《重力选矿》思考题.docx

1、重力选矿思考题重力选矿 前言一、课程的教学目的及任务 重力选矿是选矿生产过程中的一种最基本的、最主要的选矿方 法，是现代化选矿厂的主要生产工序。 本课程是研究重力选矿的基本理论及其选矿机械设备的一门主要专业课，是后续专业课的技术基础。 教学的目的是使学生对重力选矿的基本分选原理、基本理论有比较全面的认识对跳汰选、重介分选、摇床等选矿方法的选择、应用等应全面掌握。 课程的主要任务： 、研究重力选矿的基本理论； 2、研究跳汰选法、重介选、摇床、螺旋溜槽等分选过程及其分选设备结构、性能及主要技术指标； 、实验是验证理论、规律及巩固理论知识，培养学生实验能力、运算能力、从而提高分析问题、解决问题的能力

2、； 、通过生产实习熟悉重力选矿过程及操作基本技能。二、课程的基本要求与重、难点 基本要求：要求学生对重力选矿的基本分选原理、基本理论有比较全面的认识，对跳汰选、重介分选、摇床等选矿方法的选择、应用等全面掌握。 重点：1、矿粒沉降规律；2、斜面流理论 3、跳汰理论；4、重介理论；5、摇床理论；6、摇床分选理论。 难点： 、可选性曲线的画法； 、等沉比的意义； 、跳汰机理与理论； 、重介分选与理论；三、实践性教学环节与能力培养 本课程有四个实验，学时，通过实验课、现场教学和讨论课的训练，能使学生了解实验设备和实践环节，同时，掌握设备的操作要领，培养学生的实际动手能力。四、课程考核本课程考核为闭卷考

3、试，卷面成绩占70，平时成绩占30，平时成绩包括作业、考勤、课堂提问、实验成绩。五、参考文献1.张家骏编：物理选矿讲义，中国矿业学院， 1986年 1月。2.张鸿起、刘顺、王振生编；重力选矿，煤炭工业出版社出版，1986年5月。3.里亚申柯著：重力选矿法，冶金工业出版社出版， 1957年。4.维尔霍夫斯基编著：重力选矿理论，北京矿业学院， 1958年。5.谢广元主编：选矿学，中国矿业大学出版社第一章 绪 论 11 重力选矿研究的对象及其应用范围重点内容：矿石的可选性评定系数参考资料：学生在学习的过程中可参考以下资料：选煤技术99.1 ； 选矿学主要内容：学生在学习的过程中，应参照新编教材选矿学

4、了解重力选矿的定义、目的、分类、应用范围；以及重力选矿过程中所用介质的种类、作用；重力选矿可选性的判定方法： 利同重力选矿法分选物料的难易程度，主要是由待分离物料的密度差来决定，可简单地用下式判断式中: E一重选矿石可选性评定系数；1、2一分别为低密度矿石和高密度矿石的密度；一一分选介质的密度。按式（1-1）判断物料重选时的难易程度，随着E值的减小，入选原料的粘度范围变窄。思考题：1、 什么叫重力选矿；2、 常用介质的种类、作用；3、 矿石的可选性；4、 重力选矿的目的、意义。12 重力选矿的发展简况学习方法：本节内容学生应对重力选矿的发展过程进行祥细的了解，并对重力选矿的基本原本做以简单的了

5、解，力求在头脑中有一个大概的印象。主要内容：1、 发展过程：从古代淘选法到人工溜槽、手动跳汰机、无活塞跳汰机、重介质选矿、水力旋流器。2、 现状：随着现代科学技术的发展，自本世纪50年代末期以来，已开始使用示踪原子、高速摄影等技术手段和现代化的测试技术，进行重力选矿的理论研究工作。为了适应生产自动化和设备大型化的需要，开展了以数理统计方法，概括选矿过程规律性的研究，编制工艺参数和设备参数问的数学模型，为生产工艺过程的自动控制和设备设计提供了可靠依据。第二章 重力选矿的基本理论21 矿粒及介质的性质重点内容：学生应掌握矿粒的密度、粒度的含义及表示方法，以及介质的各种性质。在学习本章节时，学生应了

6、解：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度，反映矿粒几何性质的粒度（体积）和形状。它们均影响矿粒在介质中的运动状况。应该了解矿粒的密度及其测定方法（大块矿粒比重的测定、粉状矿粒比重的测定、浮沉试验测定法）；以及矿粒粒度的表示及测量（直接测量法、显微镜测量法、筛分分析法、水力分析法、当量直径表示法）；介质的性质，包括均质介质的密度和粘度以及测定方法。22 矿粒在介质流中垂直运动时所受的力重点内容：矿粒的性质、矿粒在介质中受力分析难点内容：阻力公式的导出、适用范围参考资料：重力选矿原理、选矿学 学生在学习本章时，应该学习分析矿粒在介质中的受力分析，包括所受的重力：G。mg0。矿粒

7、在介质中运动时所受的阻力的定义、种类、产生与形式以及介质阻力的计算及阻力系数。在学习介质所受阻力分析时，应该了解劝实际流体流过物体，或者是物体在静止流体中运动，只要流体与团体之间存在着相对运劾，则流体便对物体有作用力，此力在物体运动的相反方向的分力，就是介质阻力。介质作用于物体表面的力由两部分所组成：即切向力TdA及法向压力PdA，介质阻力通式的表达式可写成：式中也称为阻力系数，它是雷诺数Re的函数。由式可知，介质阻力R与d2、v2、成正比，并与雷诺数Re有关。思考题：1、 粒度的测量方法；2、 当量直径、堆密度、相对密度、表观密度、有效密度、球形系数、粘度；3、 物体在介质中所受的力与在空气

8、中所受的力；4、 介质阻力与机械阻力的区别；5、 对阻力公式的分析。23 球形颗粒在静止介质中的自由沉降重点内容：球形颗粒在介质中的自由沉降末速的求解参考资料：选矿手册、矿物加工与综合利用2000.1 、选矿学学生应该首先建立球形颗粒在静止介质中沉降运动的方程式 从式可知，球形颗粒在静止介质中沉降时，其运动加速度是下列两种加速度之差。 球形颗粒在介质中的重力加速度g0 颗粒在介质中的重力加速度g0，是一种静力性质的加速度，它只与颗粒及介质的密度有关。而介质阻力所产生的阻力加速度a，则是动力性质的加速度，它不仅与颗粒及介质的密度有关，而且还和颗粒的粒度及其沉降速度有关。颗粒在静止介质中达到沉降末

9、度v0的条件式是计算球形颗粒在静止介质中自由沉降时的沉降未速v0的通式。从公式中可看出，密度大的颗粒、或粒度大的颗粒，它们的沉降求速v0大；若颗粒的密度、粒度一定时，介质密度大者，一般其粘度也高，颗粒在其中的沉降末速，相对而言要变小。 由上述各公式可知，不论是已知d求v0，还是已知v0求d，都要知道阻力系，而又与Re有关。从雷诺数Re公式可看出，要想求出Re。，又必须预先知道v0和d，因此，求v0或d，直接使用这些公式计算是不可能的。 解决这个问题的方法主要有两种： 1先求解阻力系数再根据通式计算 刘农（RLtinnon）提出，为了确定与已知d（或已知v0）相对应的或Re，必须找出个中间参数。

10、这个参数是已知d，或已知v0的函数。如果从中间参数中消去v0（或消去d），那末所寻求的或Re将是该中间参数的函数。因求v0或d，故R=G0。 从上述各式中可以看出。Re2c或Re2都是不包含v0的无量纲中间参数；cRe或/Re都是不包含d的无量纲中间参数。这样就可以利用李莱曲线，事先按c与Re或与Re对应值，计算出Re2c或Re2，以及cRe或/Re，选用相应公式，结合给定流体和给定物料（即、和d、），可直接算出所需利用的中间参数值，再根据Re2c或Re2（求d时，根据cRe或/Re）。 2里亚申柯中间参数曲线法里亚申柯是利用刘农提出的两个无量纲的中间参数Re2及/Re。在李莱lg=f（lgR

11、e）曲线的基础上，同样使用对数坐标，分别绘制了另外两条中间参数曲线，即lgRe2= f(lgRe)曲线和lg/Re=f(lgRe)曲线。若已知球形物体的粒度d、密度以及流体介质的密度和粘度时，求0的方法是先计算出Re2，然后在图27曲线上找出相应的Re值，代入公式直接计算0。再有就是在图27找出Re值后，利用李莱曲线得到阻力系数，然后代入公式也可以。如果已知球形物体的0、和流体介质的、，求沉降颗粒的粒度d。其方法相仿，先计算出/Re，并在图28找到相应的Re值，代入式即可。当然也可在已知Re后从李某曲线上查得值，再代入公式，同样可求出d值。24 矿粒在静止介质中的自由沉降扩展内容：矿粒沉降的舵

12、向原则重点内容：矿粒在静止介质中的自由沉降规律难点内容：自由沉降末速的求解学生应参考选矿手册、矿物加工与综合利用2000.1 、 选矿学等资料来学习本节的内容，首先应了解：一矿粒在静止介质中的自由沉降的特点：1、矿粒与球形颗粒相比沉降状态的差异2、运动状态的差异： 3、阻力增加的原因： 4、舵向原则： 5、力偶： 6、 形状不规则的矿粒，沉降时的取向带有很大的偶然性： 二、矿粒在静止介质中的自由沉降速度 对于矿粒的沉降，可以认为：若矿粒的密度和体积当量直径与外形颗粒相同时，那么由于形状所引起的沉降速度的差别，可完全归结到阻力系数的不同。因此，计算矿粒沉降的阻力及沉降速度时，式中的球体直径d应用

13、矿粒的体积当量直径dv代替而阻力系数也应采用矿粒沉降时所得的实验值，即当个dv=d，球形颗粒与矿粒又是同一密度，即式中是矿粒沉降速度公式中的形状修正系数，或简称形状系数。也就是说，若用球体沉降速度的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。若将形状系数与球形系数X作一比较，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X取代形状系数。这说明了，使用形状系数来表示物体形状特征，在研究矿粒沉降运动时，具有实际意义。思考题：1、 形状系数；2、 对运动微分方程的分析；3、 里亚申柯参数的表达式；4、 求解V的几种方法；5、 常用的定常流；6、 阻力增加的原因。25

14、 颗粒在垂直等速介质流中的运动重点内容：颗粒在垂直等速介质流中的运动规律 前面所讨论的是颗粒在静止介质流中的运动规律，但重力分选过程大都在具有垂直流动（上升或下降）的介质中进行，即矿粒是在非静止介质中运动，矿粒有运动速度，而介质也有运动速度，对这个问题的分析，是向研究实际的分选过程又迈进了一步。 为了使问题简化和便于讨论，假定垂直流动的介质是等速介质流，现对等速上升流和等速下降流，分别加以分析。 一、颗粒在垂直等速上升介质流中的运动 假定颗粒自身的运动速度为v，等速上升介质的流速为u a（见图213a），则颗粒与介质之间的相对运动速度vc为 可见，颗粒在垂直等速上升介质流中的运动末速v0等于颗

15、粒在静止介质中的沉降末速v0与介质流速ua之差。 二、颗粒在垂直等速下降介质流中的运动 颗粒在流速为的垂直等速下降介质流中，以速度向下运动（图213b），颗粒与介质间的相对运动速度为c。因讨论是颗粒密度大于介质密度的情况，因此，颗粒是以速度v的方向向下运动，而介质流速ub方向也向下，故相对速度为c=- 当时，c-方向向上，介质阻力方向向下； 当时，c为负值，即方向向上，此时R还向下； 当时，c0，此时0； 当时，c为正值，即方向向下，阻力R方向向上。 可见，颗粒在垂直等速下降介质流中的沉降过程，可以根据R的方向不同，将其划分为两个阶段。但第一阶段为时极短，对重力分选过程的研究来说，没有什么具体

16、意义。26 自由沉降的等沉现象与等沉比重点内容：等沉比对选煤效果的影响难点内容：对等沉比的理解参考资料：流体力学、 选矿学一、等沉现象、等沉粒和等沉比 1、定义；2、等沉比对选煤效果的影响：从等沉比的概念出发，认为选前必须分级是不全面的，因为真实的分选过程是很复杂的，并非绝对按0分选，这也被生产实践所证实。当然，物料分选时，粒度差别的过大，会给按密度分选带来一定的困难，因而，等沉比的概念，定性地显示了这个问题。物料选前分级与否，应考虑的因素较多，绝不能因等沉现象的存在，作为唯一考虑的依据。但是，由密度不同的矿石构成的粒群，经水力分析的方法测定其粒度组成时，同一沉降级别中的低密度颗粒均比高密度矿

17、粒粒度大。因此，密度不同矿粒的粒度比值应等于等沉比。此时，若已知某种矿粒的粒度，另一种矿粒的粒度叶根据等沉比的关系求出。二、等沉比计算利用沉降末速的通式求等沉比： 对应于两个不同密度1及2的颗粒， 三、影响等沉比的因素 1、介质密度的影响 2、等沉速度0的影响 3、颗粒形状的影响思考题：1、 矿粒在介质中沉降t0 t0 t0的原因；2、 等沉现象、等沉粒、等沉比；3、 等沉比对选煤效果的影响；4、 影响等沉比的因素。27 颗粒的干扰沉降规律重点内容：利亚申柯实验难点内容：利亚申柯实验的分析参考资料：流体力学、 选矿学扩展内容：自由沉降与干扰沉降的区别学习建议：学习在学习这部分内容的过程中，应积

18、极参加实验教学环节，通过实际做实验掌握理论知识。主要内容：一、干扰沉降的特点及常见的几种类型：1、自由沉降与干扰沉降的区别：2、容积浓度：3、常见的干扰沉降类型： 1） 颗粒在密度和粒度均一的粒群中沉降。2） 颗粒在粒度相同而密度不同的粒群中沉降，3） 颗粒在密度和粒度均不相同的粒群中沉降，4） 粗颗粒在微细分散悬浮液中沉降。 二、颗粒在均一粒群中的干扰沉降规律 1、研究历程：19世纪末叶开始有很多学者对干扰沉降进行了广泛的研究。2、利亚申柯实验：利亚申柯则从更广泛的基础上研究了干扰沉降现象。为了在研究中便于观测，利亚申柯首先研究了粒度和密度均一粒群，在上升介质流中的悬浮的情况。当粒群从整体上

19、看粒于空间某固定粒置时，按照相对性原理，此时介质上升流速，即可视为粒群中任一颗粒的干扰沉降速度。三、颗粒的干扰沉降末速透过粒群在不同上升水流中的悬浮试验，利亚申柯得出了干扰沉降的阻力系数如与自由沉降的阻力系数0r之间的关系为 实验指出：颗粒的粒度愈小、形状愈不规则，表面愈粗他则指数N愈大。因此，公式中的指数n值实际上不可能是一个常数。 只要将矿粒自由沉降末速公式中的阻力系数0r。用单扰改降的山力系数h。代入，就可得到矿粒干扰沉降末速h。 即矿粒粒群的干扰沉降末速等于松散度m的n次方与矿粒的自由沉降末速的乘积。思考题：1、 自由沉降与干扰沉降的区别；2、 容积浓度与松散度的分析；3、 干扰沉降的

20、几种类型；4、 颗粒的干扰沉降末速。28 粒群在上升水流中的分层规律重点内容：重介分层学说难点内容：重介分层学说，对不同的非均匀粒群在上升水流中的分层规律分析参考资料：流体力学、 选矿学扩展内容：重介分层学说的发展历程主要内容： 一、非均匀粒群在上升水该中的悬浮分层 分层结果： 1）密度相同而粒度不同的粒群 细矿粒集中在上层，粗矿粒集中在下层见图218 a。 2）粒度相同而密度不同的粒群 密度低的矿粒集中在上层，密度高的矿粒集中在下层见图2-18b。 3）密度不同（21），而粒度比值小于自由沉降等沉比的物料（d1/d2e0）密度低的矿粒集中在上层，密度高的矿粒集中在下层见图2-18c。 4）密

21、度不同（21），而粒度比值等于或大于自由沉降等沉比（d1/d2e0）的物料当上升水速较小时分层结果是密度低的矿粒处在上层，密度高的矿粒处于下层（这符合重力选矿的要求见图218 d、图219 a）； 二、粒群在上升水流中的悬浮分层学说及临界速度1、悬浮分层学说：认为粒群所构成的悬浮体。在密度方面具有与均质介质相同的性质，当两种悬浮体彼此混合时，与两种密度不同的均质介质（如水和煤油）混合时一样，在上升水流作用下始终是密度高的悬浮体集中在下层，密度低的悬浮体集中在上层。 2、重介分层学说：1）内容：非均匀粒群在上升水流中分层主要是受水动力学的支配，是按照各自的干扰沉降速度进行分层的。但是，对于粒群的

22、粒度比等于或大于自由沉降等流比时，粒群将按重介作用分层。在上升水速较小时，可以依靠高密度细粒悬浮体对低密度粗粒的重介作用，使低密度矿粒进入悬浮体的上都，即在上升水流中轻矿粒将按照其本身的密度与重矿物悬浮体的密度差发生分层。这种分层原理称之为重介分层学说。 2）按照重介分层学说，对不同的非均匀粒群在上升水流中的分层规律分析：3）临界水速：按照干扰沉降重介分层学说，对于粒度比等于或大于自由沉降等沉比的物料，控制其上升水速很重要，一定要使上升水速小于临界水速。临界水速应使su2=1时 上式就是推导出的新的临界水速理论公式。根据理论公式计算出的临界水速与实测值相比额为吻合。 思考题：1、 非均匀粒群在

23、上升水该中的悬浮分层结果；2、 按照重介分层学说，对不同的非均匀粒群在上升水流中的分层规律分析；3、 表观粘度、非牛顿体；4、 按重介作用分层的两个条件。第三章 物料密度组成分析及其可选性31 物料密度组成的测定方法及数据整理和计算重点内容：浮沉试验难点内容：试验数据的整理与计算参考资料：GB47787、GB/T164171996 煤炭密度组成的测定，主要是测定选前原煤的密度组成，目的是通过浮沉试验考察不同密度成分在原煤中的数量和质量，从而来研究原煤的性质。，浮沉试验是将煤样用不同密度的重液分成不同密度级，并测定各级产物的产率及特性。一是粒度大于0.5mm煤样的浮沉试验；再一是粒度小于0.5m

24、m的煤泥（粉）浮沉试验，这种浮沉试验又叫小浮沉试验。两者的区别在于配制重液所用药剂不同，以及操作过程有别。 根据国家标准规定，不同粒度级别所用煤样的最小重量，应符合表32规定。 据国家标准规定，煤样可按下列密度分成不同密度组：1.30、1.40、1.5O、1.60、1.70、1.80、2.00kgL。必要时可增加 1.25、1.35、1.45、1.55、1.90或2.10kgL等密度。当小于1.30kgL密度级的产率若大于20时，必须增加1.25kgL密度。无烟煤可依具体情况适当减少或增加某些密度级。 二、煤炭浮沉试验资料的整理与计算思考题：1、 浮沉试验、步骤；2、 浮沉资料综合表计算方法。

25、 32 可选性曲线重点内容：可选性曲线的绘制方法难点内容：、曲线的绘制参考资料：GB47787、GB/T164171996扩展内容：各曲线间的关系学习建议：可结合选矿多媒体CAI课件来学习 一、可选性曲线：根据物料浮沉试验结果而绘制出的一组曲线，称为可选性曲线。可选性：按所要求的质量指标，从原料中分选出产品的难易程度。 二、原煤可选性曲线（HR曲线）的绘制及应用 1灰分特性的线（曲线）的绘制 2密度曲线（曲线）的绘制 3浮物曲线（曲线）的绘制 （二）可选性曲线的应用 可选性曲线的主要用途有三个方面，一是评定原煤的可选性；二是利用曲线确定重力选煤过程的理论工艺指标；三是为计算数量效率和质量效率提

26、供精煤理论产率及精煤理论灰分的数据。思考题：1、 可选性曲线定义、所包括的曲线；2、 曲线的意义；3、 曲线的意义；4、 可选性曲线的用途；5、 可选性评定标准。33 中国煤炭可选性的评定标准主要内容：学生应对我国煤炭的可选性的评定标准有一个大概的了解。 中国煤炭可选性评定标准见表310所列。思考题：6、 可选性曲线定义、所包括的曲线；7、 曲线的意义；8、 曲线的意义；9、 可选性曲线的用途；10、 可选性评定标准。第四章 重力选矿结果的统计规律及工艺效果的评定41 重力分选过程中矿粒在产物中的分配率学习本节内容首先要了解分配率的概率：是指产品中某一成分（密度级或粒度级）的数量与原料中该成分

27、数量的百分比。同时要学习会分析重力选矿结果服从大数现象规律的原因。对于分配率的特性要从从统计学观点本分析，一个密度为的矿粒进入某产物中去的概率，等于具有密度为的矿粒群分配到该产物中的百分数。按粒度差别进行分级的过程也是同理。密度相同的矿粒，粗粒级矿粒进入粗粒级产物中的分配率是（ddF）的函数；细粒级矿粒进入细粒级产物中的分配率是（dF一d）的函数。某一粒度的矿粒群在粗粒级产物中的分配率是，则在细粒级产物中的分配率便是100。分配率与原料的粒度组成和分级粒度dF无关，它仅仅是反映了分级设备的构造特性与操作制度综合体现的工艺效果。若某一粒群在轻、重产物中的分配率各为50时，该粒群的密度称为分配密度

28、，用代号p表示。同理，若密度相同的粒群，在粗、细粒级产物中的分配率均为50%，该粒群的粒度称为分配粒度，以代号dp表示。用分配密度可以代表实际分选密度；同样，用分配粒度也可以代表实际分级粒度。42 分配曲线的绘制重点内容：分配性曲线的绘制方法难点内容：分配率的计算参考资料： GB/T157151995扩展内容：分配曲线应用 一、分配曲线的概念及用途1、定义：分配曲线是不同成分（密度级或粒度级）在某一产品中的分配率的图示，是表示分离效果的特性曲线。2、用途：分配曲线与其它分选效率的评定方法不同，它不是将分选过程简单地看成是两种纯组分（如高密度与低密度，粗粒与细粒）间的分离，而是将原料又细分为许多

29、质量不同的级别，用各级别进入产物中的概率，即分配率来反映分选结果。 二、分配曲线的绘制 1、曲线规格：绘制分配曲线采用常数直角坐标。左边纵坐标为重产品分配率，下面原点为0，上面终点为100；右边纵坐标为轻产品分配率，上面原点也为0，下面终点为100，以2mm长度代表1分配率。横坐标为密度，密度范围视需要而定，以2mm长度代青0.01gcm3，总长度可取2O0mm。按规定只画重产品一条分配曲线。 2、理论基础：作图采用近似回归法。各密度级的分配率所对应的密度为该密度级上下限的算术平均值。若没有上下限的密度级，则采用其平均真密度。根据各分配点到曲线距离的平方和，以尽量小的原则，绘制一条光滑的S形曲

30、线。当分配率为75至分配率为25范围内分配点较少时，根据内插法计算12点作为参考点，也可采用拉格朗日三点插值公式。当然，若密度级别较少，分配点稀疏，加上描点人主观因素的影响，往往同样几个点，因描法不同，曲线形状也随之有别。因此，在具体绘制分配曲线时，应尽可能多划分几个密度级别，使分配点多些，曲线就可能画得更加准确。 思考题：1、 分配率、分配曲线；2、 分配曲线的绘制、步骤。43 分配曲线的特性参数重点内容：分配曲线呈正态分布的理论模型及其特征参数难点内容：分配曲线的特征参数参考资料： GB/T157151995扩展内容：各曲线间的关系 一分配曲线呈正态分布的理论模型及其特征参数 1、理论模型：其它符号同前。从上式可以看出，各密度级别的分配率1 只与分选密度p及标准误差两个参数有关。只要这两个参数一经确定，按照1值与值间的固定函数关系，即可把整条分配曲线绘出来。由于分配曲线是一条单调上升曲线，当分配曲线呈正态分布时