第五章 跳汰选矿

跳汰机的工作过程
上升水流结束后，在休止期间（停止给入压缩空气） 以及下降水流期间，床层逐渐紧密，并继续进行分层。 待全部矿粒都沉降到筛面上以后，床层又恢复了紧密状 态，这时大部分矿粒彼此间已失去了相对运动的可能性， 分层作用几乎全部停止。只有那些极 细的矿粒，尚可 以穿过床层的缝隙 继续向下运动（这种细粒的运动称 作钻隙运动），并继续分层。 下降水流结束后，分层暂告终止，至此完 成了一 个跳汰周期的分层过程。物料在一个跳汰周期中的分层 过程如图所示 。
二、分层过程的动力学学说
床层中的矿粒在垂直交变流中的受力分析 (1) 矿粒在介质中的重力G0
G0
dV 3
6
( ) g
(2) 矿粒与水因有相对运动而引起的介质阻力R1 。
R1 dV c
2 2
(3) 由于介质作加速运动，其加速度所产生的惯性力 作用在矿粒上，称为介质流对矿粒的附加推力 F1 。
提
纲
第1章 重选概论 第2章 重选的基本原理 第3章 水力分级 第4章 重介质选矿 第5章 跳汰选矿 第6章 溜槽与摇床选矿 第7章 重选生产工艺
第五章 跳汰选矿
5.1 5.2 5.3 5.4 概述 跳汰选矿原理 跳汰机 跳汰机的操作工艺与制度
5.1 概述
跳汰选矿是指物料主要在垂直上升的变速介质
约为0.45~0.8。
5.3 跳汰机 (2) 跳汰机筛板
机别 项目 mm 筛孔直径 筛板倾角（ ）
0
块煤和不分级煤用跳汰机 矸石段 中煤段
末煤跳汰机 人工床层 自然床层
dmax (2 ～ ) 5 dmax (2 ～ ) 5 2
10~20
2~5
10~15
1~2.5
0
0~2.5
5.3 跳汰机 (3)风阀
一、按密度分层的位能学说
若取床层的底面为基准面，基准面的面积为A。床层 分层之前的位能E1可用床层重心O至底面的距离乘以床 层总质量表示，即
h1 h2 E1 ( m1 m 2 ) 2
床层分层以后的位能E2为：
h2 h1 E2 m2 (h2 )m1 2 2
分层前后位能的降低值为：
第Ⅱ个阶段——水流减速上升时期或称上升末期 a.水流特点
水流上升，速度由最大到零，加速度由零减为负最大。
b.床层状态
床层逐渐达到最大松散状态。
c.水流对分层的影响
矿粒与介质间的相对速度小，瞬时达零，然后，再增大。对按 密度分层有利。
d.水流运动的任务、作用
使床层尽快扩展松散，并使松散状态持续一段时间，为按 密度分层提供足够的空间和时间。
向下运动。
第Ⅳ个阶段——水流减速下降时期或称下降末期
a.水流特点 水流下降，速度由负最大到零，加速度由零到最大。 b.床层状态 床层处于紧密状态。 c.水流对分层的影响 分层基本停止。存在吸啜作用 下降期，使床层的松散时间尽可能延长让分层过程得以充 分进行；分层完，下降流尽快停止。初长而缓，末短而速。
（2）介质的运动状态（速度和加速度）对矿粒的运动 或者说对床层的分层有重要影响。因此，只要选择恰 当的水速及加速度为按密度分层创造有利的条件。
三、跳汰过程中垂直交变水流的运动特性
1、跳汰机内垂直交变水流的运动特性
偏心轮
连杆 跳汰室 筛板 活塞
活塞室
进水管
图 活塞跳汰机工作原理图
1、跳汰机内垂直交变水流的运动特性
上升水速较缓但作用时间较长的不对称跳汰周期。
结论：
跳汰周期曲线形式是获得良好选别效果的重要
因素之一。合理的跳汰周期曲线应与被选物料
性质相适应，使床层呈适宜的松散状态，颗粒
主要借重力加速度差相对运动，这是选择跳汰
周期曲线的基本原则。
第五章 跳汰选矿
5.1 5.2 5.3 5.4
概述 跳汰选矿原理 跳汰机 跳汰机的操作工艺与制度
d c dt
(5)床层中的矿粒运动时，要受到机械阻力Rj
矿粒在垂直交变介质流中运动微分方程式的建立
m
d dt
G0 R1 F1 Rg

单位质量矿粒的运动微分方程式，即
d dt


g
6 c dV
2
u j

dc dt
二、分层过程的动力学学说
5.3 跳汰机
5.3 跳汰机
国内外采用各种类型的跳汰机，根据设备结
构和水流运动方式不同，大致可以分为以下 几种： （1）活塞跳汰机； （2）隔膜跳汰机； （3）空气脉动跳汰机； （4）动筛跳汰机。
5.3 跳汰机 活塞跳汰机是以活塞往复运动，给跳汰机一个垂
直上升的脉动水流，它是跳汰机的最早型式。现在基 本上已被隔膜跳汰机和空气脉动跳汰机所取代。
2、水流运动特性对床层松散与分层的作用
第Ⅰ个阶段——水流加速上升时期或称上升初期
a. 水流特点 水流上升，速度由零到最大，加速度由最大减为零。 b. 床层状态 床层主要处于紧密状态，矿粒的运动分层受到一定限制。 c. 水流对分层的影响 矿粒与介质间的相对速度较大，对按密度分层不利 d. 水流运动的任务、作用 较快地将床层举起，使其占据一定高度，为床层进一 步的充分松散与分层，创造一个空间条件。
2 2 11
一、按密度分层的位能学说
分层的位能学说完全不涉及流体动力因素的影响， 只就分层前后床层内部能量的变化，说明了分层的趋势， 因而属于静力学体系学说。除了跳汰以外，所有其它重 选分层过程，皆可用此学说予以解释，故现常将迈耶尔 的位能学说视作重选分层的基本原理。但重选过程离不 开流体松散，则流体动力对颗粒运动的影响就不可避免， 故迈耶尔学说只是一种理想的情况。
1 E E1 E 2 (m2 h1 m1 h2 ) 2
床层是自然堆积而成的。设自然堆积时的轻、重物料的 容积浓度分别为 1 2 ；轻、重物料的密度分别为 和 1 2 ； 介质密度为 ，则可得
m1 Ah11
1
m2 Ah2 2 2
而且当分层过程可以发生时，必定为正值
流中，按密度差异进行分选的过程。物料在粒度和 形状上的差异，对选矿结果有一定的影响。实现跳 汰过程的设备叫跳汰机。被选物料给到跳汰机筛板 上，形成一个密集的物料层，这个密集的物料层称 为床层。
物料在跳汰过程中之所以能分层，起主要作用 的内因，是矿粒自身的性质，但能让分层得以实现 的客观条件，则是垂直升降的交变水流。
机空气室的位置不同，分为筛侧空气室（侧鼓式）和筛
下空气室跳汰机。该类型跳汰机主要用于选煤。
5.3 跳汰机
动筛跳汰机有机械动筛和人工动筛两种，手动已少
用。机械动筛是一种槽体中水流不脉动，直接靠板上的
物料造成周期性地松散。目前为大型选煤厂尤其是高寒
缺水地区选煤厂的块煤排矸提供了有效设备。
5.3 跳汰机
5.3 跳汰机 隔膜跳汰机是用隔膜取代活塞的作用。其传动装置
多为偏心连杆机构，也有采用凸轮杠杆或液压传动装 置的。按隔膜的安装位置不同，又可分为上动型（又
称旁动型）、下动型和侧动型隔膜跳汰机，隔膜跳汰
机主要用于金属矿选矿厂。
5.3 跳汰机
空气脉动跳汰机（亦称无活塞跳汰机），该跳汰
机是借助压缩空气，推动水流作垂直交变运动。按跳汰
5.3 跳汰机
5.3 跳汰机 (4)排矸装置
(A) 溢流堰排料
(B) 筛上排料装置
（a）正排矸；（b）倒排矸；（c）中部排矸
（a）叶轮式排矸装置
（b）扇形闸门排矸装置 （c）象鼻子管排矸装置
（d）浮标闸门排矸装置
(C) 透筛排料
5.3 跳汰机
一、选煤用跳汰机
（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）
活塞跳汰机水流运动特性，并非是理想的跳汰周期。
因为判断一个跳汰周期的水流特性是否合理，一般要从 三个方面看：
（1）对床层的尽快松散是否有利；
（2）对按密度分层作用的效果； （3）针对原料性质的特点，对吸啜作用的影响。
根据判断跳汰周期的水流特性是否合理的三个方面
及水流运动特性对床层松散与分层的作用分析，则：
一、选煤用跳汰机
（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）
（二）筛下空气室跳汰机 （三）动筛跳汰机
（四）国外跳汰机简介
二、选矿用跳汰机
（一）上（旁）动型隔膜跳汰机
（二）下动型圆锥隔膜跳汰机 （三）侧动型隔膜跳汰机
（四）圆形跳汰机和复振跳汰机
5.3 跳汰机
一、选煤用跳汰机
（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）
跳汰机的工作过程
被选物料给到跳汰机筛板上，形成一个密集的物科
层。这个密集的物料层称为床层，在给料的同时，从跳 汰机下部透过筛板周期地给入一个上下交变水流，物料 在水流的作用下进行分选。
首先，在上升水流的作用下，床层逐渐松散、悬浮，
这时床层中的矿粒按照其本身的特性（矿粒的密度、粒 度和形状）彼此作相对运动进行分层。
对跳汰过程中颗粒运动微分方程式的分析，归 纳两个重要点： （1）矿粒运动状态除和密度有关外，还与粒度 及形状有关。而粒度及形状的影响仅体现在介 质阻力加速度（即第二项）上，其数值与相对 速度的平方成正比。因此，在跳汰过程中，尽 量减小矿粒与介质之间的相对运动速度是至关 重要的；
二、分层过程的动力学学机
（四）国外跳汰机简介
SKT系列
第五章 跳汰选矿
5.1 5.2 5.3 5.4 概述 跳汰选矿原理 跳汰机 跳汰机的操作工艺与制度
5.2 跳汰选矿原理
一、按密度分层的位能学说 二、分层过程的动力学学说 三、跳汰过程中垂直交变水流的运动特性
一、按密度分层的位能学说
由热力学第二定律可知，任何封闭体系都趋向于 自由能的降低，即一种过程如果变化前后伴随着能量 的降低，则该过程将自动地进行。德国人迈耶尔 （E.W.Mayer，1947）应用这一普遍原理分析了跳汰 过程，认为床层的分层过程是一个位能降低的过程。 因此当床层适当松散时，重矿物颗粒下降，轻矿物颗 粒上升，应该是一种必然的趋势。