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    1. 產品知識

      鞏義市恒昌冶金建材設備廠

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      洗礦理論之力沉降的簽本即理及沉降速度計算

      [ 時間:2011-11-10 9:35:07 ]
      • 詳細信息

                                         洗礦理論之力沉降的簽本即理及沉降速度計算
          穎粒的單體(自由)沉降或集合(干擾)沉降不僅受其本身的特性,例如顆粒形狀、密度、粒度組成以及成分等因素所支配,還受到溫度、磁團聚、膠體效應、異重流、橫向脈動流速、水力抉帶、機械攪拌、藥劑含量等諸因素的影響。許多試驗研究都證實了沉降濃縮過程包含著復雜的物理與化學的綜合作用。目前,對于濃縮理論的研究僅限于重力沉降作用的范圍,即以液體中懸浮的固體穎粒的沉降作用為蕃礎。
          重力沉降原理和沉降速度計算
          最初,人們研究了在不同濃度的懸浮液中球形顆拉自由沉降的行為。顆粒在槳體中下沉所受到的作用力主要有三種,即重力、浮力和阻力。對于一定的顆粒與一定的漿體,重力和浮力都是恒定的,而阻力卻隨顆粒與獷漿間的相對運動速度變化而改變。小顆粒有被沉降較快的大顆粒向下拖曳的趨勢。在均勻穎拉的沉降過程中,拖曳力的增大主要是由速度梯度的增加造成的,而固體濃度增高弓[起的枯度變化對其影響則較小。
      作用于顆粒土諸力的代數和應等于穎粒質量與其加速度的乘積(符合牛頓第二運動定律)。顆粒的沉降過程分為兩個階段,即加速階段和等速階段。在等速沉降階段里,顆粒相對于漿體的運動速度稱為“沉降速度”。因為沉降速度就是加速階段終了時顆拉相對于流體的速度,因此亦稱為沉降宋速度或“終端速度”。由于工業上的沉降作業所處理的穎粒往往很小,顆粒與漿休間的接觸表面相對甚大,因此,在重力沉降過程中,加速階段的時間很短,常??梢院雎圆挥?。
          將重力沉降過程中顆粒所受諸力與沉降速度的關系,用牛頓第二定律為基礎建立表達式,經整理和因次分析可知,影響重力沉降速度的阻力系數應是顆粒與流體相對運動時的雷諾準數Re的函數。綜合試驗便可得到球形顆粒的阻力系數與雷諾準數Re的函數關系曲線。該曲線按Re值大致可分為三個區,即滯流區、過渡區、湍流區。各區內的曲線分別用相應的關系式表達,并將等速沉降階段相應的雷諾淮數也換成以沉降速度“,來計算,即可得到表面光滑的球體在流體中自由沉降時各個區內的沉降速度公式:
         

          公式(18.2.1), (18.2.2)和(18.2.3)分別稱為斯托克斯(Stokes)公式、艾倫(Allen)公式和牛頓(Newton)公式。
      在滯流區,由流體的粘性而引起的表面魔擦阻力占主要地位。在湍流區,由流體在穎粒尾部出現邊界層分離而形成漩禍所引起的
      形體阻力占主要地位,而流體的粘度A對沉降速度。,已無影響。在過渡區,魔擦阻力和形體阻力二者都不可忽略。
          自由沉降發生在流體中穎粒稀疏的情況下。因此,上述沉降速度公式的應用條件必須是容器的尺寸遠遠大于顆粒的尺寸((100倍以上),以消除器壁對穎粒沉降產生顯著的阻滯作用。其次必須是顆粒不過分細小,以防止穎粒因流體分子的碰撞而發生布朗運動,或從流體分子間漏過,從而達到高子計算值的沉降速度,此即當Re<10-‘時(礦粒粒度達到0.1^-0.5微米),斯托克斯公式不再適用的原因。
          由細粒礦石構成的礦漿是一種懸浮液。在其沉降過程中,由子流體中伴隨有紊流發生,小顆拉有被沉降較快的大穎粒向下拖曳的趨勢。微細礦粒的絮凝現象也會改變顆粒的有效尺寸。所以獷漿沉降脫水一般屬于干涉沉降,其中大穎粒受千擾較大,其沉降速度減慢,面小顆粒因受拖曳,沉降速度相對加快。但是試驗表明,對于固體粒度相差不超過6倍的懸浮液,其中全部拉子以大體相同的速度沉降。當選礦廠使用濃縮機脫水時,為了防止粒度過粗而“壓耙”,一般需預先振動篩篩除礦漿中的+0.25-0.8毫米的礦粒,因而沉降過程中的干涉現象并不嚴重0再者,選礦產品脫水時,要求礦粒全部下沉,以獲得澄清的液體。因此,礦漿沉降速度必須按沉砂中最小穎粒的沉降末速計算,一般采用適于較小的雷諾準數范圍(滯流區內)的斯托克斯公式〔式(18.2.1)).其降速度減慢,面小顆粒因受拖曳,沉降速度相對加快。但是試驗表明,對于固體粒度相差不超過6倍的懸浮液,其中全部拉子以大體相同的速度沉降。當選礦廠使用濃縮機脫水時,為了防止粒度過粗而“壓耙”,一般需預先篩除礦漿中的+0.25-0.8毫米的礦粒,因而沉降過程中的干涉現象并不嚴重。再者,選礦產品脫水時,要求礦粒全部下沉,以獲得澄清的液體。因此,礦漿沉降速度必須按沉砂中最小穎粒的沉降末速計算,一般采用適于較小的雷諾準數范圍(滯流區內)的斯托克斯公式〔式(18.2.1)).其使用的拉度范圍最高為Reow1,約相當于直徑為0.15毫米的礦粒在水中沉降的倩況;最細約為0.5微米,即相當于懸浮液轉變成膠體溶液之前的情況。當顆粒尺寸達到0.5微米以下時則失效。具體計算時,一般先假定沉降屬于某一流型,譬如滯流,用與該流型相應的斯托克斯公式求。并按。計算Re值,檢驗所得的R et值是否在1 X 10--4--1.0的范圍內。如果超出此范圍,則應另設流型,改用相應的其他公式求Us,直到按求得的。,所算出的Re,值恰與該公式所適應的Re,值范圍相符為止。此外,也可采用避免試差的摩擦數群法借助于C-R e關系曲線經過轉換的曲線計算沉降速度。
          選礦產品一般由經破碎磨礦后的非球形自然粒子構成,其沉降時顆粒所受到的阻力除受前述諸因素的影響外,還與其形狀密切相關。其球形度(r拉的表面積與同體積的球體表面積之比)愈小,對應于同一R。值的阻力系數C愈大,沉降速度相應變慢。這一影響隨R。值的增大而逐漸變大。但在滯流區內球形度對阻力的影響并不顯著。根據對自然形狀石英拉子的實測數據統計,斯托克斯公式用于細粒選礦產品沉降速度計算時,須乘以顆粒的形狀系數K(即礦粒沉降末速與同體積同重量的球體沉降末速之比)。不同形狀獷粒的K值大致為:圓滑形0.78;多角形0.72;長方形0.67;扁平形0.52。

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