论球体自由沉降末速的通用解法

<正> 为了确定球形颗粒在介质中的自由沉降末速,提出了不同的个别公式。其中最著名的有: 适用于Re<1的斯托克斯(Stokes)公式     

斜板浓密机浅层内窄粒级颗粒沉降规律

研究了单颗粒、窄级别石英颗粒在斜板浓密机浅层内上升液流和颗粒自由沉降的合成作用下的运动规律。从理论上导出了流速沿截面分布的规律,修正了颗粒沉降运动轨迹和特性参数公式以及计算颗粒在斜板面上极限沉落距离公式。理论计算值与试验实测值基本吻合     

斜板浓度机浅层内窄粒级颗粒沉降规律

研究了单颗粒、窄级别石英颗粒在斜板浓密机浅层内上升液流和颗粒自由沉降的合成作用下运动规律。从理论上导出了流速沿截分布的规律，修复了颗粒沉降运动轨迹和特性参数公式以及计算颗粒在斜板面上极限沉落距离公式．理论计算值与试验实测值基本吻合。     

棒磨机钢棒直径计算新公式的应用

通过分析棒磨机钢棒直径Bond公式,提出钢棒最佳(最大)直径计算新公式,确定了钢棒适宜直径的选择范围,并在沙特某磷矿和安宁某磷矿选厂中进行验证试验。结果表明,相比Bond公式,新公式适用粒级范围广,可用于计算钢棒适宜的直径范围。为防止钢棒断裂或乱棒,钢棒直径应大于计算的最小钢棒直径,并剔除相应的细钢棒。沙特某磷矿选厂棒磨机钢棒适宜直径宜选择45~73 mm,当补加钢棒直径为70 mm时,得到的磨矿产品细粒级含量较少,粗粒级含量较为合适。安宁某磷矿选厂棒磨机最佳钢棒直径为80 mm,此时磨矿产品粒度分布较为合理。采用新公式计算得到的钢棒直径可改善磨矿产品的粒度组成,使棒磨机稳定运行。     

球体自由沉降末速的通用解法

颗粒在介质中的沉降,是选矿、化工、冶金等领域中最常见的基本现象之一。虽然这一课题的研究,从斯托克斯(Stokes)和雷廷智(Rittinger)算起,已有上百年的历史。但是从准确、通用和简便三个方面来要求,已提出的公式并不都是令人满意的,所以到目前为止,还不断有人研究。     

Ca(Ⅱ)-XG配合物选择性絮凝赤铁矿与石英的作用机理

Ca(Ⅱ)为凝聚剂、黄原胶为絮凝剂的赤铁矿与石英选择性絮凝分选体系中,Ca(Ⅱ)不可避免会与黄原胶形成配合物(Ca(Ⅱ)-XG),研究Ca(Ⅱ)-XG选择性絮凝分离赤铁矿与石英对赤铁矿石选择性絮凝提质具有重要意义。通过矿物沉降试验并结合显微镜观察、Zeta电位、溶液化学计算与红外光谱分析对Ca(Ⅱ)-XG选择性絮凝分离赤铁矿与石英行为规律及作用机理进行了研究。矿物絮凝沉降试验结果表明:以黄原胶为絮凝剂,赤铁矿与石英沉降差异随矿浆p H值增加逐渐减弱,Ca(Ⅱ)对赤铁矿与石英凝聚沉降差异不大;黄原胶与CaCl₂质量比为1∶9时生成的配合物对赤铁矿和石英表现出较强的选择性絮凝作用,pH值为2时两者沉降率差异最大,分别为85%和30%。显微镜观察结果证实,配合物絮凝赤铁矿颗粒可形成较大絮体,石英颗粒基本不发生团聚。Zeta电位、溶液化学计算与红外光谱分析结果表明:配合物与赤铁矿、石英间均存在静电引力与化学吸附作用,且配合物与赤铁矿间的化学作用较配合物与石英的作用强。基于试验结果与分析,绘制了配合物选择性絮凝赤铁矿与石英模型图。因此,通过调整配合物中黄原胶与Ca(Ⅱ)配比...     

微细粒鲕状赤铁矿、石英的分散行为与机理研究

通过不同力场中微细粒赤铁矿及石英颗粒的沉降及受力特性研究,得出分散-选择性絮凝是微细颗粒有效分选的途径。采用沉降实验考查了不同分散剂的种类、pH值、搅拌速度对赤铁矿、石英的分散行为影响规律。结果表明,三种分散剂对赤铁矿分散效果由强至弱的顺序为:六偏磷酸钠焦磷酸钠碳酸钠。通过Zeta电位测定和DLVO理论计算,分析了六偏磷酸钠提高赤铁矿分散行为的作用机理。     

岩心钻探金刚石钻进时所需冲洗液量的探讨(续)

以上公式（2）（3）可用来计算金刚石钻进时产生的岩粉颗粒在静止液体中沉降时的速度。当然在推导以上公式时，都是假设岩粉颗粒为球形，而实际上并非球形。但实践证明，当岩粉颗粒很小时，沉降速度与颗粒形状无多大关系。故以上公式可以比较准确地用于金刚石钻进时产生的岩粉。下面以测试用的岩粉粒径计算其相应的沉降速度。（1）石英颗粒：其粒径在显微镜下测得为d=0.064～0.256毫米，密度ρ_Y=2.65克/厘米~3，测试条件为水温20℃时的清水。实际测量时观察到的颗粒直径约为0.256毫米。按公式（3）计算：     

介质棒排布对细粒高梯度磁选指标的影响

本文对鞍山式贫赤铁矿石进行高梯度磁选试验,研究在介质棒间隙与直径相同的组合排布下介质棒直径对分选指标的影响。试验结果表明:当给矿粒度-0.074mm≤85%时,相对于小直径(2mm)介质排布下的分选指标,大直径(4mm)介质排布下的精矿品位和回收率均提高;当给矿粒度-0.074mm85%后,高梯度磁选尾矿中存在金属量流失,这在大直径的介质排布下更为明显。高梯度磁场中弱磁性矿物颗粒的受力分析表明,对于-0.15+0.010mm的颗粒,重力和粘滞阻力的合力为捕收磁力的10-2数量级,但随着介质棒直径的增加,介质棒对细颗粒的捕收磁力减小,非磁性颗粒的机械夹杂减弱,分选指标得到提高。对-0.01mm的颗粒,重力和粘滞阻力的合力接近磁捕收力,介质棒的捕集效果变差。     

艾萨炼铜工艺锍滴粒径对电炉贫化的影响

为了探究艾萨炼铜工艺锍滴粒径对电炉贫化的影响，针对艾萨电炉渣进行扫描电镜（SEM）、高温粘度仪、X射线衍射（XRD）、比重分析等方法得出电炉渣中铜的存在形式为铜铁硫化相和冰铜相，硫化相平均粒径为5.26μm，1200℃时粘度为0.1004Pa.s，硫化相及炉渣比重分别为4738.4kg/m3、3705.9 kg/m3，以此运用斯托克斯沉降公式计算出当锍滴直径为5.26μm在1180℃、1190℃、1200℃下，锍滴从熔渣中分离的行程为914mm的沉降速度为1.87 mm/h、1.99 mm/h、2.23mm/h，其温度与沉降时间的线性回归方程式为：Y=0.0184X-19.882，拟合度R2=0.96802，研究结果表明在生产实践中需要锍滴粒径至少75μm才能进行有效沉淀。     

新型空气动力场强磁选机对微细粒赤铁矿与石英分选的影响

针对当前弱磁性矿物干式磁选存在微细颗粒间黏附、团聚现象严重、分离选择性差的缺点,研制了一种新型空气动力场强磁选机。以TFe品位为17.5%的赤铁矿-石英混合矿为研究对象,探究了空气动力场强磁选机对不同粒级赤铁矿分选的影响。试验结果表明,该新型磁选机显著强化了颗粒间的分散,大幅度提高了微细颗粒干式磁选的选择性。对于-0.038+0.015 mm粒级赤铁矿,与常规设备相比,在回收率相近的情况下精矿品位提高了20百分点;同时有效消除了-0.038+0.015 mm粒级石英在-0.15+0.074 mm赤铁矿表面的黏附现象,避免了细粒石英因黏附在赤铁矿表面而进入到精矿中,降低精矿品位。颗粒受力计算表明,空气动力场可以克服微细粒颗粒间相互作用力,改善磁选过程的选择性,但是同时需要耦合高磁场感应强度和磁场梯度,才能进一步提高精矿回收率。     

液固流化床内颗粒自由沉降末速的试验研究

对液固流化床内粗煤泥的自由沉降速度进行了研究,建立了液固流化床试验系统,通过对流化床内雷诺数和自由沉降末速等参数的测试计算,得出如下结论:在物理模型中,阿连公式是粗煤泥颗粒沉降末速的合适公式,而在经验模型中,斯万森公式与实测值最接近;粒度和密度是影响颗粒沉降最主要的两个因素,随着粒度和密度的增大,自由沉降的不规律性越强,物理模型及经验模型所得出的自由沉降计算值与实测值的差距也增大。     

密度对细粒煤颗粒与气泡间相对运动的影响

颗粒与气泡间相对运动的研究对浮选机理的认识十分重要,目前关于颗粒与气泡间相对运动的研究多为理论推导,试验研究比较匮乏且试验对象多为形状规则,表面性质均匀的颗粒。以内蒙古公乌素原煤为研究对象,利用自行设计搭建的试验装置研究了粒级为0.100～0.074 mm、密度级分别为-1.3,1.4～1.5和+1.7 g/cm~3的煤样与气泡间的相对运动。试验通过追踪大量煤颗粒的运动轨迹,研究了颗粒沉降阶段、运动轨迹偏离阶段和碰撞阶段中颗粒运动特征参数的变化规律。试验结果表明:颗粒当量直径均值为0.092 mm,颗粒经短暂加速后便达到沉降末速,颗粒沉降末速随颗粒当量直径和密度的增大而增大。气泡会影响颗粒的运动轨迹,同一初始沉降区间内,竖直方向上煤样轨迹偏离点到气泡的距离随煤样密度的增大而减小。静水条件下颗粒和气泡碰撞角的主分布区间为20°～50°,且碰撞区间和颗粒集中分布区间随初始沉降区间向外扩展而扩展。颗粒和气泡的碰撞角小于50°时,碰撞点处颗粒速度减小比例随碰撞角增大近似直线减小,碰撞角大于50°时,碰撞点处颗粒速度减小比例趋于平稳,低密度颗粒的速度减小量大于高密度级颗粒的速度减小量,然而差异并不明显。理论计算发现,颗粒初始沉降位置距气泡中轴较近时理论碰撞速度较小,且颗粒理论碰撞速度随颗粒初始沉降位置向外扩展而增大,与试验规律较为吻合。     

沉砂口直径对多组分铁矿石旋流分级密度效应影响

针对铁矿石旋流分级过程中的密度效应问题,根据我国铁矿资源低品位特点,以石英—磁铁矿(1∶1)人工混合矿为研究对象,采用直径100 mm的水力旋流器开展物理试验,系统考察了沉砂口直径变化对分级过程中颗粒密度效应的影响规律。研究结果表明:高密度磁铁矿组分的沉砂分配率较大,其与石英组分的沉砂分配率差异在中间粒度(45μm)附近最为明显,随着沉砂口直径的增大,沉砂分配率差值减小到10%左右。增大沉砂口直径可以减弱密度效应带来的分级粒度和分级精度差异,降低不同密度组分因密度效应产生的交互影响。高密度细粒(d≤20μm)磁铁矿组分在底流错配,造成底流夹细,低密度粗粒(d>45μm)石英组分是溢流跑粗的主要来源。研究结果可为弱化分级过程中颗粒密度效应影响提供理论依据。     

砂矿颗粒沉降运动规律试验研究

在滨海砂矿开采中, 为给管道输送工业设计提供必要的试验数据和优化输送参数, 从沉降机理出发对不同颗粒级配的砂矿进行了单颗粒及群体颗粒沉降试验研究, 分析了粒径及浓度对颗粒沉降规律的影响, 得出了沉降速度计算公式。结果表明, 浓度和颗粒直径是影响群体沉降速度的主要因素; 所得沉降速度计算公式的计算值与实测值误差较小, 可为砂矿管道输送参数计算提供参考。     

明渠输沙水槽的设计计算

对明槽输沙水槽进行了设计计算。按矿浆特性进行了分析研究, 结果表明, 对于细颗粒组成的不易沉降的稳定矿浆, 明槽输沙在雷诺数较大时可近似采用谢才公式计算;对于含粗颗粒沉降较快的矿浆, 不能简单采用谢才公式计算, 应首先计算明槽挟沙能力。     

不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒的絮凝特性研究

为研究不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒絮凝沉降特性及作用机理,开展了不同类型聚丙烯酰胺作用下微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降试验研究,考察了药剂种类及用量、pH值、矿浆浓度、动能输入等对微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降特性的影响规律。结果表明：不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒沉降特性的影响规律为：阳离子型＞非离子型＞阴离子型|非离子型在800万时效果较好,阴离子型和阳离子型均在1200万时效果较好。当阳离子型用量为300g/t、溶液pH=5、矿浆浓度40g/L时沉降产率高达99.4%,浊度值为8.070。聚丙烯酰胺与微细石英颗粒之间的作用方式主要是“电性中和”、“吸附架桥连接”和“网捕作用”。     

三水-一水软铝石型铝土矿溶出矿浆流变性研究

以难处理三水-一水软铝石型高硅铝土矿为研究对象, 采用Thermo公司生产的RS600型流变仪, 研究了温度、固体含量及絮凝剂对上述铝土矿溶出赤泥浆体流变性的影响。结果表明: 与原矿浆及预脱硅矿浆相反, 溶出赤泥浆粘度随温度的升高而降低; 当固体含量(质量分数)低于16%时, 溶出矿浆为牛顿流体, 其粘度随固体含量的升高而升高; 当固体含量高于16%时, 溶出矿浆为宾汉姆流体, 屈服应力与粘度都随固体含量的升高而升高; 沉降槽中, 在靠近清液层的上部沉降区域, 固体含量较低, 此时的赤泥浆属于一般的牛顿流体, 赤泥沉降速度可以采用传统的斯托克斯沉降公式计算, 而在沉降槽中部或底部, 赤泥变为宾汉姆流体, 沉降速度应该采用宾汉姆流体的沉降速度公式计算; 由于溶出赤泥浆的塑性粘度及屈服应力都不太大, 添加减阻剂对溶出矿浆过程的节能不会产生明显的效果; 溶出赤泥浆体的粘度随着絮凝剂添加量的增加而增加, 其输送难度也随之提高。     

不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒的絮凝特性研究

为研究不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒絮凝沉降特性及作用机理，开展了不同类型聚丙烯酰胺作用下微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降试验研究，考察了药剂种类及用量、pH值、矿浆浓度、动能输入等对微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降特性的影响规律。结果表明：不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒沉降特性的影响规律为：阳离子型＞非离子型＞阴离子型|非离子型在800万时效果较好，阴离子型和阳离子型均在1200万时效果较好。当阳离子型用量为300g/t、溶液pH=5、矿浆浓度40g/L时沉降产率高达99.4%，浊度值为8.070。聚丙烯酰胺与微细石英颗粒之间的作用方式主要是“电性中和”、“吸附架桥连接”和“网捕作用”。     

铁矿石选择性脱泥的矿浆分散

要提高细粒嵌布铁矿石的品位,浮选前的选择性脱泥是一个关键步骤。选择性脱泥的一个先决条件是矿浆的适当分散。一般用硅酸钠作分散剂。可以用沉降试验、萃取试验、选择性絮凝试验和电子显微镜观察检查存在 Ca~(2 )和 Mg(OH)_2沉淀时硅酸钠分散矿浆的机理。文章描述了钙、镁、硅酸钠含量与石英的絮凝、分散范围的函数关系。加入硅酸钠时,石英-针铁矿的人工混合物矿浆发生无选择性分散。在低硅酸钠含量时,加入颗粒淀粉有助于针铁矿的絮凝胜于石英;在高硅酸钠含量时,加入颗粒淀粉不起作用。文章描述了解释这些物种(species)存在时矿浆分散的模型。