横流皮带选矿机流膜运动规律及其分选原理.pdf

横流皮带选矿机流膜运动规律及其分选原理 南 方冶 金 学 院 塑 [ 摘要 介绍了植流 皮带选矿机遣别对滤腱运动规律． 分别讨论了 矿物颗粒在横向水汽、皮带 佧匀谴 直线运 动殛近 于圆 周的轨道 式振 动作用 下_赢膜 的运动 方程 ；并研 究了 横 慌 皮 带选 矿机 的选别 理 ， ／ ， 关 键 词 ； 墅 型删 原 理 历 一 一 ／ ，J 一 1 横流皮 带选矿机 流膜运动规律 横流皮带选矿机是一种在综合力场中选 别细粒矿 石的重 力选矿 精选设矿。矿物 颗粒 在横 向水 流冲洗作用 、分 选皮带作 匀速直线 运动及 近于圆 的 轨道 式振动综 合力作用下 进 行松 散分 层。现 以清 水为例分 别讨论这三 种情况 下流膜 的运动规 律。 1 ． 1 分选皮带静 止时横 向永流 运动方程 如 图 1所示，在水流 内部 面积 为A的 两 层 面间， 牯性 摩擦 力重力分别 为 F A W H h Ap g s i nc 当水流达匀 速流动时，Fw ，即； A H-h Ap i n a ∞姻∞ 蛔∞∞∞∞∞∞ ％ 4 结语 解该微分方程 得 u h 2 H h 1 式中 U 一 距床底 高h 处 液层流 速 ，c m／ } p 一 液体密 度，g ／ e ra。 ； J 一 液体粘度 ，P 泊 ， n ～ 分选 皮带倾角， 。 ； g 一 重力加速度 ，9 8 0 c m／ ； H一 液层总厚度 ，c m。 图 1 皮 带静 止时横向水流运 动情 况 以清 水为例，分选 时a1 ． 5 。 ， 单位 宽度 1在包括钢有色三厂新建稀土浮选 车阅 ，处理取 自选矿厂部分 尾矿作为回 收稀 士的原料是合理的，同单一浮选法可获得稀 土精矿 品位达6 0 TB ． O s 以上。 2采用 浮选法 回收稀土元素 ，较用 重选法 浮一重联 合不 仅 简 军 了工艺流 程，其精矿品位可提高一倩，回收字 电商。 ∞％9 婷 ∞∞ ∞∞∞98∞∞∞ 3环 肟酸铵是捕收稀 土矿物 的有效 捕收 剂，精矿 品位 已达 国外类似企业 美 国 帕新 山稀 土选 冶厂的产 品质量 。 4新建 该精选车间回收稀土以选厂 尾矿为原料 比以浮选泡沫为原料可节省基建 投资约 4 0 万 元，年效益 多收 5 3 万元。该车 间 为 包钢 选矿 厂 尾矿 综合利用提供 了经验 。 参 考文献 略 责任 编辑王家骧 有 色矿 山一 i 9 9 ；3 ． 1 维普资讯 上的流量 为0 ． ,1 6 c m。 ／ “c m，由 计 算 知 此 时H0 ． 0 8 1 3 e ra，以不 同的h 值 代入 1 式 可得 出流膜 中各高度流 层的速度 及 层问的 相对 速度差 异， 见表 1。 表 l 带面静止时 滚屡间速度的相 对 差异 一 1 ． 2 分 选皮带匀速直 线 运 动时水流运 动方 式 如 图 2所 示 ，设分选 皮带上 液层 厚度 为 H，在 距 皮带底h 处 取 微小 液层d b ，作 用于 微小 液层d h 底部的摩擦力 为 - - 一V 圉2 皮带作 匀速直线 运动情况 一 一{ 作用 于液层上部 的摩擦 力为； t 曲 令作 用 于液 层间的摩 擦 力 的 接触 面积 为S 。 则 作用于整个d h 流层的运动微分方程 为 p d h S 粤一 一 d h s 鲁 d h S 有 色矿 山～ l 9 9 3 ． 1 整理上式，并 由起 始 条 件 及 边界可 以推导 出当皮带作匀 速直 线运 动时 ，距带 面高为 h 处 液层的 瞬时 速 度 可 由 以 下 数理方程 解 出 v t ≥o ， h≥0 ” ’ “ U h h． 0 0 u 0，t V 、 U h 。 。 ， t 0 解 该数理 方程， “ 得 U b V 嘉 孚 舌 一 丢 “ ] 2 式中U h 一距带面h 处 流层的速度 ，c m／ ] V 一带面匀速运动的速度，c m ／ s ] v 一 流体 的运动粘度， v h ， 为时间 。 将5 mm内各流层 在 不 坷 时 间的运动 速 夏，按式 2汁算，列成表 2，其中流层 的速度以U h ／ v表示 。 表2带面 匀迭直 线运动时 各流 层 的运 动速废 水 屠高 hmm 1 S z S 速度 u ／V 5 S l o S 1 m i n 1 h 从 表 2看 出；时 间越 长，流层的速度 愈 接近 于V，且各 层闾的速度 差 值越小 ，当时 间大 于 1小时 1 h 时，且 H小 于5 ram时， 流层间的速度差 近于常数 。更 具体 地说，当 时间一定时， 液层位置离分 选皮带愈远，贝 哩 U 愈小 ， 液层位 置 为无 限远时， U 0， 一 57 维普资讯 另一方 面，当液层位置一定时 ，时 间越 长， 则 愈大，当时闻无限大时，则U V。 此 时 ，可 以说，液层 间没有 因带面 的匀速直 线 运 动而 产生速度梯度 。所 以可得 出结 论； 当 选别达到一定时 问后 ，皮 带的匀速直线运动 只 起搬 运矿 物的作用 。 1 ． 3 分选 皮带作回旋 运 动时水 流运 动方 向 分选 带面作 回 旋 运 动时，距带 面h 处 的 液层速度 可根据 以下 热传 导方程求 出 f i m 1 U h 0，t ∞ n B c o s a t A 。 s i a n { o t 根 据叠加原理 ， “ 鼹该 热传 导方程 ，得 到 距 带面h 处 的液流速度 为 一 ∑ OU n e 一 √ f s 。 ∑ n e 一 [ n c o s n co t B’ l ’ 一 h ／ A s i ∞ t 一 一h n 2 { o p ‘ ] 式 中 u 一 距带面h 处 渡流速度，c m／ s ； 。～旋 转角速度 ，r a d ／ s m一级数 ，对 横流皮带选矿机m2 ； A 、B 一 傅里 叶系数 t 一 时 间，。 ； p 一 液体密 度，g ／ c m。 J 一 液体 牯度 ，p 泊； ．e 一 自然 对数 底 。 显然， n c o l h／ j 耐 ，U b 达最大 2 L L 值，此时，U h 主要取决于e √n 0 3 即 ， p u 一 √ 3 取 转速为4 4 5 r ／ rai n ， 则∞4 6 ． 6 r a d ／ s ， 由 式 3得到不 同高度h 处 水 流 的 运 动 速 度及稆 邻 层 间 速度的相对 差 异 ，见 表 一 5 8一 - 3 。 表3 皮带 回旋运动时渡屡问 速度 相对 罄异 h m遗麈 诅。 I h 表示 流 量 饔 对 比较表 1 及 表 3可 以看 出 当带面作轨 道旋 回运动时 ，流体 层问所产 生的速 度相对 差 异比带面静止时仅有横 向水 流作 用所 产生 的速度 相对 差异大得 多。这说明；偏重锤的 轨道旋 转运 动是 产生速度 梯度的主要因素 ， 它 比流体固有运 动产 生的 速度梯度大得多 。 综合 上述 三种 情况，可 以 得 出 如下 结 论横流皮带选矿机分选过程中，流膜层问 的速 度梯度 以偏重锤旋 转运动产生 的为主 斜面流产生的居第二位，但斜面流是把矿粒 沿斜 面洗 下的 主要 力量 }分选皮带 的匀速直 线运 动只 起搬 运矿 物的作用。 2 横流皮 带选矿机 分选原理探讨 同其它 薄流膜 重选设备类似 ，横 流皮 带 选矿机也是借助拜格诺层问剪切力使矿粒分 层的 ，但正 如本文 第一部分所讨论 的，在横 流皮 带选矿机 中，流膜 层问的速梯度 以偏重 锤的回旋运动产生的为主，斜面流居次要地 位 。这点和其 它薄流膜 重选设备是不 同的 。 横流皮带选矿机在选别过程中，矿浆在 选 别皮 带上分两 个 区给矿 区和 清洗 区。当 矿 浆通过 匀分板给入分选皮 带后 ，矿 粒在平 行 于带的旋 转剪切 力 及 横 向清 洗水 的作 用 下 ，迅速按密度分 层。在此过程 中，偏重锤 有 色矿 山一 1 9 9 3 ． 1 维普资讯 的旋 转运动起 了决定 性作 用 ，它产生的速度 梯度比斜面水流固有运动产生的速度梯度大 得多， 因此 ， 强化 了层间的切剪应力 ， 为矿粒 在床面上的松散与分层创造了有利条件。根 据 科格诺理论 ，“ 当悬 浮 体 受 到 连 续 剪 切时，在垂直于皮带的平面上便会产生一个 向上 的分散 压力，这个 压力与矿 粒粒径 的平 方及剪 切速度 成正 比。因此 ，粒度大密度小 的矿 粒优 先上 浮进入 流变层，粒度小密度 大 的矿粒则沉 积于皮带 表面，在 矿粒与皮带 间 摩擦力的作用下被连续前进的皮带运向清洗 区。在清洗区，由于旋转剪切力的增加和清 洗水 的作用 ，沉积 于带面上的重矿 层进一步 扩散并受到横向水流的清洗，使混入的脉石 矿物排入中矿 槽，而重矿物再经清水清洗后 排入精矿 槽。 当分选皮带在偏重锤作用下作椭圆形运 动时 ，其上各点 亦 作 椭 圆运动，如图 3 所 示 。各点在 运动的一周内 ，在液 层的传播 高 度范围内，所牵引的液层运动方向必将与横 横向水流方岛 b 转方 向 皮带运 动方 向 图3选矿原理示意 图 向水流 的流向出现正交 、斜交 、顺 向及逆 向 的时刻 。在 a 点和 c 点，振动 投影在斜 面流方 向上 的速度 最 大 ，但 a 点为逆 向 即速度投 影方 向和横向水流方 向相反 ，各液层 的流 速是两种速 度之差，速 度 梯 度 小 、剪切力 弱}c 点则恰恰相反，速度 梯 度大、剪切力 强 。对沉 积的 矿 粒 而言，在a 点，液流相对 于沉 积矿 的运动速度是两种 速度之和，具在 强的冲洗 能力，能将沉 积层表面及 其 附近 的 矿 粒举高底部，并 将其中 一 部分 冲走 J在 c 点，液流相对于沉积矿 粒的运动速度是两种 速度之差，冲刷力强。在b 点和d 点，液流方 向和旋 转方 向垂 直 。在振动 的a b c d a 一周内，悬浮的和被液流举离 底 面的矿粒 在剪 切力由弱到强的情况 下发生分层，除 其 中悬浮较高的一些轻矿粒被斜面流带走外， 其 余的矿粒又在分散 压由强变弱 的条件下 沉 积到底面上。就这样，在矿浆流经斜面的整 个时间 内，沉下 的矿 粒经过这样 反复 多次淘 洗，大部分脉石矿粒被洗入尾矿，留在带面 上的多为 比重较大 的矿 物颗粒 。 参考文献 1 ． 佟庆理．两柜流体理论基础．北京冶金工业 出服社 ， l 9 8 2 ．1 t 3 ～ 1 7 6 ． 2 ． A H 吉洪诺夫。 A A 萨马尔斯基．数学物理 方 程 上册 ．北 京 人民教育 出 版 社 ． 1 9 5 6 ．5 0 6 5 ． 3 ． T y m My i n t U．数学物理中的偏赦分方程． 上海 ，上海科技 出肢社 ， I 9 8 3 ．1 9 3 ～ 1 9 8． ‘ ． 南京工学院数学教研组 ， 数学物理方程与特稚 函数．北京 高等教育出版社． 1 9 8 2 ．4 5 7 0 ． 责任编辑王家骧 上接 第4 O 页 虢 汰室 内的矿石分层广度和水 的工况参数 。 因为这 些水参 数容易 测定，所 以，这种模型 能 够 提供 矿石分层广度 和进行 特殊选煤跳 汰 机振 幅的控制， 以获 得令人满意 的 矿 石 分 层。控制动作利用一种靠近废料排出机构的 有 色矿 山一 l 9 9 3 ． 1 核子 浓度 测定仪来完 成 。这种新 型仪表 与数 字计算机控制系统联用，对减少跳汰机停车 时 间， 提高跳汰机实收 率1 没有 问题 。 “ ” 李怀先，王家骧译自 Mi n i n g An n u a l Re v i e w 1 9 92 ， 2 3 3 2 4 5 ． 一 5 9 维普资讯