选矿设备中重选矿物质的不同密度粒群沿垂向的分层hdvh.docx

选矿设备备中重选选矿物质质的不同同密度粒粒群沿垂垂向的分分层1粒群在在上升水水流中的的分层规规律2.非均均匀粒群群在上升升水流中中的悬浮浮分层均匀粒群群的干涉涉沉降规规律是研研究非均均匀粒群群在上升升水流中中悬浮分分层理论论的基础础。在选选矿过程程中，经经常遇到到的多是是性质不不同的矿矿粒，同同时悬浮浮或同时时沉降的的干涉沉沉降现象象。关于于这些粒粒群同时时沉降的的干涉沉沉降现象象，目前前研究的的还不够够深入。因因此，本本节中只只讨论非非均匀粒粒群在上上升水流流作用下下的悬浮浮分层问问题。利亚申柯柯在实验验室研究究了性质质不同的的粒群在在上升水水流作用用下的悬悬浮现象象。实验验研究表表明，在在任何速速度的上上升水流流的作用用下，只只要上升升水速不不把物料料冲走，粒粒群就在在上升水水流作用用下发生生分层现现象。(1) 对于密度度相同而而粒度不不同的粒粒群，分分层结果果是细矿矿粒集中中在上层层，粗矿矿粒集中中在下层层，(2) 对于粒度度相同而而密度不不同的粒粒群，分分层结果果是密度度低的矿矿粒集中中在上层层，密度度高的矿矿粒集中中在下层层，(3) 对于密度度不同(P2PI)，而粒粒度比值值小于自自由沉降降等降比比(dvvl/eeo)的的物料，密密度低的的矿粒集集中在上上层，密密度高的的矿粒集集中在下下层.(4) 对于密度度不同(P2p1)，而粒粒度比值值等于或或大于自自由沉降降等降比比(/eo)的物料料，当上上升水速速较小时时，分层层结果仍仍是密度度低的矿矿粒处在在上层，密密度高的的矿粒处处于下层层(这符符合重选选的要求求，见图图2-110(dd)、图图2-111(aa) ;当上上升水速速增大到到一定值值之后，分分层现象象消失，两两粒群形形成混合合悬浮体体(图22-111(b) ;上升水水速继续续加大，分分层现象象又复出出现;不不过这时时是密度度低的矿矿粒集中中在下层层，而密密度高的的矿粒反反而集中中到上层层(见图图2-111(cc)。也也就是说说，对于于这种粒粒群，只只有当上上升水速速不大于于某一临临界流速速uo时时，正常常分层才才有可能能;大于于临界水水速时，正正常的分分层现象象将遭到到破坏。2粒群在在上升水水流中的的悬浮分分层学说说及临界界速度我国学者者在研究究非均匀匀粒群于于上升水水流中的的分层规规律时，证证明非均均匀粒群群在上升升水流中中分层主主要是受受水动力力学的支支配，是是按照各各自的干干涉沉降降速度迸迸行分层层的。但但是，对对于粒群群的粒度度比等于于或大于于自由沉沉降等降降比时，粒粒群将按按重介作作用分层层. 在在上升水水速较小小时，可可以依靠靠高密度度细粒悬悬浮体对对低密度度粗粒的的重介作作用，使使低密度度矿粒进进入悬浮浮体的上上部J卩卩在上升升水流中中轻矿粒粒将按照照其本身身的密度度与重矿矿物悬浮浮体的密密度差发发生分层层。这种种分层原原理称为为重介分分层学说说。3干涉沉沉降的分分级原理理及干涉涉沉降等等降比A干涉沉沉降分级级原理如前所述述，若将将密度相相同而粒粒度不同同的粒群群置于同同一上升升介质流流中悬浮浮，则将将通过形形成不同同的松散散度，达达到每个个粒级的的干涉沉沉降速度度与上升升介质流流速相等等。分层层结果是是细矿粒粒集中在在上层，粗粗矿粒集集中在下下层。下下面再对对此问题题进行深深入讨论论。设粒群中中最大颗颗粒粒度度为凶，稍稍小的为为d2，自自由沉降降末速分分别为111011、u002。磕磕此以下下还有一一系列粒粒度递减减的颗粒粒。粒群群最初呈呈混杂状状态堆积积在悬浮浮玻璃管管的筛网网上面，如如图2-12(a)所所示。缓缓慢地从从底部给给入上升升介质，当当介质流流速达到到最细颗颗粒的，最最小干涉涉沉降速速度时，位位于上层层的最小小颗粒开开始浮动动;而下下部的小小颗粒受受粗颗粒粒的压制制仍不能能活动。及及至上升升介质流流速达到到最大颗颗粒的最最小悬浮浮速度.如果从上上部玻璃璃管口连连续地给给入粒度度不均匀匀的粒群群，下部部撤掉筛筛网对粒粒群的支支持，并并保持一一定的上上升介质质流速，粗粗粒级因因向下扩扩展容积积浓度减减小，它它的干涉涉沉降速速度便超超过了上上升介质质流速，于于是从下下面排出出;而细细粒级的的干涉沉沉降速度度，因不不断补加加给料而而小于上上升介质质流速JJ刂向上上运动由由管口溢溢出。这这便是干干涉沉降降的分级级原理。B干涉沉沉降等降降比将一组粒粒度不同同、密度度不同的的宽级别别粒群置置于上升升介质流流中悬浮浮，在流流速稳定定后，在在管中形形成了松松散度自自上而下下逐渐增增大的悬悬浮柱，如如圈2-13所所示。在在下部可可获得纯纯净的重重矿物粗粗颗粒层层，在上上部则为为纯净的的轻矿物物细颗粒粒层，中中间段相相当高的的范围内内是混杂杂层。如如将各窄窄层中处处于混杂杂状态的的轻重颗颗粒视为为等降颗颗粒，则则对应的的轻矿物物与重矿矿物的粒粒度比即即可称作作干涉沉沉降等降降比，2.2.2粗粒粒在细粒粒悬浮体体中的沉沉降规律律目前，重重介质选选矿是重重选中分分选效率率最高的的工艺方方法。近近年来，随随着重介介质选矿矿中一些些技术问问题的逐逐步解决决，所以以发展速速度很快快。重介质选选矿过程程是在细细粒悬浮浮液中进进行的，细细粒悬浮浮液的特特点是极极不稳定定、易沉沉淀。为为促使悬悬浮液具具有一定定的稳定定性，必必须在系系统内施施加外力力，如机机械搅拌拌、使用用上升或或下降介介质流等等等。物体的流流动(非非弹性变变形)同同引起流流动的力力之间的的关系称称为物体体的蓖变变特性。悬悬浮液流流变特性性的研究究，是探探索物体体在悬浮浮液中运运动规律律的基础础。细粒粒悬浮液液中的细细粒处于于悬浮状状态，称称之为粒粒群流态态化。物物体在其其中运动动时，和和在溶液液中运动动一样将将受到阻阻力。实实际工作作中常用用剪应力力与速度度梯度的的比值来来度量悬悬浮液的的流变性性，此值值称为表表观黏度度或视黏黏度卢bb2.2.2.11物体在在悉浮液液中自由由沉降运运动与在在水中运运动的异异同性曾有人研研讨过，矿矿粒在悬悬浮液中中及在水水中运动动的相似似性问题题。他们们认为，在在雷诺数数Re为为300000500000的的范围内内，单单个矿粒粒在悬浮浮液中及及在水中中的运动动性质是是相似的的. 这这种相似似表现在在阻力系系数泸与与雷诺数数Re的的关系曲曲线泸= f(Re)的渐趋趋一致。但是上述述观点是是不完整整的、片片面的。因因为选矿矿用的类类塑性体体系的重重悬浮液液，其流流变(表表观)黍黍度和水水的黏度度不同，它它不是一一个常数数而是一一个变量量(见99.5.4.44节)。试试验研究究和理论论计算表表明: 悬浮液液的流变变黏度与与牛顿液液体(如如水的黏黏度只是是相当的的丿卩它它们具有有相同的的物理意意义。这这个观点点是计算算矿粒在在悬浮液液中自由由沉降末末速的基基础。2.2.2.22矿粒在在悬浮液液中运动动的受力力分析及及自由沉沉降末速速矿粒在悬悬浮液中中运动，除除自身重重力外，还还受悬浮浮液的黏黏滞阻力力及惯性性阻力的的作用。后后两种阻阻力的大大小取决决于雷诺诺数的大大小，悬悬浮液的的流变黏黏度既影影响黏滞滞阻力的的大小，又又决定了了雷诺数数的大小小。因而而流变黏黏度是解解决矿粒粒运动的的关键参参数。悬浮液的的流变黏黏度卢bb随悬浮浮液内切切应力(由外力力引起)的不同同而不同同，且呈呈减函数数关系LL不同密密度、不不同直径径的矿粒粒在悬浮浮液中运运动时产产生不同同的切应应力，因因而具有有不同的的流变黏黏度。在在雷诺数数Re1.00时，矿矿粒主要要受黏滞滞阻力的的作用。这这时，矿矿粒在悬悬浮液中中所受重重力，应应被围绕绕它流动动产生的的砌应力力的垂直直分力，乘乘以矿粒粒表面积积所平衡衡，如图图2-114所示示。设矿矿粒为球球体.2.2.3矿粒粒在垂直直变速流流中的分分层规律律跳汰选矿矿过程的的水流运运动特性性是一种种垂直交交变水流流，是一一种非定定常流运运动。在在跳汰汰汰机中水水流运动动包括两两部分:垂直升升降的变变速脉动动水流和和水平流流前者是是矿粒在在跳汰机机中按密密度分层层的主要要动力，后后者主要要作用是是运输物物料但对对矿粒分分层也有有影响。2.2.3.11跳汰分分选理论论简介随着跳汰汰选矿的的发展，入入们早就就开始了了对重选选中的重重要理论论问题一一跳汰选选矿原理理进行探探讨。古古典的跳跳汰理论论是用某某一种简简单的概概念表达达分层原原理，出出现了各各种各样样的跳汰汰假说。直直到200世纪550年代代以后，随随着现代代科学技技术的发发展及应应用，促促进了跳跳汰分层层理论的的研究，如如电子测测量技术术、快速速摄影、放放射性同同位素示示踪技术术及水电电模拟等等对跳汰汰过程进进行测试试与应用用，所以以对跳汰汰水流运运动特性性、床层层松散状状况，颗颗粒运动动取得直直观的认认识，使使跳汰理理论研究究取得了了新的发发展。现现有的跳跳汰理论论大致可可以分为为两大类类:(1) 速度理论论:速度度理论是是从分析析每一个个颗粒在在跳汰机机中的运运动规律律来研究究分层过过程。古古典的速速度理论论有四种种假说:颗粒按按自由沉沉降末速速分层假假说;颗粒按按干涉沉沉降末速速分层假假说; 吸入分分层假说说;初加速速度分层层假说。各种速度度理论的的假说，都都以研究究单个颗颗粒在跳跳汰机中中的运动动规律来来分析整整个跳汰汰过程。诚诚然，矿矿粒的分分层都是是每个矿矿粒运动动的结果果，但是是矿粒是是在床层层中进行行分层的的，不应应忽视床床层性质质对分层层的影响响。所以以每个假假说的认认识都是是不全面面的，每每个假说说只是在在逐步接接近客观观实际，反反映了对对分层机机理的历历史认识识过程，故故这些假假说常被被称作古古典跳汰汰理论。直直到200世纪中中期，苏苏联维诺诺格拉道道夫概括括了各种种速度假假说，使使跳汰理理论前进进了一大大步。尽尽管维诺诺格拉道道夫学说说对静力力学因素素考虑还还很不够够，然而而它在前前苏联等等国却有有着广泛泛的影响响。许多多用最新新技术测测试的结结果，也也常是用用这一公公式给予予解释。(2) 粒群-统统计理论论:粒群群-统计计理论是是研究粒粒群的运运动及其其与受外外力作用用的关系系。这类类理论包包括有:跳汰悬悬浮理论论模型;跳汰能能量理论论模型;概率-统计理理论模型型。各种跳汰汰理论模模型，是是从不同同角度揭揭示了跳跳汰机中中物料分分层的情情况。但但是，都都没能给给出计算算工艺结结果，特特别是预预算结果果的数学学工具及及其因数数关系。每每种模型型都有自自己的优优缺点，并并且都力力图得到到一条描描述跳汰汰过程的的物理和和数学的的正确途途径。跳汰理论论除了前前面介绍绍的两大大类以外外，还有有苏联莫莫斯科矿矿业学院院H.MM.维尔尔霍夫斯斯基等119588年提出出的扇形形分层假假说也受受到了人人们的重重视。维维尔霍夫夫斯基等等将带有有放射性性同位素素(Coo叫) 的示踪踪颗粒掺掺混到跳跳汰机给给料中，利利用7射射线定位位法研究究了颗粒粒在跳汰汰机中的的运动规规律。结结果看到到:重矿物物颗i粒粒沿床层层垂直方方向的运运动速度度是变化化的，在在中间郡郡位速度度最低表表明该区区域穿透透性最小小;轻矿物物颗粒下下落到穿穿透性小小的中间间层以后后又复上上升，具具有跳跃跃运动性性质。不不同密度度颗粒在在跳汰机机中的运运动轨迹迹如图22-155所示。由由图得知知，床床层的中中间层松松散度最最小，它它好似栅栅栏，起起着分隔隔轻、重重矿物的的作用。适适当的跳跳汰操作作即是为为了获得得良好的的中间穿穿透性。试验还发发现，轻轻矿物颗颗粒沿水水平方向向的运动动速度比比重矿物物颗粒快快，而在在垂直方方向则是是重矿物物比轻矿矿物快。因因而可以以认为，矿矿物按密密度分选选不仅发发生在垂垂直方向向，而且且也发生生在水平平方向。具具有同勺勺一密度度的矿物物层，在在跳汰机机的垂直直断面上上呈扇形形分布，这这一试验验结果被被称为扇扇形分布布假说。从图2-16还还可看到到，物料料在跳汰汰机中的的分层速速度很快快。根据据测定，第第一阶段段末的最最上层精精煤已占占全部精精煤的772%，但矿粒粒行经矸矸;石段段溢流堰堰的附近近时，矿矿粒的运运动状态态发生激激烈的扰扰动，致致使原先先与精煤煤分开的的中间密密度颗粒粒又重新新与精煤煤相混，也也就是说说，现有有跳汰机机中的溢溢流堰起起着破坏坏分层的的作用。因因此维尔尔霍夫斯斯基建议议，将目目前用的的跳汰机机分段排排放j重重产物的的方式，改改为单段段跳汰机机沿垂直直断面分分层排放放J肖除除溢流堰堰的有害害作用，进进一步提提高跳汰汰机单位位面积处处理量。有关跳汰汰理论的的研究，至至今还没没有得出出满意的的结果。这这项研究究仍处于于发展阶阶段，今今后，对对跳汰理理论和实实践的JJ研究，应应当集中中在找出出一条能能把各种种理论统统一起来来的途径径。最终终能比较较客观地地解决跳跳汰机的的结构设设计和正正确地选选择主要要工艺参参数以及及水动力力学参数数等问题题。下面面就两种种具有代代表性的的学说进进行讨论论。2.2.3.22跳汰能能量理论论模型(位能学学说)跳汰能量量理论模模型是220世纪纪40年年代末期期德国入入麦依尔尔首先提提出来的的。位能学说说认为，不不同密度度和粒度度组成的的床层，是是一个具具有一定定位能的的封闭的的力学体体系。当当向这个个体系引引入外能能时，例例如在跳跳汰机中中引入脉脉动水流流，将使使物料之之间的结结合力和和介质黏黏度引起起的摩擦擦力减小小。此时时，根据据热力学学第二定定律，跳跳汰过程程自发地地朝着降降低床层层位能的的方向进进行，结结果使物物料进行行了分层层，绝大大部分的的粗粒和和重粒沉沉到下层层，细粒粒和轻粒粒升到上上层。床床层的位位能都转转变成为为克服颗颗粒之间间的各种种阻力所所做的功功，整个个床层位位能逐渐渐下降。床床层的分分层情况况完善与与否，决决定于分分层前、后后床层位位能降低低了多少少。床层位能能降低的的速度就就是床层层分层的的速度。床床层位能能的大小小取决于于床层重重心的位位置，分分层前后后重心位位置降低低愈多，位位能降低低愈多，则则分选效效果愈好好。生产证实实了上述述跳汰周周期的良良好效果果，可以以使不分分级物料料很好地地分选，并并能提高高跳汰机机的处。理量。分层的能能量理论论模型(位能学学说)完完全不涉涉及流体体动力因因素的影影响，只只就分层层前后床床层内部部能量的的变化，说说明了分分层的趋趋势，因因而属于于静力学学体系学学说。除除了跳汰汰以外，所所有其慎慎他重选选分层过过程，也也都可以以用此学学说予以以解释，故故可视为为物料按按密度分分层的基基本原理理。国内内外对它它都很重重视。但但重选过过程离不不开流体体松散，则则流体动动力对颗颗粒运动动的影响响就不可可避免，因因此，能能量理论论模型(位能学学说)只只是一种种理想的的情况。2.2.3.33概率-统计理理论模型型(动力力学学说说)概率-统统计理论论模型是是由苏联联H.HH.维诺诺格拉道道夫在119522年提出出来的。维维诺格拉拉道夫认认为，矿矿粒在非非定常流流中运动动，除了了因为相相对运动动受到水水流阻力力、介质质加速度度惯性阻阻力外元元还要受受到: 水流加加速度给给予邮附附加推力力。此外外，矿粒粒的运动动还要受受到跳汰汰床层中中其他颗颗粒的干干扰，因因此矿粒的受受力情况况是比较较复杂的的。假定定颗粒向向上的运运动为正正，向下下为负。则则球形颗颗粒在跳跳汰机内内非定常常流中受受到的作作用力有有:(1) 颗粒在介介质中的的重力GGo(2) 介质对颗颗粒运动动的介质质阻力RRI。只只有颗粒粒与介质质作相对对运动时时才产生生阻力，颗颗粒在床床层中运运动，其其条件接接近于干干涉沉降降，(3) (3)介介质加速速度产生生的附加加质量惯惯性阻力力R2。附附加质量量惯性阻阻力R22的产生生是因为为颗粒与与介质之之间作相相对运动动时，产产生摩擦擦力。当当颗粒作作加速度度运动时时，使直直接与矿矿粒表面面接触的的及其附附近的部部分介质质，亦被被矿粒带带着运动动，相应应这部分分介质即即产生了了方向相相反的作作用力，此此力作用用于颗。粒粒上使之之受到一一种额外外的惯性性阻力作作用。介介质加速速度产生生的附加加质量避避惯性阻阻力R22为(4) (4)加加速运动动的介质质流对颗颗粒的附附加推力力PB。根根据流体体力学原原理，物物体在JJ速运动动的介质质中所受受的推力力PB等等于与颗颗粒同体体积的介介质质量量乘以水水流加速速度。(5)颗颗粒运动动受到的的机械阻阻力p，。机机械阻力力p，是是由于运运动颗粒粒与周围围床层颗颗粒发生生摩擦、碰碰撞所引引起的阻阻力。当当床层处处于悬浮浮松散状状态时，机机械阻力力表现在在局部颗颗粒的摩摩擦碰撞撞，颗粒粒与器壁壁的摩擦擦碰撞上上，它消消耗了运运动颗粒粒本身的的动能。当当床层紧紧密时，通通过颗粒粒间的直直接传递递，机械械阻力来来自床层层的整体体，机械械阻力变变得很大大，以至至阻止了了颗粒的的运动。但但在床层层紧密过过程中，首首先失去去活动性性的是粗粗粒，细细小颗粒粒还可继继续进行行钻隙运运动，这这说明机机械阻力力对不同同颗粒是是不相同同的。因因此，pp.不仅仅取决于于床层松松散度，而而且与颗颗粒本身身的粒度度和形状状有关。由由于机械械阻力的的复杂性性，它的的大小无无法用简简单的数数学式表表达，在在分析颗颗粒运动动的趋向向性时可可以暂不不计入，这这样作为为定性研研究颗粒粒运动的的相对差差异并无无妨碍。因此，为为了突出出密度差差在分层层中有利利的作用用，希望望跳汰周周期应有有较大的的向上加加速度和和较小的的向下加加速度，亦亦即希望望跳汰周周期具有有由上升升水流缓缓慢地过过渡到下下降水流流的特点点。实际考查查表明，水水流的加加速度值值，一般般并不大大，其最最大值口口心很少少超过重重力加速速度g的的0.220.5倍，且且水流在在以较大大加速度度运动时时，同时时也要有有很大的的速度值值。两者者相比，速速度阻力力的作用用占据主主要地位位，而介介质加速速度阻力力的作用用则为次次要。2.2.3.44，矿粒粒在垂直直变速流流中的分分层的静静力学和和动力学学理论的的统一认认识t述矿粒粒在垂直直变速流流中的分分层(跳跳汰分层层)的静静力学和和动力学学理论，虽虽然立论论的出发发点不同同，但从从结论来来看仍有有其统一一性，下下面从生生产角度度总结归归纳为:(1) 分层的主主导因素素应是是矿物颗颗粒间的的密度差差，为了了避免因因粒度不不同发生生混杂，在在床层有有效松散散期间，应应该尽量量减少介介质与颗颗粒间的的相对速速度丿卩卩实现“静态分分层”。同时时，床层层的平均均松散度度也不要要失之过过大，也也就是应应保持床床层的整整体性质质宀以便便提高颗颗粒间的的静压力力差，使使内部压压强从从不平衡衡向平衡衡方向发发展，最最后达到到按密度度分层。(2) 分层既是是要在一一定的松松散条件件下进行行乃1入入流体动动力因素素就不可可避免，尤尤其在矿矿石密度度及粒度度较大时时，更需需借大的的速度阻阻力推动动床层松松散。此此时实现现“静态分分层”将更加加困难，颗颗粒运动动。将受受到干涉涉沉降规规律支配配。为此此，可以以将矿石石在入选选前适当当进行筛筛分分级级以缩小小粒废差差，以避避免过犬犬的和过过小的颗颗粒在对对立产物物中的混混杂。(3) 流体的动动力作用用可以在在下降冲冲程中，在在床层没没有完全全紧密以以前，将将细小的的重矿物物颗粒优优先带到到床层底底层丿卩卩所谓“吸入作作用”。吸入入作用可可以补充充实现按按密度分分层，在在给料粒粒度差较较大时可可以适当当应用。吸吸入作用用在静力力学理论论中是无无法说明明的，因因为它是是流体动动力作用用的一种种特殊形形式。不不过，在在实际应应用时要要很好掌掌握，过过强的吸吸入作用用反而会会导致大大量细粒粒轻矿物物混入到到重矿物物了层中中。如果果待处理理的原料料粒度范范围很窄窄，则吸吸人作用用更应减减小。(4) 跳汰水流流的加速速度推力力事实上上起不了了大的作作用。在在水流上上升初期期它可以以辅助速速度阻力力迅速将将床层抬抬起，但但因此时时床层并并未很好好松散，故故有益的的分层作作用也不不能发挥挥;及至至床层松松散后，加加速度方方向常转转变向下下，虽然然对分层层有不利利影响，但但其值又又常变小小，对分分层的影影响也不不太大。到到，了下下降冲程程后期，床床层变得得紧密，虽虽然加速速度方向向转为向向上，但但仍然起起不到应应有作用用，故在在实际工工作中，常常可将加加速度作作用忽略略不计。(5) 给矿中轻轻、重矿矿物含量量比例，床床层厚度度，细粒粒重矿物物含量等等也常影影响分层层速度，在在生产，是是应当注注意的。2.3斜斜面流中中颗粒的的运动状状态在现有重重选法中中，除利利用矿粒粒在垂直直介质流流中运动动状态的的差异来来实现分分选过程程外，还还有利用用矿粒在在斜面水水流中运运动状态态的差异异来进行行分选的的方法，这这种方法法称为斜斜面流选选矿。斜斜面流和和垂直流流一样，也也是一种种松散床床层。水水流的流流动特性性对矿石石的松散散、分层层影响，是是研究斜斜面流选选矿的基基础。2.3.1.11水流沿沿斜面流流动的运运动规律律水流沿斜斜面流动动是借自自身的重重力作用用，属于于无压流流动。阻阻碍水流流运动的的力是流流层间的的内摩擦擦力和水水流与斜斜槽底面面及边壁壁间的摩摩擦力庄庄此外，在在自由表表面，还还将受到到空气摩摩擦阻力力，不过过在一般般情况下下，这种种阻力是是很小的的可以忽忽略不计计。如果果斜槽的的断面、坡坡度、槽槽底粗糙糙度等前前后一致致，则在在一定的的给水量量下，流流速将保保持不变变，对这这种流动动称作均均匀流。若若在沿斜斜槽水流流流动方方向的断断面、坡坡度或粗粗糙度等等有所改改变，则则在相应应位置处处流速即即发生变变化，此此种流动动称为非非均匀流流。如果果就槽内内某一点点而言，流流动速度度肪时间间而变化化则称为为非稳定定流，而而流速不不随时间间而变化化的流动动则为稳稳定流。稳稳定流和和非稳定定流、均均匀流和和非均匀匀流是呵呵个不同同范畴的的概念，一一个涉及及时间加加速度，丶丶个涉及及位置加加速度。在在重选实实践中，既既有采用用均匀流流的，也也有采用用非均匀匀流(如如扇形溜溜槽)的的，同时时也应用用非稳定定的均匀匀流。2.3.1.11斜面水水流的流流态2.3.1.22层流流流动的水水力学特特性2.3.1.33素流流流动的水水力学特特性紊流总是是随流速速的增大大而发生生。其特特点是流流体内出出现了大大小无数数的波涡涡，流体体质点杂杂乱无章地运运动着，因因而在任任一点均均不再有有稳定的的流速。它它每时每每刻都在在变化着着，经过过运动质质点的动动能交换换，流速速沿深度度的分布布变得均均匀了。这这些现象象虽然早早已为入入们所熟熟知，但但有关紊紊流的形形成和发发展过程程仍是近近代流体体力学在在探索的的重要问问题。最最近的研研究发现现，在十十分杂乱乱的紊流流中，存存在着接接近有次次序的结结构一拟拟序结构构。这种种结构显显示出紊紊流的初初始漩涡涡是以流流条形式式在固体体壁附近近形成。在在速挣声声的作用用下，流流条不断断地滚动动、扩大大，发展展到一定定程度即即很快离离开壁面面上升，并并对流动动产生扰扰动。这这种最初初生成的的漩涡11范围很很小，但但转动很很快、强强度很大大，并且且在流场场内是不不连续的的。在底底部紊流流区中间间还无规规则地交交替出现现着非紊紊流区。随随着小尺尺度漩涡涡的上升升扩展、互互相兼并并，结果果又出现现了速度度较低但但范围较较大、的的大尺度度漩涡。在在相邻的的两大漩漩涡间发发生着运运动方向向的转变变，大的的漩涡被被搅动分分散开来来，形成成许多小小的波动动运动，最最后在黏黏滞力ff作用下下，速度度，降低低转化为为热能消消失;与与此同时时，新的的漩涡又又在底部部形成和和向上扩扩展，如如此循环环构成一一幅紊流流运动图图像，A紊流中中水速沿沿深度分分布图2-221显示示了层流流与紊流流时水速速沿深度度分布的的对比。在在层流中中，由于于层间没没有质点点交换，从从下往上上流速增增加很快快，层间间速度差差较大;而在紊紊流中，流流速在底底层(层层流边界界层)区区还增加加很快，到到紊流区区由于层层间质点点交换的的结果，各各流层间间流速趋趋于均匀匀化。这这样的速速度分布布曲线大大致可用用高次抛抛物线表表示对于光滑滑槽底，在在紊流程程度足够够高时(大约RRe =5×1033),nn =77，式(2-882)在在流体力力学中称称为七分分之一次次方定律律，应用用较多。当当雷诺数数R也继继续增大大时，。值值可增加加到100，但这这样的流流动状态态在重选选中是遇遇不到的的。重选选用的粗粗粒溜槽槽水速约约为13 mm/s，紊紊流程度度不算很很高，nn值可取取为45。处处理细粒粒矿石的的溜槽，水水流多属属弱紊流流，刀值值取为224。在在重力场场中选别别矿泥的的溜槽，流流膜流速速一般只只有O.100.2 m/ss，接近近于层流流流动，此此时在hh/H0.22深度内内，n值值取1.25;在h/H00.2深深度段，刃刃值取22.0。这这样取值值计算的的结果接接近于实实际。斜斜槽中速速度分布布随刀值值的变化化，见图图2-222。如如要计算算速度分分布的绝绝对值，则则应先求求出最大大流速以以心后，再再计算速速度分布布的数值值。不论是层层流还是是紊流，按按流速分分布公式式计算的的最大流流速，均均是在水水流表层层，但是是实测最最大流速速却是在在水面以以下稍深深处。对对于矩形形水槽，约约在水面面下五分分之四深深度处，B紊流中中的脉动动速度紊流内某某指定点点的水速速不仅大大小有变变化，而而且方向向也不固固定。所所以在讨讨论紊流流层的流流动速度度时，只只能就它它在某时时间段内内的平均均值而言言，称为为时均速速度u。某某点的瞬瞬时速度度以围绕绕着时均均速度上上下波动动(图22-244)，在在某瞬时时偏离时时均速度度的波动动值，称称为瞬时时脉动速速度。对于重选选，最有有意义的的脉动速速度是垂垂直于水水面方向向的分速速度u,(法向向脉动速速度)，这这一速度度对颗粒粒沉降及及床层松松散均有有重要的的影响。法法向时均均速度为为零，其其瞬时脉脉动速度度在上下下波动中中，其方方向有正正有负，其其时间平平均值也也为零。故故在衡量量脉动速速度的大大小时，采采用瞬时时脉动速速度的时时间均方方根来表表示。C紊流中中的层流流边层普朗特在在早期的的研究中中认为，紊紊流中的的漩涡在在底部受受固定壁壁限制不不能向下下扩展，于于是紧贴贴壁面的的极薄层层流体继继续保持持层流流流动。这这就是长长期以来来被称为为的层流流边层或或边界层层。近年年来，经经深入的的研究得得知，在在紊流斜斜面流的的底部确确有一薄薄层，它它是以黏黏性力作作用为主主，但该该层流体体并不严严格呈层层流状态态，而是是有微弱弱的漩涡涡运动，故故有人建建议称其其为黏性性流层。但但因还没没有较广广泛被接接受，在在此暂称称作层流流边层。在在高速流流动的深深水层或或管流中中，它的的厚度很很小，常常以几分分之几毫毫米度量量，故可可忽略不不计。但但在薄层层弱紊流流中，层层流边层层厚度占占有相当当比例，对对选别的的影响也也变得显显著了。在在层流边边层和紊紊流层之之间还有有一个过过渡层，厚厚度更小小，通常常即把它它算在层层流边层层内。如如将过渡渡层单独独计算，则则弱紊流流薄层水水流中就就有了三三层结构构。2.3.1.44弱素流流的流速速计算式式2.3.1.55水跃现现象和槽槽底粗糙糙度对紊紊动流动动的影响响在水流沿沿斜槽流流动的过过程中，若若遇有挡挡板或槽槽沟等障障碍，则则在障碍碍物的上上方近旁旁水面会会突然升升高，如如图2-27(a)所所示，这这便是水水跃现象象。水跃跃也可发发生在底底部有转转折的斜斜槽中，如如图2-27(b) 那样。转转折点上上方的槽槽底坡度度比下方方大，因因而流速速也大，而而水层厚厚度则较较薄。在斜面流流选矿过过程中，为为使床层层得到更更大程度度的松散散，可以以借助水水跃方法法达到。为为此，可可在槽底底连续设设置挡板板或改变变槽底坡坡度，但但求跃的的强度必必须控制制适当。过过强的水水跃不利利于粒群群稳定分分层，且且会造成成细粒重重矿物损损失。在在选别微微细粒级级矿石时时，有时时需变缓缓槽底坡坡度以增增加矿石石的沉淀淀量。这这时为了了保持下下游有足足够的速速度梯度度，在坡坡度转折折处还应应尽量减减:少水水跃，以以免消耗耗流动动动能。除了挡板板、格条条、槽沟沟能够激激起漩涡涡外，槽槽底粗糙糙度对漩漩涡的形形成也有有很大影影响。但但该影响响却与底底层水流流的流态态有关。当当底部层层流边层层厚度高高过粗糙糙峰时，底底部表面面的性质质对漩涡涡的形成成不发生生直接影影响，如如图2-28(a)所所示。而而在层流流边层厚厚度低于于粗糙峰峰时，如如图2-28(b)那那样，在在粗糙峰峰背后发发生了边边界层分分离，促促进了初初始敝涡涡的形成成，于是是脉动速速度增强强。此时时，在粗粗糙峰下下面的凹凹陷处，仍仍会有薄薄的层流流边层存存在，成成为落入入底部的的细粒重重产物的的“避风港港”，在那那里进行行着重矿矿物的最最后分层层和富集集。斜槽槽中水流流流动的的雷诺数数愈大，底底面愈陡陡，粗糙糙峰愈高高以及流流膜愈薄薄，则激激起的漩漩涡强度度将愈大大;底面面的层流流边层厚厚度越薄薄，因而而床层将将愈加松松散。生生产中对对水流紊紊动程度度的选择择既要考考虑到松松散床层层的需要要，也要要照顾到到矿粒分分层所必必要的稳稳定性。2.3.2矿粒粒在斜面面流中的的分层规规律矿粒在斜斜面流中中松散、分分层，足足在重力力、水流流作用力力和摩擦擦力的综综合作用用下进行行的。矿矿粒在粒粒度和形形状上的的差异，将将影响其其按密度度分选的的结果。研研究矿粒粒在斜面面流中沿沿水深分分布的规规律，以以及它们们沿槽底底的运动动速度，对对研究矿矿粒在斜斜面流中中的分选选过程，具具有十分分重要的的意义。