第四章 - 跳汰选矿(1)

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1、第四章跳汰选矿§4-1概述一、跳汰选矿的基本概念1、跳汰选矿：跳汰选矿是指矿粒在垂直交变介质流中按密度进行分选的重选作业。2、床层：矿石给到跳汰机的筛板上，形成一个密集的物料层，称作床层。水介质跳汰或水力跳汰风力跳汰在给料的同时，从跳汰机下部周期性的给入上下交变的水流，垂直变速水流透过筛孔进入床层，物料在这种水流中进行跳汰分选。跳汰分层过程示意图物料在跳汰过程中之所以能分层，起主要作用的内因，是矿粒自身的性质（密度、粒度、形状），但能让分层得以实现的客观条件，则是垂直升降的交变水流。在跳汰机入料端给入物料的同时，还会给入一定量的水平流。水平流的主要作用

2、是润湿和运输物料。润湿是为了防止于物料进入水中后结团；运输是负责将分层之后，居于上层的低密度物冲走，使它从跳汰机的溢流堰排出机外。水平流对分选具有一定的影响。推动水流运动的方法多种多样，选矿常见的是由偏心连杆机构带动橡胶隔膜作往复运动，借以推动水流在跳汰室内上下运动的隔膜跳汰机另外还有无活塞跳汰机（选煤）、动筛跳汰机。几个相关定义：脉动水流：跳汰机中水流运动的速度及方向是周期变化的，这样的水流称作脉动水流。水流冲次：水流每分钟循环的次数称为冲次。水流冲程：水流在跳汰室中上下运动的最大位移称为水流冲程跳汰周期曲线：在一个周期内表示水速随时间变化的关系曲线

3、称作跳汰周期曲线。跳汰周期：脉动水每完成一次周期性变化所用的时间即为跳汰周期。机械冲程：而隔膜或活塞本身运动的最大距离称作机械冲程。二、跳汰分选的应用跳汰选矿是处理粗、中粒矿石的有效方法。工艺简单、处理量大，并有足够的选别精确度，应用很普遍。处理金属矿石时，给矿粒度上限可达30-50mm，回收粒度下限为0.2-0.075mm。选煤用的处理范围为100-0.5mm。跳汰广泛用于选煤、钨矿、锡矿、金矿及稀有金属矿石；还可用于选铁、锰矿石和非金属矿石。§4–2跳汰选矿原理跳汰选矿的应用距今已有500多年的历史，但对跳汰分选原理的研究较晚，早在1867年奥地利

4、人雷廷智开始研究单个颗粒在介质中的运动规律，至今已有百余年的历史。但由于跳汰过程影响因素过于复杂，因而跳汰原理的研究遇到了较大的困难，所以，至今对跳汰过程的机理的认识还不充分，虽然，提出了许多假说，都是从不同方面对跳汰过程进行的研究的探讨，也只能反映跳汰选矿过程某些方面的规律性，对生产起一定的指导作用，但是，还没有一种能为大家公认的理论。下面从实际出发，分析流体的动力学及其对分层的影响，即跳汰分层的动力学分析。4.2.1偏心连杆机构跳汰机内水流的运动特性转数n，r/min；角速度ω，rad/s偏心距r，mm机械冲程，l=2r隔膜速度：跳汰机的隔膜面积一

5、般小于跳汰室的筛板面积，令则脉动水流速度u当ωt=0或π时，umin=0，当ωt=π/2时，水流速度达到最大值：设跳汰周期为T：，则：图活塞跳汰机工作原理图活塞室跳汰室筛板偏心轮连杆活塞进水管小结：水流的速度曲线为一正弦函数曲线水流的加速度曲线为一余弦函数曲线水流的位移曲线4.2.2、跳汰床层中颗粒的受力和运动分析跳汰选矿过程中的水流是垂直交变的，是非稳定流。因而颗粒受力情况比较复杂，下面对颗粒受力情况具体分析。设向上的方向为正方向。（1）、颗粒在介质中的有效重力G0，其方向向下，取“－”号：（2）、介质对颗粒的阻力R：跳汰选矿的动力学原理（3）、介质

6、的加速度引起的惯性阻力颗粒在加速运动阶段，还要带动周围部分介质作加速运动而受到的介质惯性阻力。4、加速运动的介质流对颗粒的附加推动力5.将上述各项作用力加以综合，可得到颗粒在跳汰过程中受力的方程式：——上式也称为维诺格拉道夫方程。从上式可以看出，在垂直交变的介质流中，矿粒运动的加速度，除了机械阻力的因素没有考虑外，主要有四种加速度所合成。第一项，是矿粒在水介质中的重力加速度，即初加速度；第二项，由颗粒与介质做相对运动引起的阻力加速度；第三项，由矿粒加速运动，引起其周围部分介质也作加速运动导致的附加惯性阻力加速度；第四项，由介质加速度运动所致的附加推力加

7、速度。，使速度阻力只在床层上升初期推动其整体抬起，及至床层松散后，在有效分层运动期间则减小相对速度。希望跳汰周期应有一个较大的向上的加速度和一个小的向下的加速度，即跳汰周期曲线有由上升水流缓慢过渡到下降水流的特点。a0一般并不大，影响较阻力加速度小。①在上升初期，当水流加速度方向向上时，式中该项取正值，重矿物上升的速度<轻矿物上升的速度，对按密度分层有利；②在上升末期，水流作负加速度上升时，式中该项取负值，促使低密度矿粒比高密度矿粒的上升速度更快地减小，显然，对分层不利。③在下降水流初期，水流作负加速度下降时，式中该项取负值，促使地密度矿粒比高密度矿粒

8、下降得更快，不利于分层；④在下降水流末期，水流作正加速度下降时，式中该项取正值，促使低密度矿粒