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金矿粒在介质中的自由沉降

矿粒在介质中的自由沉降

在重选过程中,经常研究的矿粒,几乎全部都是非球形颗粒。由于它们表面积比同体积球体大,并且表面粗糙形状不对称,因此,其沉降规律与球体有所不同。矿粒在静止介质流中自由沉降,矿粒与球体不同,矿粒与球体相比有以下几个特点:(1)矿粒的形状是不规则的。例如石英颗粒大部分是多角形及长方形;方铅矿颗粒大部分是多角形;煤则是多角形和长方形等。

(2)矿粒的表面是粗糙的。 (3)矿粒外形是不对称的。

因为矿粒具有上述特点,它们在介质中沉降时所受的阻力及其沉降速度,必然与球形物体有所不同。在各种形状的物体中,以球体的比表面积为最小,而且,一般来说, 球体比其他形状的物体更便于介质从周围流过(流线形物体除外,但在矿粒中是很少遇到)。因此,矿粒在介质中沉降时的阻力,一般要大于球体的阻力。阻力增加的原因:一是在呈层流流动状态时,主要是由于矿粒表面积增加,增加了矿粒与介质之间的摩擦力,因而增加了物体运动的阻力;二是在呈紊流流动状态时,则是由于矿粒表面介质的边界层提前发生分离,扩大了旋涡区,增加了压差阻力。由于矿粒运动阻力加大,降低了矿粒的沉降速度,使其小于球体的沉降速度。此外,矿粒与球体在静止介质中自由沉降还有以下差别:

(1)当矿粒下沉时,取向不同其运动的阻力也不同。(2)矿粒形状不对称,当矿粒下沉时其重心与运动阻力的作用点不一定在同一垂线上,于是物体在下沉过程中会发生翻滚,甚至沉降路线不是垂线而是折线。由于矿粒与球体沉降存在上述差别,所以反复实测同一个物体的沉降未速,结果可能相差很大。表中列出根据实验测出的三种矿粒不同的粒度在水中沉降速度的最大值和最小值。

(1)矿粒的最大速度与最小速度之间的差值很大,甚至高达8倍,而且这种差值还随矿粒粒度和密度的减小而增大。但是,存在着代表其平均趋向的自由沉降末速度,以下用各种方法计算的沉降末速就指的是这个平均值。 (2)矿粒的阻力系数及在静止介质中的自由沉降末速,矿较在介质中的沉降规律.除具有上述一些特点以外,基本规律完全与球形物体相同。 因此,上述有关计算球体在介质中沉降速度及介质阻力的公式,只要稍加修正,同样可以适用于计算矿粒的沉降速度。

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