重力选矿七讲.doc

黑龙江科技学院 重力选矿备课笔记 第7次课 授课时间： 2004年3月12日 章节及主要内容： 第二章 重力选矿的基本理论 §2—8 粒群在上升水流中的分层规律 非均匀粒群在上升水该中的悬浮分层 粒群在上升水流中的悬浮分层学说及临界速度 重点内容：重介分层学说 难点内容：重介分层学说，对不同的非均匀粒群在上升水流中的分层规律分析 参考资料：《流体力学》、 《选矿学》 教学手段：讲述、投影 扩展内容：重介分层学说的发展历程 教学后记：对重介分层学说应详细讲解 §2—8 粒群在上升水流中的分层规律 一、非均匀粒群在上升水该中的悬浮分层 均匀粒群的干扰沉降规律是研究非均匀粒群在上升水流中悬浮分层理论的基础。在选矿过程中，经常遇到的多是性质不同的矿粒，同时悬浮或同时沉降的干扰沉降现象。关于这些粒群同时沉降的干扰沉降现象，目前研究的还很少。 利亚申柯在实验室研究了性质不同的粒群在上升水流作用下的悬浮现象。实验研究表明，在任何速度的上升水流的作用下，只要上升水速不把物料冲走，粒群就在上升水流作用下发生分层现象。分层情况如图2－18所示。 1、分层结果： 1）密度相同而粒度不同的粒群 细矿粒集中在上层，粗矿粒集中在下层见图2－18 a。 2）粒度相同而密度不同的粒群 密度低的矿粒集中在上层，密度高的矿粒集中在下层见图2-18b。 3）密度不同（δ2＞δ1），而粒度比值小于自由沉降等沉比的物料（d1/d2＜e0）密度低的矿粒集中在上层，密度高的矿粒集中在下层见图2-18c。 4）密度不同（δ2＞δ1），而粒度比值等于或大于自由沉降等沉比（d1/d2≥e0）的物料当上升水速较小时．分层结果是密度低的矿粒处在上层，密度高的矿粒处于下层（这符合重力选矿的要求．见图2－18 d、图2－19 a）；当上升水速增大到一定值之后，分层现象消失，两粒群形成混合悬浮体；上升水速继续加大，分层现象又复出现，不过这时是密度低的矿粒集中在下层，而密度高的矿粒反而集中到上层（见图2－19 C）。也就是说，对于这种粒群只有当上升水速不大于某一临界水速υcr时，正常分层才有可能，大于临界水速时， 正常的分层现象将遭到破坏。 二、粒群在上升水流中的悬浮分层学说及临界速度 1、悬浮分层学说： 粒群分层规律，用自由沉降理论是无法解释的。为了对非均匀粒群分层现象进行理论分析，利亚申柯从粒群所构成悬浮体的相对密度上的差别予以解释，提出了非均匀粒群悬浮体相对密度分层学说。他认为粒群所构成的悬浮体。在密度方面具有与均质介质相同的性质，当两种悬浮体彼此混合时，与两种密度不同的均质介质（如水和煤油）混合时一样，在上升水流作用下始终是密度高的悬浮体集中在下层，密度低的悬浮体集中在上层。 按利亚申柯的观点，悬浮液的密度ρsu。为 从上式可以看出，两种悬浮体的密度差，只体现在第一项。也就是说，悬浮液密度ρsu的第一项即可表明悬浮体的密度特征，它在数值上等于悬浮体的密度与介质的密度差再乘以容积浓度，称为悬浮体的相对密度，以符号“ρC”表示。其值按下式计算 ρC=λ（δ－ρ） 但是．利亚申柯的非均匀粒群，按悬浮体相对密度分层的学说，与实际分层规律是不相符合的。实验证明非均匀粒群，不按悬浮体的相对密度分层，也不按悬浮体的悬浮高度分层。 2、重介分层学说： 1）内容：中国矿业大学选矿教研室和中南工业大学选矿教研室，在研究非均匀粒群于上升水流中的分层规律时，证明非均匀粒群在上升水流中分层主要是受水动力学的支配，是按照各自的干扰沉降速度进行分层的。但是，对于粒群的粒度比等于或大于自由沉降等流比时，粒群将按重介作用分层。在上升水速较小时，可以依靠高密度细粒悬浮体对低密度粗粒的重介作用，使低密度矿粒进入悬浮体的上都，即在上升水流中轻矿粒将按照其本身的密度与重矿物悬浮体的密度差发生分层。这种分层原理称之为重介分层学说。 2）按照重介分层学说，对不同的非均匀粒群在上升水流中的分层规律分析如下： （1）密度相同（δ1＝δ2），粒度不同（d1＞d2）的粒群 由于δ1＝δ2，d1＞d2，故v01＞v02，Re1＞Re2，所以n2＞n1或n2=n1=n。 物群在未分层之前，对于矿粒来说，周围物群的容积浓度是相同的，故λ1=λ2。由于细粒的干扰沉降速度较低，因此，在上升水流的作用下，小粒首先被冲起并悬浮在上层，大粒在下层。分层结果与上升水速无关。 （2）粒度相同（dl＝d2）。密度不同（δ1＞δ2）的粒群 由于dl＝d2，δ1＞δ2，故v02＞v01，Re2＞Re1，所以n1＞n2或n1=n2