干涉沉降
干涉沉降
当悬浮液中的颗粒浓度增大后,体系逐渐转为浓相,即使颗粒仍处于分散悬浮状态(即所谓的散式系统),但颗粒间的干扰、器壁对颗粒运动的影响增加,而且单个颗粒下沉形成的尾涡亦将影响后续颗粒的沉降运动。这种情况下颗粒的沉降称为干涉沉降。
介绍
矿粒在介质中的沉降可以分为两种形式:即自由沉降与干涉沉降。严格来说,单个矿粒在无限宽阔的介质(水、空气、重液)空间内的沉降才是真正的自由沉降。这时矿粒只受到介质的阻力,而不任何机械阻力的作用。这种情况实际上是不存在的,在重选理论研究中,一般是将矿粒在固体容积浓度小于3%的介质中沉降,作为自由沉降的。因为当矿浆浓度很稀时。矿粒在其中沉降所受周围矿粒和器壁对其直接和间接的干涉(即机械阻力)很小,可以忽略不计。因此可以近似地认为是自由沉降。当矿浆浓度增大后,矿粒受到周围矿粒直接摩擦和碰撞,以及它们之间间接通过介质而来的介质阻力干涉增大,并且浓度愈大,机械阻力愈大,干涉作用愈强,这种矿粒群在有限容器的沉降运动,叫做干涉沉降。在生产实践中,大多数情况属于干涉沉降。矿粒在干涉沉降时,由于所受的阻力较大,所以与自由沉降相比,其沉降速度较慢。
固体颗粒在流体中除受自身重力和流体浮力作用外,还受周围其他颗粒或器壁等附加作用力干扰作用的沉降过程。附加作用力基本上有两种情况:其一是颗粒向下沉降时,局部流体沿颗粒间或颗粒与器壁间的空隙向上涌起,形成上升股流,从而增加了流体的阻力;其二是固体颗粒群与流体构成悬浮体,增大了流体的密度,从而增加了对颗粒的浮力。此外,在沉降过程中有些颗粒之间还产生碰撞、摩擦,使其运动途径及速度发生变化。颗粒的干涉沉降速度小于自由沉降速度。
常见形式
常见的几种干涉沉降形式见图所示。它们是:①颗粒在粒度和密度均一的粒群中沉降。如图1(a)
②颗粒在粒度相同但密度不同的粒群中沉降,如图1(b);③颗粒在粒度和密度均不相同的混合粒群中沉降,如图1(c);
④粗颗粒在细微分散悬浮液中沉降,如图1(d)。
干涉原理
矿物加工中粒群在矿浆中的沉降就是典型的干涉沉降,球体在窄管中的沉降也属于干涉沉降。伯纳(Bemea E)于1973年归纳出干涉效应来自3个方面:①由于沉降颗粒周围存在大量颗粒,而颗粒密度一般又大于介质密度,使得颗粒像是在密度增大了的介质中沉降一样,这个效应称为准静压效应;②颗粒在沉降过程中受到周围颗粒的碰撞和摩擦,进行着动量交换,从外观表观上看,颗粒似乎是在黏度增大了的介质中沉降一样,这个效应称为动量传递效应;③颗粒在沉降过程中,由于其附近的器壁(固定壁)或其他颗粒(活动壁)存在,必然引起周围间隙的流速增大,从而使介质的动力阻力增大,这个效应称为壁面干涉效应。在矿物加工中涉及到的干涉沉降问题主要受前两种效应影响。由相同性质(如密度、粒度、形状等)颗粒组成的粒群可看做均匀粒群。绝对的均匀粒群是不存在的,粒级相近的颗粒可以近视为
影响因素
颗粒在悬浮粒群中的沉降称为干涉沉降。此时颗粒的沉降速度除了受自由沉降时的影响因素支配外,还增加了一些新的影响因素。这些附加影响因素归纳起来大致如下:
(1) 粒群中任意一个颗粒的沉降,都将导致周围介质的运动,由于存在大量的固体颗粒,又会使介质的流动受到某种程度的阻碍,宏观上相当于增加了流体的黏性;
(2) 当颗粒在有限范围的悬浮粒群中沉降时,将在颗粒与颗粒之间或颗粒与器壁之间的间隙内产生一上升股流),使颗粒与介质的相对运动速度增大;
(3)固体粒群与流体介质组成的悬浮体密度大于介质的密度,因而使颗粒所受到的浮力作用比在纯净流体介质中要增大;
(4)颗粒之间的相互摩擦、碰撞,也会消耗一部分颗粒的运动动能,使粒群中每个颗粒的沉降速度都有一定程度降低。
上述诸因素的影响结果,使得颗粒的干涉沉降速度小于自由沉降速度。其降低程度随悬浮体中固体颗粒密集程度的增加而增加,因而颗粒的干涉沉降速度并不是一个定值。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 13:33
目录
概述
介绍
参考资料