矿物加工工程专业实验指导书 (4)

教学讨论：

1 本实验主要验证螺旋分选的基本原理，操作简单，因此建议作为演示实验进行； 2 让学生讨论给料量稳定性对分选效果会产生怎样的影响。

3 如果条件允许，可以鼓励部分同学开展一些条件探索实验。

（六）细粒物料摇床分选实验

一、 目的

了解摇床的结构和工作原理，验证摇床分选的基本理论，观察分选过程中物料在床面上的扇形分布，了解影响摇床分选效果的主要因素与调节方法。 二、 基本原理

摇床分选过程主要包括以下几个环节： 1. 物料在床面上的松散分层

在摇床分选过程中，水流沿床面横向流动，不断跨越床面隔条，流动变化的大小是交替的。每经过一个隔条即发生一次水跃。水跃产生的涡流在靠近下游隔条的边沿形成上升流，而在沟槽中间形成下降流。水流的上升和下降是矿石松散、悬浮的动力，而松散悬浮又是发生颗粒分层使得重颗粒转入底层的前提。由于底层颗粒密集且相对密度较大，水跃对底层的影响很小，因此在底层形成稳定的重产物层。而较轻的颗粒由于局部静压强较小，不能再进入底层，于是在横向水流的推动下越过隔条向下运动。沉降速度很小的颗粒始终保持悬浮，随横向水流排出。

2. 物料在床面上的分带

1） 横向水流包括入料悬浮液中的水和冲洗水两部分。由于横向水流的作用，位于同一高度层的颗粒，粒度大的要比粒度小的运动快，密度小的又比密度大的运动快。这种运动差异又由于分层后不同密度和颗粒占据了不同的床层高度而愈加明显：水流对于那些接近隔条高度的颗粒冲洗力最强，因而粗粒的低密度首先被冲下，即横向运动速度最大；沿着床层的纵向运动方向，隔条的高度逐渐降低，原来占据中间层的颗粒不断地暴露到上层，于是细粒轻产物和粗粒重产物相继被冲洗下来，沿床面的纵向产生分布梯度。

2） 由于床面前冲及回撤的加速度及作用时间不同导致的床面差动运动，引起颗粒沿床面纵向的运动速度不同。特别是颗粒群分层以后更加剧了不同密度和粒度的颗粒沿床面的纵向运动差异。既底层的密度较高的颗粒由于与床面间的摩擦系数较大，因而具有随床面一起运动的倾向。而位于上层的颗粒由于水的润滑及所具有的相对松散的状态摩擦力较小，，因而随床面一起运动的趋势较弱。所以低密度颗粒尽管与床面间具有较大横向运动速度，但综合的结果是低密度颗粒沿床面的纵向距离较短；而高密度不但沿床面的横向运动速度较小，且由于每次负加速度的作用，可以获得一段有效的前进距离。进一步导致了轻重颗粒的运动差距离差异。

颗粒在床面上的实际运动是横向运动与纵向运动的合成。运动方向是横向与纵向运动方向的向量和。定义颗粒的实际方向和床面纵轴的夹角称为偏离角?，则有：

tg??vyvx由此可见，横向速度越大，?越大。

摇 床

（1、床面；2、给料槽；3、接料斗；4、传动机构；5、支撑；6、护罩；7、电机） 不同颗粒每一瞬时沿横向和纵向的运动速度并不一样。受隔条的阻挡，颗粒的实际轨迹是阶梯状的，颗粒的最终运动方向只能由两个方向的平均速度决定。根据前面分析，低密度、粗颗粒具有最大偏离角，高密度细颗粒具有最小偏离角。其它颗粒界于两者之间。最终导致轻重产物的扇形分布。扇形分带愈宽，分离精度越高。而分带的宽窄由颗粒间的运动速度差异决定。

摇床分选技术已广泛用于钨、锡、钽、铌及其它稀有金属和贵金属矿石的分选，也可以用于选别铁、锰、铬、钛、铅等矿石及煤等非金属矿，可用于粗选、精选、扫选等作业。 三、 仪器设备与材料

1. 实验室用摇床一台；天平（1公斤）一架； 2. 物料桶5个，瓷盆若干，量筒1个（1000毫升）；

3. 毛刷1把，秒表1块，测角仪把，转速表1块，钢尺1把。 4. 3~0.5毫米物料（最好轻重产物之间有较大的视觉差异）混合试料； 四、 实验过程与操作技术

1. 学习操作规程，熟悉设备结构，了解调节参数与调节方法；试运转检查，确保实验过程的顺利进行与人机安全；称取试样两份，重量1公斤；

2. 选定工作参数，清扫床面，调节好冲水后确定横冲水流量；将润湿好的矿样在2分钟内均匀的加入给料槽，调整冲水及床面倾角，使物料床面上呈扇形分布，同时调整接料装

置，分别接取各产品。待分选过程结束后，停机，继续保持冲水，清洗床面，将床面剩余颗粒归入重产物；

3. 按照上述参数，用备用样做正式实验，接取3个产物； 4. 实验结束后清理实验设备、整理实验场所。 五、 数据处理与实验报告

a) 将实验条件与分选结果数据记录于下表； b) 分析实验条件与分选结果间的关系； c) 编写实验报告

入料粒度mm 产品 单元试验结果 摇床分选实验数据记录表 处理量 横向倾角 冲水量 kg/h L/min 重量，g 产率，% 1 产品1 产品2 产品3 合计 2 冲次/min 冲程 mm 接料点距床尾距离mm 单元试验条件 品位分析 六、 思考题

1. 设想隔条的高度沿纵向不变会发生什么现象，为什么？ 2. 摇床分选过程中那些颗粒容易发生错配？ 3. 影响摇床分选的主要因素有哪些？如何影响？ 教学讨论：

1. 实验过程主要验证扇形分带规律，因此在选择试样时最好能从视觉上充分体现粒度、密度的分布规律差异。

2. 实验操作比较简单，建议安排为演示实验，如果有小型的摇床，可鼓励部分同学进行条件探索实验。

3. 介绍一些摇床的实际应用举例。

（七）物料的静电分选试验（电选实验）

一、目的、意义

了解电选设备的基本结构和原理，观察电选分选过程的现象，加深对电选原理的理解。 了解电选设备的基本调节与操作方法，熟悉电选实验的基本操作过程。 二、基本原理

电性质差异是实现物料分选的重要物理性质之一。待分选物料一般根据电导率的大小可

以分为导体（电导率??106~107s/m）、半导体（电导率?=105~10-7s/m）、非导体（电导率??10-10s/m）。以矿物加工为例，其涉及的对象大部分为半导体和非导体，前者如金属氧化矿、硫化矿等，而后者主要为硅酸盐矿物、碳酸盐矿物。电选是依靠不同物料间的电性差异，借助于高压电场作用实现分选、分离的一种物料分选方法。在静电选过程中，由于高压电场的作用，不同电导率的物料携带不同性质和大小的电荷，从而受不同的电场力作用而实现分选、分离。

在高压静电场中，物料颗粒受电场的感应而带电。导电性好的颗粒在靠近电极的一端产生和电极极性相反的电荷，而另一端产生与电极电荷极性相同的电荷。颗粒所带有的这种感应电荷在一定的条件下是可以转移的。如果移走的电荷与电极电荷相同，则剩下的电荷与电极相反，此时颗粒将被吸向电极一边；而导电性差的颗粒虽然处于同样感应电场，但只能被电场极化，此时颗粒两端虽然也表现出相反的电荷，但电荷不能被移走，因此不能表现出明显的电性而被吸向电极一边。这样导电性不同的颗粒就出现了明显的分布差异，在其它外力的综合作用下，居于不同的区域，实现分选、分离。

实践中使用的电选机多采用电晕电场实现物料的分选。该电场通常由一对辊式电极构成，其中直径较小的为电晕电极。当电场电压达到一定的数值时，通常作为负电极的电晕电极放出大量的电子，在其附近电离气体分子形成气体负电荷，发生电晕放电。在电场的作用

下，两电极间的气体不断的被电离形成气体电荷，同时飞向正极，形成所谓的电晕电场。物料颗粒进入分选电场以后，不断与气体电荷碰撞获得负电荷。但由于导电性的不同，不同的物料颗粒表现出不同的行为。导电性好的颗粒迅速将负电荷传递给正极，本身不显示电性，因而不受电场力的作用；而导电性差的物料颗粒电荷传递速度很慢，不同程度的显示出负电性而受到正极 的吸引作用，这样就实现了不同电性物料颗粒的分离。入料性质、设备性能、给料方式等是影

响电选性质的主要因素。 三、仪器设备和材料

1. 仪器设备：分选实验用电选机、天平（1公斤）、秒表；

2. 材料：粉煤灰（2~0.074毫米）2公斤、金属矿粉末（3~1毫米）2公斤 3. 工具：毛刷、万用表、制样工具、常用机修工具 四、实验步骤和操作技术

1. 熟悉设备的结构及操作规程；

2. 设备检查、试运转及其它准备工作； 3. 选择设定运转参数并记录；

4. 开机，选择电压至所需要的值，进行不同电压条件下的分选实验。每一次分选实验要求持续一段时间，在前一段时间可以根据直接观察的分选情况适当调整有关操作参数，特别是分隔板的位置，正式接料。

5. 将接取的各产物称重，制样并进行相应的分析，详细记录原始数据。 五、数据处理与实验报告

1. 实验原始数据记录于下表；同时注意记录观察到的各种现象。 电压 项目 产品 产品1 产品2 产品3 合计 V1（ ）伏 重量 g 产率 % 品位 % V2（ ）伏 产率 % 品位 % 实验现象

2. 分析分选指标（产率、品位等）与电压指标之间的关系。 3. 编写实验报告。 六、思考题

1. 物料颗粒的导电性差异是如何影响其电选分选行为的？ 2. 影响电选的主要因素有哪些？

3. 电选入料为什么要保持干燥？为什么要去除入料中的微细级物料？ 4. 查阅文献，概述电选分选技术的应用领域及现状。 教学讨论：

1. 对于高压带电作业，应注意向学生强调操作安全；

2. 对本科生而言，本实验最好安排为集体演示实验，但应注意对实验现象的突出,如选用产品视觉差异较大的物料等。

3. 部分兴趣较高的同学，可以在实验员指导下开展一些条件实验。

品位 % V3（ ）伏 重量 g 产率 % 品位 % （八）磁性物料的分选回收（弱磁分选实验）

一、目的、意义

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