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在跳汰选矿过程中颗粒的运动方式

责任编辑:三久重工 发表时间:2016-06-19 07:56

  在跳汰分选过程中,颗粒的运动特性直接影响跳汰机分 层的结果。颗粒运动方程是与颗粒的垂直位移和沉降末速、跳汰室内水面高、筛下水的向上水速、床层松散度等因素有关的微分方程。印度学者用离散元素法研究了 颗粒在跳汰床层中的运动,并研究了粒度对跳汰过程的影响,提出了粒度和密度影响模型。尽管研究颗粒运动方程的历史背景、条件、方法和手段不尽相同,但最终 大部分颗粒运动微分方程表达是二阶非齐次微分方程形式。本文根据实时采集的颗粒运动曲线,推导出了本实验条件下的跳汰过程中颗粒运动方程,并且将颗粒运动 与跳汰周期、床层厚度、床层松散度等参数建立了表达关系。

  试验系统是由一个U形槽和高低压风系统组成,带有数控电磁风阀,模拟侧鼓式单槽跳汰机的分选。分选槽是用有机玻璃制成,可清晰地观察床层的运动 情况。数控风阀系统可以单独控制模型试验系统。除了常规的对周期、进气、排气和膨胀期进行在线设定和调节外,风阀控制还可进行二次进风(补气)设定,用以 改善床层的松散条件。

  在一定的实验条件下进行跳汰分选,用高速动态摄像仪对试验过程进行跟踪摄像。将图像文件调入高速动态分析系统回放,选择合适的分析对象,确定图 像中欲分析的颗粒数。然后,利用高速动态分析系统的专用图像分析软件在计算机屏幕上,按照选定颗粒数,以及排列顺序,在每一幅图像上逐一用鼠标在选定颗粒 上点取每一个点。使用专用软件将这些点按顺序排列和计算,便得出水流和颗粒运动的各种曲线和数据。

  根据两组实验的液面和颗粒的位移曲线,观察它们的形状,发现它们都是周期性变化的曲线,既在某一位置附近振动,但在运动初期,运动的情况比较复 杂,震动中心上升,经过短暂时间,振动趋于稳定。根据振动理论所描述的特征进行分析对比,认为液面和颗粒的位移曲线都是典型的有阻尼强迫振动曲线。分析实 际的跳汰过程,水流和颗粒的运动确实是在某一位置附近做周期性往复运动。颗粒的位移曲线与液面曲线相比,有如下特点:#p#分页标题#e#

  1)颗粒在下降末期后有较长的一段休止期,这时由于筛板组织了颗粒的继续运动,使颗粒运动曲线的形状出现一段平直线,脱离了震动曲线的规律,而液面此时仍然继续下降,则液面曲线形成完整的震动曲线;

  2)除休止期外,颗粒的位移曲线与液面的曲线形状基本一致,说明除休止期外,颗粒的运动规律与液面基本相同;

  3)液面运动的行程远比颗粒的大,尽管其初始位置低于颗粒,但其振动中心比颗粒高得多。

  经过上述对比,可以认为在休止期以前颗粒的运动也属受迫振动,其微分方程形式与液体相同,而在休止期,颗粒的运动方程应为不同形式,因此,颗粒运动方程的形式可以使分段组成的。

  在本实验条件下,颗粒运动的位移曲线是周期性变化的曲线,既在某一位置附近振动。对比振动理论描述的振动特征,认为颗粒运动的位移曲线符合有阻 尼强迫振动规律,可以用振动方程表达。根据振动理论的阻尼模型,推导出颗粒的运动阻尼系数与松散度成反比,在下降期还与床层厚度成正比,与颗粒间隙形态 (即颗粒形状)和液体粘性系数有关。颗粒运动振动微分方程的解即为颗粒运动的位移方程。颗粒运动位移与跳汰周期、松散度,风压、床层厚度等都有关系。颗粒 跳动高度正比于水的推力,正比于跳汰周期,反比于阻尼系数,反比于参振质量,与实际相符。通过颗粒运动位移方程可以得到颗粒运动的速度、加速度、受力、动 能等诸方程。它们都分别与风压、跳汰周期、阻力等跳汰参数形成一定关系。诸运动参数方程形成了完整的颗粒运动方程体系,颗粒粒群便可代表跳汰床层运动情 况。从颗粒运动方程可以发现,跳汰过程中颗粒运动状态与水流的推力有密切关系,而水流运动的强度与风压关系密切。在实际跳汰过程中,应考虑该参数的调节, 这将对床层运动情况的改善起较明显的影响。#p#分页标题#e#