第四章 跳汰分选技术 教学参考书: 1.谢广元等.选矿学中国矿业大学出版社,2001.8 2.陈迹.跳汰选煤的理论与实践.煤炭工业出版社, 1988.11 3.张家骏等.物理选矿.煤炭工业出版,1992.10 4.张鸿起等.重力选矿煤炭工业出版,1987.10
教学重点 第一节概述 第二节跳汰选矿原理 按密度分层的位能学说 分层过程的动力学学说 跳汰过程中垂直交变水流的运动特性 第三节跳汰机 、选煤用跳汰机 二、选矿用跳汰机 第四节跳汰机的操作工艺与制度 、跳汰机的给料 、跳汰频率和跳汰振幅 风量和水量 四、风阀周期特性 五、床层状态 六、产物的排放、分离
教学重点： 第一节 概述 第二节 跳汰选矿原理 一、按密度分层的位能学说 二、分层过程的动力学学说 三、跳汰过程中垂直交变水流的运动特性 第三节 跳汰机 一、选煤用跳汰机 二、选矿用跳汰机 第四节 跳汰机的操作工艺与制度 一、跳汰机的给料 二、跳汰频率和跳汰振幅 三、风量和水量 四、风阀周期特性 五、床层状态 六、产物的排放、分离
第一节述 跳汰选矿是指物料主要在垂直上升的变速介 质流中,按密度差异进行分选的过程。物料在粒 度和形状上的差异,对选矿结果有一定的影响。 实现跳汰过程的设备叫跳汰机。被选物料给到跳 汰机筛板上,形成一个密集的物料层,这个密集 的物料层称为床层。 物料在跳汰过程中之所以能分层,起主要作 用的内因,是矿粒自身的性质,但能让分层得以 实现的客观条件,则是垂直升降的交变水流
第一节 概 述 跳汰选矿是指物料主要在垂直上升的变速介 质流中，按密度差异进行分选的过程。物料在粒 度和形状上的差异，对选矿结果有一定的影响。 实现跳汰过程的设备叫跳汰机。被选物料给到跳 汰机筛板上，形成一个密集的物料层，这个密集 的物料层称为床 层。 物料在跳汰过程中之所以能分层，起主要作 用 的内 因， 是矿粒自身的性质，但能让分层得以 实现的客观条件，则是垂直升降的交变水流
66 (d) 图25—1矿粒在跳汰时的分层过程 a-分层前颗粒混杂堆积; b-上升水流将床层托起; c-颗粒在水流中沉降分层; d-水流下降,床层密集,重矿物进入底层
图2—5—1 矿粒在跳汰时的分层过程 a-分层前颗粒混杂堆积； b-上升水流将床层托起； c-颗粒在水流中沉降分层； d-水流下降，床层密集，重矿物进入底层
跳汰机中水流运动的速度及方向是周期变化的,这样的 水流称作脉动水流。脉动水每完成一次周期性变化所用的时 间即为跳汰周期。在一个周期内表示水速随时间变化的关系 曲线称作跳汰周期曲线。水流在跳汰室中上下运动的最大位 移称为水流冲程。水流每分钟循环的次数称为冲次。 煤炭分选中,跳汰选煤占很大比重。全世界每年入选煤 炭中,有50%左右是采用跳汰机处理;我国跳汰选煤占全部 入选原煤量的70%。另外跳汰选煤处理的粒度级别较宽,在 150~0.5mm范围;既可不分级入选,也可分级入选。跳汰选 煤的适应性较强,除非极难选煤,均可优先考虑采用跳汰的 方法处理。 矿石分选中,跳汰选矿是处理粗、中粒矿石的有效方法 大量地用于分选钨矿、锡矿、金矿及某些稀有金属矿石;此 外,还用于分选铁、锰矿石和非金属矿石。处理金属碰石时, 给矿粒度上限可达30~50mm,回收的粒度 为 0.2~0.074mm
跳汰机中水流运动的速度及方向是周期变化的，这样的 水流称作脉动水流。脉动水每完成一次周期性变化所用的时 间即为跳汰周期。在一个周期内表示水速随时间变化的关系 曲线称作跳汰周期曲线。水流在跳汰室中上下运动的最大位 移称为水流冲程。水流每分钟循环的次数称为冲 次。 煤 炭分选中，跳汰选煤占很大比重。全世界每年入选煤 炭中，有50%左右是采用跳汰机处理；我国跳汰选煤占全部 入选原煤量的70%。另外跳汰选煤处理的粒度级别较宽，在 150~0.5mm范围；既可不分级入选，也可分级入选。跳汰选 煤的适应性较强，除非极难选煤，均可优先考虑采用跳汰的 方法处理。 矿 石分选中，跳汰选矿是处理粗、中粒矿石的有效方法。 大量地用于分选钨矿、锡矿、金矿及某些稀有金属矿石；此 外，还用于分选铁、锰矿石和非金属矿石。处理金属矿石时， 给 矿 粒 度 上 限 可 达 3 0 ~ 5 0 mm， 回 收 的 粒 度 下 限 为 0.2~0.074mm
第二节眺汰遽矿原理 、按密度分层的位能学说 由热力学第二定律可知,任何封闭体系都趋向于自由能的 降低,即一种过程如果变化前后伴随着能量的降低,则该过程 将自动地进行。德国人迈耶尔(EW. Mayer,1947)应用这 普遍原理分析了跳汰过程,认为床层的分层过程是一个位能降 低的过程。因此当床层适当松散时,重矿物颗粒下降,轻矿物 颗粒上升,应该是一种必然的趋势。图25-2表示了床层分 层前与分层后的理想变化情况。若取床层的底面为基准面,基 准面的面积为A
第二节 跳汰选矿原理 一、按密度分层的位能学说 由热力学第二定律可知，任何封闭体系都趋向于自由能的 降低，即一种过程如果变化前后伴随着能量的降低，则该过程 将自动地进行。德国人迈耶尔（E.W.Mayer，1947）应用这一 普遍原理分析了跳汰过程，认为床层的分层过程是一个位能降 低的过程。因此当床层适当松散时，重矿物颗粒下降，轻矿物 颗粒上升，应该是一种必然的趋势。图2—5—2表示了床层分 层前与分层后的理想变化情况。若取床层的底面为基准面，基 准面的面积为A
c+5 m:￥ 图252物料分层前后床层位能的变化 m1、m2一床层内轻、重物料的重量; 床层内轻、重物料的堆积高度
图2—5—2 物料分层前后床层位能的变化 、 —床层内轻、重物料的重量； 、 —床层内轻、重物料的堆积高度 m 1 m 2 h1 h 2
h,+h E (m1+m2) (251) E m2+(h2+ (2-52) 2 △E=E1-E2=(m2h1-m1h2)(253) m,=Ah,28 m2=Ah2262 △E= h2 A(202-A181) (254) 当分层过程是可以发生时,则必定是正值。 > (255)
( ) 2 1 2 1 2 1 m m h h E + + = （2—5—1） 1 1 2 2 2 2 ) 2 ( 2 m h m h h E = + + （2—5—2） ( ) 2 1 E = E1 − E 2 = m 2 h1 − m1 h2 （2—5—3） m1 = Ah11 1 （2—5—4） m2 = Ah22 2 ( ) 2 2 2 1 1 1 2 = A − h h E 当分层过程是可以发生时，则必定是正值。 2 2 1 1 （2—5—5）
分层的位能学说完全不涉及流体动力因素的 影响,只就分层前后床层内部能量的变化,说明 了分层的趋势,因而属于静力学体系学说。除了 跳汰以外,所有其它重选分层过程,皆可用此学 说予以解释,故现常将迈耶尔的位能学说视作重 选分层的基本原理。但重选过程离不开流体松散, 则流体动力对颗粒运动的影响就不可避免故迈 耶尔学说只是一种理想的情况
分层的位能学说完全不涉及流体动力因素的 影响，只就分层前后床层内部能量的变化，说明 了分层的趋势，因而属于静力学体系学说。除了 跳汰以外，所有其它重选分层过程，皆可用此学 说予以解释，故现常将迈耶尔的位能学说视作重 选分层的基本原理。但重选过程离不开流体松散， 则流体动力对颗粒运动的影响就不可避免，故迈 耶尔学说只是一种理想的情况
二、分层过程的动力学学说 1.床层中的矿粒在垂直交变流中的受力分析 (1)矿粒在介质中的重力G0,因其方向向下,故为(+)。 即 丌d (8-p)g 6 (2)矿粒与水因有相对运动而引起的介质阻力R1。 R layUp (3)由于介质作加速运动,其加速度所产生的惯性力作用在 矿粒上,称为介质流对矿粒的附加推力F 丌d F1=± 6 (4)由于矿粒在介质中作加速度运动,势必带动周围部分介 质也随其作加速度运动,于是这部分介质便产生了与其方向 相反的惯性力,此力反作用在矿粒上。因此,矿粒受到一个 附加惯性阻力R。的作用,由式可知 Re=-j (5)床层中的矿粒运动时,要受到机械阻力R
二、分层过程的动力学学说 1. 床层中的矿粒在垂直交变流中的受力分析 （1）矿粒在介质中的重力 ，因其方向向下，故为（+） 。 即 （2）矿粒与水因有相对运动而引起的介质阻力 。 （3）由于介质作加速运动，其加速度所产生的惯性力作用在 矿粒上，称为介质流对矿粒的附加推力 。 （4）由于矿粒在介质中作加速度运动，势必带动周围部分介 质也随其作加速度运动，于是这部分介质便产生了与其方向 相反的惯性力，此力反作用在矿粒上。因此，矿粒受到一个 附加惯性阻力 的作用，由式可知 （5）床层中的矿粒运动时，要受到机械阻力 。 g d G V o ( ) 6 3 = − G0 R1 2 2 R1 = − d V c F1 u d F V 6 3 1 = dt d d R j V c g 6 3 = − Rg Rj