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重力选矿,第一章重力选矿gravityconcentration概论第一节选矿（Mineralprocessing的概念oredressing,mineraldressing１）有用矿物能为人类利用的矿物。２）矿石含有有用矿物的矿物集合体中，若有用成分的含量，在当前技术经济条件下，能够富集加以利用的矿物集合体。3）脉石在矿石中含有目前无法富集或工业尚不能利用的一些矿物。（对于煤炭来说，不能作煤使用而以SiO2为主要成分的矿石叫矸石。）,４）选矿利用矿物的性质（如物理或物理化学性质）的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离，并达到使有用矿物相对富集的过程。５）精矿Concentration选矿选出的经富集的有用矿物。６）尾矿Tailing弃之的无用产物称为尾矿。对煤炭而言，将煤和矸石分离，从而获得质量不同的产物，称为选煤。,２基本选矿方法,选矿,物理选矿,浮游选矿,化学选矿,其它选矿,,,,,,,重选,磁选,电选等,,,,,根据粒度、密度、形状、硬度、颜色、光泽、磁性及电性等差异,,据表面的物理化学性质（如颗粒表面的浸湿性等）差异,据化学性质所存在的差异,据其它（如生物）差异,,,第二节重力选矿的任务和方法１）重力选矿的依据重力选矿方法的主要依据，是品位或灰分不同的物料，在密度上的差别。对于细粒及微细粒级的物料，按粒度分级依据粒度不同的颗粒，在介质中沉降速度的差异。２）对重选设备的要求重选过程是在运动过程中逐步完成分离的。重力设备，应具有使性质不同的矿粒，有不同的运动状况（运动的方向、速度、加速度及运动轨迹等）。,３）重选的介质重选过程是在介质中进行的。介质密度高，性质不同矿粒在运动状态上的差别就大，因而分选效果也就更加好。重力选矿过程中所用的介质有空气、水、重液（密度大于水的液体或高密度盐类的水溶液）及悬浮液（固体微粒与水的混合物），也可用固体微粒与空气的混合物，即空气重介质。４）重选过程颗粒受力物体不仅受重力的作用，而且还承受介质作用于物体上的浮力及介质对运动物体的阻力。,５）重选过程密度差起主要作用重力选矿程中，应降低矿粒的粒度和形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中，能起主导作用。６）重选中的介质流连续上升、间断上升、间断下降、上下交变、倾斜流、旋转流。常见的重选方法有重介质选矿、跳汰选矿、旋转介质流分选、摇床分选、斜槽分选等。本课程将详细介绍以上各选矿方法．,第二节重力选矿的发展简况１重选方法发展过程,从河溪砂石中用兽皮淘洗选收自然金属,20世纪初出现稳定悬浮液重介质选煤法,简易淘洗工具,人工溜槽,手动跳汰机,14世纪末,具有上下交变水流的跳汰机问世,18世纪产业革命,出现机械传动活塞跳汰机,摇床,1892年,压缩空气驱动的无活塞跳汰机，鲍姆式跳汰机,20世纪中,离心力场水力旋流器,,,,,,,２重选的理论研究,３我国重选的发展我国是一个历史悠久文化发达的古老国家，远在4000多年前就开始铜的冶炼。1637年明朝宋应星所著天工开物就记载了许多有关应用重力分选的实例。如用风车风选谷物、用水力分级方法提取瓷土，用淘洗法选收铁砂和锡砂等。我国最早的选煤厂建于1917年。目前我国的大小选煤厂有500多座，均有重力选设备。其中有小型的重选设备，又有大型现代化的重选设备。,第二章重力选矿基本原理2.1概述2.2颗粒Particle及颗粒群沉降settling理论2.2.1矿粒在介质Medium中的自由沉降１、矿粒在介质中所受的重力矿粒在介质中所受的重力，等于它在真空中所受的重力与浮力之差．,,,,,浮力阻力重力,根据阿基米德原理G0Vδg-Vρgm/Vδg–m/Vρgmδ-ρ）/δgG0mg0式中V矿粒的体积，m3；ρ矿粒的密度，k/m3；δ介质的密度，kg/m3，g重力加速度，m/s2；m矿粒的质量，kg。矿粒在介质中的加速度,m/s2。,,,,,g0大小、方向与δ、ρ有关，与粒度、形状无关。δρ时，颗粒沉降；δ1,dV1/dV2v01,密度大颗粒沉降快在下面；dV1/dV2e0时，v02v01,两种颗粒沉降时不分上下；dV1/dV2e0时，v022,n的求法，有二种方法，一种为以lg1-λ为横轴,以lgua或lgvg为纵轴.求n.另一种,最大沉淀度法.,3干扰沉降的等沉比将两种矿物的宽级别粒群视为由多个窄级别组成。将这个混合粒群置于上升介质流中悬浮，可以发现悬浮柱的松散度也是自下而上地增大，颗粒粒度也是自下而上地减小。降低介质流速，在保持床层松散的条件下，可以在下层获得纯净的重矿物颗粒，在上部出纯净的轻矿物细颗粒，而在中间段相当高的范围内是混杂层，这种现象是由于重矿物颗粒对某一粒级的轻矿物发生了分层，而对另一种稍粗的轻矿物颗粒又未能分层。改变上升介质流速，这种情况不变，但同一层间的轻矿物和重矿物的粒度比值会发生变化。,我们将各层中处于混杂状态的轻、重矿物颗粒视为等沉颗粒，这些等沉的轻矿物颗粒与重矿物颗粒的粒度比干涉沉降等沉比eg。egdV1/dv2因等沉v011-λ01n1v021-λ02n2若n1n2n利用前面公式得,由2-2-32得出,或,涡流区n2.39摩擦阻力区n4.78,颗粒混杂时,同样大的颗粒间隙,粒度小,容积浓度大,松散大.粒度大者,容积浓度小,故1-λ021-λ02ege0干扰沉降等沉比总大于自由沉降等沉比,可随容积浓度的减小而降低.,2.3粒群按密度分层理论2.3.1按颗粒自由沉降速度差分层学说,,,,,,,,,,,,,,,d1,d2,d3,,,d1,v01,v02,v03,Xd1/2,v0,煤,石英,方铅矿,第3章水力分级31概述1水力分级水力分级是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同，将粒度级别较宽的矿粒群，分成若干窄粒度级别产物的过程。2水力分级与筛分比较水力分级和筛分的性质相同。筛分比较严格地按几何尺寸分开，筛分产物具有严格的粒度界限。水力分级则是按沉降速度差分开。矿粒的形状、密度以及沉降条件对按粒度分级均有影响，因而,分级不是严格按粒级进行的，具有较宽的粒度范围。它们的主要区别见表2-3-1。,3分级的界线粒度1）分级产物的粒度分级产物的粒度以该产物的粒度范围（如0.25-0.5mm表示，或分级产物的粒度如大于或小于0074mm在该产物中的含量表示。它仅说明分级产物的粒度范围，而不能表示出两种分级产品的分界粒度。2）分级的分界粒度a分级粒度分级粒度是指按沉降速度计算的分开两种产物的临界颗粒的粒度.b分离粒度,分离粒度指实际进人沉砂和溢流中分配率各占50的极窄粒级的平均粒度。大于分离粒度的颗粒大多进入沉砂中，小于分离粒度的颗粒大多进入溢流中。4水力分级介质流形式及判断式垂直运动。vv0-ua2-3-1式中v。矿粒在静止介质中的沉降末速;ua上升介质流速。接近水平、或回转5分级过程分级过程的示意图见图2-3-1a，沉降末速,大于上升介质流速的矿粒下沉到分级设备的底部，作为沉砂或底流排出;沉降末速小于上升介质流速的细粒级产物从上端溢出，成为溢流。如果要得到多个粒级产物，则可将溢流或沉砂在依次减小或增大的上升水流中继续进行分级。,在接近水平流中进行分级时，最粗的颗粒较早地沉降下来，中等及细粒级的颗粒依次沉降下来，故在各分级室可得到不同粒度的沉砂，如图2-3-1b所示。最细粒级由分级室末端溢出。在回转流中，颗粒根据径向速度差分离。介质的向心运动速度是决定分级粒度的基本因素。6水力分级在选矿中的应用1）与磨矿作业构成闭路作业，及时分出合格粒度产物，以减少过磨。2）在某些重选作业如摇床选、溜槽选等之前，作为准备作业，对原料进行分级，分级后的产物，分别给人不同设备或在不同操作条件下进行分选。,3）对原矿或选后产物进行脱泥或脱水。4）在实验室内，测定微细物料的粒度组成。3.2水力分析水力分析简称水析是借测定颗粒的沉降速度间接测量颗粒粒度组成的方法。范围常用于小于0lmm物料的粒度组成测定。常用水析法有三种重力沉降法、上升水流法和离心沉降法。测定条件自由沉降，悬浮液的固体容积浓度小于3。计算公式斯托克斯沉降速度公式,式中h沉降距离，mit沉降时间，s;其他符号意义同前。为了防止水析过程中固体颗粒团聚，通常加入水玻璃等分散剂，浓度0.010.02。,3.2沉降水析法原理逐步缩短沉降时间，由细至粗将各粒级物料淘析出来。实验装置,步骤1）算出粒度为d的矿粒在水中沉降h所用时间t；2）将矿浆倒入杯中，（矿浆液固比61），加清水至零刻度，搅拌。（容积浓度11散密度高的处于最底层。粒群的散密度是物料的密度与粒群在自然堆积状态时和固体容积浓度的乘积，而容积浓度又是矿粒形状及粒群粒度组成的函数；粒度相同而密度不同的两种矿粒，在自然堆积时，其容积浓度是相同的；,分层结果必然是高密度矿粒位于下层，低密度矿粒位于上层。若密度相同而粒度不同的两种矿粒，在自然堆积时，大粒度者的固体容积浓度高，分层结果必然是粒度大的位于下层，粒度小的位于上层。5.2.2分层过程的动力学学说从个别颗粒的运动差异中探讨分层原因的学说提出最早，先后有按颗粒的自由沉降速度差分层学说，按颗粒的干涉沉降速度差分层学说，按颗粒的初加速度差分层学说及按干涉沉降一吸吸作用分层学说等。以上均不够全面。,维诺格拉道夫1952年以数学形式，将各项因素加以概括列出力学微分方程式，算是总其大成。在垂直交变流中，床层中的颗粒所受到的作用力有颗粒在介质中的重力、介质阻力、介质被带动作加速运动的附加惯性阻力、介质本身作加速运动的附加推力及床层中其他颗粒对运动颗粒的摩擦碰撞机械阻力等。l、床层中的矿粒在垂直交变流中的受力分析假定取作用在颗粒上的力，其作用方向以向下为正、向上为负。,,,1矿粒在介质中重力G02）矿粒与水间相对运动vc引起的介质阻力R1方向向上，取“－”3）介质流对矿粒的附加推力F1,4附加惯性阻力Rgj–附加质量系数，球形颗粒，j0.5Rg与相对加速度方向相反。介质流中，Rg为负5机械阻力Rj因其复杂，难以数学表示2矿粒在垂直交变介质流中运动微分方程式当不考虑机械阻力时,,5.2.3跳汰过程中垂直交变水流的运动特性一跳汰机内垂直交变水流的运动特性以活塞跳汰机为例，讨论水流特性,1活塞上、下运动的速度vrsint当t0,时，vmin0;t/2,3/2时，vmaxr0.15nr.2活塞运动的加速度adv/dt2rcost3活塞行程h∫0tvdtr1-cost4跳汰室运动参数考虑跳汰室面积与活塞室面积不同，活塞与壁间漏水。,速度、加速度及行程分别为uA1/A2βrsintaA1/A2βdv/dt2rcosth∫0tvdtA1/A2βr1-cost为松散，筛下补加水。Ud如图7-4所示。,,二、水流运动特性对床层松散与分层作用（一）t1阶段水流加速上升时期（上升初期）1、水流特点水流上升，速度由零到最大，加速度由最大减为零。2、床层状态床层主要处于紧密状态，矿粒的运动分层受到一定限制。3、水流对分层的影响矿粒与介质间的相对速度较大，对按密度分层不利。,,,,4、水流运动的任务、作用较快地将床层举起，使其占据一定高度，为床层进一步的充分松散与分层，创造一个空间条件。（二）t2阶段水流减速上升时期（上升末期）1、水流特点水流上升，速度由最大到零，加速度由零减为负最大。2、床层状态床层逐渐达到最大松散状态。3、水流对分层的影响矿粒与介质间的相对速度小，瞬时达零，然后，再增大。对按密度分层有利。,4、水流运动的任务、作用使床层尽快扩展松散，并使松散状态持续一段时间，为按密度分层提供足够的空间和时间。上升水流宜开始短而速，尔后长而缓。（三）t3阶段水流加速下降时期（下降初期）1、水流特点水流下，速度由零到负最大，加速度亦向下。2、床层状态床层逐渐趋于紧密。高密度粗粒、密度小粒度细矿粒运动3、水流对分层的影响矿粒与介质间的相对速度小，对按密度分层有利。,吸啜作用粒度小的颗粒，在逐渐收缩的床层间隙中继续向下运动。（四）t4阶段水流减速下降时期（下降末期）1、水流特点水流下降，速度由负最大到零，加速度由零到最大。2、床层状态床层处于紧密状态。3、水流对分层的影响分层基本停止。存在吸啜作用下降期，使床层的松散时间尽可能延长让分层过程得以充分进行；分层完，下降流尽快停止。初长而缓，末短而速。,跳汰周期合理与否从三方面对床层尽快松散是否有利，对按密度分层作用的效果如何，对吸啜作用的影响。3几个典型跳汰周期的分析1活塞跳汰机的对称跳汰周期特性曲线水流速度和时间之间具有正弦曲线的关系为了在上升初期能将床层举到必要的高度，则要求有较强的上升流速，但同时也造成了同样强烈的下降水流，致使床层过早紧密，缩短了有效,分选的时间，不但降低跳汰机处理能力，而且因强烈的吸吸作用，导致许多低密度矿粒混入高密度产物中;由于上升水流作用时间比较长，粒度和形状对分层的不利影响也加大。2上升水速大、作用时间长的跳汰周期特性曲线如图2-5-6a所示的跳汰周期特性曲线。该跳汰周期的不对称程度，取决于给人的筛下水量。在此跳汰周期中，因获得较强的上升水流，对床层的松散有利，使跳汰机处理能力得以提高。但因上升水流作用时间较长，故不适于分选宽粒级和不分级的物料。,,在分选粗粒金属矿石时常采用此种跳汰周期。该跳汰周期也可用来分选经过初步分级的煤炭05一13mm粒级。3上升水速大于下降水速但作用时间相等的跳汰周期在正弦跳汰周期水流下降阶段，间断地给人筛下补加水，可得到如图2-5-6b所示的水流运动特性曲线。这种跳汰周期的上升水流，相比图2-5-6a的上升水流，作用力减弱了;其下降水流在降低流速的同时，相对图a延长了作用时间，吸啜作用略有增强。因此，在处理宽粒级的细粒物料时，比上述两种跳汰周期要好。,如我国钨、锡矿选矿厂处理细粒级物料的跳汰机曾使用过这种跳汰周期。4上升水速大但作用时间短的不对称跳汰周期如图2-5-6c所示的不对称跳汰周期。在进气期间，水流被压缩空气推动，急速上升。接着供气中断，有一短暂休止期，此时水流因惯性只作较弱的运动。当压缩空气排出时，水流借自重下降，于是获得一个速度缓而作用时间长的下降水流。过去国内外用它处理脱泥后的宽粒级或不分级煤炭;国外也有少数选矿厂用它分选铁、锰及某些氧化铅锌矿石。,这种上升水流短而速、下降水流长而缓的跳汰周期，处理宽粒级或不分级物料，无论是从松散、分层、还是吸啜作用，都是不适宜的。5上升水速较缓但作用时间较长的不对称跳汰周期上升水速缓慢，致使床层松散进程较慢，然而床层一旦松散，随着上升水流逐渐减弱，收缩过程也缓慢，这不但使分层作用时间延长，而且在此期间，矿粒与水流之间的相对运动速度也较小，矿粒粒度和形状对按密度分层的影响很弱，故对分层有利。,由于松散进程慢，床层不宜过厚，跳汰机处理能力偏低每平方米处理610t。其下降水流速度快、作用时间短。从下降初期来看，尽管不利于按密度分层，但因上升末期流速慢、时间长，不少粗粒重物料已落回筛板，故在此阶段参与分层活动更多的是中、细粒级颗粒，而下降初期又是吸掇作用的主要阶段，故从整体来看对分选宽粒级或不分级物料有利;水流下降末期短而速，正是分选的有利条件。这种跳汰周期见图2-5-6d特性，适合处理不分级煤。,实践证明跳汰周期曲线形式是获得良好分选效果的重要因素之一。合理的跳汰周期曲线应与被选物料性质相适应，使床层呈适宜的松散状态，颗粒主要借重力加速度差相对运动，这是选择跳汰周期曲线的基本原则。,5.3跳汰机跳汰机的类型及应用风力、水力水力活塞、隔膜、空气脉动、水力脉动、动筛5.3.1选煤用跳汰机（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）不分级煤用跳汰机、块煤跳汰机、末煤跳汰机1、基本结构如图2-5-7所示。,,跳汰机由机体、风阀、筛板、排料装置和排矸道组成。机体有跳汰室和空气室。风阀将压缩空气给入空气室使跳汰室内产生脉动水流。补充水有筛下水、水平水流。原料由机头给入。产品（矸石、中煤）经各段的排料装置排到各自的排料道，与透筛的重产物经脱水斗提机排出，精煤由溢流口排出。2、主要零部件1）跳汰机机体,a.跳汰机的段数和隔室跳汰机机体有单段、两段或多段。每段有2-3个隔室，每隔室设有风阀和筛下顶水管。每段未有排料道，其长度已系列化。可根据原料性质和对产品的质量要求选定。现代跳汰机，机体分隔室制造。部件标准化。b.机体形状,,c.空气室与跳汰室宽度的比例空气室与跳汰室宽度比，对水流沿跳汰宽度分布均匀与否是一重要问题。该比值小，沿跳汰机断面的水流分布不均。一般，块煤，0.7-1.0，未煤，0.45-0.8。,2）跳汰机的筛板跳汰筛板上为分层空间，承托床层，控制透筛排料速度和重产物床层的水平移动速度。要有一定的刚性，耐磨性和坚固耐用性。,倾角、孔形、开孔率选择要合理。倾角的大小与原料的性质有关。筛板倾角的作用是保持床层的运动速度和床层有一定厚度及透筛量，一般第一段筛板倾角大于第二段筛板的倾角。,跳汰机筛孔尺寸与原料的性质和排料方式有关。增大筛孔，右减少水流阻力，加大下降水流的吸啜力和透筛排料。3）跳汰机风阀风阀作用是周期性的使空气室与风包、风机和大气相连或隔绝，从而在跳汰室内形成脉动水流。（1）滑动风阀其原理如图示，跳汰周期只能在较小的范围内调整。装有该风阀的跳汰机的处理能力低。滑动风阀已基本淘汰。,,（2）旋转风阀结构及原理如图7-14所示。进气-膨胀-压缩过程。各部分的时间长短可在较大范围内调整。放置风阀工作特性曲线图7-15。,旋转风阀的特性曲线，即为一个跳汰周期内风阀进气、排气面积的变化曲线。（3）电控气动风阀电控气动风阀是利用电子数控装置和电磁阀来控制跳汰机进气和排气的风阀，其频率和特性曲线可以任意调整。如图7-16为工作原理图。优点可用无极调节跳汰频率和跳汰周期特性，对不同可选性的原煤适应能力强，阀门开头迅速及时，并可自动调节。缺点系统复杂、需单独配置高压风源，气缸加工精度高、维修工作量大。,,（4）跳汰机的排料装置跳汰机的排料装置作用是将床层按密度分层后的物料，准确、及时、连续地排出重产品，并保证床层稳定、产品的质量和跳汰机的处理能力。各段轻产物溢流排出。重产物有筛上末端排料和透筛排料两种。块煤以末端排料为主，末煤以透筛为主。（1）溢流堰溢流堰作用是与重产物排料装置配合，控制床层保持一定厚度，并使轻产物随溢流排走。高溢流堰、半溢流堰、无堰。如图7-17所示。,,（2）重产物的排料装置（a排料装置在跳汰机中的位置如图7-18所示，正排矸、倒排矸、中部排矸。,b排料装置型式叶轮式排料连续、均匀稳定，但排料箱的宽度大，占用跳汰机的有效面积大，易堆积物料。扇形闸门结构简单、维护方便、排料宽度小、气缸内活塞运动可根据床层厚度的变化和自然控制排料等优点。但因排料箱内脉动水流严重窜扰排料口并影响床层的良好分层，使产品污染或损失，还易被大块矸石卡住。象鼻子管排料装置自动平衡排料量。浮标闸门排料机构,,（3）透筛排料人工床层在跳汰过程中人工床层起到排料闸门作用，用以控制重产物的透筛速度和产品的质量。人工床层粒度、密度、形状与厚度。粒度为给料最大粒度的3-4倍，密度略高于重产物中矿粒的最大密度。厚度不易过高，影响透筛速度。石英、长石。,（4）排料装置自动化采用自动排料装置，可及时、连续排放重产物，并使产品质量稳定，床层厚度适中。检测元件浮标装置、测压管装置、放射性同位素；控制装置执行机构3筛侧空气室跳汰机系列WTLTWLTG（二）筛下空气室跳汰机,,,二、水流运动特性对床层松散与分层作用（一）t1阶段水流加速上升时期（上升初期）1、水流特点水流上升，速度由零到最大，加速度由最大减为零。2、床层状态床层主要处于紧密状态，矿粒的运动分层受到一定限制。3、水流对分层的影响矿粒与介质间的相对速度较大，对按密度分层不利。,,,,4、水流运动的任务、作用较快地将床层举起，使其占据一定高度，为床层进一步的充分松散与分层，创造一个空间条件。（二）t2阶段水流减速上升时期（上升末期）1、水流特点水流上升，速度由最大到零，加速度由零减为负最大。2、床层状态床层逐渐达到最大松散状态。3、水流对分层的影响矿粒与介质间的相对速度小，瞬时达零，然后，再增大。对按密度分层有利。,4、水流运动的任务、作用使床层尽快扩展松散，并使松散状态持续一段时间，为按密度分层提供足够的空间和时间。上升水流宜开始短而速，尔后长而缓。（三）t3阶段水流加速下降时期（下降初期）1、水流特点水流下，速度由零到负最大，加速度亦向下。2、床层状态床层逐渐趋于紧密。高密度粗粒、密度小粒度细矿粒运动3、水流对分层的影响矿粒与介质间的相对速度小，对按密度分层有利。,吸啜作用粒度小的颗粒，在逐渐收缩的床层间隙中继续向下运动。（四）t4阶段水流减速下降时期（下降末期）1、水流特点水流下降，速度由负最大到零，加速度由零到最大。2、床层状态床层处于紧密状态。3、水流对分层的影响分层基本停止。存在吸啜作用下降期，使床层的松散时间尽可能延长让分层过程得以充分进行；分层完，下降流尽快停止。初长而缓，末短而速。,跳汰周期合理与否从三方面对床层尽快松散是否有利，对按密度分层作用的效果如何，对吸啜作用的影响。3几个典型跳汰周期的分析跳汰周期的特征，以跳汰周期特性曲线来描述。为了合理地选择跳汰周期，对工业上使用的几个典型跳汰周期，进行简要的分析。1活塞跳汰机的对称跳汰周期特性曲线水流速度和时间之间具有正弦曲线的关系为了在上升初期能将床层举到必要的高度，则要求有较强的上升流速，但同时也造成了同样强烈的下降水流，致使床层过早紧密，缩短了有效,分选的时间，不但降低跳汰机处理能力，而且因强烈的吸吸作用，导致许多低密度矿粒混入高密度产物中;由于上升水流作用时间比较长，粒度和形状对分层的不利影响也加大。2上升水速大、作用时间长的跳汰周期特性曲线如图2-5-6a所示的跳汰周期特性曲线。该跳汰周期的不对称程度，取决于给人的筛下水量。在此跳汰周期中，因获得较强的上升水流，对床层的松散有利，使跳汰机处理能力得以提高。但因上升水流作用时间较长，故不适于分选宽粒级和不分级的物料。,,在分选粗粒金属矿石时常采用此种跳汰周期。该跳汰周期也可用来分选经过初步分级的煤炭05一13mm粒级。3上升水速大于下降水速但作用时间相等的跳汰周期在正弦跳汰周期水流下降阶段，间断地给人筛下补加水，可得到如图2-5-6b所示的水流运动特性曲线。这种跳汰周期的上升水流，相比图2-5-6a的上升水流，作用力减弱了;其下降水流在降低流速的同时，相对图a延长了作用时间，吸啜作用略有增强。因此，在处理宽粒级的细粒物料时，比上述两种跳汰周期要好。,如我国钨、锡矿选矿厂处理细粒级物料的跳汰机曾使用过这种跳汰周期。4上升水速大但作用时间短的不对称跳汰周期如图2-5-6c所示的不对称跳汰周期。在进气期间，水流被压缩空气推动，急速上升。接着供气中断，有一短暂休止期，此时水流因惯性只作较弱的运动。当压缩空气排出时，水流借自重下降，于是获得一个速度缓而作用时间长的下降水流。过去国内外用它处理脱泥后的宽粒级或不分级煤炭;国外也有少数选矿厂用它分选铁、锰及某些氧化铅锌矿石。,这种上升水流短而速、下降水流长而缓的跳汰周期，处理宽粒级或不分级物料，无论是从松散、分层、还是吸啜作用，都是不适宜的。5上升水速较缓但作用时间较长的不对称跳汰周期上升水速缓慢，致使床层松散进程较慢，然而床层一旦松散，随着上升水流逐渐减弱，收缩过程也缓慢，这不但使分层作用时间延长，而且在此期间，矿粒与水流之间的相对运动速度也较小，矿粒粒度和形状对按密度分层的影响很弱，故对分层有利。,由于松散进程慢，床层不宜过厚，跳汰机处理能力偏低每平方米处理610t。其下降水流速度快、作用时间短。从下降初期来看，尽管不利于按密度分层，但因上升末期流速慢、时间长，不少粗粒重物料已落回筛板，故在此阶段参与分层活动更多的是中、细粒级颗粒，而下降初期又是吸掇作用的主要阶段，故从整体来看对分选宽粒级或不分级物料有利;水流下降末期短而速，正是分选的有利条件。这种跳汰周期见图2-5-6d特性，适合处理不分级煤。,实践证明跳汰周期曲线形式是获得良好分选效果的重要因素之一。合理的跳汰周期曲线应与被选物料性质相适应，使床层呈适宜的松散状态，颗粒主要借重力加速度差相对运动，这是选择跳汰周期曲线的基本原则。,5.3跳汰机跳汰机的类型及应用风力、水力水力活塞、隔膜、空气脉动、水力脉动、动筛5.3.1选煤用跳汰机（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）不分级煤用跳汰机、块煤跳汰机、末煤跳汰机1、基本结构如图2-5-7所示。,,跳汰机由机体、风阀、筛板、排料装置和排矸道组成。机体有跳汰室和空气室。风阀将压缩空气给入空气室使跳汰室内产生脉动水流。补充水有筛下水、水平水流。原料由机头给入。产品（矸石、中煤）经各段的排料装置排到各自的排料道，与透筛的重产物经脱水斗提机排出，精煤由溢流口排出。2、主要零部件1）跳汰机机体,a.跳汰机的段数和隔室跳汰机机体有单段、两段或多段。每段有2-3个隔室，每隔室设有风阀和筛下顶水管。每段未有排料道，其长度已系列化。可根据原料性质和对产品的质量要求选定。现代跳汰机，机体分隔室制造。部件标准化。b.机体形状,,c.空气室与跳汰室宽度的比例空气室与跳汰室宽度比，对水流沿跳汰宽度分布均匀与否是一重要问题。该比值小，沿跳汰机断面的水流分布不均。一般，块煤，0.7-1.0，未煤，0.45-0.8。,2）跳汰机的筛板跳汰筛板上为分层空间，承托床层，控制透筛排料速度和重产物床层的水平移动速度。要有一定的刚性，耐磨性和坚固耐用性。,倾角、孔形、开孔率选择要合理。倾角的大小与原料的性质有关。筛板倾角的作用是保持床层的运动速度和床层有一定厚度及透筛量，一般第一段筛板倾角大于第二段筛板的倾角。,跳汰机筛孔尺寸与原料的性质和排料方式有关。增大筛孔，右减少水流阻力，加大下降水流的吸啜力和透筛排料。3）跳汰机风阀风阀作用是周期性的使空气室与风包、风机和大气相连或隔绝，从而在跳汰室内形成脉动水流。（1）滑动风阀其原理如图示，跳汰周期只能在较小的范围内调整。装有该风阀的跳汰机的处理能力低。滑动风阀已基本淘汰。,,（2）旋转风阀结构及原理如图7-14所示。进气-膨胀-压缩过程。各部分的时间长短可在较大范围内调整。放置风阀工作特性曲线图7-15。,旋转风阀的特性曲线，即为一个跳汰周期内风阀进气、排气面积的变化曲线。（3）电控气动风阀电控气动风阀是利用电子数控装置和电磁阀来控制跳汰机进气和排气的风阀，其频率和特性曲线可以任意调整。如图7-16为工作原理图。优点可用无极调节跳汰频率和跳汰周期特性，对不同可选性的原煤适应能力强，阀门开头迅速及时，并可自动调节。缺点系统复杂、需单独配置高压风源，气缸加工精度高、维修工作量大。,,（4）跳汰机的排料装置跳汰机的排料装置作用是将床层按密度分层后的物料，准确、及时、连续地排出重产品，并保证床层稳定、产品的质量和跳汰机的处理能力。各段轻产物溢流排出。重产物有筛上末端排料和透筛排料两种。块煤以末端排料为主，末煤以透筛为主。（1）溢流堰溢流堰作用是与重产物排料装置配合，控制床层保持一定厚度，并使轻产物随溢流排走。高溢流堰、半溢流堰、无堰。如图7-17所示。,,（2）重产物的排料装置（a排料装置在跳汰机中的位置如图7-18所示，正排矸、倒排矸、中部排矸。,b排料装置型式叶轮式排料连续、均匀稳定，但排料箱的宽度大，占用跳汰机的有效面积大，易堆积物料。扇形闸门结构简单、维护方便、排料宽度小、气缸内活塞运动可根据床层厚度的变化和自然控制排料等优点。但因排料箱内脉动水流严重窜扰排料口并影响床层的良好分层，使产品污染或损失，还易被大块矸石卡住。象鼻子管排料装置自动平衡排料量。浮标闸门排料机构,,（3）透筛排料人工床层在跳汰过程中人工床层起到排料闸门作用，用以控制重产物的透筛速度和产品的质量。人工床层粒度、密度、形状与厚度。粒度为给料最大粒度的3-4倍，密度略高于重产物中矿粒的最大密度。厚度不易过高，影响透筛速度。石英、长石。,（4）排料装置自动化采用自动排料装置，可及时、连续排放重产物，并使产品质量稳定，床层厚度适中。检测元件浮标装置、测压管装置、放射性同位素；控制装置执行机构3筛侧空气室跳汰机系列WTLTWLTG（二）筛下空气室跳汰机,,2筛侧空气室跳汰机系列WTLTWLTG（二）筛下空气室跳汰机,,,,筛下空气室跳汰机的空气室在跳汰室的下面，克服了筛侧空气室跳汰机跳汰室中水波沿宽度方向的不均匀问题，使得跳汰机在提高处理量，向设备大型化发展上迈出一大步。自从50年代中期日本高桑健等人研制出第一台筛下空气室跳汰机以来，各国相继开展了对筛下空气室跳汰机的研制工作。64年我国LTX试制成功。目前，有7种规格，LTX-6，8，10，12，14，16，35等。筛下空气室跳汰机除了把空气室移到筛下以外，其它部分与筛侧式跳汰机结构相似，工作过程也是压缩空气经风阀控制，交替压入和排出筛板下空气室，使其中水位交替地下降和上升，从而形,成穿过筛板的脉动水流，脉动水流特性与一般筛侧式的典型特性相似。空气室的形式有多种，但从不同形状的空气室产生的脉动水流均匀程度、水流沿程阻力及动力消耗看，（bc较好，h较复杂。空气室的面积一般为筛板面积一半，如果要求筛板上产生波高100-150mm脉动水流，那么空气室内水振幅h振200-300mm.要保证进气不翻花，排气风阀不喷水，振幅有要求。,,,,,,筛下空气室跳汰机构造示意图,筛下空气室跳汰机与筛侧空气室跳汰机比较（1）结构紧凑、重轻、占地面积小；（2）跳汰室内沿宽度各点的水流波高相同，有利于物料均匀分选和跳汰机的大型化；（3）无横向冲击力；（4）风压高。（三）国外跳汰机简介1、筛侧空气室跳汰机2筛下空气室跳汰机,3动筛跳汰机,,5.4跳汰机的操作工艺制度工艺效果取决工艺制度，与入料性质及质量要求有关。工艺制度诸参数，互相联系。一、床层状态1、床层厚薄与入料性质关系床层运动状态决定了矿粒按密度分层的效果，床层愈厚、松散时间愈长，分层的时间也愈长，若床层太厚，在风压和风量不足时，不易达要求松散度，减薄床层能增强吸啜分层作用，利于细粒级分选得纯净精煤。但如太薄，吸啜过强，精煤损失增加，床层不稳，操作难。,2、床层厚薄与分层关系当轻重物密度差大，可用薄床层，分层快；当轻重物密度差小，厚，可得高质量精煤。厚床层，稳定，便于操作，松散时间长，处理量低。床层厚度H和最大粒度dmax关系块煤H5-10dmax末煤H10-20dmax-50mm煤，一般400-500mm。3、床层松散度通过实验确定，松散度高，分层快。块、末煤不同。,4、床层水平移动速度应与按密度分层的速度相适应，它决定着已分层的物料进行分离时的快慢。可通过调整筛板倾角和风、水用量，加以控制。二、控制给料跳汰机入料性质波动要尽量小，给料速度要均匀，宽度方向要均匀。原煤要润湿。三、跳汰频率、振幅前已述。四、风量、水量根据所要求的松散度调风量，矸石段大于中煤,段。由入料到排料减少。有时为了加强中煤段隔室吸啜作用，加强细矸透筛，可大点风量。水量筛下水70-80以上，补充筛下水量短缺，减少跳汰室液位差。冲水占20-30，起润湿作用。筛下水，它减少了液位差，增大压缩空气的压力效应，使上升提早，下降结束早，增加上升作用，减弱下降作用。加大筛下水，松散度上升，减弱吸啜，细物料透筛。0-50mm，水耗量2-3.5m3/T原煤；块煤，水耗量4-5.5m3/T原煤。,分配上，矸石段补水比中煤段补水大，一般，由入料到排料减少水。风水配合，十分重要。风量、风压比筛下水更能影响松散度，研究发现筛下水量的大小对分选结果影响不显著，虽一定范围内增加风量或筛下水量可提高松散度，但增加风量提高吸啜，而增加水量却减弱了吸啜作用，应用时要灵活。“宁多风，不多水”五、重产物的排放分层结束，应及时、连续、合理地排出产物。重产物的排放十分关键，排重产物速度与床层分,层速度及矸石（中煤）层的水平移动速度相适应。排放慢，堆积，影响松散，分层污染精煤，排放快，矸（中煤）层薄，排空。床层过松散，不稳定，重产物中精煤损失。六、跳汰机处理量宽度处理量长度分选时间、精度单位面积负荷单位宽度负荷,第六章重介质选矿第一节概述1、什么是重介质选矿任何重力分选过程，都是在一定的介质中进行。若所使用的分选介质其密度大于lg/cm3时，这种介质称为重介质。矿石或煤炭在该介质中分选，称重介质选矿或重介质选煤。2、重介质选矿的发展过程1858年有人提出用锰、钡、钙的氯化物溶液作为分选介质进行选煤，但因介质难于回收，致使成本昂贵，未能获得推广使用。1917年出现使用水砂混合物作为重介质分选,煤炭，但效果受到局限，一般仅用于选分易选的动力煤。1926年苏联工程师EA斯列普诺夫首先提出使用稳定悬浮液的重介质选煤法。以后，重介质选矿法便开始逐渐获得广泛应用。至今，除重介质选煤是选煤的重要方法之外，也可应用于金属矿石、黑色金属矿石、贵金属矿石、稀有金属矿石及其它物料的分选。3、重介质选矿分选原理根据阿基米德定理，小于重介质密度的颗粒将在介质中上浮，大于重介质密度的颗粒在介质中下沉。,重介质的密度ρzj应在轻产物ρq和重产物密度ρz之间。δqD例要求的分选密度为1.4g/cm3,G5.0g/cm3,s2.21g/cm3.分选煤炭时，重介质密度若要求为14Og/cm3，那么配制悬浮液所用加重质，其密度应在为500-22lg/cm3范围的物料中挑选。密度符合这个条件的常用加重质很多，如磁铁矿、重晶石、黄铁矿,残渣、高炉灰渣、石英、黄土、矸石、浮选尾煤等。2）容易回收和净化；3）料源充足、制备容易；4）硬度较大（防泥化）、球形（粘度低）、不与水发生化学作用。4、选煤过程常用的加重质重介质选煤多采用磁铁矿粉作为加重质，因用其配制的悬浮液密度范围宽，完全能够满足分选各种煤炭使用，而且便于回收。黄土、浮选尾煤、矸石粉等，只能配制低密度悬