(冶金行業(yè))選礦設(shè)備中重選礦物質(zhì)的不同密度粒群沿垂向的分層

1、（冶金行業(yè)）選礦設(shè)備中重 選礦物質(zhì)的不同密度粒群沿垂向的分層20XX年XX月多年的企業(yè)咨詢豉問(wèn)經(jīng)驗(yàn).經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證可以落地機(jī)行的卓越管理方案，值得您下載擁有選礦設(shè)備中重選礦物質(zhì)的不同密度粒群沿垂向的分層1 粒群在上升水流中的分層規(guī)律2 .非均勻粒群在上升水流中的懸浮分層均勻粒群的干涉沉降規(guī)律是研究非均勻粒群在上升水流中懸浮分層理論的基礎(chǔ)。在選礦過(guò)程中，經(jīng)常遇到的多是性質(zhì)不同的礦粒，同時(shí)懸浮或同時(shí)沉降的干涉沉降現(xiàn)象。關(guān)于這些粒群同時(shí)沉降的干涉沉降現(xiàn)象，目前研究的仍不夠深入。因此，本節(jié)中只討論非均勻粒群在上升水流作用下的懸浮分層問(wèn)題。利亞申柯在實(shí)驗(yàn)室研究了性質(zhì)不同的粒群在上升水流作用下的懸浮現(xiàn)象。實(shí)

2、驗(yàn)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沖走，粒群就在上升水流作用下發(fā)生分層現(xiàn)象。(1) 對(duì)于密度相同而粒度不同的粒群，分層結(jié)果是細(xì)礦粒集中在上層，粗礦粒集中在下層，(2) 對(duì)于粒度相同而密度不同的粒群，分層結(jié)果是密度低的礦粒集中在上層，密度高的礦粒集中在下層， 對(duì)于密度不同(P2PI),而粒度比值小于自由沉降等降比(dvl/ '口eo)的物料，密度低的礦粒集中在上層，密度高的礦粒集中在下層.(4)對(duì)于密度不同(P2p1),而粒度比值等于或大于自由沉降等降比(VI / '口 Reo)的物料，當(dāng)上升水速較小時(shí)，分層結(jié)果仍是密度低的礦粒處在上層，密度高的礦粒處

3、于下層(這符合重選的要求，見(jiàn)圖2-10(d) 、圖 2-11(a); 當(dāng)上升水速增大到壹定值之后，分層現(xiàn)象消失，倆粒群形成混合懸浮體(圖2-11(b); 上升水速繼續(xù)加大，分層現(xiàn)象又復(fù)出現(xiàn);不過(guò)這時(shí)是密度低的礦粒集中在下層，而密度高的礦粒反而集中到上層(見(jiàn)圖 2-11(c) 。也就是說(shuō)，對(duì)于這種粒群，只有當(dāng)上升水速不大于某壹臨界流速uo 時(shí)，正常分層才有可能;大于臨界水速時(shí)，正常的分層現(xiàn)象將遭到破壞。2 粒群在上升水流中的懸浮分層學(xué)說(shuō)及臨界速度我國(guó)學(xué)者在研究非均勻粒群于上升水流中的分層規(guī)律時(shí)，證明非均勻粒群在上升水流中分層主要是受水動(dòng)力學(xué)的支配，是按照各自的干涉沉降速度迸行分層的?？墒?，對(duì)于粒

4、群的粒度比等于或大于自由沉降等降比時(shí)，粒群將按重介作用分層.在上升水速較小時(shí)，能夠依靠高密度細(xì)粒懸浮體對(duì)低密度粗粒的重介作用，使低密度礦粒進(jìn)入懸浮體的上部J在上升水流中輕礦粒將按照其本身的密度和重礦物懸浮體的密度差發(fā)生分層。這種分層原理稱為重介分層學(xué)說(shuō)。3 干涉沉降的分級(jí)原理及干涉沉降等降比A 干涉沉降分級(jí)原理如前所述，若將密度相同而粒度不同的粒群置于同壹上升介質(zhì)流中懸浮，則將通過(guò)形成不同的松散度，達(dá)到每個(gè)粒級(jí)的干涉沉降速度和上升介質(zhì)流速相等。分層結(jié)果是細(xì)礦粒集中在上層，粗礦粒集中在下層。下面再對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行深入討論。設(shè)粒群中最大顆粒粒度為兇，稍小的為d2 ，自由沉降末速分別為1101 、 u0

5、2 。磕此以下仍有壹系列粒度遞減的顆粒。粒群最初呈混雜狀態(tài)堆積在懸浮玻璃管的篩網(wǎng)上面，如圖 2-12(a)所示。緩慢地從底部給入上升介質(zhì)，當(dāng)介質(zhì)流速達(dá)到最細(xì)顆粒的，最小干涉沉降速度時(shí)，位于上層的最小顆粒開(kāi)始浮動(dòng);而下部的小顆粒受粗顆粒的壓制仍不能活動(dòng)。及至上升介質(zhì)流速達(dá)到最大顆粒的最小懸浮速度.如果從上部玻璃管口連續(xù)地給入粒度不均勻的粒群，下部撤掉篩網(wǎng)對(duì)粒群的支持，且保持壹定的上升介質(zhì)流速，粗粒級(jí)因向下擴(kuò)展容積濃度減小，它的干涉沉降速度便超過(guò)了上升介質(zhì)流速，于是從下面排出；而細(xì)粒級(jí)的干涉沉降速度，因不斷補(bǔ)加給料而小于上升介質(zhì)流速J I向上運(yùn)動(dòng)由管口溢出。這便是干涉沉降的分級(jí)原理。B 干涉沉降等

6、降比 將壹組粒度不同、密度不同的寬級(jí)別粒群置于上升介質(zhì)流中懸浮，在流速穩(wěn)定后，在管中形成了松散度自上而下逐漸增大的懸浮柱，如圈2-13 所示。在下部可獲得純凈的重礦物粗顆粒層，在上部則為純凈的輕礦物細(xì)顆粒層，中間段相當(dāng)高的范圍內(nèi)是混雜層。如將各窄層中處于混雜狀態(tài)的輕重顆粒視為等降顆粒，則對(duì)應(yīng)的輕礦物和重礦物的粒度比即可稱作干涉沉降等降比，2.2.2 粗粒在細(xì)粒懸浮體中的沉降規(guī)律目前，重介質(zhì)選礦是重選中分選效率最高的工藝方法。近年來(lái)，隨著重介質(zhì)選礦中壹些技術(shù)問(wèn)題的逐步解決，所以發(fā)展速度很快。重介質(zhì)選礦過(guò)程是在細(xì)粒懸浮液中進(jìn)行的，細(xì)粒懸浮液的特點(diǎn)是極不穩(wěn)定、易沉淀。為促使懸浮液具有壹定的穩(wěn)定性，必

7、須在系統(tǒng)內(nèi)施加外力，如機(jī)械攪拌、使用上升或下降介質(zhì)流等等。物體的流動(dòng)（非彈性變形）同引起流動(dòng)的力之間的關(guān)系稱為物體的蓖變特性。懸浮液流變特性的研究，是探索物體在懸浮液中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)。細(xì)粒懸浮液中的細(xì)粒處于懸浮狀態(tài)，稱之為粒群流態(tài)化。物體在其中運(yùn)動(dòng)時(shí)，和在溶液中運(yùn)動(dòng)壹樣將受到阻力。實(shí)際工作中常用剪應(yīng)力和速度梯度的比值來(lái)度量懸浮液的流變性，此值稱為表觀黏度或視黏度盧b2.2.2.1 物體在悉浮液中自由沉降運(yùn)動(dòng)和在水中運(yùn)動(dòng)的異同性曾有人研討過(guò)，礦粒在懸浮液中及在水中運(yùn)動(dòng)的相似性問(wèn)題。他們認(rèn)為，在雷諾數(shù)Re 為3000050000 的范圍內(nèi)，單個(gè)礦粒在懸浮液中及在水中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是相似的.這種相似表當(dāng)

8、下阻力系數(shù)瀘和雷諾數(shù)Re 的關(guān)系曲線瀘=f（Re） 的漸趨壹致?？墒巧鲜鲇^點(diǎn)是不完整的、片面的。因?yàn)檫x礦用的類塑性體系的重懸浮液，其流變（表觀）黍度和水的黏度不同，它不是壹個(gè)常數(shù)而是壹個(gè)變量（見(jiàn)9.5.4.4 節(jié) ）。 試驗(yàn)研究和理論計(jì)算表明:懸浮液的流變黏度和牛頓液體（如水的黏度只是相當(dāng)?shù)腏它們具有相同的物理意義。 這個(gè)觀點(diǎn)是計(jì)算礦粒在懸浮液中自由沉降末速的基礎(chǔ)。2.2.2.2 礦粒在懸浮液中運(yùn)動(dòng)的受力分析及自由沉降末速礦粒在懸浮液中運(yùn)動(dòng)，除自身重力外，仍受懸浮液的黏滯阻力及慣性阻力的作用。后倆種阻力的大小取決于雷諾數(shù)的大小，懸浮液的流變黏度既影響?zhàn)枇Φ拇笮。譀Q定了雷諾數(shù)的大小。因而流

9、變黏度是解決礦粒運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵參數(shù)。懸浮液的流變黏度盧b 隨懸浮液內(nèi)切應(yīng)力(由外力引起)的不同而不同，且呈減函數(shù)關(guān)系L 不同密度、不同直徑的礦粒在懸浮液中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生不同的切應(yīng)力，因而具有不同的流變黏度。在雷t若數(shù)Re<1.0時(shí)，礦粒主要受黏滯阻力的作用。這時(shí)，礦粒在懸浮液中所受重力，應(yīng)被圍繞它流動(dòng)產(chǎn)生的砌應(yīng)力的垂直分力，乘以礦粒表面積所平衡，如圖2-14 所示。設(shè)礦粒為球體 .2.2.3 礦粒在垂直變速流中的分層規(guī)律跳汰選礦過(guò)程的水流運(yùn)動(dòng)特性是壹種垂直交變水流，是壹種非定常流運(yùn)動(dòng)。在跳汰汰機(jī)中水流運(yùn)動(dòng)包括倆部分:垂直升降的變速脈動(dòng)水流和水平流前者是礦粒在跳汰機(jī)中按密度分層的主要?jiǎng)恿?，后者主?/p>

10、作用是運(yùn)輸物料但對(duì)礦粒分層也有影響。2.2.3.1 跳汰分選理論簡(jiǎn)介隨著跳汰選礦的發(fā)展，入們?cè)缇烷_(kāi)始了對(duì)重選中的重要理論問(wèn)題壹跳汰選礦原理進(jìn)行探討。古典的跳汰理論是用某壹種簡(jiǎn)單的概念表達(dá)分層原理，出現(xiàn)了各種各樣的跳汰假說(shuō)。直到 20世紀(jì) 50 年代以后，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，促進(jìn)了跳汰分層理論的研究，如電子測(cè)量技術(shù)、快速攝影、放射性同位素示蹤技術(shù)及水電模擬等對(duì)跳汰過(guò)程進(jìn)行測(cè)試和應(yīng)用，所以對(duì)跳汰水流運(yùn)動(dòng)特性、床層松散狀況，顆粒運(yùn)動(dòng)取得直觀的認(rèn)識(shí)，使跳汰理論研究取得了新的發(fā)展?，F(xiàn)有的跳汰理論大致能夠分為倆大類:(1) 速度理論:速度理論是從分析每壹個(gè)顆粒在跳汰機(jī)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)研究分層過(guò)程。

11、古典的速度理論有四種假說(shuō)：顆粒按自由沉降末速分層假說(shuō)；顆粒按干涉沉降末速分層假說(shuō)；吸入分層假說(shuō)初加速度分層假說(shuō)。各種速度理論的假說(shuō)，都以研究單個(gè)顆粒在跳汰機(jī)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)分析整個(gè)跳汰過(guò)程。誠(chéng)然，礦粒的分層都是每個(gè)礦粒運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，可是礦粒是在床層中進(jìn)行分層的，不應(yīng)忽視床層性質(zhì)對(duì)分層的影響。所以每個(gè)假說(shuō)的認(rèn)識(shí)都是不全面的，每個(gè)假說(shuō)只是在逐步接近客觀實(shí)際，反映了對(duì)分層機(jī)理的歷史認(rèn)識(shí)過(guò)程，故這些假說(shuō)常被稱作古典跳汰理論。直到20 世紀(jì)中期，蘇聯(lián)維諾格拉道夫概括了各種速度假說(shuō)，使跳汰理論前進(jìn)了壹大步。盡管維諾格拉道夫?qū)W說(shuō)對(duì)靜力學(xué)因素考慮仍很不夠，然而它在前蘇聯(lián)等國(guó)卻有著廣泛的影響。許多用最新技術(shù)測(cè)試的結(jié)

12、果，也常是用這壹公式給予解釋。(2) 粒群 -統(tǒng)計(jì)理論:粒群 -統(tǒng)計(jì)理論是研究粒群的運(yùn)動(dòng)及其和受外力作用的關(guān)系。這類理論包括有:跳汰懸浮理論模型；跳汰能量理論模型；概率-統(tǒng)計(jì)理論模型。各種跳汰理論模型，是從不同角度揭示了跳汰機(jī)中物料分層的情況?？墒牵紱](méi)能給出計(jì)算工藝結(jié)果，特別是預(yù)算結(jié)果的數(shù)學(xué)工具及其因數(shù)關(guān)系。每種模型都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，且且都力圖得到壹條描述跳汰過(guò)程的物理和數(shù)學(xué)的正確途徑。跳汰理論除了前面介紹的倆大類以外，仍有蘇聯(lián)莫斯科礦業(yè)學(xué)院H.M. 維爾霍夫斯基等1958年提出的扇形分層假說(shuō)也受到了人們的重視。維爾霍夫斯基等將帶有放射性同位素(Co 叫 )的示蹤顆粒摻混到跳汰機(jī)給料中，利用

13、7 射線定位法研究了顆粒在跳汰機(jī)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。結(jié)果見(jiàn)到:重礦物顆i 粒沿床層垂直方向的運(yùn)動(dòng)速度是變化的，在中間郡位速度最低表明該區(qū)域穿透性最??；輕礦物顆粒下落到穿透性小的中間層以后又復(fù)上升，具有跳躍運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。 不同密度顆粒在跳汰機(jī)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2-15 所示。由圖得知，床層的中間層松散度最小，它好似柵欄，起著分隔輕、重礦物的作用。適當(dāng)?shù)奶僮骷词菫榱双@得良好的中間穿透性。試驗(yàn)仍發(fā)現(xiàn)，輕礦物顆粒沿水平方向的運(yùn)動(dòng)速度比重礦物顆粒快，而在垂直方向則是重礦物比輕礦物快。因而能夠認(rèn)為，礦物按密度分選不僅發(fā)生在垂直方向，而且也發(fā)生在水平方向。具有同勺壹密度的礦物層，在跳汰機(jī)的垂直斷面上呈扇形分布，這壹

14、試驗(yàn)結(jié)果被稱為扇形分布假說(shuō)。從圖 2-16 仍可見(jiàn)到，物料在跳汰機(jī)中的分層速度很快。根據(jù)測(cè)定，第壹階段末的最上層精煤已占全部精煤的72% ，但礦粒行經(jīng)矸;石段溢流堰的附近時(shí)，礦粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生激烈的擾動(dòng)，致使原先和精煤分開(kāi)的中間密度顆粒又重新和精煤相混，也就是說(shuō)，現(xiàn)有跳汰機(jī)中的溢流堰起著破壞分層的作用。因此維爾霍夫斯基建議，將目前用的跳汰機(jī)分段排放j 重產(chǎn)物的方式，改為單段跳汰機(jī)沿垂直斷面分層排放J 肖除溢流堰的有害作用，進(jìn)壹步提高跳汰機(jī)單位面積處理量。有關(guān)跳汰理論的研究，至今仍沒(méi)有得出滿意的結(jié)果。這項(xiàng)研究仍處于發(fā)展階段，今后，對(duì)跳汰理論和實(shí)踐的J 研究，應(yīng)當(dāng)集中在找出壹條能把各種理論統(tǒng)壹起來(lái)

15、的途徑。最終能比較客觀地解決跳汰機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和正確地選擇主要工藝參數(shù)以及水動(dòng)力學(xué)參數(shù)等問(wèn)題。下面就倆種具有代表性的學(xué)說(shuō)進(jìn)行討論。2.2.3.2 跳汰能量理論模型（位能學(xué)說(shuō)）跳汰能量理論模型是20 世紀(jì) 40 年代末期德國(guó)入麥依爾首先提出來(lái)的。位能學(xué)說(shuō)認(rèn)為，不同密度和粒度組成的床層，是壹個(gè)具有壹定位能的封閉的力學(xué)體系。當(dāng)向這個(gè)體系引入外能時(shí)，例如在跳汰機(jī)中引入脈動(dòng)水流，將使物料之間的結(jié)合力和介質(zhì)黏度引起的摩擦力減小。此時(shí)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，跳汰過(guò)程自發(fā)地朝著降低床層位能的方向進(jìn)行，結(jié)果使物料進(jìn)行了分層，絕大部分的粗粒和重粒沉到下層，細(xì)粒和輕粒升到上層。床層的位能都轉(zhuǎn)變成為克服顆粒之間的各種阻力

16、所做的功，整個(gè)床層位能逐漸下降。床層的分層情況完善和否，決定于分層前、后床層位能降低了多少。床層位能降低的速度就是床層分層的速度。床層位能的大小取決于床層重心的位置，分層前 后重心位置降低愈多，位能降低愈多，則分選效果愈好。生產(chǎn)證實(shí)了上述跳汰周期的良好效果，能夠使不分級(jí)物料很好地分選，且能提高跳汰機(jī)的處。理量。分層的能量理論模型(位能學(xué)說(shuō))完全不涉及流體動(dòng)力因素的影響，只就分層前后床層內(nèi)部能量的變化，說(shuō)明了分層的趨勢(shì)，因而屬于靜力學(xué)體系學(xué)說(shuō)。除了跳汰以外，所有其慎他重選分層過(guò)程，也都能夠用此學(xué)說(shuō)予以解釋，故可視為物料按密度分層的基本原理。國(guó)內(nèi)外對(duì)它都很重視。但重選過(guò)程離不開(kāi)流體松散，則流體動(dòng)力

17、對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響就不可避免，因此，能量理論模型(位能學(xué)說(shuō))只是壹種理想的情況。2.2.3.3 概率 -統(tǒng)計(jì)理論模型(動(dòng)力學(xué)學(xué)說(shuō))概率 -統(tǒng)計(jì)理論模型是由蘇聯(lián)H.H. 維諾格拉道夫在1952 年提出來(lái)的。維諾格拉道夫認(rèn)為，礦粒在非定常流中運(yùn)動(dòng)，除了因?yàn)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)受到水流阻力、介質(zhì)加速度慣性阻力外元仍要受到 :水流加速度給予郵附加推力。此外，礦粒的運(yùn)動(dòng)仍要受到跳汰床層中其他顆粒的干擾，因此礦粒的受力情況是比較復(fù)雜的。假定顆粒向上的運(yùn)動(dòng)為正，向下為負(fù)。則球形顆粒在跳汰機(jī)內(nèi)非定常流中受到的作用力有:(1) 顆粒在介質(zhì)中的重力Go(2)介質(zhì)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)阻力RI。只有顆粒和介質(zhì)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生阻力，顆

18、粒在床層中運(yùn)動(dòng)，其條件接近于干涉沉降，(3) (3) 介質(zhì)加速度產(chǎn)生的附加質(zhì)量慣性阻力R2 。 附加質(zhì)量慣性阻力R2 的產(chǎn)生是因?yàn)轭w粒和介質(zhì)之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)顆粒作加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，使直接和礦粒表面接觸的及其附近的部分介質(zhì)，亦被礦粒帶著運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)這部分介質(zhì)即產(chǎn)生了方向相反的作用力，此力作用于顆。粒上使之受到壹種額外的慣性阻力作用。介質(zhì)加速度產(chǎn)生的附加質(zhì)量避慣性阻力R2 為(4) (4)加速運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)流對(duì)顆粒的附加推力PB。根據(jù)流體力學(xué)原理，物體在J速運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)PB 等于和顆粒同體積的介質(zhì)質(zhì)量乘以水流加速度。(5)顆粒運(yùn)動(dòng)受到的機(jī)械阻力p ,o機(jī)械阻力p ,是由于運(yùn)動(dòng)顆粒和周圍床層顆粒

19、發(fā)生摩擦、碰撞所引起的阻力。當(dāng)床層處于懸浮松散狀態(tài)時(shí)，機(jī)械阻力表當(dāng)下局部顆粒的摩擦碰撞，顆粒和器壁的摩擦碰撞上，它消耗了運(yùn)動(dòng)顆粒本身的動(dòng)能。當(dāng)床層緊密時(shí)，通過(guò)顆粒間的直接傳遞，機(jī)械阻力來(lái)自床層的整體，機(jī)械阻力變得很大，以至阻止了顆粒的運(yùn)動(dòng)。但在床層緊密過(guò)程中，首先失去活動(dòng)性的是粗粒，細(xì)小顆粒仍可繼續(xù)進(jìn)行鉆隙運(yùn)動(dòng)，這說(shuō)明機(jī)械阻力對(duì)不同顆粒是不相同的。因此， p. 不僅取決于床層松散度，而且和顆粒本身的粒度和形狀有關(guān)。由于機(jī)械阻力的復(fù)雜性，它的大小無(wú)法用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)式表達(dá)，在分析顆粒運(yùn)動(dòng)的趨向性時(shí)能夠暫不計(jì)入，這樣作為定性研究顆粒運(yùn)動(dòng)的相對(duì)差異且無(wú)妨礙。因此，為了突出密度差在分層中有利的作用，希望跳

20、汰周期應(yīng)有較大的向上加速度和較小的向下加速度，亦即希望跳汰周期具有由上升水流緩慢地過(guò)渡到下降水流的特點(diǎn)。實(shí)際考查表明，水流的加速度值，壹般且不大，其最大值口心很少超過(guò)重力加速度g 的0.20.5 倍，且水流在以較大加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)也要有很大的速度值。倆者相比，速度阻力的作用占據(jù)主要地位，而介質(zhì)加速度阻力的作用則為次要。2.2.3.4 ，礦粒在垂直變速流中的分層的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論的統(tǒng)壹認(rèn)識(shí)t 述礦粒在垂直變速流中的分層(跳汰分層)的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論，雖然立論的出發(fā)點(diǎn)不同，但從結(jié)論來(lái)見(jiàn)仍有其統(tǒng)壹性，下面從生產(chǎn)角度總結(jié)歸納為:(1) 分層的主導(dǎo)因素應(yīng)是礦物顆粒間的密度差，為了避免因粒度不同發(fā)生

21、混雜，在床層有效松散期間，應(yīng)該盡量減少介質(zhì)和顆粒間的相對(duì)速度J 口實(shí)現(xiàn)“靜態(tài)分層”。同時(shí)，床層的平均松散度也不要失之過(guò)大，也就是應(yīng)保持床層的整體性質(zhì)以便提高顆粒間的靜壓力差，使內(nèi)部壓強(qiáng)從不平衡向平衡方向發(fā)展，最后達(dá)到按密度分層。(2) 分層既是要在壹定的松散條件下進(jìn)行乃1 入流體動(dòng)力因素就不可避免，尤其在礦石密度及粒度較大時(shí)，更需借大的速度阻力推動(dòng)床層松散。此時(shí)實(shí)現(xiàn)“靜態(tài)分層”將更加困難，顆粒運(yùn)動(dòng)。將受到干涉沉降規(guī)律支配。為此，能夠?qū)⒌V石在入選前適當(dāng)進(jìn)行篩分分級(jí)以縮小粒廢差，以避免過(guò)犬的和過(guò)小的顆粒在對(duì)立產(chǎn)物中的混雜。(3) 流體的動(dòng)力作用能夠在下降沖程中，在床層沒(méi)有完全緊密以前，將細(xì)小的重礦

22、物顆粒優(yōu)先帶到床層底層J 口所謂“吸入作用” 。吸入作用能夠補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)按密度分層，在給料粒度差較大時(shí)能夠適當(dāng)應(yīng)用。吸入作用在靜力學(xué)理論中是無(wú)法說(shuō)明的，因?yàn)樗橇黧w動(dòng)力作用的壹種特殊形式。不過(guò)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要很好掌握，過(guò)強(qiáng)的吸入作用反而會(huì)導(dǎo)致大量細(xì)粒輕礦物混入到重礦物了層中。如果待處理的原料粒度范圍很窄，則吸人作用更應(yīng)減小。(4) 跳汰水流的加速度推力事實(shí)上起不了大的作用。在水流上升初期它能夠輔助速度阻力迅速將床層抬起，但因此時(shí)床層且未很好松散，故有益的分層作用也不能發(fā)揮;及至床層松散后，加速度方向常轉(zhuǎn)變向下，雖然對(duì)分層有不利影響，但其值又常變小，對(duì)分層的影響也不太大。到，了下降沖程后期，床層變得

23、緊密，雖然加速度方向轉(zhuǎn)為向上，但仍然起不到應(yīng)有作用，故在實(shí)際工作中，?？蓪⒓铀俣茸饔煤雎圆挥?jì)。(5) 給礦中輕、重礦物含量比例，床層厚度，細(xì)粒重礦物含量等也常影響分層速度，在生產(chǎn)，是應(yīng)當(dāng)注意的。2.3 斜面流中顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在現(xiàn)有重選法中，除利用礦粒在垂直介質(zhì)流中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分選過(guò)程外，仍有利用礦粒在斜面水流中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差異來(lái)進(jìn)行分選的方法，這種方法稱為斜面流選礦。斜面流和垂直流壹樣，也是壹種松散床層。水流的流動(dòng)特性對(duì)礦石的松散、分層影響，是研究斜面流選礦的基礎(chǔ)。2.3.1.1 水流沿斜面流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律水流沿斜面流動(dòng)是借自身的重力作用，屬于無(wú)壓流動(dòng)。阻礙水流運(yùn)動(dòng)的力是流層間的內(nèi)摩擦 力

24、和水流和斜槽底面及邊壁間的摩擦力莊此外，在自由表面，仍將受到空氣摩擦阻力，不過(guò)在壹般情況下，這種阻力是很小的能夠忽略不計(jì)。如果斜槽的斷面、坡度、槽底粗糙度等前后壹致，則在壹定的給水量下，流速將保持不變，對(duì)這種流動(dòng)稱作均勻流。若在沿斜槽水流流動(dòng)方向的斷面、坡度或粗糙度等有所改變，則在相應(yīng)位置處流速即發(fā)生變化，此種流動(dòng)稱為非均勻流。如果就槽內(nèi)某壹點(diǎn)而言，流動(dòng)速度肪時(shí)間而變化則稱為非穩(wěn)定流，而流速不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)則為穩(wěn)定流。穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流、均勻流和非均勻流是呵個(gè)不同范疇的概念，壹個(gè)涉及時(shí)間加速度，、個(gè)涉及位置加速度。在重選實(shí)踐中，既有采用均勻流的，也有采用非均勻流（如扇形溜槽）的，同時(shí)也應(yīng)用非

25、穩(wěn)定的均勻流。2.3.1.1 斜面水流的流態(tài)2.3.1.2 層流流動(dòng)的水力學(xué)特性2.3.1.3 素流流動(dòng)的水力學(xué)特性紊流總是隨流速的增大而發(fā)生。其特點(diǎn)是流體內(nèi)出現(xiàn)了大小無(wú)數(shù)的波渦，流體質(zhì)點(diǎn)雜亂無(wú)章地運(yùn)動(dòng)著，因而在任壹點(diǎn)均不再有穩(wěn)定的流速。它每時(shí)每刻都在變化著，經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能交換，流速沿深度的分布變得均勻了。這些現(xiàn)象雖然早已為入們所熟知，但有關(guān)紊流的形成和發(fā)展過(guò)程仍是近代流體力學(xué)在探索的重要問(wèn)題。最近的研究發(fā)現(xiàn)，在十分雜亂的紊流中，存在著接近有次序的結(jié)構(gòu)壹擬序結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)顯示出紊流的初始漩渦是以流條形式在固體壁附近形成。在速掙聲的作用下，流條不斷地滾動(dòng)、擴(kuò)大，發(fā)展到壹定程度即很快離開(kāi)壁面上

26、升，且對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生擾動(dòng)。這種最初生成的漩渦1 范圍很小，但轉(zhuǎn)動(dòng)很快、強(qiáng)度很大，且且在流場(chǎng)內(nèi)是不連續(xù)的。在底部紊流區(qū)中間仍無(wú)規(guī)則地交替出現(xiàn)著非紊流區(qū)。隨著小尺度漩渦的上升擴(kuò)展、互相兼且，結(jié)果又出現(xiàn)了速度較低但范圍較大、的大尺度漩渦。在相鄰的倆大漩渦間發(fā)生著運(yùn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)變，大的漩渦被攪動(dòng)分散開(kāi)來(lái)，形成許多小的波動(dòng)運(yùn)動(dòng)，最后在黏滯力 f 作用下，速度， 降低轉(zhuǎn)化為熱能消失;和此同時(shí)，新的漩渦又在底部形成和向上擴(kuò)展，如此循環(huán)構(gòu)成壹幅紊流運(yùn)動(dòng)圖像，A 紊流中水速沿深度分布圖 2-21 顯示了層流和紊流時(shí)水速沿深度分布的對(duì)比。在層流中，由于層間沒(méi)有質(zhì)點(diǎn)交換，從下往上流速增加很快，層間速度差較大;而在紊流中，

27、流速在底層（層流邊界層）區(qū)仍增加很快，到紊流區(qū)由于層間質(zhì)點(diǎn)交換的結(jié)果，各流層間流速趨于均勻化。這樣的速度分布曲線大致可用高次拋物線表示對(duì)于光滑槽底，在紊流程度足夠高時(shí)（大約Re=5 X103）,n=7 ,式（2-82）在流體力學(xué)中稱為七分之壹次方定律，應(yīng)用較多。當(dāng)雷諾數(shù)R 也繼續(xù)增大時(shí)，。值可增加到10 ，但這樣的流動(dòng)狀態(tài)在重選中是遇不到的。重選用的粗粒溜槽水速約為13m/s ，紊流程度不算很高，n 值可取為 45 。處理細(xì)粒礦石的溜槽，水流多屬弱紊流，刀值取為24 。在重力場(chǎng)中選別礦泥的溜槽，流膜流速壹般只有O.10.2m/s ，接近于層流流動(dòng)，此時(shí)在h/H 0.2 深度內(nèi)，n 值取1.25

28、; 在 h/H 0.2 深度段，刃值取2.0 。這樣取值計(jì)算的結(jié)果接近于實(shí)際。斜槽中速度分布隨刀值的變化，見(jiàn)圖 2-22 。 如要計(jì)算速度分布的絕對(duì)值，則應(yīng)先求出最大流速以心后，再計(jì)算速度分布的數(shù)值。不論是層流仍是紊流，按流速分布公式計(jì)算的最大流速，均是在水流表層，可是實(shí)測(cè)最大流速卻是在水面以下稍深處。對(duì)于矩形水槽，約在水面下五分之四深度處，B 紊流中的脈動(dòng)速度紊流內(nèi)某指定點(diǎn)的水速不僅大小有變化，而且方向也不固定。所以在討論紊流層的流動(dòng)速度時(shí)，只能就它在某時(shí)間段內(nèi)的平均值而言，稱為時(shí)均速度u 。某點(diǎn)的瞬時(shí)速度以圍繞著時(shí)均速度上下波動(dòng)（圖 2-24） ，在某瞬時(shí)偏離時(shí)均速度的波動(dòng)值，稱為瞬時(shí)脈動(dòng)

29、速度。對(duì)于重選，最有意義的脈動(dòng)速度是垂直于水面方向的分速度u,（法向脈動(dòng)速度）,這壹速度對(duì) 顆粒沉降及床層松散均有重要的影響。法向時(shí)均速度為零，其瞬時(shí)脈動(dòng)速度在上下波動(dòng)中，其方向有正有負(fù)，其時(shí)間平均值也為零。故在衡量脈動(dòng)速度的大小時(shí)，采用瞬時(shí)脈動(dòng)速度的時(shí)間均方根來(lái)表示。C 紊流中的層流邊層普朗特在早期的研究中認(rèn)為，紊流中的漩渦在底部受固定壁限制不能向下擴(kuò)展，于是緊貼壁面的極薄層流體繼續(xù)保持層流流動(dòng)。這就是長(zhǎng)期以來(lái)被稱為的層流邊層或邊界層。近年來(lái)，經(jīng)深入的研究得知，在紊流斜面流的底部確有壹薄層，它是以黏性力作用為主，但該層流體且不嚴(yán)格呈層流狀態(tài)，而是有微弱的漩渦運(yùn)動(dòng)，故有人建議稱其為黏性流層。但因仍沒(méi)有較廣泛被接