第四章试样工艺性质的测定(2)

2019-06-11 08:52

度为0.000018N·s/m2。

若用水为介质,其?f=1000kg/m3,可得。 d?h(m) (4—2)

545(?s?1000)t h值的选择,应使时间t不过长或过短,一般分级沉降速度小的微粒部分时,h要求小些,相反,分级粗颗粒时,h要大些,但最小不能小于在该容器内液:固=6:l时所具有的高度(对于泥质物料为10:1)。

在实际操作中,为了避免计算错误,通常都是在计算完毕后,根据要求的粒度,参照已编制的专门表格(4—3)来校验一下沉降所需要的时间是否正确。 上述公式适用于一定粒度范围内的理想球形颗粒。实际测定时,照理要进行形状系数的校正。但在实际工作中,为了简单起见,常用与试样颗粒具有相同沉降速度的球体直径表示颗粒的粒度,这个数值,叫做等效直径,或当量直径,或斯托克斯直径。

矿石试样常是由不同密度的颗粒混合物组成,因而在计算沉降速度或颗粒粒度时,固体密度p。究竟应取多少,将是一个复杂的问题,若标准不同,计算出来的粒度也不同。一般来说,对于原矿和尾矿,可以用主要脉石矿物的密度作为计算标准,一般用石英作标准。石英密度为2.65,其他脉石矿物,如方解石,密度为2.7,差别不很大。对于精矿,可用精矿试样的实测密度,但如要计算粒级回收率,就仍然只能采用与原矿相同的计算标准,即以石英密度作为计算标准。在这种情况下只能说,是以具有相同沉降速度的球形石英颗粒的粒度作为该粒级的“名义粒度”,至于该试样中每一具体矿物颗粒的粒度是多少,可按等落比换算。必要时,也可在粒度分析结果表内的粒度栏内同时列出两个粒度数值,一个是按石英密度计算的,一个是按主要有用矿物密度计算的。

由于在实际工作中,各单位的算法并不一致,也很难统一,因而在对外报导试验结果时,一定要具体注明所标出的粒度是按什么密度计算的。这样,即使有人不同意你的算法,也可自行按等落比换算。

(一)沉积法

沉积法的测定装置,根据其原理可分为累积型和增加型两种,如图4—2所示。测定图中H以上悬浮液中沉积下来的粒子累计沉积量的方法称为累积型,而测定一定高度H处的粒子浓度的方法称为增加型。

累积型的压力法系利用沉降管下部所附的侧边毛细管进行测量.随着不同大

小粒子的逐渐沉锋,悬浊液的比重发生变化,测管内介质的弯月面发生移动。因此测定该弯月面的移功情况,即可算出不同时间的沉积量。较新式的装置是将弯月而的移动以扩大的照相纸记录或用自动记录装置。天平法系用天平直接称量单位时间沉降的粒子重量。干式在空气中进行,湿式在液相中进行。较好的仪器有自动记录装置。增加型的代表是吸管法,就是按一定时间将一定深度处的试样吸出,干燥称量求出试料量。比重计法系用比重计测定悬浊液的比重变化求沉降最的方法。浊度法系在沉降管的一定深度处的侧边有光沿水平方向射人,另一面正对着光电池,测定粒子沉降时浓度(浊度)变化。各种方法所得曲线不同,其分析计算方法也不同。下面着重讨论选矿试验中常用的沉积天平法。

沉积天平法 属累积型沉降分析法,其基本原理是,让测管中的固体颗粒悬浮液在取力作用下自由沉降由下而上地逐步沉积在秤盘上。随着沉降时间t的逐步增加,沉积到盘上的物料的.累积重量Q也逐步增。如全部周体颗粒具有同一粒度,悬浮液又是分散均匀的,则单位时间内的沉积量—沉积速率将是常数。如以沉降时问t为横生标,累计沉积量为纵坐标绘制沉降曲线,则其图象为一直

dQ线,斜率代表沉积速率,为一常数。若物料由不同粒度颗粒组成,则粗颗粒

dt将首先沉降完毕。粗颗粒沉积后,沉积速率将减小,表现在图象上则为曲线斜率减小,如果物料的粒度分布是连续的,沉降曲线就是一根由无数段微小短直线构成的曲线。曲线上的每一点,都可看作是对应于某种粒度的粒子全部沉出时的折点(图4—3)。设粒度为b的粒子全部沉下所需的时间为tb(按式4一l算出),则

dQ曲线上B点的斜率就代表物料中不含大于b的粒子时的沉积速率。若物料中

dtdQ原来就没有大于b的粒子,则由0至tb这段时问内累计沉积量应为?tb,现实

dt际沉积量为Qb,余量

dQ Wb?Qb??t b(4-3)

dtdQ就是大于b的粒子的累计沉积量,而Qb?Wb??tb是过B点的切线方程,Wb

dt是切线在纵坐标上的截距,因而可利用作图法求出不同粒度粒子的累计沉积量,并相应地给出累计粒度特性曲线。

沉积天平由三个基本部分组成:沉降管、天平机构和自动记录仪。透明材料制成的圆筒形沉降管有时作成夹层水套式,用循环热水维持悬浮液恒温。选择一定粘度的介质,将试样配成极稀的悬浮液,搅拌均匀后倒入沉降管内。金属沉积圆盘刚好可放入沉降管的液体内。先用游丝砝码平衡沉降盘的自重。天平的自动平衡装置分为光电式和电磁式两种。如国产TZC—2自动记录粒度测定仪属于光电式,当物料颗粒在缓慢地沉降过程中,天平横粱开始向左面倾斜,在天平梁的

右边有块遮光板,此板在水平位置时阻止光敏管受光,当横粱倾斜至某一定角度时,光敏管接受讯号,驱使继电器动作,横梁右边加上一段距离的链条,这一段距离的链条重20mg,这样使横梁恢复平衡,遮断光路,否定讯号;当第二次再沉降20mg时,上述过程再重复一次.这样周而复始地记录下整个沉降过程,并据此绘出全部沉降曲线,作为计算物料粒度分布的原始资料。

考虑到引切线求截距的图解法常因斜率不易找准而误差较大,下面再介绍一种简便的利用解析法求物料粒度分布的方法。

设沉降分析试样中大于75μm的粒级已用筛子隔除,考虑到筛分粒度和斯托克斯直径的交叉,筛下物的粒度(斯托克斯直径)上限可定为106μm,于是可取2为分级比划分粒级,算出各粒级的平均粒度d,再按公式(4-1)算出各粒级物料自沉降管液面沉至沉积盘上所需的沉降时间td

序号 l 2 3 4 5 6 7 8 9 l0

粒级,μm 106~75~53~37.5~26.5~18.8~13.3~9.4,6.6~4.7~3.3

平均粒度d,μm 90.5 64 45.2 32 22.6 16 11.3 8 5.6 4

沉降时间,td t90.5 t64 t45.2 t32 t22.6 t16 t11.3 t8 t5.6 t 4 由于粒度的减小是按2:l的比值,自由沉降末速νd的减小将按2:l的比值。换句话说,当沉降时间t= t90.5时,第一个粒级将自沉降管中全部沉积出来,第二个粒级(d=64μm)只能沉降半管长的距离,因而只有半管物料可沉积下来,第三个粒级(d=45.2μm)则只有l/4管长的物料可以沉积下来,……(参看图4—4)。

设各粒级的实际重量为Wd,而沉降td时间后沉积盘上物料的总重为Qd(可从沉降曲线上查得),则沉降时间t= t90.5时,沉积到盘上的物料包括全部d=90.5μm的粒级,l/2的d=64μm的粒级,l/4的d=45.2μm的粒级,……,换句话说,累计重量Q90.5应为

1111Q90.5?W90.5?W64?W45.2?W32????????W4

248512 而产t= t64时,不仅d=90.5μm的粒级已全部沉积下来,d=64μm的粒级亦将全部沉积出来,第3级则将有一半沉积下来,……,此时盘上沉积物料的累计重量为;

111 Q64?W90?W?W?W???????? W.56445.23224256有由此即可算出第一个粒级的重量

4 W90.5?2Q90.5?Q64

而t= t45.2时,盘上沉积物料累计重量,

11Q45.2?W90.5?W64?W45.2?W32????????W4

2128可算出第二个粒级的重量: W64?2Q90.5?Q45.2?W90.5

类似地,可依次算出以下个粒级的重量。 (二)淘析法

淘析法的基本原理,是利用逐步缩短沉降时间的方法,由细至粗地,逐步地将较细物料自试料中淘析出来。淘析分离装置可如图4—5所示,基本器皿为一带毫米刻度纸的透明容器,以及搅拌器、虹吸管等。具体操作如下:

称50~l00g待淘析的干试料放进一小烧杯内加水润湿,把气泡赶走,倒进容积为2~5l的玻璃杯(或缸)内,加水至标明的刻度h处,用带橡皮头的玻璃棒强烈搅拌,使试料悬浮,然后停止搅拌,待矿液面基本平静后即开始按秒表计时,经过时间t后打开虹吸管夹3,将h高的矿浆全部吸出至容器4,熏新加水至刻度h处,完全重复第二步操作,经多次直至吸出的液体不混浊为止。将析出的产物沉淀、烘干、称重,即可算出该粒级的产率。按此法通过改变时间f(由长到短)而分别得出各粒级(由细到粗)的产物并算出其对应的产率。


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