礦物加工實驗技術(shù)實驗指導(dǎo)書.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除礦物加工實驗技術(shù)實 驗 指 導(dǎo) 書張文軍 陳增強 李延鋒 編 寫中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院資環(huán)系2006年9月學(xué)生實驗守則根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)生實驗守則規(guī)定，結(jié)合本室實際情況，特制訂以下規(guī)定： 一、學(xué)生進入實驗室必須遵守實驗室的規(guī)章制度，遵守課堂紀(jì)律，衣著整潔，保持安靜，不得遲到早退，嚴(yán)禁喧嘩、吸煙、吃零食和隨地吐痰。如有違反，指導(dǎo)教師有權(quán)停止其實驗。 二、實驗課前，要認(rèn)真閱讀教材，做好實驗預(yù)習(xí)，根據(jù)實驗要求寫出預(yù)習(xí)報告，明確實驗?zāi)康摹⒁蠛妥⒁馐马棥?三、實驗課上必須專心聽講，服從指導(dǎo)教師的安排和指導(dǎo)，遵守操作規(guī)程，認(rèn)真操作，正確讀數(shù)和記錄實驗現(xiàn)象，不得草率敷衍，拼湊數(shù)據(jù)。 四、預(yù)習(xí)報告和實驗報告必須獨自完成，不得互相抄襲。 五、因故缺課的學(xué)生，可向指導(dǎo)教師申請一次補做機會，不補做的，該實驗以“0”分計算，作為總成績的一部分，累計3次者，該課實驗以不及格論處，不得參加該門課程考試。 六、在使用大型精密儀器設(shè)備前，必須接受技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后方可使用，使用中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，并詳細填寫使用記錄。 七、愛護儀器設(shè)備，不得動用與本實驗無關(guān)的儀器設(shè)備。要節(jié)約用水、電、試劑藥品、元器件、材料等。如發(fā)生儀器、設(shè)備損壞要及時向指導(dǎo)教師報告，屬責(zé)任事故的，應(yīng)按有關(guān)文件規(guī)定賠償。 八、注意實驗安全，遵守安全規(guī)定，防止人身和儀器設(shè)備事故發(fā)生。一旦發(fā)生事故，要立即向指導(dǎo)教師報告，采取正確的應(yīng)急措施，防止事故擴大，保護人身安全和財產(chǎn)安全。重大事故要同時保護好現(xiàn)場，迅速向有關(guān)部門報告，事故后盡快寫出書面報告交上級有關(guān)部門，不得隱瞞不報，不得隱瞞事實真相。 九、實驗完畢要做好整理工作，將試劑、藥品、工具、材料及公用儀器等放回原處，洗刷器皿，清掃實驗場地，切斷電源、氣源、水源，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后方可離開。目 錄1 細粒物料粒度組成篩分分析.12 物料可磨度測定試驗.43 粒群密度組成與重選可選性分析.74 異類粒群懸浮分層的規(guī)律研究.115 細粒物料螺旋分選試驗.146 細粒物料搖床分選實驗.167 磁性物料的分選回收（弱磁分選實驗）.198 高梯度磁選機磁選實驗.219 散體物料磁性物含量測定（磁選設(shè)備性能評價）.2510旋流器分級（選）試驗. 2711接觸角測定（材料表面潤濕性測定）. 2912液體的表面張力測定. 3113小浮選實驗. . .3414浮選分步釋放試驗.3615微細礦物油團聚分選（超細顆粒浮選實驗）.3916懸浮液絮凝沉降特性研究（污水凈化實驗）.4117懸浮液的過濾脫水研究（濾餅過濾特性試驗）.4518簡振系統(tǒng)動力學(xué)參數(shù)試驗.4819粗煤泥TEETER-BED干擾床分選實驗.5020細粒煤Falcon離心重力分選實驗.5321渦流電選實驗.5422電選實驗.5723微細物料的摩擦電選. 5924 鐵礦浮選25 鐵礦化驗26 鋁土礦浮選27鋁土礦化驗28濕篩此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流（一） 細粒物料粒度組成篩分分析一、試驗?zāi)康膱D1、振篩機學(xué)習(xí)使用振篩機(振篩儀)對松散細粒物料進行干法篩分的方法；學(xué)習(xí)篩分?jǐn)?shù)據(jù)的處理及分析方法，分析物料的粒度分布特性；學(xué)習(xí)、訓(xùn)練利用篩分試驗結(jié)果進行數(shù)學(xué)分析及粒度特性曲線分析。二、基本原理松散物料的篩分過程主要包括兩個階段：1. 易于穿過篩孔的顆粒穿過不能穿過篩孔的顆粒所組成的物料層到達篩面；2. 易于穿過篩孔的顆粒透過篩孔。要實現(xiàn)上述這兩個階段，物料在篩面上應(yīng)具有適當(dāng)?shù)南鄬\動，一方面使篩面上的物料層處于松散狀態(tài)，物料層將按粒度分層，大顆粒位于上層，小顆粒位于下層，易于到達篩面，并透過篩孔；另一方面，物料和篩子的運動都促使堵在篩孔上的顆粒脫離篩面，有利于其它顆粒透過篩孔。松散物料中粒度比篩孔尺寸小得多的顆粒在篩分開始后，很快透過篩孔落到篩下產(chǎn)物中，粒度與篩孔尺寸愈接近的顆粒（難篩粒），透過篩孔所需的時間愈長。 一般，篩孔尺寸與篩下產(chǎn)品最大粒度具有如下關(guān)系 （1-1）式中 d最大篩下產(chǎn)品最大粒度，mm； D篩孔尺寸，mm； K形狀系數(shù)。K值表孔形圓形方形長方形K值0.70.91.21.7通常用篩分效率E來衡量篩分效果，其表示如下： （1-2）式中 E篩分效率，； a入料中小于規(guī)定粒度的細粒含量，；b篩下物中小于規(guī)定粒度的細粒含量，；q篩上物中小于規(guī)定粒度的細粒含量，。三、儀器設(shè)備及材料1. 振篩機（圖1）一臺，搖動次數(shù)221次/min，振動次數(shù)147次/min；振篩儀1臺；2. 標(biāo)準(zhǔn)套篩，直徑200mm，孔徑0.5、0.25、0.125、0.075、0.045mm的篩子各一個，底、蓋一套；3. 托盤天平一臺，稱量200500g，感量0.20.5g；4. 中號搪瓷盤6個，中號搪瓷盆6個；大盆2個；5. -0.5mm散體礦樣若干（煤泥、石英沙、磁鐵粉各300g）；6. 制樣鏟、毛刷、試樣袋。四、實驗步驟與操作技術(shù)（以煤泥干法篩分為例，濕法小篩分僅做演示）1. 學(xué)習(xí)設(shè)備操作規(guī)程，熟悉實驗系統(tǒng)；2. 接通電源，打開振篩機電源開關(guān)，檢查設(shè)備運行是否正常；確保實驗過程的順利進行及人機安全；3. 將烘干散體試樣縮分并稱取100g；4. 將所需篩孔的套篩按順序（從上到下篩孔依次減?。┙M合好，將試樣倒入套篩；5. 把套篩置于振篩機上，固定好；開動機器，每隔5min停下機器，用手篩檢查一次。檢查時，依次由上至下取下篩子放在搪瓷盤上用手篩，手篩1分鐘，篩下物的重量不超過篩上物重量的1，即為篩凈。篩下物倒入下一粒級中，各粒級都依次進行檢查；6. 篩完后，逐級稱重、記錄，將各粒級產(chǎn)物縮制成化驗樣，裝入試樣袋送往化驗室進行必要的分析；7. 關(guān)閉總電源，整理儀器及實驗場所；8. 實驗指導(dǎo)教師進行濕法篩分過程演示及注意事項講解。五、數(shù)據(jù)處理、實驗報告1. 將試驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果按規(guī)定填入散體物料篩分試驗結(jié)果表中。2. 誤差分析：篩分前試樣重量與篩分后各粒級產(chǎn)物重量之和的差值，不得超過篩分前煤樣重量的2.5，否則試驗應(yīng)重新進行；3. 計算各粒級產(chǎn)物的產(chǎn)率，%；4. 繪制粒度特性曲線： 直角坐標(biāo)（累積產(chǎn)率或各粒級產(chǎn)率為縱坐標(biāo)，粒度為橫坐標(biāo)）、半對數(shù)坐標(biāo)法（累積產(chǎn)率為縱坐標(biāo)，粒度的對數(shù)為橫坐標(biāo)）、全對數(shù)法坐標(biāo)法（累積產(chǎn)率的對數(shù)為縱坐標(biāo)，粒度的對數(shù)為橫坐標(biāo) ）；5. 分析試樣的粒度分布特性；6. 編寫實驗報告。表1、 松散物料篩分試驗結(jié)果記錄表試樣名稱_ 試樣粒度_毫米 試樣重量_克 試樣來源_ 試樣其它指標(biāo)： 試驗日期_粒度重量g產(chǎn)率%正累積%負(fù)累積%mm網(wǎng)目+0.5000.5000.2500.2500.1250.1250.0740.0740.045-0.045合計誤差分析試驗人員： 日期： 指導(dǎo)教師：六、思考題1. 影響篩分效果的因素有哪些？濕法與干法篩分的效率有何差別？2. 如何根據(jù)累積粒度特性曲線的幾何形狀對粒度組成特性進行大致的判斷？3. 舉出幾種其它的微細物料粒度分析方法，并說明其基本原理和優(yōu)缺點；4. 查閱文獻，舉出幾種常用的超細粉體分級設(shè)備，簡述其原理及特點；教學(xué)指導(dǎo)1. 引導(dǎo)學(xué)生對篩分效率公式中各指標(biāo)意義的理解；介紹限上率和限下率的概念；2. 讓學(xué)生討論試驗過程只進行細粒級的檢查篩分是否可以？此問題的討論主要讓學(xué)生進一步理解難篩粒的概念；3. 引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計、及高等數(shù)學(xué)知識分析頻率曲線和累積粒度曲線的數(shù)學(xué)關(guān)系、正負(fù)累積的數(shù)學(xué)關(guān)系；4. 適當(dāng)介紹常用的粒度分布方程并分析各自的特點；5. 建議感興趣的同學(xué)驗證Rosin-Rammier方程，并確定所研究物料的均勻常數(shù)。Rosin-Rammier方程R(X)為篩上累積；x、xa分別為顆粒大小及篩下累積百分率為63.2%時的顆粒尺寸；n為被測物料的特征常數(shù)，也稱均勻性常數(shù)。（二） 物料可磨度測定試驗一、實驗?zāi)康牧私鈱嶒炇夷ニ樵O(shè)備的基本原理和結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)物料可磨度的常用評價方法，掌握絕對可磨度的測定方法，訓(xùn)練磨礦數(shù)據(jù)的處理、分析能力。二、基本原理用所測出的磨礦設(shè)備單位容積生產(chǎn)能力或單位耗電量的絕對值來度量物料的可磨度，叫絕對可磨度。開路法是將一定數(shù)量的平行試樣在所需的磨礦條件下，依次分別進行不同時間的磨礦，然后將每次的磨礦產(chǎn)物用套篩進行篩分，建立磨礦時間與磨礦產(chǎn)品各粒級累積產(chǎn)率的關(guān)系，從而找出將物料磨到目標(biāo)細度（如按-75微米含量計算）所需要的磨礦時間T。磨機的單位生產(chǎn)能力即絕對可磨度，有兩種表示方式：1）按給料量計算，可表示為： 其中 ：在指定的給料和產(chǎn)品粒度下，按給料量計算的單位容積生產(chǎn)能力（kg）；試樣原始重量，kg；試驗用磨礦機體積,L；磨到目標(biāo)細度所需要的磨礦時間min；2）按單位容積新生的目標(biāo)細度（如-75微米）產(chǎn)品計算應(yīng)為： -75按新生-75微米產(chǎn)品量計算的單位容積生產(chǎn)能力, kg /L.h；g-75新生-75微米含量，（%）。三、儀器設(shè)備與材料1. 儀器：實驗室磨機、標(biāo)準(zhǔn)套篩、振篩機、天平2. 工具：試樣盤（盆）6，毛刷1、試樣鏟1、縮分器1、縮分板2、秒表3. 材料：30.5毫米無煙煤、（磁鐵礦、銅礦、石灰石、蒙脫石）2 kg、試樣袋若干。四、實驗步驟與操作技術(shù)1. 學(xué)習(xí)設(shè)備的操作規(guī)程；檢查所用磨礦設(shè)備是否運轉(zhuǎn)正常，確保實驗過程的順利進行和人機安全。2. 縮制3份平行樣（烘干樣），每份100克待用；3. 依次將每份試樣裝入磨機進行磨碎，磨碎時間分別為T1、T2、T3分鐘；4. 將磨礦產(chǎn)品全部清理收集，用標(biāo)準(zhǔn)套篩篩分；5. 對每一層篩上物進行稱重，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)于表1；6. 注意事項：實驗過程應(yīng)保證每次磨礦入料的性質(zhì)、磨礦條件的平行；每次磨礦結(jié)束應(yīng)將磨礦機清理干凈，磨礦產(chǎn)品全部進行篩分；7. 清理實驗設(shè)備，整理實驗場所。五、數(shù)據(jù)處理及實驗報告a. 將實驗數(shù)據(jù)記錄于下表；表1、磨碎實驗數(shù)據(jù)記錄表樣品名稱： 樣品粒度范圍：序號123磨碎時間T（min）產(chǎn)率粒度級mm重量g產(chǎn)率%重量g產(chǎn)率%重量g產(chǎn)率%+0.074-0.074合 計入料重量g誤差實驗人員： 日期： 指導(dǎo)教師：b. 計算目標(biāo)產(chǎn)品的產(chǎn)率，分析物料粒度組成與磨礦時間的變化關(guān)系；c. 繪制-75微米的產(chǎn)率與磨礦時間的關(guān)系曲線；d. 計算-75；e. 編寫實驗報告。六、思考題1. 本實驗過程中，如何保證各次磨礦結(jié)果的可比性？2. 參考相關(guān)文獻，試列舉幾種其他的物料可磨度評價與測定方法。3. 解釋閉路磨礦和開路磨礦的概念及兩種磨礦方式的特點。4. 影響磨礦效果的因素有哪些。教學(xué)討論：1. 向?qū)W生介紹磨介級配的概念及意義。2. 引導(dǎo)學(xué)生注意對磨碎理論的理解與認(rèn)識。(三) 粒群密度組成與重選可選性分析一、試驗?zāi)康呐c意義學(xué)習(xí)粒群密度組成測定的基本原理與方法；了解浮沉液的配制方法；學(xué)習(xí)浮沉數(shù)據(jù)的處理與重選可選性曲線的繪制、分析方法。二、基本原理當(dāng)散體物料置于一定密度的重液中時，根據(jù)阿基米德定律，密度大于重液密度的顆粒將下沉（沉物），密度小于重液的顆粒則上浮（浮物），密度與重液密度逼近或相同的顆粒處于懸浮狀態(tài)。對重力選礦來說，礦石密度與礦石品位之間具有很強的相關(guān)性，這也是采用重力分選獲得較高品位（質(zhì)量）礦物產(chǎn)品的依據(jù)。根據(jù)上述原理，使用特制的工具在不同密度的重液中撈起不同密度物料的試驗即為浮沉試驗。浮沉實驗根據(jù)所處理的粒度范圍分為小浮沉和大浮沉。對重力選礦來說，礦樣可按下列密度分成不同密度級：1.30、1.40、1.50、1.60、1.70、1.80、2.00kg/L.。重液密度可依據(jù)下式計算（密度瓶法）：圖1、密度計使用示例式中G1空密度瓶重量，kg；G2注水后密度瓶與水的總重量，kg；G3注滿待測重液時密度瓶和待測重液的總重量，kg；D待測重液的密度，kg/L；Dw水的密度（取1），kg/L。也可用密度計（圖1）直接測量。 三、儀器設(shè)備及材料1. 浮沉試驗主要設(shè)備：密度計（1套）、臺秤（1公斤）、大浮沉器具（1套）、小浮沉器具（1套）、天平（1套）；2. 63mm級浮沉試樣4公斤；-0.5毫米煤泥60克；3. 中號試樣盤（盆）若干，濾紙若干；4. 氯化鋅、四氯化碳、苯、三溴甲烷等基本材料。四、實驗步驟與操作技術(shù)（以測定煤炭密度組成的大浮沉為例，小浮沉由實驗員演示）1. 重液配置 煤炭浮沉試驗常用氯化鋅配制重液，其優(yōu)點是易溶于水、易配制、價廉等，缺點是腐蝕性較大。配制各種密度的氯化鋅重液可參考表1進行，并用密度計反復(fù)測量，使重液密度準(zhǔn)確到0.003kg/L。2. 將已配制的重液裝入重液桶并按密度大小順序排列，桶中重液的液面高度不低于350mm。最低密度重液分別裝入兩個重液桶，一個作浮沉試驗用，另一個作為緩沖液（考慮為什么？）。表1、重液配制表藥劑水、氯化鋅四氯化碳、苯四氯化碳、三溴甲烷重液密度水溶液中氯化鋅重量百分比四氯化碳和苯體積，%四氯化碳和三溴甲烷體積，%kg/L%四氯化碳苯四氯化碳三溴甲烷1.33160401.43974261.54689111.6529821.75889111.86379212.07259413. 稱4kg煤樣放入網(wǎng)底桶內(nèi)，用水洗凈附著在煤塊上的煤泥，濾去洗水后再進行浮沉試驗。收集沖洗出的煤泥水，用澄清法或過濾法回收煤泥，然后干燥稱重，此煤泥稱為浮沉煤泥。表2、浮沉試驗煤樣重量與粒度級別的關(guān)系煤樣粒級mm 100100-5050-2525-1313-66-33-0.50.5煤樣最小重量k54214. 將網(wǎng)底桶（裝有洗好的煤樣）放入緩沖液中浸潤一下，提起并斜放在桶邊上濾盡重液，再放入做浮沉用的最低密度的重液桶內(nèi)，用木棒輕輕攪動或?qū)⒕W(wǎng)底桶緩緩地上下移動，然后使其靜止分層，分層時間不少于下列規(guī)定：A粒度大于25mm時，分層時間為12min；B最小粒度為3mm時，分層時間為23min；C最小粒度為10.5mm時，分層時間為35min。5. 小心地用撈勺按一定方向撈取浮物。撈取深度不得超過100mm。撈取時應(yīng)注意勿使沉物攪起混入浮物中。待大部分浮物撈出后，再用木棒攪動沉物，然后仍按上述方法撈取浮物，反復(fù)操作直到撈盡為止。撈出的浮物倒入盤中，并做好標(biāo)記。6. 把裝有沉物的網(wǎng)底桶緩慢提起，斜放在桶邊上濾盡重液，再放入下一個密度的重液桶中，用同樣方法逐次按密度順序進行。直到該煤樣全部試驗完為止，最后將沉物倒入盤中。7. 各密度級產(chǎn)物分別濾去重液，用水沖盡產(chǎn)物上殘存的重液（最好用熱水沖洗）。然后放入溫度不高于100C的干燥箱內(nèi)干燥，干燥后取出冷卻，達到空氣干燥狀態(tài)再進行稱重。(1) 浮沉試驗所用重液是具有腐蝕的液體，在配制重液和進行試驗過程中應(yīng)避免與皮膚接觸，要戴眼鏡、穿膠鞋、圍膠皮圍裙等。(2) 在整個試驗過程中應(yīng)隨時用密度計測量和調(diào)整重液的密度，保證重液密度值的準(zhǔn)確。(3) 試驗中注意回收氯化鋅溶液。(4) 浮沉順序一般是從低密度級向高密度級進行。如果煤樣中含有易泥化的矸石或高密度物含量多時，可先在最高密度重液內(nèi)浮沉。撈出的浮物仍按由低密度到高密度順序進行浮沉。8. 小浮沉試驗過程演示（實驗員講解、操作）。五、試驗數(shù)據(jù)的記錄及整理1. 各密度級產(chǎn)物和煤泥烘干后分別稱重，將數(shù)據(jù)記入表中；2. 將各級產(chǎn)物和煤泥分別縮制成分析煤樣，測定其灰分；當(dāng)原煤硫分超過1.5時，各密度級產(chǎn)物應(yīng)測定全硫。表3、浮沉試驗報告表浮沉試驗編號： 試驗日期： 年 月 日煤樣粒級： mm 煤樣灰分： 全硫： 煤樣重量： kg密度級kg/L重量kg產(chǎn)率質(zhì)量浮物累積沉物累積+0.1含量%占本級%占全樣%灰分%硫分%產(chǎn)率%灰分% 產(chǎn)率%灰分% 2.0合計煤泥總計試驗人員： 時間： 指導(dǎo)教師：1. 誤差分析：1）數(shù)量誤差分析：浮沉試驗前空氣干燥狀態(tài)的煤樣，重量與浮沉試驗后各密度級產(chǎn)物的空氣干燥狀態(tài)重量之和的差值，不得超過浮沉試驗前煤樣重量的2，否則該試驗應(yīng)重新進行。2）質(zhì)量指標(biāo)誤差分析（不同對象對應(yīng)有不同的要求，具體請參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）。2. 繪制可選性曲線：說明每條曲線的物理意義及使用方法（+0.1注意扣矸）；3. 編寫實驗報告。 六、思考題1. 小浮沉使用離心機的目的是什么？舉例說明離心分離在固液分離領(lǐng)域的其它應(yīng)用。2. 浮沉試驗在重選生產(chǎn)實踐中有哪些作用？3. 查閱文獻，加強對理論分選密度、實際分選密度、錯配物、分配率、+0.1含量等概念的理解。4. 設(shè)計：設(shè)計一套考察某重選（重介旋流器、跳汰機等）設(shè)備分選效率的實驗方案，繪制工作流程圖，給出各環(huán)節(jié)的注意事項。教學(xué)討論：1. 本實驗的操作過程比較簡單，強調(diào)注意事項后，將重點放在數(shù)據(jù)處理與分析上（手工繪制可選性曲線）。2. 舉例給出幾種不同含硫量的煤的硫粉與密度分布的關(guān)系，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，由曲線形態(tài)判斷重選脫硫的可選性。3. 對幾種常用的可選性曲線類型進行介紹：亨利曲線、邁耶爾曲線、米特羅方諾夫曲線。4. 介紹重液、重懸浮液的特點及實際應(yīng)用。常用的加重質(zhì)及特性如下表：加重質(zhì)比重可能達到的最大懸浮液比重莫氏硬度重晶石4.42.23.03.5磁黃鐵礦4.62.33.54.5黃鐵礦5.02.56.06.5磁鐵礦5.02.55.56.5砷黃鐵礦6.02.85.56.0細磨硅鐵6.93.17.0方鉛礦7.53.32.5.75（四） 異類粒群懸浮分層的規(guī)律研究一、目的意義觀察和研究異類粒群在上升水流中的懸浮分層現(xiàn)象和規(guī)律。驗證異類粒群懸浮分層的臨界水速公式，加深對干擾沉降基本規(guī)律的理解。二、基本原理異類粒群的懸浮分層有兩種觀點：即里亞申科的相對密度懸浮分層學(xué)說和與張榮曾等提出的重介質(zhì)分層學(xué)說。前者認(rèn)為粒群所構(gòu)成的懸浮體在密度方面具有與均質(zhì)介質(zhì)相同的性質(zhì)，當(dāng)兩種懸浮體彼此混合時，與兩種密度不同的均質(zhì)介質(zhì)混合一樣，在上升水流作用下，始終是密度高的懸浮體集中于下層，密度低的懸浮體集中與上層。第二種觀點則認(rèn)為粒度比小于自由沉降比的異類粒群懸浮分層，遵循動力平衡原理，即在上升水流作用下，是按干擾沉降速度分層的，干擾沉降速度大者在下層，干擾沉降速度小者在上層。而粒度比大于自由沉降等沉比的粒群分層過程是按重介質(zhì)作用分層的。即較輕顆粒的浮沉取決于重顆粒與水所組成的懸浮液的物理密度。若輕顆粒的密度小于重顆粒與水組成的懸浮液的密度，則輕顆粒在上層，否則在下層，若兩者密度相等，則混雜。實驗過程的有關(guān)公式如下：，克/厘米3固體容積濃度，管內(nèi)斷面流速為：，厘米/秒臨界水速： 里亞申科公式：，厘米/秒；張榮曾公式：，厘米/秒； ，厘米/秒；其中：v01、 v02為煤及石英在水中的自由沉降末速，厘米/秒；d1d2分別為煤粒及石英顆粒的密度，克/厘米3；n為顆粒形狀修正指數(shù)，近似取3.5；r為水的密度，取1克/厘米3。為顆粒形狀系數(shù)，其中石英砂取0.7，煤取0.65；為水的粘度，取0.01泊。三、儀器設(shè)備與材料1. 直徑為56毫米、長度1.5米有機玻璃干擾沉降管1套（圖1）；2. 秒表、鋼卷尺、天平、500毫升量筒、玻璃棒、洗瓶、盆、磅秤各1個；3. 0.250.3毫米石英沙（密度2.65克/厘米3）200克；4. 密度1.351.4克/厘米3煤，其中22.5毫米40克，粒度0.50.6毫米30克。5. 0.010.02%的水玻璃溶液。四、實驗步驟與操作技術(shù)圖1、 沉降裝置1. 粒度為0.250.3毫米的石英沙50克和0.50.6毫米的煤30克，均勻混合后加入沉降管，顆粒全部沉積后，緩緩開大閥門，使物料懸浮，由小到大改變水速，觀察、記錄、分析分層現(xiàn)象；2. 將上述物料倒出，然后加入0.250.3毫米的石英沙150克、22.5毫米煤粒40克混勻后加入沉降管。待顆粒全部沉積后緩慢開水閥，觀察、記錄分層現(xiàn)象。水速較小時，煤粒在上層，但水速繼續(xù)增大時，分層想象消失；進一步增大水速，煤粒反而處于下層。分層現(xiàn)象消失的水速即為臨界水速ma臨，用秒表及量筒測定臨界水速，并在臨界水速左右改變水速4次。每一水速穩(wěn)定后，測定流量Q，記錄分層情況并測定懸浮高度h1、h2，計算此時的上升水速ma及懸浮體的密度r懸1、r懸2。 五、實驗數(shù)據(jù)處理與實驗報告1. 將實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄于表1；2. 根據(jù)異類粒群（粒度比大于自由沉降比）在上升水流中的懸浮分層結(jié)果。計算對應(yīng)于每一水速的r懸1、r懸2，以及r懸2與d1之間的關(guān)系，并進行分析。3. 根據(jù)實驗條件，計算臨界水速理論值，并與實際比較并分析。4. 編寫實驗報告。表1、實驗數(shù)據(jù)記錄表試驗名稱12345678懸浮體高度煤石英砂懸浮體密度煤石英砂上升水流速度時間（s）水體積(ml)流量(ml/s)分層現(xiàn)象其它現(xiàn)象注：試樣重量單獨記錄。六、思考題1. 研究沉降理論有何實際意義？舉例說明沉降分離技術(shù)的應(yīng)用。2. 何謂干擾沉降？何謂自由沉降？3. 離心沉降與重力沉降有何不同？舉例說明離心沉降原理的實際應(yīng)用。教學(xué)討論：1. 實驗過程應(yīng)加強學(xué)生對等沉比概念的理解？讓學(xué)生注意流體介質(zhì)中按密度分選過程中粒度的影響或按粒度分級過程中密度的影響。2. 引導(dǎo)有興趣的同學(xué)探討沉積法進行粉體粒度分析的原理與裝置，分析影響分析精度的因素。3. 影響本試驗精度的主要因素有哪些？（五） 細粒物料螺旋分選試驗一、 目的了解螺旋分選機的結(jié)構(gòu)和工作原理，觀察物料在螺旋分選機中的運動狀態(tài)與分離過程。了解螺旋分選試驗的基本操作過程，了解影響螺旋分選的主要因素。二、 基本原理螺旋分選過程主要涉及水流在螺旋槽面上的運動規(guī)律、物料顆粒在螺旋槽面上的運動規(guī)律及顆粒在運動過程的綜合受力規(guī)律。在螺旋槽面的不同半徑處，水層的厚度和平均流速不同。愈向外緣水層越厚、流速愈快。給入的水量增大，濕周向往擴展，但對靠近內(nèi)緣的流動特性影響不大。隨著流速的變化，水流在螺旋槽內(nèi)表現(xiàn)為兩種流態(tài)，即靠近內(nèi)緣的層流和外緣的紊流。在流動過程中，水流具有兩種不同方向的循環(huán)運動。其一是沿螺旋槽縱向的回轉(zhuǎn)運動；其二是在螺旋槽內(nèi)外緣之間的橫向循環(huán)運動。兩種流動的綜合效應(yīng)使上下水層的流動軌跡不同。由于橫向循環(huán)運動的存在，在槽內(nèi)圈水流表現(xiàn)有上升的分速度，而在外圈則具有下降的分速度。顆粒在槽面上的運動同時受重力、慣性離心力、水流的推動力及摩擦力的作用。水流的動壓力推動顆粒沿槽的縱向運動，并在運動中發(fā)生分散和分層。由于水流速度沿深度的分布差異，懸浮于上層的細泥及分層后較輕的顆粒具有很大的縱向運動速度，因而也就具有很大的離心加速度。而位于下層的重顆粒沿縱向運動的分速度較小，相應(yīng)的離心加速度也較小。由于上述差異而導(dǎo)致物料顆粒在螺旋槽的橫向分層（分帶）。重力的方向始終垂直向下。由于螺旋槽的空間傾斜，故重力分布除了推動顆粒沿縱向移動外，也促使顆粒向槽的內(nèi)緣運動。顆粒的慣性離心力方向與其回轉(zhuǎn)半徑相一致，并大致與所處位置的螺旋線的曲率半徑重合。直接與槽底接觸的顆粒其所受的摩擦力更加明顯。位于上層的顆粒受水介質(zhì)的潤滑作用摩擦力較小。微細顆粒呈懸浮態(tài)運動，不在有固體邊界的摩擦力。上述各作用的綜合結(jié)果導(dǎo)致物料顆粒在螺旋中的分選分離經(jīng)過三個主要階段：首先為分層階段，在紊流作用下，重顆粒逐漸進入下層，輕顆粒逐漸進入上層。這一階段在完成1次回轉(zhuǎn)運動后初步完成；第二階段是分層結(jié)束的輕重顆粒的橫向展開、分帶過程。離心加速度較小的底層重顆粒向內(nèi)緣運動；上層的輕顆粒向中間偏外運動，而懸浮的細泥則被甩向最外緣。流體的橫向循環(huán)和螺旋面的橫向坡度對這種分布具有重要的影響。隨著回轉(zhuǎn)運動次數(shù)的增加，不同的顆粒逐漸達到穩(wěn)定運動的過程；第三階段即平衡階段，不同性質(zhì)的物料顆粒沿著各自的回轉(zhuǎn)半徑運動，分選過程完成，此后的運動將失去實際意義。研究表明，顆粒分層和分帶作用區(qū)域主要在螺旋橫斷面的中部，該區(qū)域的主要特點是礦漿的濃度基本不變，顆粒與水層之間具有較大的速度梯度。因搖床具有工作無需動力，若有高差可實現(xiàn)無能耗工作，操作維護簡單，且工作穩(wěn)定，使用壽命長、基本無需檢修等特點，其已廣泛適用于鐵礦、鈦鐵礦、海濱砂礦、錫礦、砂 金、鎢礦等金屬礦及煤等非金屬礦的選別及脫泥。三、 儀器設(shè)備與材料1. 儀器設(shè)備：螺旋分選機、天平（臺秤）；4. 工具：20L接料桶3個、樣品盤5個、小盆10個；5. 材料：6毫米以下物料（原煤或其它礦樣與物料）20公斤。四、 實驗步驟和操作技術(shù)1. 學(xué)習(xí)設(shè)備操作規(guī)程，檢查設(shè)備，對動力部分進行試轉(zhuǎn)；2. 縮制兩份重量分別為2.5和5公斤。3. 入料桶中加入試樣并加水至所需濃度，同時攪拌保證料漿懸浮。6. 準(zhǔn)備好接樣，將入料桶中的懸浮混合物料加入螺旋分選機；7. 料漿排完后，適量用水沖洗沾附在槽壁上的物料，并入接料桶；8. 徹底沖洗給料桶和分選機，將各產(chǎn)品脫水、烘干、稱重；9. 根據(jù)需要，制取入料及產(chǎn)品的分析、化驗樣，進行分析化驗。五、 數(shù)據(jù)處理與實驗報告1. 實驗數(shù)據(jù)記錄于下表；序號入料粒度入料濃度入料品位產(chǎn)品1產(chǎn)品2產(chǎn)品3計算入料mmkg/l%重量產(chǎn)率品位重量產(chǎn)率品位重量產(chǎn)率品位重量產(chǎn)率品位2. 編制實驗報告。六、 思考題1. 影響螺旋分選效果的主要結(jié)構(gòu)因素有哪些，如何影響？3. 簡述螺旋分選技術(shù)的特點、適用范圍及應(yīng)用領(lǐng)域；教學(xué)討論：1、 本實驗主要驗證螺旋分選的基本原理，操作簡單，因此建議作為演示實驗進行；2、 讓學(xué)生討論給料量穩(wěn)定性對分選效果回產(chǎn)生怎樣的影響。3、 如果條件允許，可以鼓勵部分同學(xué)開展一些條件探索實驗。（六） 細粒物料搖床分選實驗一、 目的了解搖床的結(jié)構(gòu)和工作原理，驗證搖床分選的基本理論，觀察分選過程中物料在床面上的扇形分布，了解影響搖床分選效果的主要因素與調(diào)節(jié)方法。二、 基本原理搖床分選過程主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：1. 物料在床面上的松散分層在搖床分選過程中，水流沿床面橫向流動，不斷跨越床面隔條，流動變化的大小是交替的。每經(jīng)過一個隔條即發(fā)生一次水躍。水躍產(chǎn)生的渦流在靠近下游隔條的邊沿形成上升流，而在溝槽中間形成下降流。水流的上升和下降是礦力松散、懸浮的動力，而松散懸浮又是發(fā)生顆粒分層使得重顆粒轉(zhuǎn)入底層的前提。由于底層顆粒密集且相對密度較大，水躍對底層的影響很小，因此在底層形成穩(wěn)定的重產(chǎn)物層。而較輕的顆粒由于局部靜壓強較小，不能再進入底層，于是在橫向水流的推動下越過隔條向下運動。沉降速度很小的顆粒始終保持懸浮，隨橫向水流排出。2. 物料在床面上的分帶1） 橫向水流包括入料懸浮液中的水和沖洗水兩部分。由于橫向水流的作用，位于同一高度層的顆粒，粒度大的要比粒度小的運動快，密度小的又比密度大的運動快。這種運動差異又由于分層后不同密度和顆粒占據(jù)了不同的床層高度而愈加明顯：水流對于那些接近隔條高度的顆粒沖洗力最強，因而粗粒的低密度首先被沖下，即橫向運動速度最大；沿著床層的縱向運動方向，隔條的高度逐漸降低，原來占據(jù)中間層的顆粒不斷地暴露到上層，于是細粒輕產(chǎn)物和粗粒重產(chǎn)物相繼被沖洗下來，沿床面的縱向產(chǎn)生分布梯度。2） 由于床面前沖及回撤的加速度及作用時間不同導(dǎo)致的床面差動運動，引起顆粒沿床面縱向的運動速度不同。特別是顆粒群分層以后更加劇了不同密度和粒度的顆粒沿床面的縱向運動差異。既底層的密度較高的顆粒由于與床面間的摩擦系數(shù)較大，因而具有隨床面一起運動的傾向。而位于上層的顆粒由于水的潤滑及所具有的相對松散的狀態(tài)摩擦力較小，因而隨床面一起運動的趨勢較弱。所以低密度顆粒盡管與床面間具有較大橫向運動速度，但綜合的結(jié)果是低密度顆粒沿床面的縱向距離較短；而高密度不但沿床面的橫向運動速度較小，且由于每次負(fù)加速度的作用，可以獲得一段有效的前進距離。進一步導(dǎo)致了輕重顆粒的運動差距離差異。顆粒在床面上的實際運動是橫向運動與縱向運動的合成。運動方向是橫向與縱向運動方向的向量和。定義顆粒的實際方向和床面縱軸的夾角稱為偏離角q，則有：由此可見，橫向速度越大，q越大。（1、 床面；2、給料槽；3、接料斗；4、傳動機構(gòu)；5、支撐；6、護罩；7、電機）圖1、 搖 床不同顆粒每一瞬時沿橫向和縱向的運動速度并不一樣。受隔條的阻擋，顆粒的實際詭計軌跡是階梯狀的，顆粒的最終運動方向只能由兩個方向的平均速度決定。根據(jù)前面分析，低密度、粗顆粒具有最大偏離角，高密度細顆粒具有最小偏離角。其它顆粒界于兩者之間。最終導(dǎo)致輕重產(chǎn)物的扇形分布。扇形分帶愈寬，分離精度越高。而分帶的寬窄由顆粒間的運動速度差異決定。搖床分選技術(shù)已廣泛用于鎢、錫、鉭、鈮及其它稀有金屬和貴金屬礦石的分選，也可以用于選別鐵、錳、鉻、鈦、鉛等礦石及煤等非金屬礦，可用于粗選、精選、掃選等作業(yè)。三、 儀器設(shè)備與材料1. 實驗室用搖床一臺；天平（1公斤）一架；2. 物料桶5個，瓷盆若干，量筒1個（1000毫升）；3. 毛刷1把，秒表1塊，測角儀把，轉(zhuǎn)速表1塊，鋼尺1把。5. 30.5毫米物料（最好輕重產(chǎn)物之間有較大的視覺差異）混合試料；四、 實驗過程與操作技術(shù)1. 學(xué)習(xí)操作規(guī)程，熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)，了解調(diào)節(jié)參數(shù)與調(diào)節(jié)方法；試運轉(zhuǎn)檢查，確保實驗過程的順利進行與人機安全；稱取試樣兩份，重量1公斤；2. 選定工作參數(shù)，清掃床面，調(diào)節(jié)好沖水后確定橫沖水流量；將潤濕好的礦樣在2分鐘內(nèi)均勻的加入給料槽，調(diào)整沖水及床面傾角，使物料床面上呈扇形分布，同時調(diào)整接料裝置，分別接取各產(chǎn)品。待分選過程結(jié)束后，停機，繼續(xù)保持沖水，清洗床面，將床面剩余顆粒歸入重產(chǎn)物；3. 按照上述參數(shù)，用備用樣做正式實驗，接取3個產(chǎn)物；4. 實驗結(jié)束后清理實驗設(shè)備、整理實驗場所。五、 數(shù)據(jù)處理與實驗報告a) 將實驗條件與分選結(jié)果數(shù)據(jù)記錄于下表；b) 分析實驗條件與分選結(jié)果間的關(guān)系；c) 編寫實驗報告搖床分選實驗數(shù)據(jù)記錄表單元試驗條件入料粒度mm處理量kg/h橫向傾角沖水量L/min沖次/min沖程mm單元試驗結(jié) 果產(chǎn)品重量，g產(chǎn)率，%品位分析接料點距床尾距離mm12產(chǎn)品1產(chǎn)品2產(chǎn)品3合計六、 思考題1. 設(shè)想隔條的高度沿縱向不變會發(fā)生什么現(xiàn)象，為什么？2. 搖床分選過程中那些顆粒容易發(fā)生錯配？為什么？3. 影響搖床分選的主要因素有哪些？如何影響？教學(xué)討論：1. 實驗過程主要驗證扇形分帶規(guī)律，因此在選擇試樣時最好能從視覺上充分體現(xiàn)粒度、密度的分布規(guī)律差異。2. 實驗操作比較簡單，建議安排為演示實驗，如果有小型的搖床，可鼓勵部分同學(xué)進行條件探索實驗。4. 介紹一些搖床的實際應(yīng)用舉例。（七） 磁性物料的分選回收（弱磁分選實驗）一、目的、意義了解實驗用磁選機的結(jié)構(gòu)、工作原理及其操作方法；了解影響磁選效果的主要因素。掌握評價磁選效果的方法和指標(biāo)。二、基本原理物料顆粒之間的磁性差異是實現(xiàn)物料分選、回收的重要物理性質(zhì)之一。磁選是利用磁性顆粒和非磁性顆粒在分選空間的運動行為差異進行分選的過程?；旌衔锪线M入磁選機的分選空間后，顆粒受到磁力和機械力（重力、離心力、慣性力、流體動力等）的作用。磁性不同的物料顆粒受到的磁力大小不同，因此其運動的路徑（軌跡）不同。當(dāng)作用于顆粒的磁性力大于作用于其上的機械力的合力時，顆粒將被吸附于分選滾筒上，脫離分選區(qū)進入卸料區(qū)，從精礦排料槽排出；而當(dāng)作用于顆粒的磁性力小于作用于其入卸料區(qū)，從精礦排料槽排出。當(dāng)作用在顆粒的磁力小于作用在顆粒上的機械力的合力時，顆粒繼續(xù)處于分選箱內(nèi)，與大部分分散介質(zhì)一起排入尾礦管。磁選過程的基本條件是：f1f2f3，其中F1為作用于顆粒上的磁作用力，F(xiàn)2為作用于顆粒上的與磁作用力相反的機械力的合力，F(xiàn)3為作用于弱磁性顆粒上的磁作用力。三、儀器設(shè)備與材料1. 儀器設(shè)備：實驗室用鼓形濕式磁選機、天平（1公斤）；2. -0.5毫米磁鐵粉與煤泥的混合樣10公斤；3. 500毫升燒杯2個，洗瓶1個；接料桶（20升）3個。四、實驗步驟與操作技術(shù)1. 學(xué)習(xí)操作規(guī)程設(shè)備檢查、試運轉(zhuǎn)，確保實驗過程順利進行和人機安全；2. 在給料桶中配置濃度為100克/升的懸浮液20升；3. 調(diào)整磁極位置，啟動磁選機，調(diào)壓使輸出電流為20A。4. 將懸浮液緩慢放入磁選機中，同時開啟噴水管和反沖水管適量給水；5. 接收精礦和尾礦；6. 給礦1分鐘后，將運轉(zhuǎn)按鈕切斷，轉(zhuǎn)鼓停止轉(zhuǎn)動；關(guān)閉沖水管；7. 清洗精礦槽和尾礦槽，并入各自產(chǎn)品槽中；8. 過濾、烘干（105110C、稱重；9. 制備磁性物含量分析試樣各50克，進行產(chǎn)品的磁性物含量分析。五、數(shù)據(jù)處理與實驗報告1. 將實驗條件與數(shù)據(jù)記錄于下表；2. 分析實驗條件對磁選效果的影響。3. 編制實驗報告。實驗數(shù)據(jù)表序號條件入料精礦尾礦磁場強度A/m磁偏角磁選時間min磁性物含量%濃度g/l重量g產(chǎn)率%磁性物含量%重量g產(chǎn)率磁性物含量%12六、思考題1. 何謂磁偏角？影響磁選效果的其它因素還有哪些？如何影響？ 2. 順流式、逆流式和半逆流式的工作方式各有什么特點？3. 簡述磁性分離技術(shù)在選礦、選煤廠等的其它應(yīng)用。4. 設(shè)計：設(shè)計一套評價磁選機工作效果的單機檢查實驗，方案，繪制操作流程，敘述主要操作步驟與注意事項。教學(xué)討論：1. 該實驗主要讓學(xué)生了鼓式磁分選設(shè)備磁場的產(chǎn)生及分布特點、磁選選的主要操作與調(diào)節(jié)因素。試驗操作過程比較簡單，因此可與詞性物含量實驗結(jié)合，此部分可全過程演示。2. 介紹磁性分離技術(shù)與設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用實例。3. 結(jié)合“211”高硫煤脫硫降灰系統(tǒng)介紹磁選設(shè)備在介質(zhì)回收中的應(yīng)用以及磁選工藝的相關(guān)知識。（八） 高梯度磁選機磁選實驗一：試驗?zāi)康牧私飧咛荻却胚x的基本結(jié)構(gòu)和基本原理，加深對磁選原理的理解。了解高梯度磁電選設(shè)備的基本調(diào)節(jié)與操作方法，熟悉基本操作過程。二：工作原理SSS-I-周期式脈沖高梯度磁選機工作原理：如圖所示：當(dāng)激磁線圈2通過整流器給入大電流的直流電時，在上磁極3和磁極5之間的分選空間內(nèi)形成高梯度磁場，分選空間中的聚磁性介質(zhì)4的表面周圍形成很高的磁場力。將預(yù)選別的一定量的礦樣盛在容器內(nèi)加水至要求濃度并攪拌均勻。通過調(diào)節(jié)控制柜的輸出電流，使磁場強度調(diào)至預(yù)定值，礦樣通過上部漏斗1給入分選空間。在磁場力的作用下，礦樣中的磁性顆粒被吸附在聚磁介質(zhì)4的表面上，而非磁性部分因無磁性繼續(xù)向下運動，磁極下部電機9帶動偏心機構(gòu)7使礦漿在分選空間中上下往復(fù)脈沖，選擇和調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)臎_程及沖次，使夾雜在磁性顆粒中的非磁性物脫離分選空間，進入脈沖斗6，同時由于脈動作用為在分選空間中未被吸附的磁性物創(chuàng)造被再次吸附在聚磁介質(zhì)表面的機會。礦樣在磁場中有效分選后進入脈動斗6的非磁性物通過閥門8排入容器10中即為尾礦。停磁后將聚磁介質(zhì)表面的磁性物用壓力水沖至另一容器內(nèi)即為精礦。從而使磁性物與非磁性物或較強磁性物與較弱磁性物的有效分離。三：儀器設(shè)備及材料：1：SSS-I-周期式脈沖高梯度磁選機 一臺2：天平一臺3：瓷盆若干個4：礦樣（紅柱石）一千克四、試驗過程及步驟1：開 機（1） 根據(jù)磁場強度需要選擇使用上下磁極或介質(zhì)的不同支架，裝好介質(zhì)，通過手?jǐn)Q螺栓將介質(zhì)固定好；（2） 清除設(shè)備上及其附近鐵器或雜物，防止激磁電流給入時發(fā)生意外；（3） 開啟激磁線圈冷卻水和實驗用水，并通過調(diào)節(jié)閥門和水量使其平衡；（4） 合上總電源開關(guān)，開啟脈沖電機，并通過調(diào)過調(diào)頻旋鈕將沖次調(diào)至需值；（1） 確認(rèn)激磁線圈的冷卻水已連續(xù)穩(wěn)定地由排水口