力。 上述各作用的综合结果导致物料颗粒在螺旋中的分选分离经过三个主要阶段：首先为分层阶段，在紊流作用下，重颗粒逐渐进入下层，轻颗粒逐渐进入上层。这一阶段在完成1次回转运动后初步完成；第二阶段是分层结束的轻重颗粒的横向展开、分带过程。离心加速度较小的底层重颗粒向内缘运动；上层的轻颗粒向中间偏外运动，而悬浮的细泥则被甩向最外缘。流体的横向循环和螺旋面的横向坡度对这种分布具有重要的影响。随着回转运动次数的增加，不同的颗粒逐渐达到稳定运动的过程；第三阶段即平衡阶段，不同性质的物料颗粒沿着各自的回转半径运动，分选过程完成，此后的运动将失去实际意义。研究表明，颗粒分层和分带作用区域主要在螺旋横断面的中部，该区域的主要特点是矿浆的浓度基本不变，颗粒与水层之间具有较大的速度梯度。 因摇床具有工作无需动力，若有高差可实现无能耗工作，操作维护简单，且工作稳定，使用寿命长、基本无需检修等特点，其已广泛适用于铁矿、钛铁矿、海滨砂矿、锡矿、砂 金、钨矿等金属矿及煤等非金属矿的选别及脱泥。 三、 三、 仪器设备与材料 1. 仪器设备：螺旋分选
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机、天平（台秤）；
2. 2. 工具：20L接料桶
3个、样品盘5个、小盆10个；
3. 3. 材料：6毫米以下
物料（原煤或其它矿样与物料）20公斤。
四、 四、 实验步骤和操作技
术
1. 学习设备操作规程，检查设备，对动力部分进行试转；
2. 缩制两份重量分别为2.5和5公斤。
3. 入料桶中加入试样并加水至所需浓度，同时搅拌保证料浆悬浮。
4. 4. 准备好接样，将入
料桶中的悬浮混合物料加入螺旋分选机； 5. 5. 料浆排完后，适量
用水冲洗沾附在槽壁上的物料，并入接料桶；
6. 6. 彻底冲洗给料桶
和分选机，将各产品脱水、烘干、称重； 7. 7. 根据需要，制取入
料及产品的分析、化验样，进行分析化验。
五、 五、 数据处理与实验报
告
??2. 根据异类粒群（粒度比大于自由沉降比）在上升水流中的悬浮分层结果。计算对应于每一水速的?悬1、?悬2，以及?悬2与?1之间的关系，并进行分析。
2. 根据异类粒群（粒度比大于自由沉降比）在上升水流中的悬浮分层结果。计算对应于每一水速的?悬1、?悬2，以及?悬2与?1之间的关系，并进行分析。
3. 根据实验条件，计算临界水速理论值，并与实际比较并分析。
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4. 编写实验报告。 六、思考题
1. 研究沉降理论有何实际意义？举例说明沉降分离技术的应用。 2. 何谓干扰沉降？何谓自由沉降？
3. 离心沉降与重力沉降有何不同？举例说明离心沉降规律的实际应用。 教学讨论：
1. 实验过程应加强学生对等沉比概念的理解？让学生注意流体介质中按密度分选过程中粒度的影响或按粒度分级过程中密度的影响。
2. 引导有兴趣的同学探讨沉积法进行粉体粒度分析的原理与装置，分析影响分析精度的因素。
（五）细粒物料螺旋分选试验
一、 一、 目的
了解螺旋分选机的结构和工作原理，观察物料在螺旋分选机中的运动状态与分离过程。了解螺旋分选试验的基本操作过程，了解影响螺旋分选的主要因素。 二、 二、 基本原理
螺旋分选过程主要涉及水流在螺旋槽面上的运动规律、物料颗粒在螺旋槽面上的运动规律及颗粒在运动过程的综合受力规律。
在螺旋槽面的不同半径处，水层的厚度和平均流速不同。愈向外缘水层越厚、流速愈快。给入的水量增大，湿周向往扩展，但对靠近内缘的流动特性影响不大。随着流速的变化，水流在螺旋槽内表现为两种流态，即靠近内缘的层流和外缘的紊流。
在流动过程中，水流具有两种不同方向的循环运动。其一是沿螺旋槽纵向的回转运动；其二是在螺旋槽内外缘之间的横向循环运动。两种流动的综合效应使上下水层的流动轨迹不同。
由于横向循环运动的存在，在槽内圈水流表现有上升的分速度，而在外圈则具有下降的分速度。 颗粒在槽面上的运动同时受重力、惯性离心力、水流的推动力及摩擦力的作用。
水流的动压力推动颗粒沿槽的纵向运动，并在运动中发生分散和分层。由于水流速度沿深度的分布差异，悬浮于上层的细泥及分层后较轻的颗粒具有很大的纵向运动速度，因而也就具有很大的离心加速度。而位于下层的重颗粒沿纵向运动的分速度较小，相应的离心加速度也较小。由于上述差异而导致物料颗粒在螺旋槽的横向分层（分带）。
重力的方向始终垂直向下。由于螺旋槽的空间倾斜，故重力分布除了推动颗粒沿纵向移动外，也促使颗粒向槽的内缘运动。颗粒的惯性离心力方向与其回转半径相一致，并大致与所处位置的螺旋线的曲率半径重合。
直接与槽底接触的颗粒其所受的摩擦力更加明显。位于上层的颗粒受水介质的润滑作用摩擦力较小。微细颗粒呈悬浮态运动，不在有固体边界的摩擦力。
上述各作用的综合结果导致物料颗粒在螺旋中的分选分离经过三个主要阶段：首先为分层阶段，在紊流作用下，重颗粒逐渐进入下层，轻颗粒逐渐进入上层。这一阶段在完成1次回转运动后初步完成；第二阶段是分层结束的轻重颗粒的横向展开、分带过程。离心加速度较小的底层重颗粒向内缘运动；上层的轻
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颗粒向中间偏外运动，而悬浮的细泥则被甩向最外缘。流体的横向循环和螺旋面的横向坡度对这种分布具有重要的影响。随着回转运动次数的增加，不同的颗粒逐渐达到稳定运动的过程；第三阶段即平衡阶段，不同性质的物料颗粒沿着各自的回转半径运动，分选过程完成，此后的运动将失去实际意义。研究表明，颗粒分层和分带作用区域主要在螺旋横断面的中部，该区域的主要特点是矿浆的浓度基本不变，颗粒与水层之间具有较大的速度梯度。
因摇床具有工作无需动力，若有高差可实现无能耗工作，操作维护简单，且工作稳定，使用寿命长、基本无需检修等特点，其已广泛适用于铁矿、钛铁矿、海滨砂矿、锡矿、砂 金、钨矿等金属矿及煤等非金属矿的选别及脱泥。 三、 三、 仪器设备与材料
1. 仪器设备：螺旋分选机、天平（台秤）；
2. 2. 工具：20L接料桶3个、样品盘5个、小盆10个； 3. 3. 材料：6毫米以下物料（原煤或其它矿样与物料）20公斤。 四、 四、 实验步骤和操作技术
1. 学习设备操作规程，检查设备，对动力部分进行试转； 2. 缩制两份重量分别为2.5和5公斤。
3. 入料桶中加入试样并加水至所需浓度，同时搅拌保证料浆悬浮。 4. 4. 准备好接样，将入料桶中的悬浮混合物料加入螺旋分选机； 5. 5. 料浆排完后，适量用水冲洗沾附在槽壁上的物料，并入接料桶； 6. 6. 彻底冲洗给料桶和分选机，将各产品脱水、烘干、称重； 7. 7. 根据需要，制取入料及产品的分析、化验样，进行分析化验。 五、 五、 数据处理与实验报告
1. 实验数据记录于下表；
入入料料 入料 粒浓品位 度 度 计产算品入3 料 重产率 量 品位 重量 序号 产品1 产品2 ??2. 编制实验报告。
产品重产品重产率 位 量 率 位 量 率2. 编制实验报告。 六、 六、 思考题
1. 影响螺旋分选效果的主要结构因素有哪些，如何影响？ 2. 简述螺旋分选技术的特点、适用范围及应用领域； 教学讨论： 1、
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、
2、 让学生讨论给料量稳定性对分选效果回产生怎样的影响。
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3、 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、 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、 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力松散、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。
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