《重力选矿跳汰 重选工艺与设备 教学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重力选矿跳汰 重选工艺与设备 教学课件（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 重力选矿跳汰选矿Jigging第一节 概述一、跳汰选矿的基本概念l跳汰选矿的定义：l矿粒混合物，在垂直升降的变速介质流中，按密度差异进行分层和分 离的过程。l跳汰过程相关名词：l跳汰机：实现跳汰过程的设备。l床层：物料给入跳汰机内在筛板上形成一个密集的物料层。l交变水流：在给料同时，从跳汰机下部周期性的给入上下交变的水流 ，垂直交变水流透过筛孔进入床层，物料在这中水流中经受跳汰分选 过程。l床层松散：当水流上升时，床层被冲起，呈现松散及悬浮状态，颗粒 间彼此作相对运动。l床层紧密：水流下降时，矿粒回落到筛面，颗粒间彼此紧密接触，失 去相对运动的可能。l跳汰周期：水流每完成一次周期性变化所用的
2、 时间。l水平流的作用：l润湿：防止干物料进入水中后结团。l运输：将分层后，居于上层的低密度物冲带 而走，使它从跳汰机的溢流堰排出机外。l交变水流的作用：l跳汰过程中实现按密度分层，矿粒自身性质 是内因，交变水流是分层实现的客观条件。l跳汰周期特性：l一个跳汰周期内，水流运动的速度、加速度 的变化特性。跳汰周期特性的三种基本形式l间断上升介质流l间断下降介质流l升降交变介质流跳汰周期特性l一定程度上决定了跳汰分选效果l间接体现了跳汰机主要结构间断上升 介质流间断下降介 质流垂直升降交 变介质流脉动跳汰机动筛跳 汰机活塞式 跳汰机跳汰机推动水流的方法l隔膜跳汰机：l偏心连杆机构带动橡胶隔膜作往复
3、运 动，借以推动水流在跳汰室内上下运动 。l空气脉动跳汰机（无活塞跳汰机）l采用周期性鼓入压缩空气的方法推动 水流运动。l动筛跳汰机：l将筛网连同矿石一起在水中上下运动 。第二节 跳汰过程中垂直交变水 流的运动特性研究跳汰机内交变水流的意义：l跳汰过程中，交变水流是物料按 密度分层的动力。物料在交变水 流中能够得到松散，使物料间彼 此换位得以实现，不同密度、粒 度、形状的颗粒具有不同的运动 状态，实现按密度分层。一、跳汰机内垂直交变水流的运动特性考虑到活塞室与跳汰室面积之比A1/A2及漏水系数， 跳汰室内水速u、加速度u及行程s（波高）分别为：筛下补充水（顶水）的 作用：加强了上升水流 的速度
4、，减弱了下降水 流的作用，起到调节吸 啄强度的作用实际上升水速是u+ud二、水流运动特性对床层松 散与分层的作用床层的分散主要是在垂直交变水流的作用下完 成，分层是以床层获得松散为前提。将正弦跳汰周期分为四个阶段：l上升初期t1l上升末期t2l下降初期t3l下降末期t4(一) 第I阶段，水流上升初期床层运动特点：l低密度颗粒和细小的高密度颗粒 较早升起，大部分高密度颗粒滞 后上升。l床层较紧，限制了颗粒的运动和 分层。l颗粒速度增长小于水速的增加， 相对速度大，颗粒粒度、形状对 分层影响大。该段持续时间越长 ，对分层越为不利。本时段的主要作用：l抬起床层 ，为颗粒的分层运动创 造条件。第II阶
5、段，水流上升末期床层运动特点：l床层在速度阻力推动下继 续上升，但上升速度逐渐 减小，大颗粒已开始下降 。l水速降低的速率大，颗粒 由于惯性作用，减速速率 小，颗粒与水流间的相对 速度减小。l床层松散度达到最大，相 对速度最小，介质阻力的 作用最小，对按密度分选 最为有利。第III阶段，水流下降初期床层特性：l床层仍保持松散状态，水 流下降速度在强制推动作 用下迅速增加，大于低密 度矿物的下降速度，与高 密度矿物间的相对速度减 小。仍是按密度分层的有 利时机。l床层中的高密度矿粒已开 始落到筛面上，整个床层 逐渐开始紧密起来，大颗 粒失去活动性，小颗粒可 以在床层间隙中继续分层 。第IV阶段，
6、水流下降末期床层特性：l粒群已基本落到筛面，床层处于比 较紧密的状态，粗粒和中等粒度的 颗粒已停止运动，只有细小矿粒在 下降水流的吸嘬作用下通过床层间 隙向下移动，这样，在上升期被冲 到上层的高密度细粒能够重新进入 床层的底部，甚至能通过筛孔进入 跳汰机底部成为中产物排出。起到 改善分选效果的目的。l过强的吸嘬作用会使床层 过于紧密 ，使下一阶段的床层松散变的困难 ，造成一个周期内有效分层时间减 少。l吸嘬作用对不分级或宽分级物料是 有利的，但在分选窄粒级物料时应 加以控制。三、矿粒在交变水流(pulsating water) 中的受力及运动分析颗粒在非稳定流中运动，除了因相对运动 受到水流的
7、阻力外，还要受到水流的加速 度给予的推力。而且在跳汰机内，个别颗 粒的运动又要受到床层其他颗粒的干扰， 受力情况是复杂的。因此从颗粒的受力分 析中，我们仅能得到有关影响颗粒运动因 素的概念性认识，还不能得出实际的数学 答案。选矿过程中，颗粒在垂直交变的非稳定流 中运动的受力：l颗粒在介质中的重力G0l介质阻力RHl加速运动的介质流对颗粒的附加推力Pl介质加速度产生的附加质量惯性阻力Fl颗粒与颗粒、颗粒与筛板间的摩擦和碰 撞等干扰作用力（机械力）设颗粒向上运动的方 向为正，向下为负， 讨论球形颗粒的受力 ：2)介质对颗粒运动的介质 阻力RH只有当颗粒与介质作相 对运动时才产生介质阻 力，颗粒在床
8、层中运动 ，当床层松散时，颗粒 运动条件接近于干扰沉 降。va颗粒对地面的绝对运动u 床层间隙水流速度Vc向下时，RH方向向上3）加速运动的介质流对颗粒的附加推力P物体在加速运动的介质中所受的推力，其数值等 于与矿粒相同体积的介质质量与介质加速度的乘 积P方向与间隙水流加速度方向 一致，取正值。数值与跳汰频 率及振幅成正比。4）矿粒带动介质一起加速度运动产生的附加 质量惯性阻力F当颗粒作加速运动时，直接与矿粒表面接触 ，以及其附近的部分介质液被矿粒带动一起 运动，而这部分介质将产生一方向相反的作 用力，此力作用在颗粒上使其受到一种额外 的惯性阻力作用。J附加质量系数，与 形状有关，一般J=0.
9、5方向与相对加速度方向 相反5）机械阻力机械阻力取决于床层的松散度， 与颗粒力度和形状有关，该力很 复杂，分析颗粒运动时，暂不加 以考虑。颗粒运动微分方程颗粒运动的加速度，除机械阻力外，基本由四种加速度构成。各种加速度对推动床层松散及 按密度分层所起作用分析1重力加速度g0=(-)g/ l方向向下，数值仅与矿粒密 度有关， 则g0,与粒度及 形状无关，是矿粒按密度分 层的基本作用因素。l此外， ,有利增加轻、重 矿粒的重力加速度差值，即 利用重介跳汰可以获得更好 地分选效果，入选矿粒间的 密度差越大，分选效果越好 。介质阻力加速度对颗粒运动的影响l介质阻力加速度与、d及有关，因此高密度矿 物细
10、粒与低密度矿物粗粒可能具有相近的阻力加 速度，从而造成轻、重矿物颗粒相互混杂。l上述作用随颗粒与水流间的相对水速的增加以及 作用时间增长而增强。即相对水速越大，矿粒粒 度及形状对按密度分层的不良影响越大。降低阻 力加速度可以减小这种不良影响。膨胀期相对水 速最小，是按密度分层的最有利时机。3）介质加速度运动引起的颗粒运动加速度 /du/dt， 该项仅与矿粒密度有关，与矿粒粒度d及形状无关，是 按密度分层的因素。但在跳汰周期不同阶段中，起作用 不同：l在水流加速上升（上升初期）及减速下降（下降末期）阶段 ，du/dt方向向上，矿粒密度越小，获得的向上加速度越大， 可以促使低密度矿粒比高密度矿粒上
11、升速度更快，对按密度 分层有利。在下降末期，又能使低密度矿粒比高密度矿粒在 下降过程减速更快，促使低密度矿粒趋于上层，高密度矿粒 趋于低位。l在上升末期和下降初期，du/dt方向向下，附加推力加速度作 用于上述作用相反，起到破坏按密度分层的作用。l为了发挥其有利作用，抑制其不利作用，跳汰周期应具有较 大的向上加速度和较小的向下加速度。跳汰周期上升水流 应缓慢过渡到下降水流。附加质量惯性阻力产生的颗粒加速度l该项加速度仅与矿粒密度有关，其分析方法与 前述类似。他在水流上升初期及下降末期，相 对加速度方向向下，推力向上，有利于按密度 分层，但在水流上升末期和下降初期，推力方 向向下，促使低密度矿粒
12、提前开始有上升转为 下降，并具有下降更快的趋势，不利于按密度 分层。l同样，在水流上升和下降期中间有一缓慢 的过渡阶段对按密度分层有利。跳汰分层理论动力学观点认识跳汰分层机理l颗粒自由沉降末速分层假说l1876年由奥地利学者雷廷智提出：l认为跳汰过程中，各个颗粒时按自身的沉降末速不同分离的。由 此导致选煤厂的生产严格地按小于自由沉降等沉比的粒度级差分 级入选，使流程大为复杂化。l干扰沉降分层假说：l1888年美国学者门罗提出l由于干扰沉降等沉比可比自由沉降等沉比大得多，故在跳汰机中 可以分选宽级别原料。持这一假说的人把矿粒在床层中的运动比 喻成单个颗粒在窄管中沉降。按照计算，这样的干扰沉降等沉
13、比 可比自由沉降大7.8倍。l该假说本身虽比自由沉降观点前进了一大步，但由于它的实验条 件与实际偏离太大，所给出的计算公式还不能供生产应用。吸入作用分层假说l美国学者理恰兹19031909年提出l理恰兹对一个跳汰周期内的分层过程作了分段解释。认为 水流上冲阶段矿粒时按干扰沉降速度差分层的；而在水流 下降阶段，细而重的颗粒则在吸入作用下继续完成按比重 分层。l理恰兹特别强调下降水流的吸入作用对分选宽级别的意义 ，但对整个周期内水流的动力作用并未给出恰当的说明， 因而仍然不够全面。初加速度假说l高登1939年提出l认为由于密度不同的矿粒在沉降开始时初加速度g0不同， 重矿物大于轻矿物，因而可在沉降
14、末速前的加速运动阶段 重矿物获得较大的沉降距离，最后达到按比重分层。静力学观点认识跳汰分层悬浮分层假说：l重液假说l认为在跳汰过程中轻矿物与重矿物即根据床层物理密度分 开的。过于简单化。l按相对密度分层假说l将介质与矿粒组成的悬浮体视作一个整体。认为分层是借 不同矿物各自悬浮体的密度差进行，而水流的交变运动则 有助于改善悬浮体的稳定性和减小颗粒运动的机械阻力。l矿物悬浮体的相对密度可视作水流速度的函数，实际跳汰 过程的水流速度远远超过利亚申柯提出的临界流速。l按界限层的相对密度分层假说l认为当矿粒向上运动时，按等降性分层。而矿粒向下运动 时，下部容积浓度较大的床层 构成一种界限层。它的相对 密
15、度决定了床层的穿透性。轻矿物的有效密度若低于界限 层的相对密度，则阻留在上层，不能进入下层。位能分层理论l热力学第二定律指出：任何体系都倾向于自由能 降低。也就是说，一种过程如果在变化前和变化 后伴随着能量的降低，那末这个过程将要自发地 进行。l德国人迈耶尔运用这个普遍原理分析跳汰过程， 提出了位能学说。l将跳汰机内的物料层床层视为一个整体， 从分析中得出，分层前床层的位能高于分层后 的位能，因此只要给以适当的松散条件，重矿 物就要进入下层。分层就是通过颗粒的再分布 达到位能降低的过程。床层位能降低的速度就 是床层分层速度。图为分层前后的 理想变化情况l取床层的底面 为基准面。l分层前的位能
16、E1可用重心距 地面的距离乘 以整个床层的 重量表示。l设床层中轻矿 物在介质中的 重量为G01,重 矿物在介质中 的重量为G02。上式是粒群按密度分 层的基本根据。分层 是按悬浮体密度增大 值不同进行的。这里 未涉及动力因素，迈 耶尔称为“静态分层”粒群在接近自然堆积时， 各种矿石的容积浓度近于 相等，即则得到静态条件下分层 的有效作用因素是可见分选按颗粒的有 效密度差进行。但增 大介质密度亦可使矿 粒的有效密度相对增 大，有利于按密度分 层。由于决定分层的 因素不再与颗粒的粒 度有关，故应能分选不分级或宽级 别物料。实践证实，分选 过程愈接近迈耶尔的静态 条件，给矿粒度范围可以 愈宽。矿石重力分选的难易度可用位能的相对降低值 E/E1来衡量。数值愈大，分选愈易于进行。设轻矿物与重矿物在床 层中重量的含量分别为将床层高度以小数表示，即矿石分选难易度与以下因素有关：1）介质密度愈大，E/E1值愈高，分 选愈易进行；2）轻、重矿物的密度差（2- 1)愈大， 分层进行愈好；3
