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干涉沉降當懸浮液中的顆粒濃度增大後,體系逐漸轉為濃相,即使顆粒仍處於分散懸浮狀態(即所謂的散式系統),但顆粒間的干擾、器壁對顆粒運動的影響增加,而且單個顆粒下沉形成的尾渦亦將影響後續顆粒的沉降運動。這種情況下顆粒的沉降稱為干涉沉降。[1]

影響因素

顆粒在懸浮粒群中的沉降稱為干涉沉降。此時顆粒的沉降速度除了受自由沉降時的影響因素支配外,還增加了一些新的影響因素。這些附加影響因素歸納起來大致如下: (1) 粒群中任意一個顆粒的沉降,都將導致周圍介質的運動,由於存在大量的固體顆粒,又會使介質的流動受到某種程度的阻礙,宏觀上相當於增加了流體的黏性;

(2) 當顆粒在有限範圍的懸浮粒群中沉降時,將在顆粒與顆粒之間或顆粒與器壁之間的間隙內產生一上升股流),使顆粒與介質的相對運動速度增大;

(3)固體粒群與流體介質組成的懸浮體密度大於介質的密度,因而使顆粒所受到的浮力作用比在純淨流體介質中要增大;

(4)顆粒之間的相互摩擦、碰撞,也會消耗一部分顆粒的運動動能,使粒群中每個顆粒的沉降速度都有一定程度降低。 上述諸因素的影響結果,使得顆粒的干涉沉降速度小於自由沉降速度。其降低程度隨懸浮體中固體顆粒密集程度的增加而增加,因而顆粒的干涉沉降速度並不是一個定值。[2]

介紹

礦粒在介質中的沉降可以分為兩種形式:即自由沉降與干涉沉降。嚴格來說,單個礦粒在無限寬闊的介質(水、空氣、重液)空間內的沉降才是真正的自由沉降。這時礦粒只受到介質的阻力,而不任何機械阻力的作用。這種情況實際上是不存在的,在重選理論研究中,一般是將礦粒在固體容積濃度小於3%的介質中沉降,作為自由沉降的。因為當礦漿濃度很稀時。礦粒在其中沉降所受周圍礦粒和器壁對其直接和間接的干涉(即機械阻力)很小,可以忽略不計。因此可以近似地認為是自由沉降。當礦漿濃度增大後,礦粒受到周圍礦粒直接摩擦和碰撞,以及它們之間間接通過介質而來的介質阻力干涉增大,並且濃度愈大,機械阻力愈大,干涉作用愈強,這種礦粒群在有限容器的沉降運動,叫做干涉沉降。在生產實踐中,大多數情況屬於干涉沉降。礦粒在干涉沉降時,由於所受的阻力較大,所以與自由沉降相比,其沉降速度較慢。 固體顆粒在流體中除受自身重力和流體浮力作用外,還受周圍其他顆粒或器壁等附加作用力干擾作用的沉降過程。附加作用力基本上有兩種情況:其一是顆粒向下沉降時,局部流體沿顆粒間或顆粒與器壁間的空隙向上湧起,形成上升股流,從而增加了流體的阻力;其二是固體顆粒群與流體構成懸浮體,增大了流體的密度,從而增加了對顆粒的浮力。此外,在沉降過程中有些顆粒之間還產生碰撞、摩擦,使其運動途徑及速度發生變化。顆粒的干涉沉降速度小於自由沉降速度。

干涉原理

礦物加工中粒群在礦漿中的沉降就是典型的干涉沉降,球體在窄管中的沉降也屬於干涉沉降。伯納(Bemea E)於1973年歸納出干涉效應來自3個方面:①由於沉降顆粒周圍存在大量顆粒,而顆粒密度一般又大於介質密度,使得顆粒像是在密度增大了的介質中沉降一樣,這個效應稱為准靜壓效應;②顆粒在沉降過程中受到周圍顆粒的碰撞和摩擦,進行着動量交換,從外觀表觀上看,顆粒似乎是在黏度增大了的介質中沉降一樣,這個效應稱為動量傳遞效應;③顆粒在沉降過程中,由於其附近的器壁(固定壁)或其他顆粒(活動壁)存在,必然引起周圍間隙的流速增大,從而使介質的動力阻力增大,這個效應稱為壁面干涉效應。在礦物加工中涉及到的干涉沉降問題主要受前兩種效應影響。由相同性質(如密度、粒度、形狀等)顆粒組成的粒群可看做均勻粒群

參考來源