《礦物加工實驗技術(shù)》實驗指導(dǎo)書

1、礦物加工實驗技術(shù)實驗指導(dǎo)書目錄一、細(xì)粒物料粒度組成篩分分析二、物料可磨度測定三、松散物料密度組成測定及數(shù)據(jù)分析四、異類粒群懸浮分層的規(guī)律研究五、細(xì)粒物料螺旋分選六、搖床分選七、物料的靜電分選八、磁性物料的分選回收九、散體物料磁性物含量測定十、材料表面潤濕接觸角測定十一、最大泡壓法測定液體的表面張力十二、小浮選實驗十三、微細(xì)礦物油團(tuán)分選十四、懸浮液絮凝沉降特性研究十五、懸浮液過濾特性試驗十六、簡振系統(tǒng)動力學(xué)試驗細(xì)粒物料粒度組成篩分分析一、試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用振篩機(jī)對松散細(xì)粒物料進(jìn)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，研究、確定、分析物料的粒度組成及分布特性；學(xué)習(xí)、訓(xùn)練利用篩分試驗結(jié)果數(shù)學(xué)分

2、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和不能穿過篩孔的顆粒所組成的物料層到達(dá)篩面；2. 易于穿過篩孔的顆粒透過篩孔。實現(xiàn)這兩個階段，物料在篩面上應(yīng)具有適當(dāng)?shù)南鄬\(yùn)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(dá)篩面，并透過篩孔；另一方面，物料和篩子的運(yùn)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。振篩機(jī)一般，篩孔尺寸與篩下產(chǎn)品最大粒度具

3、有如下關(guān)系d最大 KD（ 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：E()()（1-2）式中E 篩分效率，； 入料中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量，； 篩下物中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量，； 篩上物中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量，。三、儀器設(shè)備及材料1.振篩機(jī)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

4、套；3. 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400g ）；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(jī)電源開關(guān)，檢查設(shè)備運(yùn)行是否正常；確保實驗過程的順利進(jìn)行及人機(jī)安全；3.將烘干散體試樣縮分并稱取80g ；4.將所需篩孔的套篩組合好，將試樣倒入套篩；5.把套篩置于振篩機(jī)上，固定好；開動機(jī)器，每隔5min 停下機(jī)器，用手篩檢查一次。檢查時，依次由上至下取下

5、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(jìn)行檢查；6. 篩完后，逐級稱重，將各粒級產(chǎn)物縮制成化驗樣，裝入試樣袋送往化驗室進(jìn)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(jìn)行濕法篩分的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：3. 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(jìn)行。4. 算各粒級產(chǎn)物的產(chǎn)率，% ；5. 繪制粒度特性曲線：直角坐標(biāo)（累積產(chǎn)率或各粒級產(chǎn)

6、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)）；6.分析試樣的粒度分布特性；7.編寫實驗報告。表1.1松散物料篩分試驗結(jié)果記錄表試樣名稱試樣來源粒度_ _試樣粒度_ 毫米試樣其它指標(biāo)：重量產(chǎn)率試樣重量正累積_ 克試驗日期_負(fù)累積mm網(wǎng)目g%+0.50.50.250.250.1250.1250.0740.0740.045-0.045合計誤差分析試驗人員：日期：指導(dǎo)教師簽字：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(jìn)行

7、大致的判斷？3. 舉出幾種其它的微細(xì)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(xiàn)，舉出幾種常用的超細(xì)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)實際意義的理解；介紹限上率和限下率的概念；2. 讓學(xué)生討論只進(jìn)行細(xì)粒級的檢查是否可以？此問題的討論主要讓學(xué)生進(jìn)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)。nR（x) expxRosin-Rammie

8、r方程xaR(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)。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(jìn)行不同時間的磨礦，然后將每次的磨礦產(chǎn)物用套篩進(jìn)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(xì)度（如按-75 微米含

9、量計算）所需要的磨礦時間 T。磨機(jī)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：q60GVT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，k；V 試驗用磨礦機(jī)體積（L ）；T 磨到目標(biāo)細(xì)度所需要的磨礦時間(min) ；）按單位容積新生的目標(biāo)細(xì)度（如-75 微米）產(chǎn)品計算應(yīng)為：q 7560 G75100 VTq -75 按新生 -75 微米產(chǎn)品量計算的單位容積生產(chǎn)能力kg/h ； -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(jī)、標(biāo)準(zhǔn)套篩、振篩機(jī)、天平2. 工具：試樣盤（盆）6，毛刷 1

10、 、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）2Kg 、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(yùn)轉(zhuǎn)正常，確保實驗過程的順利進(jìn)行和人機(jī)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(jī)進(jìn)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(jìn)行稱重，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；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(jī)清理干凈，磨礦產(chǎn)品全部進(jìn)行篩分；

11、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；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)率重量重量 g產(chǎn)率 %重量粒度級 mm產(chǎn)率 %產(chǎn)率 %gg合計入料重量g誤差實驗人員：日期：指導(dǎo)教師簽字：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(xiàn)，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

12、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?。ǜ∥铮?，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(qiáng)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

13、特制的工具在不同密度的重液中撈起不同密度物料的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 、2.00 kg/L .。重液密度可依據(jù)下式計算（密度瓶法）：G3G1G2wG1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 ； 待測重液的密度，kg/L ；w 水的密度（取1）， kg/L 。也可用密度計直接測量。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（

14、1 公斤）、大浮沉器具（1 套）、小浮沉器具（ 1 套）、天平（ 1套）；2.6 3mm 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；4. 氯化鋅、四氯化碳、苯（或三溴甲烷）。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. 重液配置密度計使用示例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3.1 進(jìn)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，桶中重液的液面不低于桶上緣 350mm 。最低密

15、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？） 。重液配制表藥劑水、氯化鋅四氯化碳、苯四氯化碳、三溴甲烷水溶液中氯四氯化碳和苯四氯化碳和三溴甲烷重液密度化鋅重量百體積， %體積， %分比Kg/l%四氯化碳苯四氯化碳三溴甲烷1.33160401.43974261.54689119821.85279212.06359413. 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，濾去洗水再進(jìn)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。4. 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

16、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(jìn)行。直到該煤樣

17、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100 C 的干燥箱內(nèi)干燥，干燥后取出冷卻，達(dá)到空氣干燥狀態(tài)再進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行浮沉。8.

18、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。浮沉試驗編號：煤樣粒級：全硫： Sr.dmm浮沉試驗報告表試驗日期：煤樣灰分：煤樣重量：年kg月日密度級重量產(chǎn)率質(zhì)量累積+0.1含量占本占全灰Kg/lkg浮物， %沉物， %級樣分 %<1.31.31.41.41.51.51.61.61.8>1.8合計浮沉煤泥總計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

19、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(jìn)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；3編寫實驗報告。六、思考題1. 小浮沉使用離心機(jī)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(xiàn)，加強(qiáng)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(jī)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(qiáng)調(diào)注

20、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. 對幾種常用的可選性曲線類型進(jìn)行介紹：亨利曲線、邁耶爾曲線、米特羅方諾夫曲線。3. 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：可能達(dá)到的最大懸浮加重質(zhì)比重莫氏硬度液比重重晶石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(xì)磨硅鐵6.93.17.0方鉛礦7.53.32.5.754. 指導(dǎo)有興趣的學(xué)生探討采用非浮沉法確定粒群密度組成的可能途徑。（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

21、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

22、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：懸（），克 /厘米3固體容積濃度，（4 G D 2 h g)管內(nèi)斷面流速為：Q4QuaAD ，厘米 /秒臨界水速：n21a臨v01v02( 1) n v02 ，厘米 / 秒；里亞申科公式：( 2) n v01n21a 臨v02張榮曾公式：2，厘米 /秒；v025 .8d () 2 / 3 ()1 / 3，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；12

23、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； 為水的密度， 取 1 克 /厘米 3。三、儀器設(shè)備與材料1.直徑為 56 毫米、長度1.5米有機(jī)玻璃干擾沉降管1 套；2.秒表、鋼卷尺、天平、500 毫升量筒各 1個；3.0.25 ！ 0.3 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)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，

24、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 克混勻后加入沉獎管。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(jìn)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及懸浮體的密度懸 1、懸 2 。沉降管五、實驗數(shù)據(jù)處

25、理與實驗報告1. 將實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄于下表；上升試樣試樣懸浮懸浮體分層序號上升水流水速名稱重量高度密度現(xiàn)象123452. 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)于每一水速的懸 1、懸 2，以及懸 2 與1 之間的關(guān)系，并進(jìn)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。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？舉例說明離心沉降規(guī)律的實際應(yīng)用。教學(xué)討論：1. 實驗過程應(yīng)加強(qiáng)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

26、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(jìn)行粉體粒度分析的原理與裝置，分析影響分析精度的因素。（五）細(xì)粒物料螺旋分選試驗一、目的了解螺旋分選機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，觀察物料在螺旋分選機(jī)中的運(yùn)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(yùn)動規(guī)律、物料顆粒在螺旋槽面上的運(yùn)動規(guī)律及顆粒在運(yùn)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(kuò)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

27、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(yùn)動。其一是沿螺旋槽縱向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動；其二是在螺旋槽內(nèi)外緣之間的橫向循環(huán)運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動，并在運(yùn)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(xì)泥及分層后較輕的顆粒具有很大的縱向運(yùn)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(yùn)動的分速度較小，相應(yīng)的離心加速度也較小

28、。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(yùn)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(xì)顆粒呈懸浮態(tài)運(yùn)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(jìn)入下層，輕顆粒逐漸進(jìn)入上層。這一階段在完成1次回轉(zhuǎn)運(yùn)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

29、過程。 離心加速度較小的底層重顆粒向內(nèi)緣運(yùn)動；上層的輕顆粒向中間偏外運(yùn)動，而懸浮的細(xì)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(yùn)動次數(shù)的增加， 不同的顆粒逐漸達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)動，分選過程完成，此后的運(yùn)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(hù)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、

30、 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(jī)、天平（臺秤）；1. 工具： 20L 接料桶 3 個、樣品盤 5 個、小盆 10 個；2.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(jìn)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。3. 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(jī)；4. 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；5. 徹底沖洗給料桶和分選機(jī)，將各產(chǎn)品脫水、烘干、

31、稱重；6. 根據(jù)需要，制取入料及產(chǎn)品的分析、化驗樣，進(jìn)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；序號入料入料粒濃度入料品位產(chǎn)品1產(chǎn)品2產(chǎn)品3計算入料度重產(chǎn)品重產(chǎn)品重產(chǎn)品重產(chǎn)品量率位量率位量率位量率位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？2. 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(jìn)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(xì)粒物料搖床分選實驗一、目的了解搖床的結(jié)構(gòu)和工

32、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(qiáng)較小，不能再進(jìn)入底層，于是在

33、橫向水流的推動下越過隔條向下運(yùn)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(yùn)動快，密度小的又比密度大的運(yùn)動快。這種運(yùn)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(qiáng)， 因而粗粒的低密度首先被沖下，即橫向運(yùn)動速度最大；沿著床層的縱向運(yùn)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(xì)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

34、速度及作用時間不同導(dǎo)致的床面差動運(yùn)動，引起顆粒沿床面縱向的運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)距離。進(jìn)一步導(dǎo)致了輕重顆粒的運(yùn)動差距離差異。顆粒在床面上的實際運(yùn)動是橫向運(yùn)動與縱向運(yùn)動的合成。運(yùn)動方

35、向是橫向與縱向運(yùn)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，則有：tgv yv x由此可見，橫向速度越大，越大。搖床（ 1、床面； 2、給料槽； 3、接料斗； 4、傳動機(jī)構(gòu)；5、支撐； 6、護(hù)罩； 7、電機(jī)）不同顆粒每一瞬時沿橫向和縱向的運(yùn)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(yùn)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(xì)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(yùn)動速度差異決定。搖床分選技術(shù)已廣泛用于鎢、錫、鉭、

36、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。4. 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(yùn)轉(zhuǎn)檢查，確保實驗過程的順利進(jìn)行與人機(jī)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

37、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(jī)，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)記錄表單元試驗入料粒度處理量橫向傾角沖水量沖次 /min沖程條件mmkg/hL/minmm品位分析接料點距單元試驗產(chǎn)品重量， g產(chǎn)率， %床尾距離結(jié)果12mm產(chǎn)品 1產(chǎn)品

38、 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？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(jìn)行條件探索實驗。3. 介紹一些搖床的實際應(yīng)用舉例。（七）物料的靜電分選試驗（電選實驗）一、目的、意義了解電選設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和原理，觀察電選分選過程的現(xiàn)象，加深對電選原理的理解。了解電選設(shè)備的基本調(diào)節(jié)與操作方法，熟悉電選實驗的基本操作過程。二、基

39、本原理電性質(zhì)差異是實現(xiàn)物料分選的重要物理性質(zhì)之一。待分選物料一般根據(jù)電導(dǎo)率的大小可以分為導(dǎo)體（電導(dǎo)率106107s/m ）、半導(dǎo)體（電導(dǎo)率=10510-7s/m ）、非導(dǎo)體（電導(dǎo)率10-10s/m）。以礦物加工為例，其涉及的對象大部分為半導(dǎo)體和非導(dǎo)體，前者如金屬氧化礦、硫化礦等， 而后者主要為硅酸鹽礦物、碳酸鹽礦物。 電選是依靠不同物料間的電性差異，借助于高壓電場作用實現(xiàn)分選、分離的一種物料分選方法。 在靜電選過程中， 由于高壓電場的作用， 不同電導(dǎo)率的物料攜帶不同性質(zhì)和大小的電荷，從而受不同的電場力作用而實現(xiàn)分選、分離。在高壓靜電場中， 物料顆粒受電場的感應(yīng)而帶電。導(dǎo)電性好的顆粒在靠近電極的

40、一端產(chǎn)生和電極極性相反的電荷， 而另一端產(chǎn)生與電極電荷極性相同的電荷。顆粒所帶有的這種感應(yīng)電荷在一定的條件下是可以轉(zhuǎn)移的。如果移走的電荷與電極電荷相同，則剩下的電荷與電極相反， 此時顆粒將被吸向電極一邊；而導(dǎo)電性差的顆粒雖然處于同樣感應(yīng)電場，但只能被電場極化， 此時顆粒兩端雖然也表現(xiàn)出相反的電荷，但電荷不能被移走， 因此不能表現(xiàn)出明顯的電性而被吸向電極一邊。這樣導(dǎo)電性不同的顆粒就出現(xiàn)了明顯的分布差異，在其它外力的綜合作用下，居于不同的區(qū)域，實現(xiàn)分選、分離。實踐中使用的電選機(jī)多采用電暈電場實現(xiàn)物料的分選。該電場通常由一對輥式電極構(gòu)成，其中直徑較小的為電暈電極。當(dāng)電場電壓達(dá)到一定的數(shù)值時，通常作為

41、負(fù)電極的電暈電極放出大量的電子，在其附近電離氣體分子形成氣體負(fù)電荷，發(fā)生電暈放電。 在電場的作用下，兩電極間的氣體不斷的被電離形成氣體電荷，同時飛向正極， 形成所謂的電暈電場。物料顆粒進(jìn)入分選電場以后，不斷與氣體電荷碰撞獲得負(fù)電荷。但由于導(dǎo)電性的不同，不同的物料顆粒表現(xiàn)出不同的行為。導(dǎo)電性好的顆粒迅速將負(fù)電荷傳遞給正極，本身不顯示電性， 因而不受電場力的作用；而導(dǎo)電性差的物料顆粒電荷傳遞速度很慢，不同程度的顯示出負(fù)電性而受到正極的吸引作用，這樣就實現(xiàn)了不同電性物料顆粒的分離。入料性質(zhì)、 設(shè)備性能、 給料方式等是影響電選性質(zhì)的主要因素。三、儀器設(shè)備和材料1. 儀器設(shè)備：分選實驗用電選機(jī)、天平（1

42、 公斤）、秒表；2.材料：粉煤灰（20.074 毫米） 2 公斤、金屬礦粉末（31 毫米） 2 公斤3. 工具：毛刷、萬用表、制樣工具、常用機(jī)修工具四、實驗步驟和操作技術(shù)1. 熟悉設(shè)備的結(jié)構(gòu)及操作規(guī)程；2. 設(shè)備檢查、試運(yùn)轉(zhuǎn)及其它準(zhǔn)備工作；3. 選擇設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)并記錄；4. 開機(jī)，選擇電壓至所需要的值，進(jìn)行不同電壓條件下的分選實驗。每一次分選實驗要求持續(xù)一段時間， 在前一段時間可以根據(jù)直接觀察的分選情況適當(dāng)調(diào)整有關(guān)操作參數(shù)，別是分隔板的位置，正式接料。特5. 將接取的各產(chǎn)物稱重，制樣并進(jìn)行相應(yīng)的分析，詳細(xì)記錄原始數(shù)據(jù)。七、數(shù)據(jù)處理與實驗報告1. 實驗原始數(shù)據(jù)記錄于下表；同時注意記錄觀察到的各種現(xiàn)象。電壓V1（）伏V2（）伏V3（）伏項目重量產(chǎn)率品位產(chǎn)率品位品位重量產(chǎn)率品位產(chǎn)品g%g%產(chǎn)品1產(chǎn)品 2產(chǎn)品 3合計實驗現(xiàn)象2. 分析分選指標(biāo)（產(chǎn)率、品位等）與電壓指標(biāo)之間的關(guān)系。3. 編寫實驗報告。六、思考題1. 物料顆粒的導(dǎo)電性差異是如何影響其電