固体物料分选学重力分选课件.pptx

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1、1,各种重选过程的共同特点:,1）矿粒间必须存在密度的差异；2）分选过程在运动介质中进行； 分选介质的作用：传递能量的媒介，同时还担负着松散粒群和搬运输送产物的作用。3）在重力、流体动力及其它机械力的综合作用下，矿粒群松散并按密度分层4）分层好的物料，在运动介质的运搬下达到分离，并获得不同的最终产品。重选就是矿物松散-分层-分离的过程。,1各种重选过程的共同特点:1）矿粒间必须存在密度的差异；,2,重力选矿的目的主要是按密度来分选矿粒。因此，在分选过程中，应该想方设法创造条件，降低矿粒的粒度和形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中能起主导作用。,常用重力选矿工艺方法：重介质选

2、矿、跳汰选矿、摇床选矿、溜槽选矿。分离作业（准备作业）：水力分级、洗矿。,2重力选矿的目的主要是按密度来分选矿粒。因此，在分选过程中，,3,矿石用重选法处理的难易性，可以用可选性判断准则E大致判断：,1、2、分别为轻矿物、重矿物和介质的密度,3矿石用重选法处理的难易性，可以用可选性判断准则E大致判断：,4,黄铁矿密度（=5000kg/m3 ）与石英（ =2650kg/m3 ） ，是否能够在水（=1000kg/m3）中用重选进行分选？E=(5000-1000)/(2650-1000)=2.42 容易进行,重力分选的特点：不耗费贵重材料，适合处理粗中粒级物料，而且设备简单，生产能力高，比其它分选方

3、法成本低，不造成或造成污染少。,4黄铁矿密度（=5000kg/m3 ）与石英（ =265,5,在20世纪初，重选工艺已基本成型。在我国它是煤炭分选的最主要方法，也是选别金、钨、锡矿石的传统方法。在处理稀有金属（钍、钛、锆、铌、钽等）矿物的矿石中应用也很普遍。重力选矿法也被用来选别铁、锰矿石；同时也用于处理某些非金属矿石，如石棉、金刚石、高岭土等。,重力选矿的应用,5在20世纪初，重选工艺已基本成型。重力选矿的应用,6,重力选矿的应用,对于那些主要以浮选处理的有色金属（铜、铅、锌等）矿石，也可用重力选矿法进行预先选别，除去粗粒脉石或围岩，使其达到初步富集。重力选矿法还广泛应用于脱水、分级、浓缩、

4、集尘等作业。而这些工艺环节几乎是所有选矿厂和选煤厂所不可缺少的。,6重力选矿的应用对于那些主要以浮选处理的有色金属（铜、铅、锌,7,重选方法在处理二次再生资源和环境保护等方面也发挥着重大作用，如废纸、废塑料和废金属的分选；烟气收尘；无机材料分级提纯等。随着人类对自然资源利用研究的深入，重选过程理论和重选技术也得到了很大的发展。今后其在处理低品位资源、二次资源和资源深加工等方面将发挥很大作用。,重力选矿的应用,7重选方法在处理二次再生资源和环境保护等方面也发挥着重大作用,8,13 颗粒在介质中的沉降运动,13.1 介质的性质对颗粒运动的影响13.1.1 介质的密度和粘度密度：kg/m3悬浮液（s

5、uspension）的密度：su= +(1- )= (-)+ =c/(1-c)+c容积浓度 固体密度 液体密度c重量浓度,813 颗粒在介质中的沉降运动13.1 介质的性质对颗粒运动,9,粘性,=/ 运动粘度,动力粘度,重度 =g,内摩擦切应力 =dudy粘性摩擦力 F=A,9粘性=/ 运动粘度,10,13.1.2 介质对颗粒的浮力和阻力,浮力：P=Vg,介质阻力,压差阻力,粘性阻力,流体高速绕过颗粒运动，颗粒前后介质的流动状态和动压力不同，这种因压力差所引起的阻力,由于介质的粘性，使介质分子与矿粒表面存在粘性摩擦力，这种因粘性摩擦力所致的阻力,1013.1.2 介质对颗粒的浮力和阻力浮力：P

6、=Vg介质,11,阻力：R=d2v2 阻力系数,球形颗粒的与Re的关系曲线李莱曲线,11阻力：R=d2v2 阻力系数球形颗粒的与,12,阻力：R=d2v2Re1，粘性阻力为主，=3/Re 斯托克斯公式Re=103105，压差阻力为主， =/16/20，一般取 /18 牛顿-雷廷智公式,Re=25-500，=5/4 阿连公式,12阻力：R=d2v2Re=25-500，=5/4,13,13.2 颗粒在介质中的自由沉降,13.2.1 球形颗粒在静止介质中的自由沉降,单个颗粒在广阔介质中的沉降称为颗粒在介质中的自由沉降。实际工作中，把颗粒在固体体积分数小于3%的悬浮液中沉降也视为自由沉降。有效重力：G

7、0=d3g(-)/6阻力：R=d2v2沉降达到平衡时： R=G0沉降速度达到最大值自由沉降末速v0,1313.2 颗粒在介质中的自由沉降13.2.1 球形颗粒在,14,可以用来计算0.1mm以下的石英球形颗粒的自由沉降末速,Re1时，斯托克斯自由沉降末速公式：,14可以用来计算0.1mm以下的石英球形颗粒的自由沉降末速R,15,可以用来计算2.8mm-57mm的石英球形颗粒的自由沉降末速,Re=103105时，牛顿-雷廷智自由沉降末速公式,15可以用来计算2.8mm-57mm的石英球形颗粒的自由沉降,16,可以用来计算0.4mm-1.7mm的石英球形颗粒的自由沉降末速,Re=25500时，阿连

8、自由沉降末速公式,16可以用来计算0.4mm-1.7mm的石英球形颗粒的自由沉,17,试计算6mm和0.075mm的球形石英颗粒在20水中的沉降末速。20水=1.00510-3 Pa.s，=1000kg/m36mm：牛顿-雷廷智公式v0N=0.539m/s0.075mm：斯托克斯公式：v0S=0.005m/s,17试计算6mm和0.075mm的球形石英颗粒在20水中的,18,13.2.2 非球形颗粒在静止介质中的自由沉降,13.2.2.1 颗粒的形状和粒度表示方法球形系数：同体积的球形的表面积与颗粒的表面积的比值。=Aq/Af,1813.2.2 非球形颗粒在静止介质中的自由沉降13.2.,19

9、,体积当量直径： Vf 颗粒体积当颗粒以其体积或质量参与过程的作用时使用面积当量直径：,当量直径：非球形颗粒的粒度通常采用与其表面积或体积相等的球体的直径来表示。,19当量直径：非球形颗粒的粒度通常采用与其表面积或体积相等的,20,13.2.2.2 非球颗粒的自由沉降末速,非球形颗粒的自由沉降末速的计算可以通过对球形颗粒的自由沉降末速计算公式修正而得到。,P形状修正系数,2013.2.2.2 非球颗粒的自由沉降末速非球形颗粒的自,21,当颗粒球形系数0.30.9时：,21当颗粒球形系数0.30.9时：,22,对计算结果要求不太严格时，常用球形系数代替形状修正系数：,22对计算结果要求不太严格时

10、，常用球形系数代替形状修正系数：,23,不规则形状矿粒形状系数与球形系数的比较,23不规则形状矿粒形状系数与球形系数的比较形状系数kyy=P,24,13.2.2.3 颗粒的自由沉降等降比,等降现象：密度、粒度和形状等不完全相同的颗粒以相同的沉降速度沉降。等降颗粒：密度不同而在同一介质中具有相同沉降末速的颗粒。自由沉降等降比：在自由沉降条件下，等降颗粒中低密度颗粒与高密度颗粒的粒度之比。e0=dV1/dV2dV1等降颗粒中低密度颗粒的粒度dV2等降颗粒中高密度颗粒的粒度,2413.2.2.3 颗粒的自由沉降等降比等降现象：密度、粒,25,密度不同的两个颗粒等降,25密度不同的两个颗粒等降,26,

11、若两个颗粒处于斯托克斯阻力范围,若两个颗粒处于牛顿-雷廷智阻力范围,若两个颗粒处于阿连阻力范围,26若两个颗粒处于斯托克斯阻力范围若两个颗粒处于牛顿-雷廷智,27,窄级别物料：低密度大颗粒与高密度小颗粒粒度比小于自由沉降比的物料。宽级别物料：低密度大颗粒与高密度小颗粒粒度比大于自由沉降比的物料。,27窄级别物料：低密度大颗粒与高密度小颗粒粒度比小于自由沉降,28,13.3 颗粒在悬浮粒群中的干涉沉降,13.3.1 颗粒在干涉沉降过程中的运动特点,干涉沉降：颗粒在悬浮粒群中的沉降。影响沉降的因素：A 由于颗粒对颗粒的阻碍，相当于流体的粘性增加了，颗粒受到的阻力加大了，会使沉降速度减小。B 产生上

12、升股流，颗粒与介质的相对速度增加，颗粒受到的阻力加大了，会使沉降速度减小。,2813.3 颗粒在悬浮粒群中的干涉沉降13.3.1 颗粒在,29,C 颗粒受到的浮力增加了，会使沉降速度减小。D 颗粒之间的相互碰撞、摩擦，消耗一定的动能，会使沉降速度减小。所以干涉沉降速度小于自由沉降速度，而且干涉沉降速度不是定值。,29C 颗粒受到的浮力增加了，会使沉降速度减小。,30,13.3.2 颗粒的干涉沉降速度计算公式,干涉沉降(hindered settling)速度： vhs=v0(1-)na 对于一定粒度、一定密度的固体颗粒，vhs并没有定值，随着（浮体固体体积分数）的增加而减小。b 指数n表征物料

13、中颗粒的粒度和形状的影响，粒度越小，形状越不规则，n越大，vhs越小。,3013.3.2 颗粒的干涉沉降速度计算公式干涉沉降(hin,31,13.3.3 物料沿垂向的重力分层及干涉沉降等降比,13.3.3.1 粒度不均匀物料的分层情况密度相同的颗粒对于粒度为d1的颗粒 vhs1=v01(1-)n1对于粒度为d2的颗粒 vhs2=v02(1-)n2如果d1d2，则vhs1vhs2在上升水流中，形成上稀下浓，上细下粗的悬浮柱，通过体积分数的调整，相同密度不同粒度的颗粒具有了相同的干涉沉降速度。,3113.3.3 物料沿垂向的重力分层及干涉沉降等降比13.,32,13.3.3.2 干涉沉降等降比对于

14、密度不同的颗粒，在上升水流中分层，最上层为细的低密度颗粒，下层的为大的高密度的颗粒，中间为混杂区，可以认为是等降颗粒。,两种密度不同的宽级别矿物混合物在上升水流中的悬浮现象,3213.3.3.2 干涉沉降等降比两种密度不同的宽级别矿物,33,斯托克斯阻力区 n=4.7牛顿-雷廷智阻力区 n=2.39,宽粒级混合物料在上升介质流的作用下，各种颗粒按其干涉沉降速度的大小而分层。各窄层中处于混杂状态的轻重颗粒，因其具有相同的干涉沉降速度，故称其为干涉沉降等降颗粒。它们的粒度比称之为干涉沉降等降比,33斯托克斯阻力区 n=4.7宽粒级混合物料在上,34,14 水力分级,分级：根据颗粒在流体介质中沉降速

15、度的差异，将物料分成不同粒级的过程。可以分为水力分级和风力分级分级粒度：根据颗粒的沉降速度或介质的上升流速，按沉降末速公式计算的分开两种产物的临界粒度。分级产物粒度：分级产物粗细程度的数字化量度，常以产物的粒度范围或某一特定粒级在产物中的质量分数来表示。分离粒度：指实际进入沉砂和溢流中各占50%的极窄级别的粒度。d50,3414 水力分级分级：根据颗粒在流体介质中沉降速度的差异,35,水力分级的应用：a 与磨机组成闭路作业b 将物料分成多个级别c 对物料进行脱水或脱泥d 测定微细粒物料的粒度组成水力分析水力分级与筛分的区别水力分级利用沉降速度的差异筛分利用几何尺寸,35水力分级的应用：,36,

16、36,37,14.1 水力分析,水力分析：简称水析，利用颗粒在介质中的不同沉降速度来分析微细粒物料的粒度组成。常用的方法有：重力沉降法和上升水流法,14.1.1 重力沉降法,50100g物料，调浆，倒入12L容器（3%）,补水到零刻度。分级粒度v0 t=h/v0。搅拌充分悬浮，计时，打开虹吸管吸浆。重复数次。准确；费时。,3714.1 水力分析水力分析：简称水析，利用颗粒在介质中,38,14.1.2 上升水流法连续水析器：相同流量的水流依次流过不同直径的分级管，产生不同的上升水速，使物料分成五个级别（沉降速度不同）。分级管直径小上升水速大颗粒粗一次得多级产品，操作方便。时间长。,3814.1.

17、2 上升水流法,39,主要用于：同磨机形成闭路作业，或用来洗矿、脱水、脱泥。主要特点：利用连续旋转的螺旋叶片提升和运输沉砂。原理：粗颗粒沉到槽底，被螺旋推向上方（同时脱水）,从返砂口排出；细粒随水流经溢流堰排出。,14.3 螺旋分级机,39主要用于：同磨机形成闭路作业，或用来洗矿、脱水、脱泥。1,40,螺旋分级机按照螺旋数目可以分为：单螺旋和双螺旋分级机。按照溢流堰的高低可以分为：低堰式：溢流堰低于螺旋轴下端轴承分级面积小，螺旋搅动的影响大，溢流粒度大，一般用作洗矿设备。高堰式：轴承与下端螺旋叶片顶端之间用于处理较粗物料的分级，大于0.15mm （-200目80%）。沉没式：下端几圈螺旋叶片浸

18、入浆体中用于处理较细物料的分级，小于0.15mm。,40螺旋分级机按照螺旋数目可以分为：单螺旋和双螺旋分级机。,41,演示,41演示,42,42,43,14.4 水力旋流器结构：圆筒+圆锥溢流管（圆筒中心）、给料管（圆筒切线方向）、沉砂口（圆锥下部）利用离心惯性力进行分级，重力影响可忽略不计。离心力强度、离心因数：i=a/g=2r/g,4314.4 水力旋流器,44,44,45,45,46,14.4.1 水力旋流器工作原理浆体沿切线方向给入，形成回转流，一面向下运动，一面向中心运动，形成轴向、径向流动速度。随着断面减少，向下的内层浆体转而向上运动（外层仍向下）。固体颗粒，受离心力向外作用，受浆

19、体向内作用力。粗粒在外层向下运动，由沉砂口排出；细粒在内层随液流由溢流管排出。,4614.4.1 水力旋流器工作原理,47,零速包络面：浆体向下运动，内层转而向上，不同高度速度方向转变点（轴向速度为零）的连线,47零速包络面：,48,14.4.3 影响水力旋流器工作的因素包括结构参数和操作条件结构参数主要为旋流器的直径Da 旋流器的直径对分离粒度和处理量有重要影响，对微细粒物料进行分级或脱泥时，采用小直径旋流器，可多个并联。b 沉砂口对处理量影响不大，但对沉砂的产率和浓度影响较大。c 细粒分级或脱泥时可以采用较小的锥角（1015），粗分级或浓缩时可以采用较大的锥角（2540）。,4814.4.

20、3 影响水力旋流器工作的因素,49,操作因素主要是给料压强和浓度给料压强：影响处理能力,对分级粒度影响较小。给料浓度：主要影响分级效率、分离粒度粒度越细，给料浓度应该越低。,49操作因素主要是给料压强和浓度,50,14.5.1 粒度分配曲线,表示原料中各个粒级在沉砂和溢流中的分配率随粒度变化的曲线。曲线的作用：确定分离粒度：d50评价分级效率：曲线中间部分愈陡，分级效率愈高 可能偏差：分配率为25%或75%的粒度与分离粒 度d50 的差值 Ef=（d25-d75）/2,实际分级：粗中有细，细中有粗,14.5 分级效果的评价,5014.5.1 粒度分配曲线表示原料中各个粒级在沉砂和溢流,51,溢

21、流中分配率,沉砂中分配率,51溢流中分配率沉砂中分配率,52,粒度分配曲线的绘制：a 确定沉砂和溢流的产率b 计算各粒级对本产物的产率c 计算各粒级相对原料的产率d 计算各粒级在沉砂和溢流中的分配率e 绘制粒度分配曲线,52粒度分配曲线的绘制：,53,ov=63.9%，s=36.1%,0.22.25.02.52.551.563.9,3.915.37.92.50.50.45.636.1,3.915.510.17.53.02.957.1100,1.321.866.783.386.290.2,100.098.778.233.316.713.89.8,53产物粒度组成，占本产物/%产物粒度组成，占原料

22、/%粒度分,54,14.5.2 分级效率计算式,：原料中细粒级含量：细产物中细粒级含量：分级后，细产物的产率：分级后，粗产物的产率通过分级，分到溢流中细粒与原料质量比：=(-)理想状况下，溢流中细粒与原料质量比： 0=(1-)分级效率=/ 0100% =(-)/(1-)100%,5414.5.2 分级效率计算式：原料中细粒级含量,55,分级综合效率同时考虑了细粒在溢流中的回收率和溢流质量的提高只考虑细粒在溢流中的回收率量效率f,由=(-)/(-)100% 得：,细粒在溢流中的回收率,粗粒在溢流中的回收率,55分级综合效率同时考虑了细粒在溢流中的回收率和溢流质量,56,如表中所示，某物料的溢流产率为70%，沉砂产率为30%。请根据表中所给数据绘制粒度分配曲线，并查明分离粒度d50、计算可能偏差Ef。并按d50粒度计算分级的量效率f和综合效率。,56如表中所示，某物料的溢流产率为70%，沉砂产率为30%。,