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1、第五章物理分选教学大纲要求内容学时熟练掌握正确理解一般了解5.1 重力分选16颗粒在介质中的沉降运动与等降比不同粒度和密度的颗粒在不同介质流中的运动规律；磁分离过程的作用力、磁分离的必要条件；电选过程、电场结构及颗粒在电场分选过程中的运动规律颗粒在介质中的沉降运动与等降比不同粒度和密度的颗粒在不同介质流中的运动规律；磁分离过程的作用力、磁分离的必要条件；电选过程、电场结构及颗粒在电场分选过程中的运动规律强磁性矿物及弱磁性矿物的磁性、复合物理场分选超导磁选及磁流体分选、剩余电荷分选理论5.2 磁场分选5.3 电场分选5.4 复合物理场分选教学内容本章讨论物理分选的基本原理，主要包括重力分选、磁场
2、分选、电场分选、复合物理场分选。教学时间16学时。教学重点 颗粒在介质中的沉降运动与等降比不同粒度和密度的颗粒在不同介质流中的运动规律；磁分离过程的作用力、磁分离的必要条件；电选过程、电场结构及颗粒在电场分选过程中的运动规律。教学难点物料在各种力场中的运动规律、各种物理分选的前提条件。 教学方法课堂教学为主，结合实验教学和认识实习，采取理论与实际相结合的原则，从基本原理入手，使学生掌握各种物理分选方法的分选原理、分选过程以及应用。 教学要求熟练掌握颗粒在介质中的沉降运动与等降比不同粒度和密度的颗粒在不同介质流中的运动规律；磁分离过程的作用力、磁分离的必要条件；电选过程、电场结构及颗粒在电场分选
3、过程中的运动规律，正确理解磁畴、交换作用、弱滞回线、剩磁、矫玩力、磁化效应基本概念；矿物的电性及带电方式、电选过程中的作用力主要磁系的磁场特性及磁路，一般了解强磁性矿物及弱磁性矿物的磁性、复合物理场分选超导磁选及磁流体分选、剩余电荷分选理论、复合物理场分选。 教学参考书 孙玉波主编，重力选矿，北京: 冶金工业出版社，1991. 卢寿慈主编，矿物颗粒分选工程，北京：冶金工业出版社，1990. 选矿手册第三卷第一分册，北京：冶金工业出版社，1993. 姚书典编，重选原理，北京：冶金工业出版社，1992. 刘树贻编著，磁电选矿学，长沙，中南工业大学出版社， 1994年2月. 蒋朝澜编著，磁选理论及工
4、艺，北京：冶金工业出版社， 1994年9月. R . 格柏, R . R . 柏斯著，刘永之译，高梯度磁分离，北京：中国建筑工业出版社，1987年8月. 选矿手册第三卷第三分册，北京：冶金工业出版社，1991年8月. 袁楚雄等，特殊选矿，北京：中国建筑工业出版社，1982年7月. 张宗华主编，选矿电磁学，北京：冶金工业出版社，1993年4月. 5.1重力分选 教学内容本节讨论重力分选的基本原理，主要包括重力分选体系的组成、颗粒在不同运动方式的介质中的运动规律。主要包括：（1）物理分选及分选过程的基本概念，包括给料、品位、回收率、富集比等，重力分选的概念及其分类。（2） 重选的基本过程，常见的分
5、选区，重选的分选介质种类与其在分选过程的作用，重选过程的受力分析，重选分选的基本条件，分选的粒度范围。（3）重选基本理论的概述及其发展方向。（4）重介质浮沉分选的基本原理，等降现象、等降比的基本概念，等降现象在重选实践中的意义，自由沉降与干涉沉降中的等降比的计算。（5）物料在垂直交变介质流中按密度分层的分层过程，静力学体系学说及按密度分层的位能学说，动力学体系学说。（6）斜面流分选过程中斜面流的特性，紊流斜面流的脉动速度与水跃现象及其在分选中的作用，粗粒群在厚层紊流斜面流中受力分析以及松散分层基本原理，细粒群在薄层弱紊流斜面流中松散分层的基本原理，析离分层在分选过程中的作用，细颗粒在层流斜面流
6、中松散分层的基本原理，摇床斜面流分选原理。（7）回旋力场实现的常见方式，颗粒在回旋流中的运动规律，薄层回转流的流动特性及颗粒的分选基本原理，螺旋回转斜面流分选中液流在螺旋槽内的流动特性，二次环流在螺旋回转斜面流分选中的作用不同密度颗粒在螺旋槽内分选中运动规律。教学时间6学时。本节重点重选分离过程的条件，物料采用重选分离难易程度的判据、重选介质的运动方式、颗粒在不同运动方式的介质中的运动规律。本节难点如何让学生掌握颗粒在不同运动方式的介质中的运动规律，以及这些基本规律在实际分选中的应用。教学方法课堂教学为主，结合实验教学和认识实习，采取理论与实际相结合的原则，从基本原理入手，使学生掌握重力分选的
7、基本原理、分选过程以及应用。教学要求熟练掌握基本概念，重选分离过程的条件，物料采用重选分离难易程度的判据、重选介质的运动方式、颗粒在不同运动方式的介质中的运动规律。一般了解重选分离在实际分选中的应用。5.1.1概述 1.物理分选过程的基本概念与术语物理分选是指主要采用物理方法对具有不同物理性质的固体物料进行分选的过程。它包括利用物料间密度、磁性、导电性、颜色形状及摩擦弹跳系数等差异进行的重选、磁选、电选、特殊分选；广义上也包括利用物料间表面物理化学性质差异进行的浮选。基本概念：给料 所处理的给入物料，矿物加工行业中也称给矿。精料 经分选后富集了有价成分的最终分选产品，也称精矿。中料 分选过程中
8、产出的中间未完成产品，需要返回原分选中处理或单独处理。尾料 经过分选后残余的可弃去的物料，也称尾矿。品位 给料或产品中有价成分的重量百分含量。给料的品位常以表示；精料品位以表示；尾料品位以表示。产率 产品对给料计的重量百分数，通常以表示。对单一有用组分物料的精料产率，有 （5-1）回收率精料中有价成分重量含量与给料中有价成分重量含量之比，总的回收率通常以表示。对单一有用组分物料，有 （5-2） 富集比 精料品位对给料品位的比值。 选别比 选得一吨精料产品所需给料的吨数，以K表示。料浆质量分数wB （旧称重量浓度C，wB与体积分数B的关系见式4-1）。物料与介质（通常为水）组成的料浆中，物料重量
9、所占百分比。 （5-3）式中：Q-物料量（kg），V-料浆体积（m3），、-物料、介质密度（kg/m3）2. 重力分选概述重力分选是利用不同物料颗粒间的密度差异进行分离的过程。重力分选需在介质中进行。所用的介质有水、重介质和空气。利用重选方法对物料进行分选的难易程度可简易地用待分离物料的密度差判定,即： （5-4）式中，E称为重选可选性判断准则。1、2和分别为轻物料、重物料和介质的密度。通常按比值E可将物料重选的可选性划分为五个等级。计算举例。5.1.2重选过程的物理基础 1.分选过程与分选区重选过程包括三个部分：（1）选别前物料的准备，即将待选物料碎磨至基本单体解离；（2）重选作业，即物料粒
10、群的松散沉降按密度分层或振动离析分层运搬分离； （3）产品处理，包括浓缩脱水，过滤烘干，进一步精选分离。在重力分选过程中，常见的分选区有：（1）二维分选区：分选作用基本上是在平面上进行，颗粒在平面上做二维运动。只要分选平面的面积足够大，便可以保证不同颗粒运动路线足够清晰及有较大差异。（2）三维分选区：颗粒的分选过程在同颗粒粒度相比非常大的三维立体空间实现。2. 分选介质介质既是传递能量的媒介，同时还担负着松散粒群和搬运输送产物的作用。介质在选别过程中处于运动状态，主要的运动形式有：等速的上升流动、垂直的非稳定流动，沿斜面的流动、回转运动等。常用的介质有水、重介质和空气。简要讲述重液介质。3.重
11、力分选过程的作用力重选过程中作用于物料颗粒上的力主要有：重力、浮力、流体作用力、颗粒间的作用力，以及设备界面的作用力等。（1）重力 Fg = mg = Vg式中Fg颗粒所受重力（N），m颗粒质量（kg），g重力加速度（g = 9.80m/s2）。（2）浮力 Ff=Vg式中Ff颗粒所受浮力（N），介质密度（kg/m3），V颗粒体积（m3）。（3）惯性力 Fin = -ma2式中Fin颗粒所受惯性力(N)，a颗粒与介质之间相对运动加速度（m/s2），“-”号表示Fin方向与a的方向相反。（4）离心力 Fc = m2r = mu2t /r式中Fc颗粒所受离心力（N），颗粒运动的角速度（rad/s），
12、r颗粒运动的曲率半径（m），ut回转半径上的线速度(m/s)。（5）介质阻力 FR = v2d2式中FR介质阻力（N），与雷诺数有关的阻力系数，介质密度（kg/m3）v颗粒与介质的相对运动速度（m/s），d颗粒直径（m）。（6）粒间摩擦阻力Fm 颗粒受周围颗粒群正面阻挡及侧面磨擦所产生阻力。（7）粒间剪切悬浮力p 粒群中，颗粒受周围颗粒连续剪切作用时，在垂直于剪切方向存在的斥力。4.分选基本条件实现颗粒分选的首要条件是分选力耗散力，即：Fs/Fd1式中Fs分选力矢量和，Fd耗散力矢量和。实现分选的第二个条件是在被分选的物料的粒度范围（dmaxdmin）内，应保证最细的有用物料（粒度为dc,mi
13、n）的分选速度应大于最粗的废弃尾料（粒度为dg,max）的分选速度。分选条件之三是，应保证颗粒在分选区的停留时间t2大于颗粒与脉石的最小分离时间t1。5.分选粒度范围对于以质量力（如重力）为主要分选力的分选方法，分选力Fs与颗粒粒度d的立方成正比，即：Fsd3 。因此，随着粒度的减小，分选力的衰减极为剧烈。介质对颗粒的阻力（作用于微细粒级的粘滞阻力）与粒度d的一次方成正比，即：Fdd 。随着粒度的减小，粘性阻力的衰减较为缓慢。因此，小于某一确定粒度，粘滞阻力将超越分选力而占上风。当Fs = Fd时，求出的粒度d即为重力分选粒度下限。5.1.3重选基本原理概述 重选基本原理：（1）颗粒及颗粒群在介质中的沉降理论；（2）颗粒群在垂直流中按密度分层的理论；（3）颗粒群在斜面流中的分选理论；（4）颗粒群在回转流中的分选理论；5.1.4颗粒在介质中的沉降运动与等降比1.颗粒在介质中的浮沉与沉降颗粒所受重力为 Fg=mg=Vg，所受浮力为 Ff=Vg 。定义Go为颗粒在介质中的有效重力，go为颗粒在介质中的重力加速度： （5-6） Go= Fg - Ff = (-)Vg = mgo （5-7） 显然，若颗粒密度大于介质密度，则Go0，颗粒将下沉。若颗粒密度小于介质密度，则Go0，颗粒将上浮。若有
