重力选矿基本原理(安徽理工)

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,材料学院矿物加工工程教研组,第二章 重力选矿基本原理,2.1,概述,2.2,颗粒及颗粒群沉降理论,2.2.1,矿粒在介质中的自由沉降,1,、矿粒在介质中所受的重力,矿粒在介质中所受的重力，,等于它在真空中所受的重力,与浮力之差。,浮力 阻力,重力,根据阿基米德原理,G,0,=,V,g-,V,g,= (,m/V),g,(,m/V),g,= m (- ,）,/,)g,G,0,= m g,0,式中：,V,矿粒的体积，,m,3,；,矿粒的密度，,k/m,3,；,介质的密度，,kg/m,3,，,g,重力加速度，,m/s,2,；,m,矿粒的质量，,kg,。,g,0,矿粒在介质中的加速度, m/s,2,。,g,0,大小、方向与,、,有关，与粒度、形状无关。,时，颗粒沉降；,时，颗粒上浮；,=,时，颗粒悬浮。,2,、 矿粒在介质中运动时所受的阻力,介质阻力,分选介质作用在矿粒上的阻力；,机械阻力,矿粒与其它周围物体以及器壁间的,摩擦、碰撞而产生的阻力。,机械阻力相当复杂，难以计算。仅分析介质阻力。,1,),介质阻力：介质与矿粒有相对运动时，作用在矿粒上与运动方向相反的分力。,介质阻力,粘性阻力,切向力,压差阻力,法向力（形状阻力）,2),介质阻力的计算,a,介质阻力通式,用量纲分析和实验研究相结合的方法,矿粒在流体介质中运动时所受介质阻力,R,。根据实验结果及水力学的分析可知，矿粒所受介质阻力,R,，与它的运动速度,v,、它的几何特征尺寸,d,、流体的密度,和粘度,等物理量有关。,阻力,R,可用如下函数表示,:R=,f(v, d , , ),用量纲分析的方法，经推导整理：,阻力系数,粘性摩擦阻力区（层流区、斯托克斯区）,条件：,Re=1 , =24, k=1,Re =,vd/,通式中阻力系数为,=3/Re,该系数可通过理论分析得到。阻力系数与雷诺数之间为直线关系。,R=(3/Re) d,2,v,2,或,R=3d v,适用于：粉状物料、雾滴在空气中沉降。只计粘性阻力，不考虑压差阻力。,过渡区（阿连区）,粘性阻力与压差阻力同数量级。,条件：,1 Re500 , =10 , k=1/2,实际应用,Re=2300,较好。,适用于：一般细物料，如细粒煤炭、石英砂等,在水或空气中沉降。,3),压差阻力区（牛顿区）,颗粒体积较大，运动速度较快，发生面层分离，在颗粒尾部全部形成旋涡区，此时压差阻力占主要地位。,条件：,500Re ,1,，,v,01,=v,02,因此有，,d,V1,d,V2,等沉比,e,0,：,e,0,= d,V1,/d,V2,1,d,V1,/d,V2,v,01,密度大颗粒沉降快在下面；,d,V1,/d,V2,=e,0,时，,v,02,=v,01,两种颗粒沉降时不分上下；,d,V1,/d,V2,e,0,时，,v,02,2,n,的求法，有二种方法，一种为以,lg(1-),为横轴,以,lgu,a,或,lgv,g,为纵轴求,n,。另一种,最大沉淀度法。,3,干扰沉降的等沉比,将两种矿物的宽级别粒群视为由多个窄级别组成。将这个混合粒群置于上升介质流中悬浮，可以发现悬浮柱的松散度也是自下而上地增大，颗粒粒度也是自下而上地减小。降低介质流速，在保持床层松散的条件下，可以在下层获得纯净的重矿物颗粒，在上部出纯净的轻矿物细颗粒，而在中间段相当高的范围内是混杂层，这种现象是由于重矿物颗粒对某一粒级的轻矿物发生了分层，而对另一种稍粗的轻矿物颗粒又未能分层。改变上升介质流速，这种情况不变，但同一层间的轻矿物和重矿物的粒度比值会发生变化。,我们将各层中处于混杂状态的轻、重矿物颗粒视为等沉颗粒，这些等沉的轻矿物颗粒与重矿物颗粒的粒度比,干涉沉降等沉比,e,g,。,e,g,=d,V1,/d,v2,因等沉,:,v,01,(1-,01,),n1,=v,02,(1-,02,),n2,若,n,1,=n,2,=n,利用前面公式得,:,由,(2-2-32),得出,:,或,:,涡流区,: n=2.39,摩擦阻力区,: n=4.78,颗粒混杂时,同样大的颗粒间隙,粒度小,容积浓度大,松散大,.,粒度大者,容积浓度小,故,(1-,02,) ,(1-,02,),e,g, e,0,干扰沉降等沉比总大于自由沉降等沉比,可随容积浓度的减小而降低,.,2.3,粒群按密度分层理论,2.3.1,按颗粒自由沉降速度差分层学说,d1,d2,d3,d1,v,01,v,02,v,03,X=d,1/2,v,0,煤,石英,方铅矿,