斜面流分选理论.pptx

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1、 常用的有槽选法和摇床选矿法，其中平面溜槽、尖缩溜槽、皮带溜槽、圆锥选矿机、摇床等设备，都是以流膜运动原理为基础进行分选矿物的。斜面流与垂直流一样，也是一种松散床层的手段，然而垂直流，紊流程度高，流体动力作用强，所以，不利于细粒矿石的回收。一般小于2mm2mm或0.074mm0.074mm的物料，不能有效回收。故提出斜面流选矿，由于它紊流程度小，流体动力作用小，所以，能有效回收细粒矿石 第1页/共75页一、斜面水流的流态一、斜面水流的流态 水流沿斜面流动是在自身的水流沿斜面流动是在自身的重力重力沿斜面的沿斜面的分力分力作用下发生的，属作用下发生的，属于于无压无压流动。阻碍水流运动的力是流层间的

2、流动。阻碍水流运动的力是流层间的内摩擦力内摩擦力和水流与斜槽底和水流与斜槽底面及边壁间的面及边壁间的摩擦力摩擦力。A依流速在沿程是否有变化可以分为等速流和非等速流，也可依流速在沿程是否有变化可以分为等速流和非等速流，也可以称为均匀流和非均匀流；即以称为均匀流和非均匀流；即 等速流；等速流；非等速流；非等速流；B依沿程某一点的流速是否随时间变化可以分为稳定流和非稳依沿程某一点的流速是否随时间变化可以分为稳定流和非稳定流：定流：稳定流稳定流；非稳定流非稳定流第2页/共75页 斜面流的斜面流的流态流态同样有同样有层流和紊流层流和紊流之分。之分。层流层流:流体质点作沿层运动，层间不发生交换，但质点本身

3、流体质点作沿层运动，层间不发生交换，但质点本身仍可以旋转。仍可以旋转。紊流紊流:特点是流体内存在大小无数的旋涡，层间质点不断地特点是流体内存在大小无数的旋涡，层间质点不断地进行交换。流态的差异可用雷诺数进行交换。流态的差异可用雷诺数ReReReRe来判断：来判断：式中：斜面水流的平均流速；斜面水流的平均流速；斜面水流的平均流速；斜面水流的平均流速；RRRR水力半径，定义为过水断面积水力半径，定义为过水断面积水力半径，定义为过水断面积水力半径，定义为过水断面积A A A A与湿周长与湿周长与湿周长与湿周长L L L L之比：之比：之比：之比：，式中式中B B B B及及H H H H为水流流动为

4、水流流动宽度宽度和和厚度厚度。第3页/共75页 在流膜选矿中，宽度远远大于水层厚度，2H2H可以忽略，代入ReRe得：可看出：HH，水层变厚，ReRe，紊流程度越大，流体作用力变强，因此不能用于回收细颗粒。表示层流和紊流的雷诺数并不是一个固定值，与转变条件有关。表示层流和紊流的雷诺数并不是一个固定值，与转变条件有关。第4页/共75页 河道及厚水层明渠测定可知：河道及厚水层明渠测定可知：紊流紊流层流层流,下限雷诺数为下限雷诺数为300300300300，层流层流紊流紊流,上限雷诺数为上限雷诺数为1000100010001000，但是它很不稳定。，但是它很不稳定。对于薄层水流：对于薄层水流：Re2

5、0Re20Re20Re300Re300Re300Re300500500500500 紊流流态紊流流态 在上限雷诺数和下限雷诺数之间的流态有可能是层流也有在上限雷诺数和下限雷诺数之间的流态有可能是层流也有可能是紊流，与它的初始流态有关。可能是紊流，与它的初始流态有关。第5页/共75页说明：说明：薄薄层层水水流流对对初初始始扰扰动动、槽槽底底粗粗糙糙度度等等因因素素反反应应很很敏敏感感，在在相相当当大大的的雷雷诺诺数数范范围围内内流流态态是是不不稳稳定定的的。在在选选矿矿过过程程中中，由由于于槽槽底底的的粗粗糙糙度度通通常常都都比比较较大大，水水流流运运动动时时的的雷雷诺诺数数也也比比较较高高，因

6、此，因此，一般都属于紊流流动一般都属于紊流流动。第6页/共75页二、层流斜面流的水力学特性 层流中流体质点均层流中流体质点均沿层沿层运动，层间运动，层间质点不发生交换质点不发生交换。水速分。水速分布由布由层间内摩擦力层间内摩擦力与与重力沿斜面分力重力沿斜面分力的平衡关系导出：的平衡关系导出：图图4-1 4-1 层流流态水速沿深度分布层流流态水速沿深度分布第7页/共75页 均质介质的粘性作用服从牛顿内摩擦定律.在距在距底面底面h h h h高度以上高度以上的的水流重力水流重力分力分力W W W W为为:其中：F流体的内摩擦力，N 介质的粘度，单位是（千克/米秒）A粘性力的作用面积，米2 在作用面

7、法线方向上的速度梯度，1/秒。在水流在水流内部面积为内部面积为A A的两层间粘性摩檫力的大小由以下公式表示的两层间粘性摩檫力的大小由以下公式表示:第8页/共75页当水流匀速流动时，当水流匀速流动时，F F=WW，即：，即：即即即即变形得：变形得：变形得：变形得：对上式积分得距对上式积分得距槽底高度槽底高度h h处处微层微层的流速为：的流速为：层流公式层流公式第9页/共75页取取 ，得表层水流最大流速得表层水流最大流速 为为：水速的相对变化为：水速的相对变化为：上式表明，层流水流沿槽深分布为一条上式表明，层流水流沿槽深分布为一条二次抛物线二次抛物线。即靠近水面处流速最大，越向下水速越小，与底面接

8、触处即靠近水面处流速最大，越向下水速越小，与底面接触处的水速为零。的水速为零。第10页/共75页高度高度h h以下水层的平均流速和整个水层的平均流速为：以下水层的平均流速和整个水层的平均流速为：上式表明，层流水流的平均流速为其最大流速的上式表明，层流水流的平均流速为其最大流速的 2/32/3。第11页/共75页三、紊流斜面流的水力学特性三、紊流斜面流的水力学特性 紊流总是随紊流总是随流速流速的增大而发生。的增大而发生。紊流的特点：流体内出现了大小无数的紊流的特点：流体内出现了大小无数的漩涡漩涡，流体质点纷，流体质点纷乱无章的运动着，因而在任一点不再有稳定的流速，只有时刻乱无章的运动着，因而在任

9、一点不再有稳定的流速，只有时刻变化的瞬时速度，经过运动质点的动能交换，流速沿深度的分变化的瞬时速度，经过运动质点的动能交换，流速沿深度的分布变得均匀了。布变得均匀了。第12页/共75页 最近的研究发现，在十分杂乱的紊流中，存在着接近有次最近的研究发现，在十分杂乱的紊流中，存在着接近有次序的结构序的结构拟序结构拟序结构拟序结构拟序结构。紊流的初始紊流的初始漩涡漩涡是以流条形式在固体是以流条形式在固体壁附近形成。在速度梯度的作用下，流条不断地滚动、扩大壁附近形成。在速度梯度的作用下，流条不断地滚动、扩大，发展到一定程度即很快离开壁面上升，并对流动产生干扰。这发展到一定程度即很快离开壁面上升，并对流

10、动产生干扰。这种最初生成的漩涡范围很小，但转动很快、强度很大，并且在种最初生成的漩涡范围很小，但转动很快、强度很大，并且在流场内是不连续的。流场内是不连续的。随着小尺度漩涡的上升扩展、互相兼并，随着小尺度漩涡的上升扩展、互相兼并，结果又出现了速度较低但范围较大的大尺度漩涡。结果又出现了速度较低但范围较大的大尺度漩涡。第13页/共75页 在相邻的两大漩涡间发生着在相邻的两大漩涡间发生着运动方向运动方向的转变，大的漩涡的转变，大的漩涡被搅动分散开来，形成许多小的波动运动，被搅动分散开来，形成许多小的波动运动，最后在黏滞力的最后在黏滞力的作用下，速度降低转化为热能损失；与此同时，新的漩涡又作用下，速

11、度降低转化为热能损失；与此同时，新的漩涡又在底部形成和向上扩展在底部形成和向上扩展，如此循环构成一幅紊流运动图像，如此循环构成一幅紊流运动图像，如图所示。如图所示。图图 紊流中漩涡运动示意图紊流中漩涡运动示意图 第14页/共75页 1 1 1 1、紊流水速沿深度分布、紊流水速沿深度分布用近似高次方抛物线表示：式中：n常数，随雷诺数的增大而增加，并与槽底粗糙度有关。对于对于光滑槽底光滑槽底，在紊流程度足够高，在紊流程度足够高（Re5103 ）时）时，n7，水力学中称此为1 17 7方定律，方定律，应用较多；当雷诺数应用较多；当雷诺数ReRe继续增继续增大时，大时，n n值可增加到值可增加到101

12、0，但这样的流动状态在重选中是遇不到的。，但这样的流动状态在重选中是遇不到的。第15页/共75页 重重选选用用的的粗粗粒粒溜溜槽槽水水速速约约为为1 1 1 13m/s3m/s3m/s3m/s，紊紊流流程程度度不不算算很很高高，n n n n值值可可取取为为4 4 4 45 5 5 5；处处理理细细粒粒矿矿石石的的溜溜槽槽，水水流流多多属属弱弱紊紊流流，n n n n值值取取为为2 2 2 24 4 4 4；在在重重力力场场中中选选别别矿矿粒粒的的溜溜槽槽，流流膜膜流流速速一一般般只只有有0.10.10.10.10.2m/s0.2m/s0.2m/s0.2m/s，接接近近于于层层流流流流动动，此

13、此时时在在h/H h/H h/H h/H 0.20.20.20.20.20.20.2深度段，深度段，n n n n值取值取2.02.02.02.0。第16页/共75页 h h h h深度以下水流的平均流速深度以下水流的平均流速u u u umeameameamea为：为：整个水层的平均流速整个水层的平均流速u u u umeameameamea为（为（h h=HH ）：）：结论结论：n n值越大（即紊流程度越高），平均流速越接近值越大（即紊流程度越高），平均流速越接近于表面流速，说明各流层间速度差越小。于表面流速，说明各流层间速度差越小。第17页/共75页图 紊流斜面流水速沿深度分布 原因原因

14、：由于空气摩擦力和表面波动消耗了流动能量所致。：由于空气摩擦力和表面波动消耗了流动能量所致。无论是层流还是紊流，按流速分布公式计算的最大流无论是层流还是紊流，按流速分布公式计算的最大流无论是层流还是紊流，按流速分布公式计算的最大流无论是层流还是紊流，按流速分布公式计算的最大流速，均是在水流表层，但是速，均是在水流表层，但是速，均是在水流表层，但是速，均是在水流表层，但是实测实测实测实测的最大流速却是在水面以下的最大流速却是在水面以下的最大流速却是在水面以下的最大流速却是在水面以下稍深一点，对于矩形水槽，约在水面下稍深一点，对于矩形水槽，约在水面下稍深一点，对于矩形水槽，约在水面下稍深一点，对于

15、矩形水槽，约在水面下4/54/54/54/5距离处。距离处。距离处。距离处。第18页/共75页2 2 2 2、紊流的脉动速度、紊流的脉动速度 紊流内某指定点的水速不仅大小在变化，而且方向也不固紊流内某指定点的水速不仅大小在变化，而且方向也不固紊流内某指定点的水速不仅大小在变化，而且方向也不固紊流内某指定点的水速不仅大小在变化，而且方向也不固定。定。定。定。时均速度：在某一段时间内平均值，用时均速度：在某一段时间内平均值，用时均速度：在某一段时间内平均值，用时均速度：在某一段时间内平均值，用表示；表示；脉动速度：某点的瞬时速度围绕时均速度上下波动，瞬时速脉动速度：某点的瞬时速度围绕时均速度上下波

16、动，瞬时速脉动速度：某点的瞬时速度围绕时均速度上下波动，瞬时速脉动速度：某点的瞬时速度围绕时均速度上下波动，瞬时速度偏离时均速度的波动值（度偏离时均速度的波动值（度偏离时均速度的波动值（度偏离时均速度的波动值（u u u uu u u u）称为）称为）称为）称为瞬时脉动速度瞬时脉动速度瞬时脉动速度瞬时脉动速度。图图4-3 4-3 4-3 4-3 紊流的瞬时速度变化紊流的瞬时速度变化uuuu时均速度时均速度 u u u u 瞬时速度瞬时速度 u-uu-uu-uu-u瞬时脉动速度瞬时脉动速度第19页/共75页 对于重力选矿来说，最有意义的脉动速度是垂直于水面对于重力选矿来说，最有意义的脉动速度是垂

17、直于水面方向的分速度（即方向的分速度（即法向脉动速度法向脉动速度）,这一速度对颗粒沉降及这一速度对颗粒沉降及床层松散均具有重要影响。床层松散均具有重要影响。据在光滑底面的明渠中测定（据在光滑底面的明渠中测定（n=4n=4n=4n=4），法向脉动速度与），法向脉动速度与平均流速的关系为：平均流速的关系为：第20页/共75页脉动速度随水流平均速度的增大而增大，一般可写成：脉动速度随水流平均速度的增大而增大，一般可写成：式中：式中：mm系数，随流速和槽底面粗糙度的增大而增加。系数，随流速和槽底面粗糙度的增大而增加。下图是下图是mm值随平均流速变化的关系（值随平均流速变化的关系（n=5n=5）。）。图

18、图4-4 4-4 系数系数mm值随平均流速变化的关系值随平均流速变化的关系m m m m值随流速的增大而增大，脉值随流速的增大而增大，脉动速度将比平均流速的增加动速度将比平均流速的增加更为迅速更为迅速第21页/共75页2 2 2 2、紊流中的层流边层、紊流中的层流边层 层流边层：层流边层：层流边层：层流边层：在紊流流动中，紧贴固体壁面的极薄层流体，因在紊流流动中，紧贴固体壁面的极薄层流体，因在紊流流动中，紧贴固体壁面的极薄层流体，因在紊流流动中，紧贴固体壁面的极薄层流体，因漩涡漩涡漩涡漩涡不能发展而继续保持了层流流动，这一薄层称作层流边层。不能发展而继续保持了层流流动，这一薄层称作层流边层。不

19、能发展而继续保持了层流流动，这一薄层称作层流边层。不能发展而继续保持了层流流动，这一薄层称作层流边层。近年经过研究得知，这个薄流层是以近年经过研究得知，这个薄流层是以近年经过研究得知，这个薄流层是以近年经过研究得知，这个薄流层是以粘性力粘性力粘性力粘性力作用为主作用为主作用为主作用为主.第22页/共75页 在在高高速速流流动动的的深深水水层层或或管管流流中中，它它的的厚厚度度很很小小，常常以以几几分分之之一毫米度量，它的影响可忽略不计。一毫米度量，它的影响可忽略不计。但在薄层弱紊流中，层流边层厚度占有相当比例但在薄层弱紊流中，层流边层厚度占有相当比例 。在层流边层和紊流层之间还有一个过渡层，厚

20、度更小，通常即。在层流边层和紊流层之间还有一个过渡层，厚度更小，通常即把它算在层流边层内。把它算在层流边层内。第23页/共75页图图4-5 4-5 4-5 4-5 弱紊流水流膜结构弱紊流水流膜结构1 1 1 1层流边层层流边层 2 2 2 2过渡层过渡层 3 3 3 3紊流层紊流层弱紊流薄层水流结构，如图所示弱紊流薄层水流结构，如图所示:第24页/共75页 层流边层内速度分布：由于层流边层内是层流流动，层流边层内速度分布：由于层流边层内是层流流动，故服从层流的流动速度分布：故服从层流的流动速度分布：因为因为因为因为h h h h在在在在 内，层流边层内微层速度：内，层流边层内微层速度：内，层流

21、边层内微层速度：内，层流边层内微层速度：上式表明，在层流边层内，速度分布为一直线，上式表明，在层流边层内，速度分布为一直线，u=khu=kh，经过过渡层的略微弯曲而与紊流层的对数曲线相连接。经过过渡层的略微弯曲而与紊流层的对数曲线相连接。第25页/共75页对上式微分，层流边层内的速度梯度：对上式微分，层流边层内的速度梯度：根据式子可知，在一定流动条件下，边层界面处切应力根据式子可知，在一定流动条件下，边层界面处切应力和切应力速度和切应力速度为常数。为常数。切应力切应力速度第26页/共75页四、水跃现象和槽底粗糙度对紊动流动的影响四、水跃现象和槽底粗糙度对紊动流动的影响四、水跃现象和槽底粗糙度对

22、紊动流动的影响四、水跃现象和槽底粗糙度对紊动流动的影响 水跃现象：水跃现象：水流沿斜槽流动过程中，若遇有档板或槽沟水流沿斜槽流动过程中，若遇有档板或槽沟等障碍，则在障碍物上方水面会突然升高，这便是水跃现等障碍，则在障碍物上方水面会突然升高，这便是水跃现象。象。（a）槽底障碍水跃 （b）槽底转折水跃第27页/共75页 在斜面流选矿过程中，为使床层得到更大程度的在斜面流选矿过程中，为使床层得到更大程度的在斜面流选矿过程中，为使床层得到更大程度的在斜面流选矿过程中，为使床层得到更大程度的松散松散松散松散，可以借助可以借助可以借助可以借助水跃方法水跃方法水跃方法水跃方法达到。为此，可在槽底连续设置挡板

23、或改变达到。为此，可在槽底连续设置挡板或改变达到。为此，可在槽底连续设置挡板或改变达到。为此，可在槽底连续设置挡板或改变槽底的坡度，但水跃的强度必须槽底的坡度，但水跃的强度必须槽底的坡度，但水跃的强度必须槽底的坡度，但水跃的强度必须控制适当控制适当控制适当控制适当。过强的水跃不利于粒群稳定分层，且会造成细粒重过强的水跃不利于粒群稳定分层，且会造成细粒重过强的水跃不利于粒群稳定分层，且会造成细粒重过强的水跃不利于粒群稳定分层，且会造成细粒重矿物损失。在选别微细粒级矿石时，必须减少水跃。矿物损失。在选别微细粒级矿石时，必须减少水跃。矿物损失。在选别微细粒级矿石时，必须减少水跃。矿物损失。在选别微细

24、粒级矿石时，必须减少水跃。除此之外，槽底粗糙度对漩涡的形成也有很大影响，除此之外，槽底粗糙度对漩涡的形成也有很大影响，但这种影响与底部水流的流态有关。但这种影响与底部水流的流态有关。第28页/共75页vv槽底粗糙度对紊动流动的影响槽底粗糙度对紊动流动的影响a.a.层流边层高过粗糙峰b.b.层流边层低于粗糙峰由于表面是粗糙的，形由于表面是粗糙的，形成大量较小的凸起成大量较小的凸起 第29页/共75页 当底流层流边层厚度高过粗糙峰时，底部表面性当底流层流边层厚度高过粗糙峰时，底部表面性质对漩涡的形成不发生直接的影响。质对漩涡的形成不发生直接的影响。层流边层的厚度低于粗糙峰时，粗糙峰促进了初层流边层

25、的厚度低于粗糙峰时，粗糙峰促进了初始漩涡的形成，于是脉动速度增强。在粗糙峰下面的始漩涡的形成，于是脉动速度增强。在粗糙峰下面的凹陷处，仍会有薄的层流边层存在称为落入底部的细凹陷处，仍会有薄的层流边层存在称为落入底部的细粒重产物的粒重产物的“避风港避风港”，在那里进行着重产物的最后，在那里进行着重产物的最后分层和富集。分层和富集。结论：结论：生产中，对水流紊动程度的选择既要考虑到生产中，对水流紊动程度的选择既要考虑到生产中，对水流紊动程度的选择既要考虑到生产中，对水流紊动程度的选择既要考虑到松松松松散床层散床层散床层散床层的需要，也要照顾到矿粒分层所必要的的需要，也要照顾到矿粒分层所必要的的需要

26、，也要照顾到矿粒分层所必要的的需要，也要照顾到矿粒分层所必要的稳定性稳定性稳定性稳定性。第30页/共75页4242在厚层紊流斜面流中矿粒的运动和分选 厚水层斜面流用于处理粗粒矿石，分选是借助于厚水层斜面流用于处理粗粒矿石，分选是借助于厚水层斜面流用于处理粗粒矿石，分选是借助于厚水层斜面流用于处理粗粒矿石，分选是借助于密度密度密度密度不同不同不同不同的颗粒沿槽底的运动速度不同而得以分选的。为了说明该问的颗粒沿槽底的运动速度不同而得以分选的。为了说明该问的颗粒沿槽底的运动速度不同而得以分选的。为了说明该问的颗粒沿槽底的运动速度不同而得以分选的。为了说明该问题，分析一个球形颗粒在槽底的受力情况。题，

27、分析一个球形颗粒在槽底的受力情况。题，分析一个球形颗粒在槽底的受力情况。题，分析一个球形颗粒在槽底的受力情况。图4-6 在紊流斜面流中颗粒在槽底的受力情况第31页/共75页（1 1）颗粒本身在水中的重力 设颗粒的绝对运动速度为v v，作用于颗粒的水流的平均速度为 ,则 （2 2）水流的纵向推力（3 3）水流绕流颗粒产生的法向举力 这种力是由于水流绕流颗粒上表面时，流速加快，压力降低所引起的。当颗粒的重量相对较大，这种力显得很小，可以忽略不计；第32页/共75页图图图图4-7 4-7 4-7 4-7 作用于槽底颗粒上的水流纵向推力和法向举力作用于槽底颗粒上的水流纵向推力和法向举力作用于槽底颗粒上

28、的水流纵向推力和法向举力作用于槽底颗粒上的水流纵向推力和法向举力第33页/共75页（4 4）脉动速度的上升推力 （5 5）矿粒与槽底面的摩擦力F F 此摩擦力等于颗粒作用于槽底的正压力N N与摩擦系数f f的乘积（6 6）液体的粘结力 这种力来自于固这种力来自于固这种力来自于固这种力来自于固液界面的水化膜对颗粒的粘结作用。当颗粒粒液界面的水化膜对颗粒的粘结作用。当颗粒粒液界面的水化膜对颗粒的粘结作用。当颗粒粒液界面的水化膜对颗粒的粘结作用。当颗粒粒度很小且与槽底紧密接触时，粘结力会表现出相当强的作用。但当颗粒度很小且与槽底紧密接触时，粘结力会表现出相当强的作用。但当颗粒度很小且与槽底紧密接触时

29、，粘结力会表现出相当强的作用。但当颗粒度很小且与槽底紧密接触时，粘结力会表现出相当强的作用。但当颗粒粒度较大时，这种力即不显著。由于该力很难测定，所以通常将其粒度较大时，这种力即不显著。由于该力很难测定，所以通常将其粒度较大时，这种力即不显著。由于该力很难测定，所以通常将其粒度较大时，这种力即不显著。由于该力很难测定，所以通常将其合并合并合并合并到摩擦力中到摩擦力中到摩擦力中到摩擦力中，认为是摩擦系数增大。这就是通常颗粒的摩擦系数随粒度，认为是摩擦系数增大。这就是通常颗粒的摩擦系数随粒度，认为是摩擦系数增大。这就是通常颗粒的摩擦系数随粒度，认为是摩擦系数增大。这就是通常颗粒的摩擦系数随粒度的减

30、小而增大的主要原因。的减小而增大的主要原因。的减小而增大的主要原因。的减小而增大的主要原因。第34页/共75页综合以上受力分析，矿粒沿槽底运动的方程式为：对于粗颗粒来说，法向举力可以忽略不计。当颗粒运动达到平衡时，则得：，则得：第35页/共75页对粗颗粒对粗颗粒小得多，故小得多，故忽略不计，上式写成：忽略不计，上式写成：该式为矿粒沿槽底运动的速度公式矿粒沿槽底运动的速度公式。由式可见，颗粒运动速度主要取决于迎面水流的作用速度，由式可见，颗粒运动速度主要取决于迎面水流的作用速度，并随颗粒的并随颗粒的沉降速度沉降速度和和摩擦系数摩擦系数的增大而减小；随斜槽的增大而减小；随斜槽坡度坡度的增的增大而增

31、大。大而增大。第36页/共75页斜槽的坡度一般较小斜槽的坡度一般较小（315），因此上式简化为：因此上式简化为：因此上式简化为：因此上式简化为：作用在颗粒上的迎面平均水速作用在颗粒上的迎面平均水速 颗粒颗粒开始开始运动时，槽底摩擦系数为运动时，槽底摩擦系数为静摩擦静摩擦系数。在颗粒开始运系数。在颗粒开始运动时，摩擦系数由静摩擦系数变为动时，摩擦系数由静摩擦系数变为动摩擦动摩擦，其数值大为减小，颗粒，其数值大为减小，颗粒运动速度则迅速增大。运动速度则迅速增大。第37页/共75页结论：结论：P148P148P148P148 (1)(1)(1)(1)d d d d同同，密密度度大大,v,v,v,v小

32、小(而而沉沉降降时时，密密度度越越大大的的颗颗粒粒，沉沉降降速速度度却却越越大大)。密密度度大大的的颗颗粒粒与与密密度度小小的的颗颗粒粒沿沿槽槽底底的的速速度度差差是是随随两两者者粒粒度度的的增增大大而而增增大大，说说明明颗颗度度的的颗颗粒粒易易于获得分选。于获得分选。（2 2）密密度度同同,d,d,d,d不不同同，其其移移动动速速度度的的变变化化存存在在一一极极大大值值。密密度度不不同同的的颗颗粒粒运运动动速速度度出出现现最最大大值值的的位位置置不不同同，密密度度大大的的颗颗粒粒出出现现在在较较小小的的d d/HH值值处处；密密度度小小的的颗颗粒粒出出现现在在较较大大的的d /Hd /H处。

33、处。第38页/共75页（3 3）在在斜斜槽槽中中，密密度度大大的的粗粗颗颗粒粒和和密密度度小小的的细细颗颗粒粒具具有有相相等等的的沿沿槽槽移移动动速速度度而而成成为为等等速速颗颗粒粒(与与沉沉降降时时等等降降颗颗粒粒情情况况正正好好相反相反)，因此垂直流中呈等降的颗粒可在斜面流中得到分选。，因此垂直流中呈等降的颗粒可在斜面流中得到分选。（4 4）当当斜斜槽槽倾倾角角增增加加时时，颗颗粒粒的的运运动动速速度度普普遍遍加加快快，但但大大倾倾角角斜斜槽槽中中两两个个不不同同密密度度颗颗粒粒速速度度的的最最大大值值之之比比则则比比小小倾倾角角斜斜槽槽中相应的比值为小，故使按密度分层变得不利了。中相应的

34、比值为小，故使按密度分层变得不利了。生产中就是要借调整斜槽倾角与给水量，使两种矿物具生产中就是要借调整斜槽倾角与给水量，使两种矿物具有最大的速度差，以达到有效分离。有最大的速度差，以达到有效分离。第39页/共75页冲走速度：冲走速度：颗粒从颗粒从静止状态静止状态被水流推动开始运动时的被水流推动开始运动时的水流水流速度速度称为冲走速度。记为称为冲走速度。记为 令令v=0v=0v=0v=0第40页/共75页443 3 在在薄层薄层斜面流中粒群的松散和分层斜面流中粒群的松散和分层 在厚层斜面流中，借助于紊流水流中的脉动作用，使矿粒松散分层，而在薄层斜面流中脉动作用很小，那么粒群是如何松散分层的呢？那

35、么粒群是如何松散分层的呢？处理处理20.074mm流膜流膜弱紊流流动弱紊流流动处理处理0.074mm的流膜的流膜层流流动层流流动第41页/共75页一、弱紊流矿浆流膜的流动特性一、弱紊流矿浆流膜的流动特性1.紊流矿浆流沿深度的流速分布紊流矿浆流沿深度的流速分布 含有含有固体颗粒固体颗粒的紊流斜面流，流体质点在层间进行交的紊流斜面流，流体质点在层间进行交换，因此换，因此流速流速遵守遵守对数分布对数分布规律。规律。由于由于固体颗粒固体颗粒的干扰，弱紊流矿浆流的流动的干扰，弱紊流矿浆流的流动速度速度在在一般情况下比清水水流的速度小，且随一般情况下比清水水流的速度小，且随着浓度增大则急着浓度增大则急剧降

36、低剧降低。第42页/共75页 弱紊流矿浆的流动速度，在弱紊流矿浆的流动速度，在层流边层内流速接近直线分布层流边层内流速接近直线分布，在紊，在紊流开始的界面附近速度分布发生了小的弯曲，接着便以近似对数曲线流开始的界面附近速度分布发生了小的弯曲，接着便以近似对数曲线形式增大，到接近表面时速度增加变缓，并接近于等速流动。形式增大，到接近表面时速度增加变缓，并接近于等速流动。第43页/共75页2.粒群在紊流斜面流中的松散粒群在紊流斜面流中的松散 矿粒群在紊流斜面流中，借旋涡的矿粒群在紊流斜面流中，借旋涡的法向脉动速度法向脉动速度推动悬浮推动悬浮松散，称作紊动扩散作用。松散，称作紊动扩散作用。二、微细矿

37、浆悬浮体在层流条件下粒群的松散二、微细矿浆悬浮体在层流条件下粒群的松散1.层流流态下粒群的松散作用层流流态下粒群的松散作用 19541954年年拜格诺拜格诺在研究中发现在研究中发现:当悬浮体中固体颗粒连续受到当悬浮体中固体颗粒连续受到剪切运动剪切运动的作用时，在垂的作用时，在垂直于剪切方向直于剪切方向上将产生一种斥力上将产生一种斥力(或称或称分散压分散压)，使粒群具有向，使粒群具有向两侧膨胀两侧膨胀的倾向。这种的倾向。这种层间斥力层间斥力随剪切随剪切速度梯度的增大而增加，当它的大小足以克服颗粒在介质中的重速度梯度的增大而增加，当它的大小足以克服颗粒在介质中的重量时，粒群即呈悬浮体松散状态。量时

38、，粒群即呈悬浮体松散状态。第44页/共75页图 拜格诺层间剪切力和层间斥力示意图 结结论论：床床层层在在剪剪切切斥斥力力作作用用下下松松散散后后，颗颗粒粒便便依依所所受受到到的的层层间间斥斥力力，自自身身的的重重力力和和床床层层机机械械阻阻力力的的相相对对大大小小而而发发生生分分层层转转移移。这这种种分分层层基基本本不不受受流流体体动动力力的的影影响响，故故仍仍属属静静力力分分层层。它它不不仅仅发发生生在在极极薄薄的的层层流流流流膜膜内内，而而且且也也出出现现在在弱弱紊紊流流流流膜膜的的底底层层。通通常常成为成为“析离分层析离分层”。第45页/共75页 析析离离分分层层在在弱弱紊紊流流中中选选

39、别别细细粒粒矿矿石石，当当颗颗粒粒层层较较厚厚时时，分分层层之之后后常常见见到到如如图图所所示示的的排排列列形形式式。细细的的重重矿矿物物颗颗粒粒排排在在最最底底层层，其其上上为为粗粗的的重重矿矿物物颗颗粒粒和和少少量量细细颗颗粒粒轻轻矿矿物物，再再上上面面分分布布的的是是细细颗颗粒粒轻轻矿矿物物，最最上上面面是是粗粗颗颗粒粒轻轻矿物。这样的分层过程被称作析离分层。矿物。这样的分层过程被称作析离分层。图 析离分层矿粒沿高度的排列第46页/共75页 析析离离分分层层的的力力学学性性质质可可作作如如下下解解释释：在在给给矿矿粒粒度度范范围围较较宽宽且且最最大大粒粒度度达达到到2 2 2 23mm3

40、mm3mm3mm或或稍稍细细的的时时候候（如如类类似似摇摇床床给给矿矿），颗颗粒粒已已具具有有足足够够的的沉沉降降重重力力。当当颗颗粒粒处处于于紧紧密密挨挨近近时时，颗颗粒粒的的向向下下重重力力与与床床层层的的机机械械阻阻力力成成为为一一对对矛矛盾盾。密密度度大大的的颗颗粒粒在在最最初初床床层层里里混混杂杂状状态态时时，具具有有较较大大的的局局部部压压强强，因而能够较早地进入到轻产物下面。因而能够较早地进入到轻产物下面。与此同时，同样密度的与此同时，同样密度的细颗粒细颗粒在向下运动时遇到的阻力在向下运动时遇到的阻力较小，透过粗颗粒间隙分布到同一密度层的下部。这就形较小，透过粗颗粒间隙分布到同一

41、密度层的下部。这就形成了析离分层。成了析离分层。粗砂摇床粗砂摇床分选即常有这种结果出现。分选即常有这种结果出现。第47页/共75页 三三三三.在薄层流膜中的分层和分选在薄层流膜中的分层和分选项目项目项目项目弱紊流流膜弱紊流流膜弱紊流流膜弱紊流流膜层流流膜层流流膜层流流膜层流流膜应用设备应用设备应用设备应用设备粗砂摇床、螺旋选矿机、粗砂摇床、螺旋选矿机、粗砂摇床、螺旋选矿机、粗砂摇床、螺旋选矿机、圆锥选矿机等圆锥选矿机等圆锥选矿机等圆锥选矿机等矿泥溜槽、皮带溜槽等矿泥溜槽、皮带溜槽等矿泥溜槽、皮带溜槽等矿泥溜槽、皮带溜槽等给矿粒度给矿粒度给矿粒度给矿粒度2-0.075mm2-0.075mm0.0

42、75mm0.075mm流速流速流速流速流速较大流速较大流速较大流速较大低、低、低、低、101020cm/s20cm/s流膜厚度流膜厚度流膜厚度流膜厚度达数毫米至十数毫米达数毫米至十数毫米达数毫米至十数毫米达数毫米至十数毫米薄，约薄，约薄，约薄，约1mm1mm回收粒度下限回收粒度下限回收粒度下限回收粒度下限高，高，高，高，20203030 mm低，低，低，低，10102020 mm矿浆性质矿浆性质矿浆性质矿浆性质给矿浓度不同，但是上、给矿浓度不同，但是上、给矿浓度不同，但是上、给矿浓度不同，但是上、下层的浓度差较大下层的浓度差较大下层的浓度差较大下层的浓度差较大高度分散的悬浮液，粘高度分散的悬浮

43、液，粘高度分散的悬浮液，粘高度分散的悬浮液，粘度比水大度比水大度比水大度比水大重矿物排矿重矿物排矿重矿物排矿重矿物排矿在槽的末端或中间采用在槽的末端或中间采用在槽的末端或中间采用在槽的末端或中间采用切割法分离切割法分离切割法分离切割法分离沉积在槽底，多数采用沉积在槽底，多数采用沉积在槽底，多数采用沉积在槽底，多数采用间歇排料间歇排料间歇排料间歇排料第48页/共75页 弱紊流矿浆流膜的弱紊流矿浆流膜的结构结构，如图所示。，如图所示。图 弱紊流矿浆流膜的结构 第49页/共75页 最最上上面面的的一一层层固固体体浓浓度度很很低低，紊紊动动度度不不强强，可可算算是是表流层表流层；中中间间层层内内小小尺

44、尺度度漩漩涡涡较较发发达达，在在紊紊动动扩扩散散作作用用下下悬悬浮浮着大量轻矿着大量轻矿物，可称为物，可称为悬移层悬移层；在在此此以以下下流流态态发发生生了了变变化化，若若在在清清水水中中既既是是层层流流边边层层，其其实实仍仍有有微微弱弱的的扰扰动动存存在在，在在有有固固体体颗颗粒粒存存在在的的条条件件下下，只是近似地表现为只是近似地表现为沿层运沿层运动动，叫它，叫它流变层流变层。如如果果此此时时重重矿矿物物是是借借沉沉积积方方式式排排出出，如如在在卧卧式式离离心心选选矿矿机机中中，则则在在其其底底部部还还有有一一个个沉沉积积层层，这这样样的的流流膜膜就就有有了四层结构。了四层结构。第50页/

45、共75页讨论一下各层次在分选中的作用：讨论一下各层次在分选中的作用：（1 1）在）在表流层表流层中，有着不大的脉动速度，如果颗粒的沉降速度中，有着不大的脉动速度，如果颗粒的沉降速度接近或低于该层的脉动速度，则其将保持悬浮而难以进入底接近或低于该层的脉动速度，则其将保持悬浮而难以进入底层。故层。故该层的脉动速度就大致决定了粒度分选该层的脉动速度就大致决定了粒度分选下下限。限。（2 2）在弱紊流中，）在弱紊流中，悬移层悬移层借强大的脉动速度维持粒群悬浮。在借强大的脉动速度维持粒群悬浮。在给矿浓度不是很大时，明显存在着给矿浓度不是很大时，明显存在着上稀下浓上稀下浓现象。粗颗粒和现象。粗颗粒和密度大的

46、颗粒较多分布在下层。除了小尺度高强度的漩涡外，密度大的颗粒较多分布在下层。除了小尺度高强度的漩涡外，大尺度的回流还不时将重矿物转送到底层，同时将底层轻矿大尺度的回流还不时将重矿物转送到底层，同时将底层轻矿物提升到本层来，物提升到本层来，进行初步地按密度分层进行初步地按密度分层。只要底部流变层。只要底部流变层对重矿物有足够的容纳能力，悬移层中将只会有轻矿物，并对重矿物有足够的容纳能力，悬移层中将只会有轻矿物，并在悬浮状态下被排送到槽外。在悬浮状态下被排送到槽外。第51页/共75页（3 3 3 3）弱紊流中的流变层没有紊动扩散作用，颗粒借层间斥力）弱紊流中的流变层没有紊动扩散作用，颗粒借层间斥力维

47、持松散，发生相对转移，其结果造成轻、重矿物分层。维持松散，发生相对转移，其结果造成轻、重矿物分层。分层的依据是：分层的依据是：在在流变层流变层底部，容积浓度底部，容积浓度达到了能流动的最大值，形成达到了能流动的最大值，形成了了 1 1 2,2,分层可根据矿物的密度差进行。分层可根据矿物的密度差进行。底部流变层是按密度分层的最有效区域，分层在理论上与颗底部流变层是按密度分层的最有效区域，分层在理论上与颗粒的粒度无关，但在分层转移过程中，粒的粒度无关，但在分层转移过程中，细小的轻矿物细小的轻矿物颗粒容易颗粒容易夹杂在重矿物的间隙中，不易分离出来；粗粒重矿物又混杂在夹杂在重矿物的间隙中，不易分离出来

48、；粗粒重矿物又混杂在轻矿物中的原因。轻矿物中的原因。第52页/共75页（4 4）沉积层是一种高浓度的粘性流层，轻、重矿物还会）沉积层是一种高浓度的粘性流层，轻、重矿物还会发生交换转移，只是它的作用已很微弱。一般厚度不允许发生交换转移，只是它的作用已很微弱。一般厚度不允许太厚。太厚。弱紊流中选别细粒矿石时，会见到弱紊流中选别细粒矿石时，会见到析离分层析离分层的形式。的形式。第53页/共75页 综上可见，综上可见，流变层流变层是分选的最有效区域，为使该层充分发是分选的最有效区域，为使该层充分发挥作用，必须具有足够的速度梯度以使床层松散，流变层还要有挥作用，必须具有足够的速度梯度以使床层松散，流变层

49、还要有适当的厚度来容纳重矿物，以免被上部快速流动的矿浆带入尾矿适当的厚度来容纳重矿物，以免被上部快速流动的矿浆带入尾矿中。分选中，中。分选中，给矿浓度、给矿体积、槽底倾角及槽面振动强度给矿浓度、给矿体积、槽底倾角及槽面振动强度等，等，都会影响选别的结果。都会影响选别的结果。比如，增大给矿浓度，在矿浆体积量不变时，流变层增厚，比如，增大给矿浓度，在矿浆体积量不变时，流变层增厚，沉积的固体量增加，结果重矿物的回收率增加，其品位降低。沉积的固体量增加，结果重矿物的回收率增加，其品位降低。若其它条件不变，只增大给矿体积，使流速增大，紊动性若其它条件不变，只增大给矿体积，使流速增大，紊动性增强，重矿物损

50、失增加，精矿品位有所提高。增强，重矿物损失增加，精矿品位有所提高。第54页/共75页层流矿浆层流矿浆流膜分成三层结构，流膜分成三层结构，即表面极薄的即表面极薄的表流层表流层；中间层浓；中间层浓度分布较均匀，厚度相对较大，度分布较均匀，厚度相对较大，近似地呈层流流态，但仍有极弱近似地呈层流流态，但仍有极弱的大尺度旋涡扰动痕迹，属于的大尺度旋涡扰动痕迹，属于流流变层变层。再往下颗粒即失去了活动。再往下颗粒即失去了活动性，形成了性，形成了沉积层沉积层。图 层流矿浆流膜的结构 第55页/共75页 各层特点与各层特点与弱紊流流膜弱紊流流膜的区别如下：的区别如下：（1 1）表表流流层层：在在近近似似层层流