Разделительные признаки при гравитационных процессах обогащения. Силы, действующие на частицу. Сопротивление среды и его составляющие

Гравитационными методами обогащения, называются такие, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размерами, формой – обусловлены различием в характере и скорости их движения в текучих средах под действием силы тяжести и сопротивления.

1.Различие в скоростях движения частиц возникают за счет разницы в таких физ. свойствах, как плотность, крупность, форма. Эти свойства, наз. разделительными признаками. Наиболее важным из них является, плотность. Плотность воды равна 1000 кг/м³, воздуха 1,23 кг/м³, (г/см³, кг/м³,т/ м³).

- плотность воды, суспензии, все что связано с жидкой фазой.

2. Др. разделительным признаком яв-ся крупность. Для мелких частиц чаще всего определяется размером отверстий сит, через одно из которых частица проходит, на др. остается:-2+1,6 (т.е. меньще 2, но крупнее 1,6);-1,6+1,0;-1,0+0,5.

При грав. процессах частица, ее размер опред. Косвенным путем с измерением скорости падения зерна с последующим вычислением диаметра шара соотв-го этой скорости. Поскольку минер. ч-цы, зерна не имеют строгой шарообразной или сферической формы, их крупность оценивается эквивалентным диаметром d_э по объему V, т.е. диаметром шара, V кот. равен V зерна:

; ;V_з = ,где Q-масса некот.числа зерен. В отдельных случаях за крупность принимают эквив. Диаметр по поверхности d_s: d_{s= ,} где

3. По форме зерен судят по коэф-ту сферичности, кот. определяется как отношение поверхности шара к поверхности равнообъемного ему зерна.

, где S c индексами «ш» и «з» поверхности равнообъемного шара, зерна. Ориентировочно - коэф. сферичности, измер.след. образом: сферичные зерна (шар) ; округлые 0,7< <0,9; угловатые 0,6< <0,75; продолговатые 0,5< <0,6; пластинчатые(слюды)- <0.5.

2. Разделение частиц при ГМО обычно происходит в движ-ся среде с достаточно большим содержанием твердого. В этих условиях на частицы кроме F_тяж., действ. гидродинамические-подъемные силы (по закону Архимеда); сила сопротивления при обтекании частицы жидкостью; а также силы возникающие при столкновении частиц и их трении о стенки машин, в кот. происх.обогащение.

Гравит.сила, сила тяжести: F_тяж.=Vg =mg, где V-объем, -плотность, g-ускор. своб падения.

F_арх.= V g-плотность среды

При сложении этих сил с учетом напр-ия гравит. сила: ,где -ускорение тела в реальной среде:

Если > , то частица тонет, если < , всплывает(тяжелосредное разделение). Сила сопрот. Среды движ-ся тела зав-т от редима обтекания тела, среды могут двигаться прямолинейно, криволинейно(винтов. сепараторы), обтекая движ-ся в них зерно с различ. Скоростью. При спокойном, медленном обтекании тела средой, режим движ. наз.-ламинарным, т.е. без завихрений и изменений траты энергии на сопротивл. В этом случае сопротивл.среды пропорционально скорости движения. В случае быстрого обтекания тела средой возн. различные напряжения в передней (фронтальной) и тыльной (задней)части тела, здесь энергия расходуется на создание завихрений. В этом случае сопротивл. пропорционально скорости движ.частиц во 2-ой степени(крупные частицы и скорости дв-я степени от 1-2 д/средних частиц). ; (при ламинар.).

Параметр, характеризующий режим течения жидкости, наз. числом Рейнольдса. Силы сопротивления R имеют 2 составляющие: R_{мех .}=мех. сила, мех. сопротивл. От др. ч-ц или стенок или дна аппарата.R_г/а = гидродинамическая сила

В случае своб. падения присут. только R_г/а при переходе к стесненному падению R=R_г/а, если концентрация объемная <10% твердого в аппарате. R_г/а имеет 2 составляющие R_г/а=R₁+R₂, где R₁-сопротивление от трения(вязкая составляющ.), учитыв. вязкость среды. R₂- инерционное сопротивление среды в движ. ч-цы(тела).Для мелких частиц, основ. роль играет R₁,т.е. при ламинар.дв. Для крупных R_2. Для тел промежуточного значения размера играют роль R₁ и R_2. Общие законы сопротивления: R_г/а= , где -коэф.сопротивл., - скор. дв-я тела, d- тела, -плотность среды.