重力选矿第六讲.doc

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1、黑龙江科技学院重力选矿备课笔记第6次课授课时间：2004年3月8日章节及主要内容：第二章重力选矿的基本理论§2—7颗粒的干扰沉降规律1、干扰沉降的特点及常见的几种类型2、颗粒在均一粒群中的干扰沉降规律3、颗粒的干扰沉降末速重点内容：利亚申柯实验难点内容：利亚申柯实验的分析参考资料：《流体力学》、《选矿学》教学手段：讲述、投影扩展内容：自由沉降与干扰沉降的区别教学后记：争取能实际做实验§2—7颗粒的干扰沉降规律一、干扰沉降的特点及常见的几种类型：1、自由沉降与干扰沉降的区别：矿粒在干扰沉降时所受到的阻力比在自由沉降时多，有以下一些阻力：1）干扰沉降时，颗粒间和颗粒与器壁

2、间的直接碰撞和摩擦，使其进行着动能交换，引起了机械阻力。2）大量固体颗粒机降时，置换了颗粒前部空间的介质，迫使介质作钻隙向上运动，所引起的介质阻力。2、容积浓度：1）定义：容积浓度以符号“λ”表示，λ可用周围粒群在介质中所占的体积分数来表示2）分析：物体在干扰下沉时所受的阻力Rh以及干扰沉降速度ｖh，不仅是物体及介质性质的函数，而且也是沉降空间的大小或周围粒群浓度的函数。容积浓度λ越大，物体沉降所受的阻力Rh也愈大，干扰沉降速度vh则愈小；当λ相同时，物料的粘度愈细，物体的颗粒愈多，沉降时的阻力也愈大。3、松散系数：介质中的固体量（粒群）有时也用另外一个与容积浓密λ相

3、对应的参数一一松散系数m来表示。松散系数是做群间空隙的体积V’占总体积V的比值。4、常见的干扰沉降类型：1）颗粒在密度和粒度均一的粒群中沉降。2）颗粒在粒度相同而密度不同的粒群中沉降，3）颗粒在密度和粒度均不相同的粒群中沉降，4）粗颗粒在微细分散悬浮液中沉降。目前，对第一种情况研究较多，其它情况均研究较少。第三种情况是重力选矿中最常见的，第四种情况属于粗颗粒在重悬浮液中的沉降。二、颗粒在均一粒群中的干扰沉降规律★1、研究历程：19世纪末叶开始有很多学者对干扰沉降进行了广泛的研究。门罗和伏伦兹根据干扰沉降现象发生在周围物体所形成的狭窄空隙中的事实，把物体的干扰沉降比喻成

4、矿粒在窄管中沉降。霍查兹和高登则认为因固体颗粒群的存在，而改变了介质的性质，使介质变成了悬浮液，因此，把干扰沉降视为物体在悬浮液中的沉降。这样，只要把自由沉降末速公式中介质性质参数用悬浮液性质参数代替，即可求得粒群的干扰沉降求速。以上两类假说未能反映真实情况，物理概念不确切，又没有反映出干扰沉降现象的物理本质，故均与实际情况不相符合。2、利亚申柯实验：利亚申柯则从更广泛的基础上研究了干扰沉降现象。为了在研究中便于观测，利亚申柯首先研究了粒度和密度均一粒群，在上升介质流中的悬浮的情况。当粒群从整体上看粒于空间某固定粒置时，按照相对性原理，此时介质上升流速，即可视为粒群中

5、任一颗粒的干扰沉降速度。1）、使用的装置：在直径为30～50mm垂直的玻璃管1的下端，连结一个带有切向给水管3的涡流管2，水流在回转中上升，可以均匀地分布在垂直管内。在垂直玻璃管下部装有一筛网6，用以承托悬浮的物料群。玻璃管的旁侧连结一个或沿纵高配置数个测压管4，由测压管内液面上升高度可读出在连结点处介质内部的静压强。2）、实验过程：（1）试验时，首先将试料放到筛网上，然后由下部给入清水，于是随着上升水速的逐渐增加试料即在管内上升悬浮。对应于一定的上升水速，试料的悬浮高度亦为一定值。根据测量由上部溢流槽5流出的水量Q，悬浮管的断面积S，就可以算出水流在管内净断面的流速

6、uaｕa=Q/S利亚申柯用各种性质和粒度不同的物料进行了悬浮试验。所用介质为水，试验结果如图。（2）介质的上升流速为零时，粒群在筛网上保持自然堆积状态。颗粒在介质中的重量为筛网所支持。到压管中的水柱高与溢流目的浪面高一致。这时物料群的状态称之为紧密床。对于呈紧密床的球体颗粒其松散度m0约为0.4，石英砂为0.42，各种形状不规则的矿石则大约为0.5。（3）给入上升介质流，并逐渐增大流速。当介质穿越颗粒间隙向上流动过程中，产生了流动阻力，床层底部的静压强增大，测压管中波面上升（如图2－17b所示），当介质动压力（阻力）达到与粒群在介质中的重量相等时，粒群整个被悬浮起来。

7、床层由紧密床逐渐转为悬浮床（亦称流态化床）。当物群全部悬浮后，筛网不再承受物群的压力，筛网上面的介质内部，则因支持颗粒重量而增大了静压强，增大值△P为介质穿过紧密床的间隙流动，称作渗流流动。渗流阶段的压强增大值，随介质上升流速ｕａ的增大而增大，两者呈幂函数关系，如图下方对数坐标中Ａ０一Ｄ所示。相应于此阶段的介质流速，是由零增到悬浮开始时的速度ｕf。试验还得出．使物群开始松散，所需要的最小上升水速。j，远远小于颗粒的自由沉降末速ｖ0r但是物体的ｖ0r愈大，所需的最小上升水速ｕf也较大。（4）粒群开始悬浮之后，再增大介质流速，则粒群的悬浮体的上界面H随之