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1、河 北 理 工 大 学重 力 选 矿课试卷 20092010 学年第 一 学期共 2 页 第 1 页 注： 1.试题请按照模板编辑，只写试题，不留答题空白；2.内容请勿出边框。教研室主任： 年 月 日题号一二三四五总分分数一、名词解释（每题3分，共15分）1重力选矿2. 等降现象3. 容积浓度4. 分配率5. 球形系数二、填空题（每空1分，共15分）1. 复式流化分级机对粗粒级采用上升水流，对细粒级采用（ ）技术。2. 隔膜跳汰机的重矿物排矿方式有（ ）、（ ）、（ ）。3. 矿粒在重介质中为了达到分选的目的，重介质密度与轻矿物密度、重矿物密度之间应该存有的关系是（ ）。4. 矿物颗粒的粒度表
2、示方法有（ ）、（ ）、（ ）、筛分分析法。5. 有效重力的公式表达式（ ）。6. 干涉沉降等降比（ ）（大于、小于、等于）自由沉降等降比。7. 个别颗粒在粒群中的沉降称为（ ）。8. 重力选矿实质概括起来是（ ）。9. 阻力的形式基本有两种，一是层流绕流时的（ ），二是紊流统流时的（ ）。10. 螺旋选矿机与螺旋溜槽不同之处在于螺旋选矿机槽体内有（ ），来截取矿物。三、选择题（每题2分，共20分，请将正确答案填在表中）123456789101. 对双层倾斜板水力分级箱描述错误的是（ ）A) 适合给矿矿浆体积和浓度波动大B) 原矿中含水量较大，借助矿浆自身的水量进行分级，以便节省水耗。C) 对
3、浓密箱进行了改造D) 给矿量的稳定性对分级机工作的稳定性影响很大。2. 下面重悬浮液的性质对分选不是有直接影响的是( )A) 密度; B) 粒度; C) 粘度; D) 稳定性。 3. 对斜面流的描述错误的有（ ） A) 层流斜面流的沿深度水流分布为二次抛物线。B) 紊流斜面流沿深度水流分布为高次抛物线，越深水流流速越大。C) 紊流斜面流靠水流垂直方向的脉动速度使矿浆松散的： D) 层流斜面流分选中是靠层间斥力进行松散的。4. 对重介质旋流器性质描述错误的有（ ）。A) 给矿口底流溢流口；B) 可采用高容积浓度的悬浮液；C) 处理量大，分选效率高，选别粒度下限低，可达0.5mm；D) 同水力旋流
4、器一样，重介质旋流器设备本身结构简单，制造容易，没有运转部件，无需动力。5.重选工艺流程更复杂些不是由于（ ）A) 重选的工艺方法较多，对不同粒度的矿石应采用不同的工艺设备；B) 同样设备在处理不同粒度矿石时应有不同的操作条件，原科经常需分级入选；考试方式：（闭卷）重 力 选 矿课试卷B共 2 页 第 2 页 注： 1.试题请按照模板编辑，只写试题，不留答题空白；2.内容请勿出边框。教研室主任： 年 月 日C) 设备的富集比和降尾能力多数不很高，原料要经过多次精选或扫选才能得出最终产物；D)为使有用矿物单体分离需进行破碎磨矿。6.下面对重介质作用分层学说描述正确的是（ ）A) 分层是根据细粒重
5、矿物与水组成的悬浮体密度与轻矿物自身的密度差实现分层。B) 按密度分层是由轻、重矿物与介质组成的悬浮体的密度不同引起。C) 床层的分层向体系位能减小方向进行，潜在的位能转化为动能，克服颗粒间摩擦，达到分层的目的。D) 此学术实现正分层（重矿物在下）的条件为：。7. 层流矿浆流的流膜结构不包括（ ）A) 表流层； B) 流变层； C) 悬移层； D)沉积层。8. 为保证悬浮液防止结构化，又要有一定的稳定性，不宜采用（ ）方法。A) 搅拌 ； B) 震动； C) 加入分散剂；D) 超细化加重介质。9. 重介质旋流器分选原理描述错误的是（ ）A) 在旋流器内受离心力的作用，形成不同的密度层次。B)
6、悬浮液使得加重质颗粒中密度较高、粒度较粗的颗粒，在离心力作用下向器壁及底部沉降，而发生浓缩现象。C) 在重介质旋流器内没有轴向零速包络面。D) 矿粒在旋流器中的分选是连续多次分选，分选密度一次高于一次。10 对矿泥皮带溜槽描述错误的是（ ）A) 矿泥皮带溜槽是一种能够自动卸矿的矿泥分选设备。B) 矿浆给入后呈紊流沿带面向下流动，在流动中矿粒发生分层，重矿物沉积在带面上，轻矿物随矿浆流排入尾矿槽中。C) 皮带逆着矿浆流向上运行，携带重矿物越过给矿点后，受到给水板四、简答题（共17分）1. 水力旋流器分选过程、优缺点以及内部速度分布（7分）。2. 干涉沉降的影响因素（5分）。3. 简述矿浆在螺旋溜
7、槽中的分选过程（5分）。五、论述题（每题10分，共20分）1. 论述跳汰周期各阶段床层的分层过程。2. 矿粒群在摇床床面上的松散分层及运搬分带。 六、计算题（13分）粒径范围在0.81mm的石英和金颗粒的混合物，假设这些颗粒都是圆球形颗粒，在20水中沉降，并且矿浆的容积浓度小于3。请回答这些颗粒在水中能否根据沉降末速不同按密度分层，如能，则最小上升水流多少才能使其按密度不同分离。已知：石英密度2.65g/cm3, 金密度17g/cm3，水密度=1g/cm3，粘性系数=0.01泊（达因秒/厘米2）。 考试方式：（闭卷）重力选矿标准答案和评分标准2009-2010学年第一学期专业名称：矿物加工工程
8、 考试科目：重力选矿 所带班级：07 选 矿1，2 授课教师：张锦瑞 张晋霞 一、 名词解释（共15分，每题3分）1. 重力选矿：根据矿物的密度不同而进行分离的方法叫做重力选矿。2. 等降现象：通过对各种密度、粒度、形状不同的众多颗粒，进行沉降速度的测定，发现有时其密度、粒度、形状都不相同的两种颗粒，却有相同的自由沉降速度，这种现象谓之“等沉现象”（也可写成“等降现象”）。3. 容积浓度：单位体积悬浮液内颗粒占有的体积称作容积浓度.4. 分配率：原料中某一粒级（100）进入沉砂和溢流的百分数称作该粒级的分配率。5.球形系数：矿粒形状偏离球形的程度可用同体积球体的表面积与矿粒的表面积之比来衡量，
9、称作球形系数，用来表示。二、 填空（共14分，每空1分）1. 复式流化分级机对粗粒级采用上升水流，对细粒级采用（ 流化床）技术。2. 隔膜跳汰机的排矿方式有（透筛排料法）、（中心管排料法）、（一端排料法 ）。3. 矿粒在重介质中为了达到分选的目的，重介质与轻、重矿物的密度之间应该存有的关系是（ ）。4. 矿物颗粒的粒度表示方法（体积当量直径 ）、（面积当量直径 ）、（ 沉降分析法）筛分分析法.5. 有效重力的公式表达式 6. 干涉沉降等降比（大于）（大于、小于、等于）自由沉降等降比。7. 个别颗粒在粒群中的沉降称为（自由沉降）。8. 重力选矿实质概括起来是（松散分层分离 ）。9. 阻力的形式基
10、本有两种，一是层流绕流时的（粘性阻力），二是紊流统流时的（压差阻力）。10. 螺旋选矿机与螺旋溜槽不同之处在于螺旋选矿机槽体内有（截取器），来截取矿物。三、选择题（共20分，每题2分，请将正确答案填在表中）12345678910DBBADACDCB四、简答题（共17分，共3题）1. 答：工作过程：矿浆在压力作用下，从给料口以切线方向给入旋流器内，在器壁的限制下，作回转运动，粗粒因惯性离心力大而抛向器壁，并逐渐向下滑动从底部排出为沉砂。细粒移向器壁的速度小，随着向下流动空间断面减小，被中心向上流动的液体带走，成为溢流。（3分）优点：结构简单，轻便灵活，没有传动部件；设备费用低，容易拆装，维修方便
11、，制造容易，占地面积小，基建费用低；单位容积处理能力大；分级粒度细，特别是对细粒（0.1mm)的物料分级，分级效率高，有时可达80%。容易费用低。（1.5分）缺点：磨损快；给矿用泵的动力消耗大（单位电耗为螺旋分级机的数倍，但分级效率高可以弥补此损失），维修费用大；由于影响旋流器工艺效果的因素很多，有结构方面的、工艺操作方面的和给料性质方面的，并且往往相互关联，相互制约，不易调整和控制。难于确定和保持最佳的工作条件。（1.5分）流器内速度为三维空间速度，即切向速度，径向速度，轴向速度ua。（1分）2. 答：颗粒沉降时除受到在自由沉降时受到的重力、浮力（其合力为净重力）和介质的阻力的作用外，（1分
12、）还受到由于颗粒接触、摩擦、碰撞而产生的机械阻力，也就是说，颗粒在粒群中的干涉沉降运动除仍受自由沉降因素的制约外，而还受容器器壁及周围颗粒所引起的附加因素的影响。这种附加因素主要包括四个方面：1）颗粒沉降时与介质的相对速度增大。（1分）因为粒群中任一颗粒沉降的同时，其周围颗粒也在沉降，这就势必将下部的介质沿颗粒之间及颗粒与器壁之间的空隙向上涌起，从而引起一股附加的上升水流，那么对任一沉降颗粒而言，使它与介质间的相对速度增大，导致介质阻力增加，相比自由沉降颗粒运动速度变小。2）颗粒沉降受到的浮力增大。（1分）颗粒向下运动的时候，周围的粒群与介质组成成悬浮体，从而使颗粒的沉降环境变成了液固两相流介
13、质，其物理密度大于介质密度，致使颗粒所受浮力增大。这也导致了颗粒沉降速度的减小原因之一。3）机械阻力的产生。（1分）处于运动中的粒群，颗粒之间、颗粒与器壁之间，必然产生碰撞与摩擦，致使每个沉降颗粒除受介质阻力外，还受机械阻力，因而，速度也减弱。4）流体介质的粘滞性增加，引起介质阻力变大。（1分）由于粒群中任一颗粒的沉降，都使周围流体运动。基于固体颗粒的大量存在，且又不象流体那样易于移位，结果介质的流动受到更大的阻力，相当于使流体粘滞性增高，于是在沉降过程中的颗粒受到更大的介质阻力。3. 简述矿粒在螺旋溜槽中的运动情况。槽底除沿纵向有坡度外，沿横向也有相当的内向倾斜。矿浆自上部给入后，在沿槽流动
14、过程中粒群首先发生分层。（0.5分）分层结果是按照析离分层结果进行分层的，是最上层为大粒度小密度矿物，下面是少量小密度矿物细颗粒和大量大密度大颗粒，最下层大密度大颗粒。（2分）进入底层的重矿物颗粒受离心力小、摩擦力大，沿槽底的横向坡度向内移动，较低速度沿槽内侧向下移动，最后由槽末端最内沿的尾矿口排出，为精矿。（1分）位于上层的轻矿物受到的离心力大，摩擦力小，则随着回转流动的矿浆沿着槽的外侧向下运动，最后由槽末端最外沿的尾矿口排出，为尾矿。（1分）中间的为不同品位的中矿。（0.5分）五、论述题（共20分，每题10分）1. 答：第阶段：上升水流运动前半期（，上升水流在前2周期内。水流运动的特点是：
15、水流上升，其速度越来越大，速度方向向上，其加速度方向也向上。速度由零增加到最大值，加速度则由最大值减小到零。（0.5分）在t1阶段初期，床层呈紧密状态，随着上升水流的产生，最上层的细小颗粒开始浮动，由于上升水流速度的逐渐加大，水流动压力大于床层在介质中所受的重力时，床层便脱离筛面而升起，并进而渐次松散。因颗粒密度大于水的密度，使得床层开始升起的时间迟于水。但床层一经松散，便给颗粒提供了相互转移的条件。于是，低密度颗粒向上启动时间早，且运动速度快；高密度颗粒则滞后上升，相比之下速度也慢，这种情况对按密度分层是有利的。在t1阶段，床层主要仍处于紧密状态，颗粒的运动和分层受到较大地限制。尤其在这个阶
16、段，矿物上升的速度小于水速的增加，使颗粒与介质问的相对速度较大，这就加剧了颗粒粒度和形状对分层过程的不良影响，而且这段时间延续的愈长（即t1愈长），对按密度分层愈不利。由此可见，在水流加速上升时期，水流运动的主要任务，是较快地将床层举起，使其占据一定高度，为床层进一步的充分松散与分层，创造一个空间条件。（2分）第阶段，上升水流运动后半期（。水流运动的特点是：水流上升，但速度愈来越小，由最大值降到零，速度方向仍向上为正；水流加速度由零到负的最大值，其方向向下。（0.5分）这时在水流动力作用下床层继续上升，松散度逐渐达到最大。颗粒在此期间的上升速度已开始逐渐减慢，甚至一部分粗粒高密度颗粒在这期间已
17、转而下降。由于颗粒运动惯性的作用，物料上升速度比水流上升速度减小得慢，致使颗粒和水流间的相对运动速度变小，以至在某一瞬间它们的相对速度降低到零。此后，水流与颗粒间的相对速度还要再次逐渐增大，但与上升初期相比，仍然保持在较小的范围内。因此，在这一期间，颗粒的粒度和形状对按密度分层的影响较弱，而且，若是上升水流的负加速度越小，t2阶段延续的时间就越长，密度对颗粒运动状态起主导作用的时间也就愈长，故对按密度分层的效果就会愈好。（2分）第阶段，下降水流运动的前半期（）水流运动特点是：水流下降，下降速度越来越快，速度方向向下，加速度方向也向下。（0.5分）在这期间，床层虽然还处于松散状态，但因水流运动方
18、向已转而向下，故床层状况的发展趋势，是将逐渐趋于紧密。此时，一部分高密度的粗颗粒在下降水流出现之前已开始沉降，而另一部分密度小粒度又细的颗粒，则由于本身的惯性，在下降水流的前期还在继续上升，不过上升速度已经缓慢。随着下降水流速度的逐渐增大，前一类颗粒与介质间的相对速度必然渐趋变小，甚至达到某一瞬间而成零。后一类颗粒尽管在初期是顶着下降水流作上升运动，但是由于这时颗粒运动速度都比较小，所以与水流之间的相对速度也低，随着下降水速的增大，这些颗粒将逐渐转为下降，基于它们是受水流及重力的双重作用，其下降速度将比水流速度增加更快，这就使得相对速度进一步降低，而且很快由小于水速转而追上水速。由此可见，在t
19、3 阶段，颗粒与介质之间的相对运动速度是较低的，这就有利于颗粒按密度分层。显然，如果在下降初期介质流速增加得过快，很有可能使与颗粒之间的相对速度变大，故从这个意义上说，在下降初期，应使水流加速度较小，t3时间宜长些为佳，即下降初期水流特点应是长而缓。（1.5分）但是应当注意，在这个阶段，床层下部高密度的大颗粒，已逐渐落到筛板上，速度很快为零。整个床层在下降介质流中渐渐紧密起来，机械阻力猛增，粒度大密度高的颗粒首先失去活动性；而粒度小的颗粒，则在逐渐收缩的床层间隙中继续朝下运动，这就是吸啜作用：显然，由于吸啜作用的存在，可使高密度细颗粒落入床层底部，从而获得它应有的归缩。由此可见，尤其对分选不分
20、级或宽粒级物料，吸啜作用是必不可少的。它即是按密度分层过程的延续，又是分层过程的补充。为了加强吸啜作用，水流应是短而速。这就与前面分析产生了矛盾，顾及两方面要求，下降初期水流长而缓应适度。（1分）第阶段，下降水流运动的后半期（水流运动特点是：水流继续下降，但速度越来越小，由最大绝对值降到零；加速度方向向上，由零增加到最大值。（0.5分）在这段时间年它包括床层恢复到筛面后的整个阶段，此阶段的特点是床层比较紧密，分层过程几乎完全停止。但由于下降水流依然存在，使得一些细颗粒在下降水流的吸啜作用下，仍然可通过床层的间隙向下移动，从而使在前期被冲到上层的高密度细颗粒行至床层下方，甚至穿过筛孔进入跳汰机底
21、部，成为重产物排出，改善了分层效果。但是，倘若下降水流的吸啜作用过强，作用时间过长，也会使一部分低密度的细颗粒进入底层，导致分选效率下降。因此，在下降末期，吸啜作用应加以适当控制。（1.5分）（分析内容大致对即可得到相应的分值）。 3. 答：1）粒群在床面上的松散分层物料在床面上的松散是在横向水流和床面纵向摇动作用下发生的。(1) 横向水流产生脉动水流进松散分层 水流沿床面横向流动，不断跨越床条，每经过一床条即发生一次小的水跃。水跃产生旋涡，在两床条中间可形成上升、下降水流，松散床层。主要是将细小颗粒即矿泥悬浮起来，直接排送到尾矿侧。水跃对底层作用较小，底层物料的松散靠床面的摇动。松散后的分层
22、为按沉降速度分层。（2分）（2） 床面摇动下的松散分层床层的大部分厚度内是借床面的摇动来松散的。床面摇动产生的松散作用主要是由于增加了层间速度差，从而引起层间斥力（拜格诺力）。因此松散作用力相当于拜格诺层间惯性剪切斥力。（此后的分层为析离分层：重矿物在最初床层处于混杂状态时，具有较大的局部压强，因而能较早地进入轻矿物的下面，而对于同一密度的细颗粒在向下运动时遇到的机械阻力较小，可通过粗颗粒间隙分布到同一密度层的下面。）分层结果是：细粒重矿物在最底层，其上是粗粒重矿物和部分细粒轻矿物，再上面是细粒轻矿物，最上面则是粗粒轻矿物。（2分）矿粒在床面上的运搬分带 2） 由于床面作差动运动的惯性力和横向
23、水流的冲洗作用，使分层后的矿粒具有不同的运动速度和运动方向，形成粒群在床面上的扇形分带。（0.5分）（1） 横向水流的冲洗作用横向水流由直接给到床面上的冲洗水和随矿浆一起给入的给矿水两部分构成，布满整个床面，水流沿斜面运动过程中对矿粒施以冲力（动压力），水流速度愈大，这种冲力愈大。又由于床条的保护作用，上层水流的冲力大，下部水流冲力小。粒群分层在床面上进行是很快的，分层后的矿粒由于点据不同的高度（而位于最上层的为粗粒轻矿物），因此这时首先被冲下来的是位于最上层的最粗轻矿物颗粒。随着颗粒向精矿端移动，床条高度降低，原来占据中间位置的轻矿物细颗粒及重矿物粗颗粒依次被冲洗下来，位于最底层的重矿物细颗
24、粒受到的冲力最小（2分）。（2） 床面差动运动产生的纵向运搬作用摇床的差动运动性表现在：床面前进时，速度由慢到快而迅速停止（在前进一半的时候速度达到最大）；在往后退时，速度由零迅速增至最大，此后缓慢减小到零。而大密度颗粒其纵向运搬速度比小密度颗粒快，对于密度相同的粒度不同的矿粒，粗颗粒的纵向运搬速度小于细颗粒。（2分）（3）矿粒在床面的扇形分带矿粒实际运动方向与床面的纵轴夹角，称作偏离角，用 表示。综合以上的分析，轻矿物粗颗粒有最大的偏离角，而重矿物细颗粒的偏离角最小，其轻矿物细颗粒和重矿物粗颗粒介于两者之间，这样各矿粒依它们的密度和粒度的不同在床面上展开扇形分带。最后分带结果为：，如图所示。
25、这就构成了轻、重矿物的扇形分带。（分析内容大致对即可得到相应的分值）。六、计算题（共13分）解：由于石英的谜底小于金的密度，如要实现石英颗粒与金颗粒的按密度分层分离，就要粒度最大（1mm）的石英的沉降末速小于粒度最小（0.8mm）的金的沉降末速。矿浆的容积浓度小于3，颗粒沉降可以按照自由沉降公式来计算。（1分）1. 粒度为1mm的石英的沉降末速的计算 7202.6251032.3104（2.5分）故颗粒沉降属于过渡区间中间段，利用次条件下的阿连公式： （3分）2. 粒度为0.8mm的金的沉降末速的计算（2.5分）2.31041.4106可知其在过渡区末段，利用次条件下的公式：（3分）由计算可知，最大粒度石英的沉降末速小于最小粒度金粒的沉降末速，故可以通过上升水流的大小是其两种矿物分离，需要的上升水流最小为15.81cm/s。（1分）