ??aug??auH??au?g??gR???22VgggdR ?gRG ?0g?ρ6ψρ)(δπdυgVg?? 里亞申柯通過(guò)干擾沉降管的大量試驗(yàn)，得到對(duì)應(yīng)的 及懸浮高度 H 值，算出礦粒在不同 （即 ）下的 ? 和 的對(duì)應(yīng)值。值求法可以利用 的經(jīng)驗(yàn)公式，變換坐標(biāo)求得。求 值的另一種方法，是用求 最大沉淀度法 ?？梢?jiàn)沉淀度具有體積生產(chǎn)率的含義。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。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。以符號(hào)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(jí)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。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(duì)沉降速度有同樣重要的影響。由圖可見(jiàn)，要 使兩種密度不同的混合粒群在沉降（或與介質(zhì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)）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。按此觀點(diǎn)，它要求礦石（煤）在入選前作嚴(yán)格地 篩分分級(jí) ，因而導(dǎo)致了生產(chǎn)流程的復(fù)雜化，但在英國(guó)則基于經(jīng)驗(yàn)對(duì)煤采取寬級(jí)別入選，照樣取得了良好的結(jié)果。 二、按顆粒的干擾沉降速度差分層學(xué)說(shuō)為了解釋礦石可按寬級(jí)別（給料上下 限粒度比大于自 由沉降等沉比 ）入選 問(wèn)題， R . H . 門(mén)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(shuō)。且說(shuō)明了隨著粒群容積濃度的增大，按密度分層的效果會(huì)更好。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)。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(shuō)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(duì)值，使（ 2 2 52 ）此時(shí)，應(yīng)發(fā)生反分層（輕礦物在下）。據(jù)此條件，為了簡(jiǎn)化問(wèn)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。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。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。ρρ)(δλδ221???ρρ)(δλδ221???ρρ)(δλδ221???22102Ln)ρδρδ(1υu(píng)????ulLuLuLu 一、顆粒在離心力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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)。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。這就使得微細(xì)顆粒的沉降速度受到限制。0υg第四節(jié) 顆粒在離心力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律ggga 在離心力場(chǎng)中選礦與在重力場(chǎng)中選礦，并沒(méi)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(dòng)的力是離心力而不是重力。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(guò)程中，分 選作用也是發(fā)生在徑向上。所受重力忽略不計(jì)。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(jiǎn)述懸浮分層學(xué)說(shuō)及重介質(zhì)作用分層學(xué)說(shuō)的基本觀點(diǎn)。5. 顆粒在離心力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別？* 6. 求解干擾沉降末速時(shí)，其經(jīng)驗(yàn)公式中指數(shù) 的意義及四種求法。2. 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(jiǎn)述懸浮分層學(xué)說(shuō)及重介質(zhì)作用分層學(xué)說(shuō)的基本觀點(diǎn)。? ?n0礦gλ1VV ??n作 業(yè) 一 教 學(xué) 參 考 書(shū)：1 . 謝廣元等 . 選礦學(xué) . 中國(guó)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(dòng)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(dòng)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)。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(jiàn)， 及 均隨 的增大而減小。因此，為使選別過(guò)程能有效進(jìn)行，重介質(zhì)密度的選擇應(yīng)在礦石中輕、重兩種礦物的密度之間，即 。0g)gδρδ(g)gρV ( δFGGZj0Zj0??????ρρδ ?)(g0??1Zj2δρδ ??0G0g0G)(g0??ρδ ?gg 二、重介質(zhì)的種類與加重質(zhì)的選擇重液 重液是一些密度高的有機(jī)液體或無(wú)機(jī)鹽類的水溶液。高密度固體微粒起著加大介質(zhì)密度的作用，故稱為加重質(zhì)。硅鐵 選礦用的硅鐵含 Si 量為 13~ 18 % ，這樣的硅鐵密度為 克 / 厘米3，可配制密度為 ~ 克 / 厘米3的重懸浮液。磁鐵礦 純磁鐵礦密度為 左右，配制的懸浮液密度最大可達(dá) 克 / 厘米3。 三、重介質(zhì)選礦的應(yīng)用重介質(zhì)選礦的給礦 粒度下限 ，對(duì) 金屬礦石 為 1 . 5 ~3 毫米，對(duì) 煤 為 3 ~6 毫米，應(yīng)用重介質(zhì)旋流器可到 0 . 3 ~ 0 . 5 毫米；給礦 粒度上限 ， 金屬礦石 為5 0 ~1 5 0 毫米， 煤 為 3 0 0 ~4 0 0 毫米。 對(duì)煤來(lái)說(shuō)，通常多采用磁鐵礦粉作為加重質(zhì) 。對(duì) 有色金屬礦石，最適合于處理有用礦物為集合體嵌布或粗粒嵌布的礦石。對(duì)于井下開(kāi)采的 鐵、錳礦石 ，利用重介質(zhì)選礦法可預(yù)先除去混入的圍巖，恢復(fù)地質(zhì)品位。 第二節(jié) 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)定性四、影響懸浮液密度、粘度及穩(wěn)定性的因素 影響重介質(zhì)選礦過(guò)程的重懸浮液性質(zhì)，是指其密度、粘度和穩(wěn)定性。一、懸浮液的密度（一）懸浮液密度的特點(diǎn)懸浮液是一種不均質(zhì)的兩相系統(tǒng)，在固、液兩相間具有很大的相界面，因此，它具有類似膠體系統(tǒng)的物理化學(xué)性質(zhì)，這就使懸浮液在密度和粘度方面與均質(zhì)重液有不同的性質(zhì)。懸浮液的密度等于加重質(zhì)的密度和液體（水）密度的加權(quán)平均值，（ 2 4 1 ）sjzjλ) ρ(1λδρ ???11)λ( δρjzj??? 式（ 2 4 1 ）所求懸浮液的密度 ，在物理意義上與均質(zhì)介質(zhì)的密度不完全相同，只有將懸浮液中的固、液兩相作為一個(gè)統(tǒng)一的整體看待時(shí)，才具有密度的概念。zjρzjρ （二）懸浮液的有效密度從式（ 2 4 1 ）看出，重介懸浮液的密度 是由加重質(zhì)的密度 及其容積濃度 所決定。根據(jù)質(zhì)量平衡關(guān)系，則故得（ 2 4 2 ）jδλzjzjsjjzjjρV)ρδM(VM ???sjszjjzjjρδ)ρ(ρδVM???zjρ 圖 2 4 1 結(jié)構(gòu)化懸浮液中礦粒的浮沉運(yùn)動(dòng) 在已出現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的懸浮液內(nèi)，若體積為 的礦粒向下運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始時(shí)所遇到的靜力作用，除懸浮液的浮力外，還有靜切應(yīng)力引起的支持力 （如圖 2 4 1 a 所示），故礦粒下沉的條件是（ 2 4 3 ）支持力 的大小與礦粒的表面積 和靜切應(yīng)力 成正比，即（ 2 4 4 ）將式（ 2 4 4 ）代入式（ 2 4 3 ）中，兩側(cè)都用除之，則得（ 2 4 5 ）VFgρVδVzjkkk??A0τ0AτK1F ?FkgVk0zjkVAgτK1ρδ ??F 圖 2 4 2 K 值與礦粒粒度的關(guān)系 式中的 一項(xiàng)是礦粒比表面積，由于 ，而 ， 故（ 2 4 6 ）