第7次讲课程名称：《重力选矿》摘要第五章跳汰选矿第一节概述授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，了解跳汰选矿的相关概念，掌握偏心连杆机构跳汰机内水流的运动特性、跳汰床层中颗粒的受力和运动分析、在跳汰周期各阶段床层的分层过程以及跳汰周期曲线的选择。同时掌握隔膜跳汰机的类型、构造及工作过程以及优缺点，同时，还要掌握影响跳汰选矿的工艺因素。【主要内容】1、偏心连杆机构跳汰机内水流的运动特性2、跳汰床层中颗粒的受力和运动分析3、跳汰周期各阶段床层的分层过程4、跳汰选矿的相关概念5、隔膜跳汰机的类型、构造及工作过程以及优缺点6、跳汰选矿的工艺影响因素[重点】1、跳汰床层中颗粒的运动2、跳汰周期各阶段床层的分层过程分析3、隔膜跳汰机的构造及工作过程内容【本讲课程的引入】这节课我们主要介绍了跳汰选矿一些最基础的概念，以及深入讲解跳汰选矿的基本原理。【本讲课程的内容】第五章跳汰选矿
课程名称：《重力选矿》 第 7 次讲 摘要 授课题目（章、节） 第五章 跳汰选矿 第一节 概述 第二节 跳汰选矿原理 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，了解跳汰选矿的相关概念，掌握偏心连杆机构跳汰机内水流的运动特 性、跳汰床层中颗粒的受力和运动分析、在跳汰周期各阶段床层的分层过程以及跳汰周期曲线的选择。同 时掌握隔膜跳汰机的类型、构造及工作过程以及优缺点，同时，还要掌握影响跳汰选矿的工艺因素。 【主要内容】1、偏心连杆机构跳汰机内水流的运动特性 2、跳汰床层中颗粒的受力和运动分析 3、跳汰周期各阶段床层的分层过程 4、跳汰选矿的相关概念 5、隔膜跳汰机的类型、构造及工作过程以及优缺点 6、跳汰选矿的工艺影响因素 【重 点】1、跳汰床层中颗粒的运动 2、跳汰周期各阶段床层的分层过程分析 3、隔膜跳汰机的构造及工作过程 内容 【本讲课程的引入】这节课我们主要介绍了跳汰选矿一些最基础的概念，以及深入讲解跳 汰选矿的基本原理。 【本讲课程的内容】 第五章 跳汰选矿
第一节概述一、跳汰选矿的基本概念1、跳汰选矿：跳汰选矿是指矿粒在垂直交变介质流中按密度分选的重选作业。2、介质：跳汰选矿的过程中，所使用的介质可以是水，也可以是空气。以水作为分选介质时，称为水介质跳汰或水力跳汰：若以空气为分选介质，则称风力跳汰。3、床层：矿石给到跳汰机的筛板上，形成一个密集的物料层，称作床层。4、过程：图7一1所描绘的就是物料在一个跳汰同期中，所经历的松散与分层过程。(B）b)(e)(d)图7-1矿粒在跳汰时的分层过程a一一分层前颗粒混杂堆积；b一一上升水流将床层抬起c一一颗粒在水流中沉降分层；d一一水流下降，床层紧密，重矿物进入底层5、跳汰周期及其曲线跳汰周期：跳汰过程中脉动水每完成上升、下降一次周期性变化所用时间称为跳汰周期。跳汰周期曲线：在一个周期内表示水流速度随时间变化的曲线称为跳汰周期曲线。机械冲程：隔膜或筛板运动的最大距离称作机械冲程，用1表示；水流冲程：水流在跳汰室内上下运动的最大距离称为水流冲程：冲次：水流或隔膜每分钟运动的周期次数，用n表示。床层厚度、周期曲线形式、冲程和冲次是影响跳汰选别过程中的重要参数。二、跳汰分选在重力选矿中的地位跳汰分选法的优点：工艺流程简单、设备操作维修方便、处理能力大、且有足够的分选精确度。因此，在生产中应用很普遍，是重力选矿中，最重要的一种分选方法。第二节跳汰选矿原理一、偏心连杆机构跳汰机内水流的运动特性偏心连杆机构是矿用跳汰机采用最多的传动方式，推动水流运动有着共同的特性。设：偏心轮转数为n转/分，角速度为の（弧度/秒rad/s），偏心距r(mm)，机械冲程1(mm)。偏心轮从回转中心上方经过t时间后转过角
第一节 概 述 一、跳汰选矿的基本概念 1、跳汰选矿：跳汰选矿是指矿粒在垂直交变介质流中按密度分选的重选作业。 2、介质：跳汰选矿的过程中，所使用的介质可以是水，也可以是空气。以水作为分选 介质时，称为水介质跳汰或水力跳汰；若以空气为分选介质，则称风力跳汰。 3、床层：矿石给到跳汰机的筛板上，形成一个密集的物料层，称作床层。 4、过程：图 7－1 所描绘的就是物料在一个跳汰同期中，所经历的松散与分层过程。 图 7-1 矿粒在跳汰时的分层过程 a——分层前颗粒混杂堆积；b——上升水流将床层抬起 c——颗粒在水流中沉降分层； d——水流下降，床层紧密，重矿物进入底层 5、跳汰周期及其曲线 跳汰周期：跳汰过程中脉动水每完成上升、下降一次周期性变化所用时间称为跳汰周 期。 跳汰周期曲线：在一个周期内表示水流速度随时间变化的曲线称为跳汰周期曲线。 机械冲程：隔膜或筛板运动的最大距离称作机械冲程，用 l 表示； 水流冲程：水流在跳汰室内上下运动的最大距离称为水流冲程； 冲次：水流或隔膜每分钟运动的周期次数，用 n 表示。 床层厚度、周期曲线形式、冲程和冲次是影响跳汰选别过程中的重要参数。 二、跳汰分选在重力选矿中的地位 跳汰分选法的优点：工艺流程简单、设备操作维修方便、处理能力大、且有足够的分 选精确度。因此，在生产中应用很普遍，是重力选矿中，最重要的一种分选方法。 第二节 跳汰选矿原理 一、偏心连杆机构跳汰机内水流的运动特性 偏心连杆机构是矿用跳汰机采用最多的传动方式，推动水流运动有着共同的特性。 设：偏心轮转数为 n 转／分，角速度为 （弧度／秒 rad/s），偏心距 r(mm)，机械冲 程 l(mm)。偏心轮从回转中心上方经过 t 时间后转过 角
2元m可=Φ=at60图7-2偏心连杆机构运动示意图当连杆长度相对于偏心距较大时，则隔膜的运动速度可认为等于偏心距端点的垂直分速度：112元msin at=0.524×10-1·nsin αt隔膜速度：c=orsinot=-sin=22 60112元m当时，Cmm“2可==0.524×10-1nx222 60当Φ=0、元时，Cmin=0。在一个跳汰周期内隔膜的平均速度cma：2121I.n0.33×10-1n-0Cmea=-60T30n隔膜面积冲程系数：β：（跳汰机的隔膜面积一般小于筛板面积）筛板面积跳汰室中的脉动水流速度与隔膜的运动速度c的关系为：1u=βc=β=sin ut2u=β×0.524×10-l.n·sinat上式表明，在偏心连杆机构跳汰机内，水流的速度曲线为一正弦函数曲线（见图8—3)。当=时，Umx =βcmx =β×0.524×10-l1 n2Umea=βcmea=β×0.33×10-11·n
= t 60 2n = 图 7-2 偏心连杆机构运动示意图 当连杆长度相对于偏心距较大时，则隔膜的运动速度可认为等于偏心距端点的垂直分 速度： 隔膜速度： t l n t l n t l c r t sin 0.524 10 sin 60 2 2 sin 2 sin 1 = = = = − 当 2 = 时， l n l l n c = = = −1 max 0.524 10 60 2 2 2 当 = 0、时，cmin = 0 。在一个跳汰周期内隔膜的平均速度 mea c ： l n l n n l T l cmea = = = = −1 0.33 10 60 30 2 2 冲程系数： 筛板面积 隔膜面积 = （跳汰机的隔膜面积一般小于筛板面积） 跳汰室中的脉动水流速度与隔膜的运动速度 c 的关系为： t l u c sin 2 = = u 0.524 10 l n sin t 1 = － 上式表明，在偏心连杆机构跳汰机内，水流的速度曲线为一正弦函数曲线(见图 8—3）。 当 2 = 时， u = c = l n 1 max max 0.524 10－ umea = cmea = l n 1 0.33 10－
图7-3正弦跳汰周期的水流运动速度、加速度和位移曲线跳汰室中脉动水流的加速度a，可对速度u求导得出。1 (2m)du1β小000--cosat=β×0.548×10-2.l.n2cosala=260可见水流的加速度曲线为一余弦函数曲线（见图7-3）。当at=0时，amx=β×0.548×10-2.1n2跳汰室中脉动水流的位移h，可对速度u积分得出：1h=[udt=β.-.[sin atdt=-β..cost+k，求常数k，当=o时，h=0，22-β.=.+k=0，k=β.=，再代入上式得：h=β.=(1-cosαt)222当ot=元，hmx=β-1由水流的速度、加速度和位移方程，我们知道：aα (ln)hα(l)u oc (In)调节冲程、冲次，可改变水流的速度、加速度和位移，但影响是不一样的。二、跳汰床层中颗粒的受力和运动分析跳汰选矿过程中的水流是垂直交变的，是非稳定流。因而颗粒受力情况比较复杂，下面对颗粒受力情况具体分析。设向上的方向为正方向。1、颗粒在介质中的有效重力Go3、介质的加速度引起的惯性阻力R。4、加速运动的介质流对颗粒的附加推动力Pac5、机械阻力Rm将上述各项作用力加以综合，可得到颗粒在跳汰过程中受力的方程式：(o)gyd-ddy-_d6Pao66dt6dt
图 7-3 正弦跳汰周期的水流运动速度、加速度和位移曲线 跳汰室中脉动水流的加速度 a，可对速度 u 求导得出。 t l n t l n t l dt du a cos 0.548 10 cos 60 2 2 cos 2 2 2 2 2 = = = = − 可见水流的加速度曲线为一余弦函数曲线(见图 7-3)。 当 t = 0 时， 2 2 amax = 0.54810 l n − 跳汰室中脉动水流的位移 h，可对速度 u 积分得出： t k l tdt l h = udt = = − + cos 2 sin 2 ，求常数 k，当 t=0 时，h=0， 0 2 − +k = l ， 2 l k = ，再代入上式得： (1 cos ) 2 t l h = − 当 t = h = l ， max 由水流的速度、加速度和位移方程，我们知道： u (ln) (ln ) 2 a h (l) 调节冲程、冲次，可改变水流的速度、加速度和位移，但影响是不一样的。 二、跳汰床层中颗粒的受力和运动分析 跳汰选矿过程中的水流是垂直交变的，是非稳定流。因而颗粒受力情况比较复杂，下 面对颗粒受力情况具体分析。设向上的方向为正方向。 1、颗粒在介质中的有效重力 G0， 3、介质的加速度引起的惯性阻力 Rac 4、加速运动的介质流对颗粒的附加推动力 Pac 5、机械阻力 Rm 将上述各项作用力加以综合，可得到颗粒在跳汰过程中受力的方程式： vo c c a d dt d dv g d v d dt d dv 6 6 ( ) 6 6 3 3 2 2 3 3 = − − − +
5除以上式，得到单位质量矿粒的运动微分方程式：以m=年6g+6wpv.?dv--S-p.P.dv+Pag±odi+gamdt---Srds分析：第1项-P一g，是矿粒在介质中沉降的初加速度go。在介质p一定时，只与矿粒的8密度有关，并随着的增大而增加，与矿粒的形状和粒度无关，故该项是对矿粒按密度分层的最有效因素。若增大介质的密度，也可使轻、重矿物颗粒间的初加速度的差，即用重介质跳汰可以获得更好的分选效果。第2项表示速度阻力对颗粒运动的影响，其值随着相对速度的平方而急剧增大，是推动床层创造松散条件的主要作用力，同时与颗粒粒度、密度有关，即影响因素不再是单一的密度。因此，重矿物细颗粒与轻矿物粗颗粒可能因阻力加速度相近而相互混杂。这种影响随着相对水速的增大及作用时间的增长而增强。处理密度较大的金属矿石，尤其是粒度较大时，松散床层需要较大的水速，粒度影响就更显著一些，这时需窄级别入选。而在矿石的比重小，如选煤时借较小的相对速度即可将床层松散开来，此时的入选矿石粒度范围可放宽。第3项和第4项是颗粒的加速度运动和介质的加速度运动给与颗粒的动力作用。它们的大小均只与颗粒密度有关，而与粒度无关，但对分层的作用则与运动方向有关。（1分）附加的惯性阻力只在颗粒相对向下运动时，即v为负值的条件下，才对按密度分层有利。1分）而介质的加速度α。方向向上时，密度小的升起的快，密度大的升起的慢，因而，对按密度分层有利（1分）：当α方向向下时，阻重矿物却要停留在上层，是不利因素，故向下的加速度应尽量减小。对跳汰过程中颗粒运动微分方程式的分析，可归纳出两个要点：（1）矿粒运动状态除与密度有关外，还与粒度和形状有关。而粒度和形状的影响仅体现在介质阻力加速度（第2项）上，其数值与相对速度的平方成正比。因此，在跳汰过程中，尽量减少矿粒与介质之间的相对运动速度是至关重要的。（2）介质的运动状态（速度和加速度）对矿粒的运动或者说是对床层的分层有重要影响，因此只要选择适当的水速和加速度就会为按密度分层创造有利条件。三、在跳汰周期各阶段床层的分层过程将一个正弦跳汰周期分成4个阶段：元）第I阶段：上升水流运动前半期（0-至，上升水流在前/2周期内，水流运动的-2特点是，水流上升，其速度越来越大，速度方向向上，其加速度方向也向上。速度由零增
以 6 3 d m = 除以上式，得到单位质量矿粒的运动微分方程式： vo c c a dt dv d v g dt dv − + − = − 2 6 分析： 第 1 项 g − ，是矿粒在介质中沉降的初加速度 g0。在介质 一定时，只与矿粒的 密度有关，并随着 的增大而增加，与矿粒的形状和粒度无关，故该项是对矿粒按密度分 层的最有效因素。若增大介质的密度，也可使轻、重矿物颗粒间的初加速度的差，即用重 介质跳汰可以获得更好的分选效果。 第 2 项表示速度阻力对颗粒运动的影响，其值随着相对速度的平方而急剧增大，是推 动床层创造松散条件的主要作用力，同时与颗粒粒度、密度有关，即影响因素不再是单一 的密度。因此，重矿物细颗粒与轻矿物粗颗粒可能因阻力加速度相近而相互混杂。这种影 响随着相对水速的增大及作用时间的增长而增强。处理密度较大的金属矿石，尤其是粒度 较大时，松散床层需要较大的水速，粒度影响就更显著一些，这时需窄级别入选。而在矿 石的比重小，如选煤时借较小的相对速度即可将床层松散开来，此时的入选矿石粒度范围 可放宽。 第 3 项和第 4 项是颗粒的加速度运动和介质的加速度运动给与颗粒的动力作用。它们 的大小均只与颗粒密度有关，而与粒度无关，但对分层的作用则与运动方向有关。（1 分） 附加的惯性阻力只在颗粒相对向下运动时，即 vc为负值的条件下，才对按密度分层有利。1 分）而介质的加速度 vo a 方向向上时，密度小的升起的快，密度大的升起的慢，因而，对按 密度分层有利（1 分）；当 vo a 方向向下时，阻重矿物却要停留在上层，是不利因素，故向下 的加速度应尽量减小。 对跳汰过程中颗粒运动微分方程式的分析，可归纳出两个要点： （1）矿粒运动状态除与密度有关外，还与粒度和形状有关。而粒度和形状的影响仅体 现在介质阻力加速度（第 2 项）上，其数值与相对速度的平方成正比。因此，在跳汰过程 中，尽量减少矿粒与介质之间的相对运动速度是至关重要的。 （2）介质的运动状态（速度和加速度）对矿粒的运动或者说是对床层的分层有重要影 响，因此只要选择适当的水速和加速度就会为按密度分层创造有利条件。 三、在跳汰周期各阶段床层的分层过程 将一个正弦跳汰周期分成 4 个阶段： 第Ⅰ阶段：上升水流运动前半期（ ) 2 0 − ，上升水流在前π／2 周期内，水流运动的 特点是，水流上升，其速度越来越大，速度方向向上，其加速度方向也向上。速度由零增