重选的基本原理 颗粒在离心力场中的运动规律
重介旋流器分选原理
重介旋流器分选原理⼀、引⾔重介旋流器是⼀种常⽤于矿物分选的设备，它基于阿基⽶德原理，利⽤重介质悬浮液作为分选介质，通过旋流产⽣的离⼼⼒场对物料进⾏分选。
重介旋流器以其分选效率⾼、处理能⼒⼤、分选密度调节范围宽等优点，在煤炭、冶⾦、化⼯等⾏业中得到了⼴泛应⽤。
⼆、重介旋流器的基本结构和⼯作原理重介旋流器主要由⼊料管、旋流腔、溢流管、底流管等部分组成。
⼯作时，重介质悬浮液和待分选物料⼀同进⼊旋流腔，在旋流腔内形成⾼速旋转的流场。
由于离⼼⼒的作⽤，不同密度的物料颗粒在旋流场中受到不同的离⼼⼒，从⽽实现按密度分层。
密度⼤于重介质悬浮液的颗粒被甩向器壁，形成底流；密度⼩于重介质悬浮液的颗粒则随内旋流向上运动，最终通过溢流管排出。
三、重介旋流器的分选原理1.离⼼分选原理：重介旋流器中的旋流场是⼀个强⼤的离⼼⼒场，物料颗粒在旋流场中受到离⼼⼒作⽤。
离⼼⼒的⼤⼩与颗粒的质量成正⽐，与旋转半径和⻆速度的平⽅成正⽐。
因此，不同密度的颗粒在旋流场中受到的离⼼⼒不同，从⽽实现按密度分层。
2.重介质悬浮液的作⽤：重介质悬浮液是重介旋流器分选的关键。
其密度介于待分选物料中两种密度颗粒之间，通过调节重介质悬浮液的密度，可以控制分选密度，从⽽实现对不同密度颗粒的有效分选。
3.颗粒间的相互作⽤：在旋流场中，颗粒之间会发⽣相互碰撞、摩擦和⼲扰。
这些相互作⽤会影响颗粒的运动轨迹和分层效果。
因此，在设计和操作重介旋流器时，需要充分考虑颗粒间的相互作⽤，以提⾼分选效果。
四、影响重介旋流器分选效果的因素1.重介质悬浮液的密度：重介质悬浮液的密度是影响分选效果的关键因素。
密度过低会导致低密度颗粒被误分⼊选定的密度范围，密度过⾼则会使⾼密度颗粒被排除在选定的密度范围之外。
因此，需要根据待分选物料的性质和要求，合理调节重介质悬浮液的密度。
2.旋流器的结构和参数：旋流器的结构和参数对分选效果也有重要影响。
如旋流腔的直径、⾼度、⼊料管的直径和⻆度等都会影响旋流场的形成和物料的运动轨迹。
重选
第二章水利分级第一节概述根据矿粒在水介质中沉降的速度不同，将宽级别物料按沉降速度分为若干个粒度级别的工艺过程为水力分级。
水力分级与筛分的目的，都在于将矿粒群分成粒度不同的各种分级产物，但是，筛分和分级所分出的产品，在粒度组成上各有所异，在筛分过程中矿粒是严格地按照粒度（筛孔）分级，而水利分级过程中，虽然给矿也是由粒度、密度以及形状均不相同的矿粒群所组成，但矿粒的分级是依赖于它的沉降速度，矿粒沉降时不仅和粒度有关，而且和密度、形状以及沉降条件有关。
因此，分级产物不是粒度均匀的颗粒，而是沉降速度相同的等降颗粒。
图2-1是密度不同的两种矿粒在筛分和水利分级产物中的分布情况。
图2-1 筛分与水利分级产品示意图由图2-1可见筛分是按照几何尺寸分成粗、中、细粒级产物。
水力分级则按相等的沉降速度亦可分成粗、中、细粒级产物。
在同一级产品的组成中密度大的颗粒小，密度小的颗粒大。
这就是筛分和水利分级之不同点。
筛分通常用来处理粒度较粗的矿粒，由于细粒物料用筛分分级时生产率和工作效率（筛分效率）较低，筛网制造不易，筛面强度不够，因此对2-3毫米以下的物料在钨选厂常采用水利分级。
近年来随着细筛材质及结构的改进，在铁选矿中已应用细筛来提高铁精矿品位，并取得了进展，筛分的下限粒级正在日趋减小，有可能在钨选厂中推广应用。
国外已在钨矿中使用的细筛有：莫根筛，筛分范围为-0.9/-0.3毫米；Sala双筒双层筛，筛分范围为-0.5/-0.3毫米；龙拉斯筛，筛分范围为-0.3毫米；DSM筛，筛分效率-1.0/-0.2毫米。
水利分级作业是钨选厂摇床选别前必不可少的工艺过程，它直接影响着摇床作业指标，因而在钨选厂中占着极其重要的地位，它在钨选厂中的主要用途是：（1）选别前的分级：无论是重选或精选作业均将矿石分成窄级别物料，利用钨矿物与脉石比重差较大的特性，创造有利于各种选别条件，减少钨金属在各选别作业中的损失。
（2）分出细泥：钨选厂的细泥（-0.074毫米），一般含钨品位较高，有的产率较大。
4重选 固废
ν0为自由沉降末速。
此时：G0＝R 即作用在球体上的重力与阻力达到了动平衡
由： dv s c g 6 v2 c 0
dt
s
d s
得： v0
g(s c )d 6c
(cm/s)
d－颗粒直径；g－重力加速度；ψ－阻力系数 这就是自由沉降末速的一般公式，是重力分选中最重要的公式。
采用磁铁矿粉配制是浮液时，一般容积浓度在15％ ~35％之间。
超过最大值(35％)时，悬浮液黏度增高甚至失去流动性，废物颗 粘在悬浮液中不能自由运动。
低于容积浓度最小值(15％)时又会造成悬浮液中加重质迅速沉降， 使悬浮液密度不稳定而导致分选效果变坏。
(2)悬浮液的稳定性与流变黏度
①悬浮液的稳定性
6 1c
6 2c
有
d1(s1 c ) d2 (s2 c )
1
2
得到等降比
e0
d1 d2
1(s2 c ) 2 (s1 c )
1
由等降比的概念和公式，可知e0与三个因素有关。
e0
d1 d2
1(s2 c ) 2 (s1 c )
c.重悬浮液的性质
重悬浮液属于不稳定介质。它与稳定介质不同的 是，随着加重质的性质及含量不同，其密度和黏度也 发生变化。 (1)悬浮液的密度
悬浮液的密度是决定分离密度的关键因素，故应 给予足够的重视。固体加重质与水混合组成的悬浮液， 其物理密度是单位体积内加重质与水的质量之和，其 密度可按下式计算。
矿物悬浮液的稳定性是指其保持自身各部分密度不变 的能力。
➢ 稳定性好，在分选机内悬浮液不产生明显的分层。 ➢ 不稳定的悬浮液极易在管道等处沉淀堵塞，给生产操作带来
矿物加工重选复习要点
水力旋流器分级原理：矿浆在一定压力下通过切向进料口给入旋流器，于是在旋流器内形成一个回转流。
矿浆向周围扩展运动的结果，在中心轴周围形成了一个低压带。
此时通过沉砂口吸入空气，而在中心轴处形成一个低压空气柱。
矿浆在旋流器内既有切向回转运动，又有径向运动，而靠近中心的矿浆又沿轴向向上(溢流管)运动，外围矿浆则主要向下(沉砂口)运动。
所以它属于三维空间运动。
零速包络面——在轴向，矿浆存在一个方向转变的零速点，连接各点在空间构成的一近似锥形的面。
细小颗粒离心沉降速度小，被向心的液流推动进入零速包络面由溢流管排出成为溢流产物;较粗颗粒则借较大离心力作用，保留在零速包络面外，最后由沉砂口排出，成为沉砂产物。
零速包络面的位置大致决定了分级粒度，作用于旋流器内矿粒上的离心力与矿粒的质量成正比，因而在矿粒密度接近时便可按粒度大小分级。
影响水力旋流器工作的因素：影响水力旋流器工作的因素包括结构参数、操作条件、矿石性质和介质性质等。
旋流器的直径D、给矿口直径 dG 和溢流口直径dy，是影响处理量Q和分级粒度 dF的主要结构参数。
矿粒的自由沉降等沉比：在沉降过程中，某些粒度大、密度小的矿粒同粒度小、密度大的矿粒以相同沉降速度沉降的现象，这种现象叫做等沉现象。
等降比：在等降颗粒中，密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度之比称为等降比，以符号“”表示。
等沉比的意义：a.在等沉比范围内，矿粒按密度分层。
超过等沉比，粒度大小的影响作用增加（大粒度沉的快），不能保证完全按密度分层。
B、的大小在一定程度上反映了两个等沉颗粒密度差异的大小；同一矿石中不同密度矿粒的越大，越易分选。
同时大小也随介质密度的增大而增大，且还是阻力系数的函数。
理论和实践均表明将随矿粒粒度变细而减小，越大，意味着可选的粒级范围越宽。
三产品重介质旋流器：优缺点：一套悬浮液循环系统，分选出三产品，简化再选物料的运输，简化了生产工艺，基建投资省和生产成本较低。
其缺点是在第二段分选时，其重介质密度的测定和控制较难。
重力选矿的应用原理
重力选矿的应用原理1. 简介重力选矿是一种常见的矿石选矿方法，利用物料颗粒在重力场作用下的不同受力情况，将矿石中的有用矿物与废石分离。
该方法广泛应用于矿山领域，可以有效提高矿石的利用率。
2. 重力选矿的基本原理重力选矿利用重力场对不同密度的颗粒进行分离，其基本原理是根据物料颗粒在重力场中所受到的重力、阻力和浮力等力的不同，实现矿石的分离和分类。
2.1 重力作用重力是物质之间相互吸引的力，根据物料颗粒的大小和密度不同，重力的作用也不同。
重力选矿利用物料颗粒在重力场中所受到的重力大小，将物料分为高密度和低密度两部分。
2.2 浮力作用浮力是物体在液体或气体中受到的向上的力，根据物料颗粒的密度不同，浮力的作用也不同。
重力选矿利用物料颗粒在重力场中所受到的浮力大小，将物料分为浮选产品和废弃物两部分。
2.3 阻力作用阻力是物质在流体中运动时所受到的阻碍运动的力，根据物料颗粒的大小和形状不同，阻力的作用也不同。
重力选矿通过控制流体的速度和物料颗粒的大小，实现不同颗粒的分离和分类。
3. 重力选矿的工艺流程重力选矿一般包括破碎、磨矿、分级、重选等工艺过程，以下为常见的重力选矿工艺流程：3.1 破碎和磨矿将原矿料通过破碎设备进行破碎，使其颗粒大小适合进一步处理。
然后将破碎后的矿石送入磨矿设备进行磨矿，使其颗粒更加细化，便于分离。
3.2 分级和重选将磨矿后的矿石通过分级设备进行分级，将颗粒大小不同的矿石分离开来。
然后将分离后的矿石送入重选设备，利用重力选矿的原理，将有用矿物和废石进行分离。
4. 重力选矿的设备重力选矿需要使用一系列专用设备进行实施，以下为常见的重力选矿设备：4.1 均化漏斗均化漏斗用于控制物料颗粒大小的均化，将颗粒过大或过小的物料进行筛分，使其满足后续处理的要求。
4.2 重力选矿机重力选矿机是重力选矿过程中最重要的设备，根据不同的原理和结构，包括重力选矿泥浆脱水器、螺旋选矿机、中药选矿机等多种类型。
4.3 浮选设备浮选设备利用物料颗粒在液体中所受到的浮力大小进行分离，通常包括浮选机、浮选槽等。
选矿讲稿(4)-重选
第五章 重 选第一节 概 述一、重选定义和目的重选是按矿物密度差分选矿石的方法，1.重选定义：根据矿粒间密度的差异，因而在运动介质中所受重力、流体动力和其他机械力的不同，从而实现按密度分选矿粒群的过程。
在运动的介质中密度或粒度不同的矿物粒群产生不同速度的沉降。
粒度和形状亦影响按密度分选的精确性。
2.重选目的：主要是按密度来分选矿粒。
因此，在分选过程中，应设法创造条件，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起主导作用。
二、重选介质：水——湿选（水力选矿）介质空气——干选（风力选矿）介质重介质——（1）重液：含有一定化合物的均匀溶液，主要有三溴甲烷（CHBr 3,2.8；四溴乙烷C 2H 2Br 2,2.97；杜列液KI+HgI 2的水溶液，3.2）（2）重悬浮液：密度大的固体微粒与水的混合物成非均质的两相介质，密度1.4-4。
重介质的条件：密度大，粘度小、不与矿体反应、无毒、无腐蚀性、廉价、易回收。
可作重介质的固体微粒物质有：硅铁、方铅矿、毒砂、磁铁矿、黄铁矿、重晶石等。
三、重选过程、特点及应用1.重选过程：矿粒在介质中沉降时，要受两个力的作用；一个是矿粒在介质中的重力，在一定的介质中对一定的矿粒其重力是一定的；另一个是介质的阻力，阻力和矿粒的沉降速度有关。
矿粒开始沉降的最初阶段，由于介质的阻力很小，因此矿粒在重力作用下做加速度沉降。
随着沉降速度的增加，介质的阻力也增加。
随着介质阻力的逐渐增加，矿粒的沉降加速度逐渐减小。
到一定时间之后，加速度就减小到零。
此时矿粒就以一定的速度沉降，这个速度叫沉降末速。
沉降末速受几个重要因素影响，其中有：矿粒的比重、粒度和形状；介质的比重和粘度等。
2.重选过程特点：（1）矿粒间必须存在密度（粒度）差异；（2）分选过程在运动介质中进行；（3）在重力、流体动力及其他机械力的综合作用下，矿粒群松散并按密度（或粒度）分层；（4）分好层的物料，在运动介质的运搬下达到分离，并获得不同最终产品。
颗粒的沉降
5.3.1重力沉降设备
对一定物系，ut 一定，降尘室的处理能力只取决于降尘室的底面积 A ，而
与高度 H 无关，故降尘室应设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔板。
①设计型计算
已知 qV 、 、 、 P 、d P,min ，计算 A 。
②操作型计算
已知 A 、 、 、 P 、d P,min，核算qV ； 或已知 A 、qV 、 、 、 P ，求 d P,min 。
当然大大加快沉降分离过程。
5.3.2离心沉降设备
旋风分离器是利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒的设备。如图所示，上 部为圆筒形、下部为圆锥形；含尘气体从圆筒上侧的矩形进气管以切线方向进入， 藉此来获得器内的旋转运动。气体在器内按螺旋形路线向器底旋转，到达底部后 折而向上，成为内层的上旋的气流，称为气芯，然后从顶部的中央排气管排出。 气体中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中，由于密度较大，受离心力的作用逐 渐沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向出灰口。
5.3.2离心沉降设备
靠近旋风分离器排气管的顶部旋涡中带有不少细小 粉粒，在进口主气流干扰下较易窜入排气口逃逸。提高 分离效率的另一途径是移去顶部旋涡造成的粉尘环，为 此而设计的XLV/B型旋风分离器见图。此种旋风分离器 的结构特点是进气口低于器顶下一小段距离，且在圆柱 壳体的上部切向开有狭槽，用旁通管将带粉粒的顶旋涡 引至分离器下部锥体内。不但提高了分离效率，还降低 了旋风分离器的阻力。若没有旁路，有人做过实验，堵 死旁路 20%。
p
u
2 i
2
除了上述两个性能指标外，有的教材还介绍了另外一个性能指标，即临界直 径 d c ，d c 指旋风分离器能够分离的最小颗粒直径。
5.3.2离心沉降设备
实验结果表明：D ， u ，锥体长度H 2 ， 。粗短形旋风分离器在 p 一定时，处理量大；细长形旋风分离器 p ，但 ，从经济角度看一般 可取进口气速 u 15 ~ 25m/ s。若处理量大，则可采用多个小尺寸的旋风分 离器并联操作，这较用一个大尺寸的旋风分离器可望获得更高的效率，同 样原因，投入使用的旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的。
重力分选
风力分选
（一）风选(Wind Separation)定义： 风力分选简称风选，又称气流分选，是以空气 为分选介质，将轻物料从较重物料中分离出来 一种方法。 风选实质上包含两个分离过程：分离出具有低 密度、空气阻力大的轻质部分(提取物)和具有 高密度、空气阻力小的重质部分(排出物)；进 一步将轻颗粒从气流中分离出来。后一分离步 骤常由旋流器完成、与除尘原理相似。
分选块状物料
分选细粒物料
选煤常用角锥形、深槽型及浅槽型重介质 分选机。重产品排出则视情况选用立轮、斜轮、 刮板或螺旋输送机等装置，从而构成多种型式 的重介质分选机。在选矿中以圆筒形重介质分 选机用得最多。
鼓形重介质分选机
鼓形重介质分选机
鼓形重介质分选机
跳汰分选
跳汰分选(jig separation)是在垂直脉冲介质中 颗粒群反复交替的膨胀收缩，按密度分选固体废物 的一种方法。跳汰分选是一种常用的重力分选方法, 可以用来处理密度差较大的粗大颗粒废物。
上升气流干涉沉降
颗粒在空气中沉降所受到的阻力远小 于在水中，故常采用上升气流以缩短颗粒 达到沉降末速的时间和距离，颗粒实为干 涉沉降。在干涉条件下，上升气流速度远 小于颗粒的自由沉降末速时，颗粒群就呈 悬浮状态。
为了使物料在分选机内达到较好的分选效果， 就要让气流在分选筒内产生湍流和剪切力，从而 把物料团块进行分散。为此风力分选常常和其他 分选手段结合在一个设备中。
等降比越大，越不利于按密度分级。 所以，为了提高分选效率，在风选之前需 要将废物进行窄分级，或经破碎使粒度均 匀后，使其按密度差异进行分选。
（三）风选设备 按气流吹入分选设备内的方向不同， 风选设备可分为两种类型：水平气流（卧 式）风选机和上升气流（立式）风选机。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2 [第二章第2节]颗粒及颗粒群沉降理论之—
2.2.1矿粒在静止介质中的自由沉降
1.矿粒在介质中的自由沉降;
2. 矿粒在介质中的运动所受的阻力;
3. 矿粒在静止介质中的沉降末速4．矿粒的自由沉降（free falling）等沉比
2.2.2矿粒在介质中的干扰沉降（hindered falling）
1．矿粒在干扰沉降中运动的特点及常见的几种干扰沉降现象
2．颗粒的干扰沉降速度公式
3．干扰沉降的等沉比
2.3 粒群按密度分层理论
[第二章第4节]
2.4 颗粒在离心力场中的运动规律
1.颗粒在离心力场中的运动特点;
2.颗粒在离心力场中的径向速度
2.4.1 颗粒在离心力场中的运动特点
{问题的提出}从研究颗粒在流体介质中的自由沉降可知，其沉降末速v0除与颗粒及介质的性质有关外，还与重力加速度g有关。
所以，不但改变介质的性质可以改善选矿过程，提高作用于颗粒上的重力加速度g也是改善重力选矿的有效途径。
然而，在整个重力场中，重力加速度g几乎是一个不变的常数，这就使得微细颗粒的沉降速度受到限制。
为了强化细粒尤其是微细颗粒按密度分选和按粒度分级及除尘的过程，于是采用惯性离心加速度a去取代重力加速度g，这就是近几十年来出现的离心力场中的分选与分离技术。
在离心力场中选矿与在重力场中选矿，并没有什么原则性的差别，不同的仅是作用于颗粒上并促使其运动的力是离心力而不是重力。
在离心力场中，离心力的大小、作用方向以及加速度、在整个力场中的分布规律，都与重力场有所不同。
例如：在重力场中，颗粒在整个运动期间，在介质中所受的重力G0及重力加速度g。
都是常数；在离心力场中则不然，离心力F=mω2r 和离心加速度a=ω2r,是旋转半径及旋转速度的函数，而且一般说来，它们随着半径的增加而加大。
离心力的作用方向是作用在垂直于旋转轴线的径向上，所以在离心力选矿过程中，分选作用也是发生在径向上。
此时，沿径向作用于物体上的力有：离心力与阻力。
所受重力忽略不计。
2.4.2 颗粒在离心力场中的径向速度
在离心力场中，颗粒在介质中所受的离心力(当介质也作同步旋转运动时)为：
F=(πd v2)/6[(δ-ρ)ω2r](N) (2—2—59) 介质对颗粒在径向上运动的阻力为(v c为颗粒与介质间的相对运动速度):
Rr=Ψd v2v c2ρ(N) (2—2—60) 根据矿粒在径向运动时受力情况的分析，可建立起运动微分方程式为:
mdv c/dt =F - Rr =(πd v2)/6[(δ-ρ)ω2r]-Ψd v2v c2ρ(N)
或dv c/dt= [(δ-ρ)(ω2r)]- 6Ψv c2ρ(N) (2—2—61)
δπd vδ
式中所有符号意义同前。
上式说明，与重力场相似，颗粒在离心力场中运动的加速度，为离心加速度与阻力加速度之差。
前者为半径r的函数，随r的增加而增加，后者为运动相对速度v c的函数，并与v c的平方成正比。
颗粒开始受到离心加速度的作用后，颗粒的径向速度v c逐渐增加，而阻力和阻力加速度也随之加大，当阻力增加到与该处的离心力相等时，颗粒运动的加速度dv c/dt=0，此时v c 达到最大值。
这一加速过程是随离心加速度的增加而变短。
众所周知，在重力场中完成这个过程所需时间一般是几分之一到百分之一秒；而通常所用离心力要比重力大几十倍，甚至几百倍，所以实际上可以认为，在离心力这一加速过程所需的时间接近于零。
可忽略不计。
因此，颗粒在任一回转半径处的径向速度v c可按dv c/dt=0的条件得出：
v c2＝πd v (δ-ρ)ω2r(m／s) (2—2—62)
6Ψρ
由于离心力F是旋转半径的函数，所以颗粒径向速度v c与重力场中的沉降末速不同，它不是常数，而是旋转半径的函数。
显然，直接使用式(2—2—62)计算v c，也会遇到阻力系数Ψ是未知数v c的函数这个困难。
此处也只能应用在重力场中求解沉降末速v c通式的办法，利用刘农提出的中间参数，然后从里亚申柯提供的资料(图2-2-2，图2-2-3，图2-2-4)中获得解决。
利用特殊条件下的个别阻力公式，按照上述原理亦可求出适合于一定雷诺数范围内，求径向速度vc的个别公式，唯一应注意的是将重力加速度g用离心加速度a(即w2r)取代即可。
①按牛顿一雷廷智公式(适用于雷诺数500<Re<2X105)
v c = (m／s) (2—2—63)
②按阿连公式(适用于雷诺数l<Re≤500)
v c = (m／s) (2—2—64)
③按斯托克斯公式(适用于雷诺数Re≤1)
v c = (m／s) (2—2—65)
2.4 颗粒在离心力场中的运动规律--复习思考题：
1．颗粒在离心力场中的运动特点？
2．离心力场中选矿与在重力场中选矿的不同点及4个要素的差别。
3．颗粒在离心力场中的径向速度个别公式。