第2章 重选的基本原理PPT讲稿.ppt

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1、第第2章章重选的基本原重选的基本原理理第1页，共128页，编辑于2022年，星期一2.1 2.1 概述概述重选实质重选实质松散松散分层和搬运分层和搬运分离；分离；松散是分层的条件，分层是目的，分离是松散是分层的条件，分层是目的，分离是结果结果.Gravity separation processing:Disintegration layering separation第2页，共128页，编辑于2022年，星期一2.1 2.1 概述概述四大重选理论四大重选理论-研究松散和分层的关系研究松散和分层的关系颗粒及颗粒群的沉降理论；颗粒及颗粒群的沉降理论；颗粒群按密度分层的理论；颗粒群按密度分层的理论

2、；颗粒群在回转流中分层的理论；颗粒群在回转流中分层的理论；颗粒群在斜面流中的分选理论；颗粒群在斜面流中的分选理论；第3页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2颗粒及颗粒群的沉降理论颗粒及颗粒群的沉降理论一、一、矿粒的性质矿粒的性质矿粒与重力分选过程有关的性质，是指反映矿粒质量性质的矿粒与重力分选过程有关的性质，是指反映矿粒质量性质的密密度度，反映矿粒几何性质的，反映矿粒几何性质的粒度（体积）和形状粒度（体积）和形状。它们均影响矿。它们均影响矿粒在介质中的运动状况。粒在介质中的运动状况。1.矿粒的密度矿粒的密度矿粒的密度是指单位体积矿粒的质量。密度用矿粒的密度是指单位体积矿粒的质量。密度用

3、（）表）表示，按国际单位制为示，按国际单位制为kgm3或或gcm3。第4页，共128页，编辑于2022年，星期一PrincipleofGravitySeparation1、settlement theory；2、layering theory according to density；3、layering theory in rotating medium；4、separation theory in incline surface第5页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2颗粒及颗粒群的沉降理论颗粒及颗粒群的沉降理论 2.矿粒的粒度矿粒的粒度矿粒粒度是矿粒的几何性质，它是指矿粒外矿粒粒

4、度是矿粒的几何性质，它是指矿粒外形尺寸的大小。但是，由于矿粒多为不规则形状，形尺寸的大小。但是，由于矿粒多为不规则形状，因此粒度大小的表示和测量方法有下列几种：因此粒度大小的表示和测量方法有下列几种：（1）直接测量法）直接测量法（2）显微镜测量法）显微镜测量法（3）筛分分析法）筛分分析法（4）水力分析法）水力分析法（5）当量直径表示法当量直径表示法 第6页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2颗粒及颗粒群的沉降理论颗粒及颗粒群的沉降理论 3.矿粒的形状矿粒的形状一般可划为：球形、浑圆形、多角形、长方形和扁平形等几种。一般可划为：球形、浑圆形、多角形、长方形和扁平形等几种。在各种形状的物体

5、中，以球体的外形最为规整、其各个方向完全对称，而在各种形状的物体中，以球体的外形最为规整、其各个方向完全对称，而且表面积又最小。因此，通常用球形作为衡量矿粒形状的标准，矿粒的形状，且表面积又最小。因此，通常用球形作为衡量矿粒形状的标准，矿粒的形状，在数量上可用同体积球体的表面积与矿粒表面积的比值来表示。这个比值叫在数量上可用同体积球体的表面积与矿粒表面积的比值来表示。这个比值叫做矿粒的做矿粒的球形系数球形系数，符号为，符号为.某些矿粒的大致形状：某些矿粒的大致形状：金刚石状为浑圆形；金刚石状为浑圆形；闪锌矿、石榴五、黄铁矿、方铅矿、铬铁矿为浑圆形和多角形；闪锌矿、石榴五、黄铁矿、方铅矿、铬铁矿

6、为浑圆形和多角形；煤炭、石英、锡石等多为多角形和长方形；煤炭、石英、锡石等多为多角形和长方形；金是长方形或扁平形；金是长方形或扁平形；白钨矿、钨锰铁矿则以长方形居多。白钨矿、钨锰铁矿则以长方形居多。第7页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2颗粒及颗粒群的沉降理论颗粒及颗粒群的沉降理论 二二.介质的性质介质的性质重力选矿所用的介质有：水、空气、重力选矿所用的介质有：水、空气、重液（高密度的有机液体及盐类水溶液）、重液（高密度的有机液体及盐类水溶液）、重悬浮液（固体细粒与水的混合物）和空重悬浮液（固体细粒与水的混合物）和空气重介质（固体细粒与空气的混合体）。气重介质（固体细粒与空气的混合体

7、）。均匀介质均匀介质重选的介质重选的介质非均匀介质非均匀介质第8页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2颗粒及颗粒群的沉降理论颗粒及颗粒群的沉降理论 矿粒在流体介质中的矿粒在流体介质中的沉降沉降是重力分选过程中矿粒是重力分选过程中矿粒最基本的运动形式，松散可以看做是矿粒在上升介最基本的运动形式，松散可以看做是矿粒在上升介质流中沉降的一种特殊形式。质流中沉降的一种特殊形式。矿粒固体本身的密度、粒度和形状不同、沉降速矿粒固体本身的密度、粒度和形状不同、沉降速度也度也就不同。为便于研究，首先分析颗粒的就不同。为便于研究，首先分析颗粒的自由沉降规律自由沉降规律，在此基础上，再进一步讨论粒群存在时

8、的干扰沉降运在此基础上，再进一步讨论粒群存在时的干扰沉降运动。动。第9页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2颗粒及颗粒群的沉降理论颗粒及颗粒群的沉降理论 自由沉降：单个颗粒在无限宽广的介质自由沉降：单个颗粒在无限宽广的介质中的沉降，称为自由沉降。中的沉降，称为自由沉降。干扰沉降：矿粒群成群地在有限介质中干扰沉降：矿粒群成群地在有限介质中的沉降，称为干扰沉降。的沉降，称为干扰沉降。第10页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降1、矿粒在介质中所受的、矿粒在介质中所受的重力重力2、矿粒在介质中运动时所受的、矿粒在介质中运动时所受的阻力阻

9、力3、矿粒在静止介质中的、矿粒在静止介质中的沉降末速沉降末速4、矿粒的自由沉降、矿粒的自由沉降等沉比等沉比第11页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降（一）（一）矿粒在介质中的所受重力矿粒在介质中的所受重力颗粒在介质的运动形式主要有静止、上升、下降三种。颗粒在介质的运动形式主要有静止、上升、下降三种。自由沉降：自由沉降：或或 故而故而（2-1）G0是矿粒在介质中所受的重力，从式（是矿粒在介质中所受的重力，从式（21）中可以看出，它等于矿粒的）中可以看出，它等于矿粒的质量质量m与加速度（与加速度（-）g/的乘积。后者为矿粒在介质中的重力加速

10、度，以符号的乘积。后者为矿粒在介质中的重力加速度，以符号“g0”表示表示.第12页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降 由上式可知由上式可知:g0大小、方向与大小、方向与、有关，与粒度、形状无关。有关，与粒度、形状无关。时，颗粒下沉；时，颗粒下沉；时，颗粒上浮；时，颗粒上浮；=时，颗粒悬浮。时，颗粒悬浮。第13页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降(二二)矿粒在介质中运动时所受的阻力矿粒在介质中运动时所受的阻力矿粒在介质中运动，当它与周围其它物体（流体介质、固体颗粒、矿粒在介质中运动

11、，当它与周围其它物体（流体介质、固体颗粒、容器器壁等）容器器壁等）出现相对运动的时候出现相对运动的时候，周围物体给予矿粒的作用力，周围物体给予矿粒的作用力，称为矿粒在介质中运动时所受的阻力。称为矿粒在介质中运动时所受的阻力。在重力选矿过程中，矿粒运动时所受阻力的来源，在重力选矿过程中，矿粒运动时所受阻力的来源，一是分选介质作用在矿粒上的阻力，称为一是分选介质作用在矿粒上的阻力，称为介质阻力介质阻力。一是矿粒与其它周围物体以及器壁间的摩擦、碰撞而产生一是矿粒与其它周围物体以及器壁间的摩擦、碰撞而产生的阻力，称的阻力，称机械阻力机械阻力。第14页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒

12、在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降介质阻力的本质：介质阻力的本质：矿粒在介质中运动时，由于矿粒在介质中运动时，由于介质质点间内聚力的作用介质质点间内聚力的作用，最终表现，最终表现为阻滞矿粒运动的作用为阻滞矿粒运动的作用力，这种作用力叫介质阻力。力，这种作用力叫介质阻力。介质阻力始终与矿粒相对于介质的运动速度方向相反。介质阻力始终与矿粒相对于介质的运动速度方向相反。介质阻力的分类：介质阻力的分类：由于介由于介质的质的惯性惯性，使运动矿粒前后介质的流动状态和动压力不，使运动矿粒前后介质的流动状态和动压力不同，这种因压力差所引起的阻力，称同，这种因压力差所引起的阻力，称为为压差阻力压差阻力。由

13、于介质的粘性，使介质分子与矿粒表面存在粘性摩擦力，这种因由于介质的粘性，使介质分子与矿粒表面存在粘性摩擦力，这种因粘性摩擦力粘性摩擦力所致的阻力，称为所致的阻力，称为摩擦阻力摩擦阻力。第15页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降如何理解压差阻力：如何理解压差阻力：由于介由于介质的质的惯性惯性，使运动矿粒，使运动矿粒前后介质前后介质的流动状态和动压力不同，的流动状态和动压力不同，这种因压力差所引起的阻力，称这种因压力差所引起的阻力，称为为压差阻力压差阻力高速运动的物体，使介质流在其运动前方集聚，使前部压强增高速运动的物体，使介质流在其运动前

14、方集聚，使前部压强增大，而颗粒尾部由于介质不流能及时的得到补充，而密度低，大，而颗粒尾部由于介质不流能及时的得到补充，而密度低，压强小，这样前部的高压和尾部的低压共同作用产生与运动方压强小，这样前部的高压和尾部的低压共同作用产生与运动方向相反的阻力。向相反的阻力。子弹、汽车的流线型设计子弹、汽车的流线型设计第16页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降压差阻力和摩擦阻力的关系：压差阻力和摩擦阻力的关系：介质阻力由压差阻力和摩擦阻力所组成，这两种阻力介质阻力由压差阻力和摩擦阻力所组成，这两种阻力同时作同时作用用在矿粒上。在矿粒上。介质阻力的形

15、式与流体的介质阻力的形式与流体的绕流流态绕流流态即即雷诺数雷诺数有关。不同情况下，有关。不同情况下，它们各自它们各自所占比例不同所占比例不同。第17页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降介质阻力计算介质阻力计算1、层流区层流区,斯托克斯公式法：斯托克斯公式法：当矿粒当矿粒尺寸尺寸微小或矿粒相对微小或矿粒相对于介质的于介质的运动速度运动速度较小，且其较小，且其形状形状易于流体绕流，易于流体绕流，附面层附面层（boundarylayer）没有分离没有分离时，摩擦阻力占优势，压差阻时，摩擦阻力占优势，压差阻力可忽略，即力可忽略，即Re1时，摩擦

16、时，摩擦阻力阻力可用斯托克斯公式计算：可用斯托克斯公式计算：第18页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降2、过渡区、过渡区,阿连公式：阿连公式：当矿粒尺寸较粉尘大，速度也稍大时，且颗当矿粒尺寸较粉尘大，速度也稍大时，且颗粒沉降时后部开始出现附面层分离，其粘性粒沉降时后部开始出现附面层分离，其粘性摩摩擦阻力和压差阻力是相同的数量级。即当雷诺数擦阻力和压差阻力是相同的数量级。即当雷诺数（1Re500时时)，此时过渡区阻力用阿连公式计，此时过渡区阻力用阿连公式计算，算，第19页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉

17、降矿粒在介质中的自由沉降3、牛顿、牛顿雷廷智公式：雷廷智公式：当矿粒尺寸或矿粒的相对速度较大，当矿粒尺寸或矿粒的相对速度较大，且其形状又不易使介质绕流，导致其较早且其形状又不易使介质绕流，导致其较早发生附面层分离，在颗粒尾部全部形成旋发生附面层分离，在颗粒尾部全部形成旋祸区（祸区（500Re2105）。此时压差阻力）。此时压差阻力占优势，摩擦阻力可占优势，摩擦阻力可以忽略不计。压差阻以忽略不计。压差阻力可用牛顿一雷廷智公式来计算，即力可用牛顿一雷廷智公式来计算，即第20页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降5、介质阻力通式、介质阻力通式从

18、上面的介质阻力的个别公式可以看出，矿粒所受介质阻力从上面的介质阻力的个别公式可以看出，矿粒所受介质阻力R，与它的，与它的相相对速度对速度v、它的几何特征、它的几何特征尺寸尺寸d、流体的、流体的密度密度和和粘度粘度等物理量有关。则介质等物理量有关。则介质阻力通式可表示为阻力通式可表示为：阻力系数，与阻力系数，与Re有关有关粘性摩擦阻力区粘性摩擦阻力区（层流区（层流区Re1，斯托克斯区），斯托克斯区）过渡区（阿连区）过渡区（阿连区）1Re500压差阻力区（牛顿区）压差阻力区（牛顿区）500Re工业生产中遇不到 第37页，共128页，编辑于2022年，星期一 以上沉降末速通式和个别公式均表明：矿粒的

19、沉降末速与矿粒的性质（以上沉降末速通式和个别公式均表明：矿粒的沉降末速与矿粒的性质（,）和介质的性质（）和介质的性质（,）有关。相对于形状不规则的）有关。相对于形状不规则的矿粒，在使用上述各公式时，此时，矿粒，在使用上述各公式时，此时，应是矿粒同体积球体直径应是矿粒同体积球体直径 （亦称体积（亦称体积当量直径），与实际粒径有差别，所以必须考虑到形状的影响，而对公式当量直径），与实际粒径有差别，所以必须考虑到形状的影响，而对公式0 0加以加以修正，修正，将球形颗粒沉降公式乘一个形状（修正）系数将球形颗粒沉降公式乘一个形状（修正）系数 ，不规则形状矿粒，不规则形状矿粒的沉降末速通式：的沉降末速通式

20、：第38页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降 不规则形状矿粒的沉降末速个别公式统一表达式：不规则形状矿粒的沉降末速个别公式统一表达式：式中式中 是矿粒沉降速度公式中的形状修正系数，或简称形状系是矿粒沉降速度公式中的形状修正系数，或简称形状系数。也就是说，若用球体沉降速度公式计算形状不规则的矿粒沉降速度数。也就是说，若用球体沉降速度公式计算形状不规则的矿粒沉降速度时，必须引入一个形状修正系数。时，必须引入一个形状修正系数。这个修正系数该如何确定？这个修正系数该如何确定？若将形状系数与球形系数作一比较（见表若将形状系数与球形系数作一比较（见

21、表2-2-22-2-2）可以看出，两者是很接近的。）可以看出，两者是很接近的。因此，在进行粗略计算时，可用球形系数取代形状系数。因此，在进行粗略计算时，可用球形系数取代形状系数。第39页，共128页，编辑于2022年，星期一表表2-2-22-2-2不规则形状矿粒形状系数与球形系数的比较不规则形状矿粒形状系数与球形系数的比较形状系数kyy=F 矿粒形状 阻力系数比值 yy/k 范 围 平均值 球形系数 c 类球形 1.21.8 0.910.75 0.85 1.00.8 多角形 1.52.25 0.820.67 0.75 0.80.65 长条形 23 0.710.58 0.65 0.650.5 扁

22、平形 34.5 0.580.47 0.53 0.5 第40页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降 因此，不规则形状矿粒的沉降末速中的因此，不规则形状矿粒的沉降末速中的值可用值可用值取代，即沉降末速通值取代，即沉降末速通式式 沉降末速个别公式统一表达沉降末速个别公式统一表达或或 筛分粒度和当量粒度：矿粒的筛分粒度 和体积当量直径 的换算，可参照表2-2-3进行。第41页，共128页，编辑于2022年，星期一表2-2-3 筛分粒度和体积当量直径的换算关系颗粒形状颗粒形状测量值比测量值比V Vs s/d/dd d颗粒形状颗粒形状测量值比测量值比

23、V Vs s/d/dd d 类球形类球形1.151.30 长条形长条形1.151.22 多角形多角形1.061.20 扁平形扁平形1.051.1 第42页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降(四四)矿粒的自由沉降等沉比矿粒的自由沉降等沉比在一定介质中（在一定介质中（一定），颗粒的沉降末速与颗粒本身的直径一定），颗粒的沉降末速与颗粒本身的直径d和密度和密度成正比，那么：成正比，那么：沉降过程中，往往存在某些粒度大、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过程中，往往存在某些粒度大、密度小的矿粒同粒度小、密度大的矿粒以相同沉降速度

24、沉降的现象，这种现象叫做沉降的现象，这种现象叫做等沉现象等沉现象。密度和粒度不同但具有相同沉降速度的矿。密度和粒度不同但具有相同沉降速度的矿粒，称为粒，称为等沉颗粒等沉颗粒。第43页，共128页，编辑于2022年，星期一2.2.1矿粒在介质中的自由沉降矿粒在介质中的自由沉降(四四)矿粒的自由沉降等沉比矿粒的自由沉降等沉比等沉颗粒中，等沉颗粒中，小密度矿粒的粒度与大密度矿粒的粒度之比小密度矿粒的粒度与大密度矿粒的粒度之比，称为，称为等沉比等沉比。常以。常以e0表示。表示。例如：两等沉粒，其粒度和密度分别以例如：两等沉粒，其粒度和密度分别以、及及、表示，且设表示，且设，因，因，所以，所以，故，故第

25、44页，共128页，编辑于2022年，星期一dV1/dV2v01,密度大颗粒沉降快在下面；密度大颗粒沉降快在下面；dV1/dV2=e0时，时，v02=v01,两种颗粒沉降时不分上下；两种颗粒沉降时不分上下；dV1/dV2e0时，时，v022H，故可，故可近似写成近似写成RH，水力半径近似于水深。，水力半径近似于水深。第95页，共128页，编辑于2022年，星期一斜面流分选理论斜面流分选理论(1）斜面水流的流态）斜面水流的流态流体层流态与紊流态相互转变的流体层流态与紊流态相互转变的Re界限界限处理粗中细物料时，斜面水流保持独立流动特性，雷诺数以水处理粗中细物料时，斜面水流保持独立流动特性，雷诺数

26、以水流计算。流计算。微细粒矿浆，水和物料组成统一体具有统一的流动特性，雷诺数微细粒矿浆，水和物料组成统一体具有统一的流动特性，雷诺数以矿浆值计算。以矿浆值计算。层流紊流1000，2000300小小大大第96页，共128页，编辑于2022年，星期一二、斜面流的流动特性和松散作用力二、斜面流的流动特性和松散作用力2 2，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性层流中流体质点均沿层运动，层间质点层流中流体质点均沿层运动，层间质点不发生交换，可以等效为无数独立的不发生交换，可以等效为无数独立的薄层。薄层。层流斜面流水速层流斜面流水速u沿水深沿水深h的分布，

27、的分布，可以由层间粘性摩擦力和重力分立的可以由层间粘性摩擦力和重力分立的可以由层间粘性摩擦力和重力分立的可以由层间粘性摩擦力和重力分立的平衡关系导出，如右图所示：平衡关系导出，如右图所示：平衡关系导出，如右图所示：平衡关系导出，如右图所示：粘性摩擦力：粘性摩擦力：粘性摩擦力：粘性摩擦力：沿沿沿沿h h方向的速度梯度方向的速度梯度方向的速度梯度方向的速度梯度 h h高度以上水流所受重力沿斜面分力：高度以上水流所受重力沿斜面分力：高度以上水流所受重力沿斜面分力：高度以上水流所受重力沿斜面分力：vmax第97页，共128页，编辑于2022年，星期一二、斜面流的流动特性和松散作用力二、斜面流的流动特性

28、和松散作用力2 2，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性水流等速流动时水流等速流动时水流等速流动时水流等速流动时:当当当当h=Hh=H时，表层最大流速时，表层最大流速时，表层最大流速时，表层最大流速vmax=第98页，共128页，编辑于2022年，星期一二、斜面流的流动特性和松散作用力二、斜面流的流动特性和松散作用力2 2，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性，层流斜面流的流动特性流速分布为抛物线，流速分布为抛物线，流速分布为抛物线，流速分布为抛物线，平均流速平均流速平均流速平均流速第99页，共128页，编辑于202

29、2年，星期一二、斜面流的流动特性和松散作用力二、斜面流的流动特性和松散作用力3 3，层流矿浆流膜的松散作用，层流矿浆流膜的松散作用，层流矿浆流膜的松散作用，层流矿浆流膜的松散作用-层间斥力层间斥力层间斥力层间斥力层流中无漩涡扰动的扩散作用，那么矿粒群是如何松散的？层流中无漩涡扰动的扩散作用，那么矿粒群是如何松散的？层流中无漩涡扰动的扩散作用，那么矿粒群是如何松散的？层流中无漩涡扰动的扩散作用，那么矿粒群是如何松散的？巴格诺尔德学说巴格诺尔德学说层间斥力学说层间斥力学说当悬浮液中固体颗粒受到连续剪切作用时，在垂宜于剪切方向存当悬浮液中固体颗粒受到连续剪切作用时，在垂宜于剪切方向存当悬浮液中固体颗

30、粒受到连续剪切作用时，在垂宜于剪切方向存当悬浮液中固体颗粒受到连续剪切作用时，在垂宜于剪切方向存在在在在 分散压分散压分散压分散压(斥力斥力斥力斥力)作用，使粒群具有向两侧膨胀的倾向。分散压作用，使粒群具有向两侧膨胀的倾向。分散压作用，使粒群具有向两侧膨胀的倾向。分散压作用，使粒群具有向两侧膨胀的倾向。分散压力的大小随切向速度梯度的增大而增加，当剪切遮度梯度足够力的大小随切向速度梯度的增大而增加，当剪切遮度梯度足够力的大小随切向速度梯度的增大而增加，当剪切遮度梯度足够力的大小随切向速度梯度的增大而增加，当剪切遮度梯度足够大时，分散压力与颗粒在介质中的重力达到平衡，颗粒大时，分散压力与颗粒在介质

31、中的重力达到平衡，颗粒大时，分散压力与颗粒在介质中的重力达到平衡，颗粒大时，分散压力与颗粒在介质中的重力达到平衡，颗粒 即呈即呈即呈即呈悬浮状态。悬浮状态。悬浮状态。悬浮状态。第100页，共128页，编辑于2022年，星期一二、斜面流的流动特性和松散作用力二、斜面流的流动特性和松散作用力3 3，层流矿浆流膜的松散作用，层流矿浆流膜的松散作用，层流矿浆流膜的松散作用，层流矿浆流膜的松散作用-层间斥力层间斥力层间斥力层间斥力h h到到到到HH的平均容度积的平均容度积的平均容度积的平均容度积巴格诺尔德学说巴格诺尔德学说层间斥力学说层间斥力学说在层流流动的料浆中，颗粒完全靠剪切所产生的分散压力松散在层

32、流流动的料浆中，颗粒完全靠剪切所产生的分散压力松散悬浮，任一层面上的分散压悬浮，任一层面上的分散压p 必等必等于该层面上颗粒在介质中的重力的垂直分力，即于该层面上颗粒在介质中的重力的垂直分力，即第101页，共128页，编辑于2022年，星期一二、层流斜面流的流动特性和松散作用力可见，密度、浓度越高，松散所需的层间斥力就越大。可见，密度、浓度越高，松散所需的层间斥力就越大。槽面做剪切摇动，提高层间速度梯度，增大层间斥力，有利槽面做剪切摇动，提高层间速度梯度，增大层间斥力，有利于松散。于松散。床层在剪切斥力作用下松散后，颗粒依所受到的层间斥力、床层在剪切斥力作用下松散后，颗粒依所受到的层间斥力、自

33、身的重力和床层机械阻力的相对大小而发生分层转移。这自身的重力和床层机械阻力的相对大小而发生分层转移。这种分层基本不受流体动力的影响，故仍属静力分层。种分层基本不受流体动力的影响，故仍属静力分层。第102页，共128页，编辑于2022年，星期一二、层流斜面流的流动特性和松散作用力层流料浆流膜用于处理微细粒级物料（层流料浆流膜用于处理微细粒级物料（-0.075mm）。在固定）。在固定的细泥溜槽、皮带溜槽、摇动翻床、横流皮带溜槽等设备上的细泥溜槽、皮带溜槽、摇动翻床、横流皮带溜槽等设备上流动的料浆近似呈这种流态。料浆是高度分散的悬浮液，粘流动的料浆近似呈这种流态。料浆是高度分散的悬浮液，粘度比水大，

34、在分选时表面流速较低，约为度比水大，在分选时表面流速较低，约为0.1 m/s 0.2m/s。流膜的流动层厚度多数在。流膜的流动层厚度多数在1mm 左右。回收粒度下限为左右。回收粒度下限为10m20m。分层后的大密度物料沉积在槽底，除槽底为移动的带式。分层后的大密度物料沉积在槽底，除槽底为移动的带式溜槽外，几乎所有的矿泥溜槽均是间断地排出大密度物料。溜槽外，几乎所有的矿泥溜槽均是间断地排出大密度物料。第103页，共128页，编辑于2022年，星期一二、层流斜面流的流动特性和松散作用力二、层流斜面流的流动特性和松散作用力析离分层析离分层 析离分层也是剪切作用下的一种静力分层形式，在弱紊流流析离分层

35、也是剪切作用下的一种静力分层形式，在弱紊流流析离分层也是剪切作用下的一种静力分层形式，在弱紊流流析离分层也是剪切作用下的一种静力分层形式，在弱紊流流膜的底层，常发生在粒度范围较宽而最大粒度大于膜的底层，常发生在粒度范围较宽而最大粒度大于膜的底层，常发生在粒度范围较宽而最大粒度大于膜的底层，常发生在粒度范围较宽而最大粒度大于2mm2mm3mm3mm情况下。情况下。情况下。情况下。细粒重物料在最底层，其上是粗粒重物料和部分细粒轻物料，细粒重物料在最底层，其上是粗粒重物料和部分细粒轻物料，细粒重物料在最底层，其上是粗粒重物料和部分细粒轻物料，细粒重物料在最底层，其上是粗粒重物料和部分细粒轻物料，再上

36、面的是细粒轻物料，最上层则是粗粒轻物料再上面的是细粒轻物料，最上层则是粗粒轻物料再上面的是细粒轻物料，最上层则是粗粒轻物料再上面的是细粒轻物料，最上层则是粗粒轻物料，粒度分布，粒度分布，粒度分布，粒度分布上与动力分层相反。上与动力分层相反。上与动力分层相反。上与动力分层相反。第104页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用1、紊流斜面流的流动特性、紊流斜面流的流动特性 紊流的特点是流场内存在大小无数的旋涡，流场内指定紊流的特点是流场内存在大小无数的旋涡，流场内指定点的速度和方向均时刻在变化，故只能用时间的平均值表示点的

37、速度和方向均时刻在变化，故只能用时间的平均值表示该点的速度，称为该点的速度，称为“时均点速时均点速”。由于流体质点在层间交换。由于流体质点在层间交换的结果，使得流速沿深度的分布比较均匀。的结果，使得流速沿深度的分布比较均匀。1231 层流边层，层流边层，2 过度层，过度层，3 紊流层紊流层层流斜面流速度分布层流斜面流速度分布第105页，共128页，编辑于2022年，星期一紊流斜面流流速分布紊流斜面流流速分布 当雷诺数很高（当雷诺数很高（当雷诺数很高（当雷诺数很高（ReRe5105103 3）时，）时，）时，）时，光滑底面的紊流流速沿水深的光滑底面的紊流流速沿水深的光滑底面的紊流流速沿水深的光滑

38、底面的紊流流速沿水深的 分布规律为分布规律为分布规律为分布规律为：当雷诺数增加或减小时，当雷诺数增加或减小时，当雷诺数增加或减小时，当雷诺数增加或减小时，公式为公式为公式为公式为：n n值随值随值随值随ReRe值的增加而增大。值的增加而增大。值的增加而增大。值的增加而增大。n n越大流速分布均均匀越大流速分布均均匀越大流速分布均均匀越大流速分布均均匀。较强紊流比较合适，但描述弱紊流则偏离较大，弱紊流中存在较强紊流比较合适，但描述弱紊流则偏离较大，弱紊流中存在较强紊流比较合适，但描述弱紊流则偏离较大，弱紊流中存在较强紊流比较合适，但描述弱紊流则偏离较大，弱紊流中存在的不同流态表现的更为明显。的不

39、同流态表现的更为明显。的不同流态表现的更为明显。的不同流态表现的更为明显。第106页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用2、弱紊流三层结构及各层的运动速度、弱紊流三层结构及各层的运动速度1231 层流边层，层流边层，2 过度层，过度层，3 紊流层紊流层第107页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 2 2、紊流斜面流的粒群松散、紊流斜面流的粒群松散、紊流斜面流的粒群松散、紊流斜面流的粒群松散紊动扩散作用紊动扩散作用紊动扩散作用紊动扩散作用 紊流中水流质点的紊流中水流质点的紊流中

40、水流质点的紊流中水流质点的扰动运动扰动运动扰动运动扰动运动是松散床层的主要作用因素，称为是松散床层的主要作用因素，称为是松散床层的主要作用因素，称为是松散床层的主要作用因素，称为“紊动扩散作用紊动扩散作用紊动扩散作用紊动扩散作用”。将槽内某点的瞬时速度分解为沿槽纵向、法向和横向三个分将槽内某点的瞬时速度分解为沿槽纵向、法向和横向三个分将槽内某点的瞬时速度分解为沿槽纵向、法向和横向三个分将槽内某点的瞬时速度分解为沿槽纵向、法向和横向三个分量，每个方向上的瞬时速度偏离时均速度的值称为瞬时脉动量，每个方向上的瞬时速度偏离时均速度的值称为瞬时脉动量，每个方向上的瞬时速度偏离时均速度的值称为瞬时脉动量，

41、每个方向上的瞬时速度偏离时均速度的值称为瞬时脉动速度。对松散床层来说主要是依靠法向的瞬时脉动速度。速度。对松散床层来说主要是依靠法向的瞬时脉动速度。速度。对松散床层来说主要是依靠法向的瞬时脉动速度。速度。对松散床层来说主要是依靠法向的瞬时脉动速度。第108页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用法向脉动速度沿水深分布并不一致，在下法向脉动速度沿水深分布并不一致，在下部初始旋涡形成区，脉动速度较强，向上部初始旋涡形成区，脉动速度较强，向上逐渐减弱。矿粒群在紊动斜面流中借法向逐渐减弱。矿粒群在紊动斜面流中借法向脉动速度维持松散和悬浮。脉动速度维持松散和悬浮。第

42、109页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 瞬时脉动速度瞬时脉动速度:某点流体的瞬时速度与该点的时均速度之差称为某点流体的瞬时速度与该点的时均速度之差称为某点流体的瞬时速度与该点的时均速度之差称为某点流体的瞬时速度与该点的时均速度之差称为瞬时脉动速度瞬时脉动速度瞬时脉动速度瞬时脉动速度.法向脉动速度法向脉动速度法向脉动速度法向脉动速度u uimim的大小用时间段的大小用时间段的大小用时间段的大小用时间段t t1-21-2内法向瞬时脉动速度的时间均内法向瞬时脉动速度的时间均内法向瞬时脉动速度的时间均内法向瞬时脉动速度的时间均方根表示为方根表示为方根表示为

43、方根表示为 U Uimim 随水流纵向平均流速的增大而增加，可写为：随水流纵向平均流速的增大而增加，可写为：第110页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 mm值值值值 在光滑的粗粒溜槽中，测定了在光滑的粗粒溜槽中，测定了在光滑的粗粒溜槽中，测定了在光滑的粗粒溜槽中，测定了mm随水流平均速度的变化关系，书上随水流平均速度的变化关系，书上随水流平均速度的变化关系，书上随水流平均速度的变化关系，书上2-2-152-2-15图图图图 槽底粗糙度增加，槽底粗糙度增加，槽底粗糙度增加，槽底粗糙度增加，mm值也变大。值也变大。值也变大。值也变大。消紊作用：法向脉动速

44、度沿水深分布不一，向上逐渐减弱，矿粒群借消紊作用：法向脉动速度沿水深分布不一，向上逐渐减弱，矿粒群借消紊作用：法向脉动速度沿水深分布不一，向上逐渐减弱，矿粒群借消紊作用：法向脉动速度沿水深分布不一，向上逐渐减弱，矿粒群借助法向脉动速度维持松散，反过来颗粒群又对脉动速度起着抑制作用，助法向脉动速度维持松散，反过来颗粒群又对脉动速度起着抑制作用，助法向脉动速度维持松散，反过来颗粒群又对脉动速度起着抑制作用，助法向脉动速度维持松散，反过来颗粒群又对脉动速度起着抑制作用，因而矿浆流膜的紊动度总是要比清水流膜弱。这种现象称为粒群的因而矿浆流膜的紊动度总是要比清水流膜弱。这种现象称为粒群的因而矿浆流膜的紊

45、动度总是要比清水流膜弱。这种现象称为粒群的因而矿浆流膜的紊动度总是要比清水流膜弱。这种现象称为粒群的“消紊作用消紊作用消紊作用消紊作用”。第111页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 厚层紊流斜面流中矿石的分选厚层紊流斜面流中矿石的分选厚层紊流斜面流中矿石的分选厚层紊流斜面流中矿石的分选第112页，共128页，编辑于2022年，星期一第113页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 厚层紊流斜面流中矿石的分选厚层紊流斜面流中矿石的分选厚层紊流斜面流中矿石的分选厚层紊流斜面流中矿石的分选 VV颗粒的运动速度颗粒的运动

46、速度颗粒的运动速度颗粒的运动速度 U Udmeadmea 水流平均速度水流平均速度水流平均速度水流平均速度 f f颗粒与底面摩擦系数颗粒与底面摩擦系数颗粒与底面摩擦系数颗粒与底面摩擦系数 a a斜面倾角，比较小时斜面倾角，比较小时斜面倾角，比较小时斜面倾角，比较小时66第114页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 颗粒的运动速度，取决于自身沉降末速、摩擦系数、水流平均颗粒的运动速度，取决于自身沉降末速、摩擦系数、水流平均颗粒的运动速度，取决于自身沉降末速、摩擦系数、水流平均颗粒的运动速度，取决于自身沉降末速、摩擦系数、水流平均速度和法向脉动速度。速度和

47、法向脉动速度。速度和法向脉动速度。速度和法向脉动速度。重矿物沉降末速大，运动速度较小重矿物沉降末速大，运动速度较小重矿物沉降末速大，运动速度较小重矿物沉降末速大，运动速度较小 细粒物受到水流速度作用小，运动速度也较小细粒物受到水流速度作用小，运动速度也较小细粒物受到水流速度作用小，运动速度也较小细粒物受到水流速度作用小，运动速度也较小 轻矿物则相反，具有较大的移动速度，从而使轻重矿物分开。轻矿物则相反，具有较大的移动速度，从而使轻重矿物分开。轻矿物则相反，具有较大的移动速度，从而使轻重矿物分开。轻矿物则相反，具有较大的移动速度，从而使轻重矿物分开。斜面流中按颗粒运动速度差分选很不精确，粗粒溜槽

48、只做粗选使斜面流中按颗粒运动速度差分选很不精确，粗粒溜槽只做粗选使斜面流中按颗粒运动速度差分选很不精确，粗粒溜槽只做粗选使斜面流中按颗粒运动速度差分选很不精确，粗粒溜槽只做粗选使用，效率也较低。用，效率也较低。用，效率也较低。用，效率也较低。第115页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 薄层流膜中矿石的分选薄层流膜中矿石的分选薄层流膜中矿石的分选薄层流膜中矿石的分选 弱紊流矿浆流膜在数毫米到数十毫米之间，处理小于弱紊流矿浆流膜在数毫米到数十毫米之间，处理小于弱紊流矿浆流膜在数毫米到数十毫米之间，处理小于弱紊流矿浆流膜在数毫米到数十毫米之间，处理小于2m

49、m2mm的细的细的细的细粒物料。粒物料。粒物料。粒物料。弱紊流矿浆流膜结构：弱紊流矿浆流膜结构：弱紊流矿浆流膜结构：弱紊流矿浆流膜结构：多层分布多层分布多层分布多层分布颗粒消紊，使底部层流边层增厚，颗粒消紊，使底部层流边层增厚，颗粒消紊，使底部层流边层增厚，颗粒消紊，使底部层流边层增厚，颗粒呈层运动，称为流变层颗粒呈层运动，称为流变层颗粒呈层运动，称为流变层颗粒呈层运动，称为流变层向上，漩涡迅速形成和发展，在紊动作用下，粒群松散并向前移向上，漩涡迅速形成和发展，在紊动作用下，粒群松散并向前移向上，漩涡迅速形成和发展，在紊动作用下，粒群松散并向前移向上，漩涡迅速形成和发展，在紊动作用下，粒群松散

50、并向前移动，称为悬移层动，称为悬移层动，称为悬移层动，称为悬移层稀释层稀释层悬移层悬移层流变层流变层沉积层沉积层第116页，共128页，编辑于2022年，星期一三、紊流斜面流的流动特性和紊动扩散作用 薄层流膜中矿石的分选薄层流膜中矿石的分选薄层流膜中矿石的分选薄层流膜中矿石的分选 稀释层，最上层悬浮少量颗粒，不再能进入底层稀释层，最上层悬浮少量颗粒，不再能进入底层稀释层，最上层悬浮少量颗粒，不再能进入底层稀释层，最上层悬浮少量颗粒，不再能进入底层 悬移层中的颗粒，在扰动下悬移层中的颗粒，在扰动下悬移层中的颗粒，在扰动下悬移层中的颗粒，在扰动下不断上下运动，重矿物被不断上下运动，重矿物被不断上下