《礦物加工實驗技術》
實驗指導書
武漢工程大學
環境與城市建設學院
二00四年六月
目錄實驗守則
一、 細粒物料粒度組成篩分分析
二、 物料可磨度測定
三、 鬆散物料密度組成測定及資料分析
四、 異類粒群懸浮分層的規律研究
五、 細粒物料螺旋分選
六、 搖床分選
七、 物料的靜電分選
八、 磁性物料的分選**
九、 散體物料磁性物含量測定
一十、 材料表面潤濕接觸角測定
十一、最大泡壓法測定液體的表面張力
十二、小浮選實驗
十三、微細礦物油團分選
十四、懸浮液絮凝沉降特性研究
十五、懸浮液過濾特性試驗
十六、簡振系統動力學試驗
（一） 細粒物料粒度組成篩分分析
一、試驗目的
學習使用振篩機對鬆散細粒物料進行乾法篩分的方法；學習篩分資料的處理及分析方法，研究、確定、分析物料的粒度組成及分布特性；學習、訓練利用篩分試驗結果數學分析及粒度特性曲線分析。
二、基本原理
鬆散物料的篩分過程主要包括兩個階段：
1. 易於穿過篩孔的顆粒和不能穿過篩孔的顆粒所組成的物料層到達篩面；
2. 易於穿過篩孔的顆粒透過篩孔。
實現這兩個階段，物料在篩面上應具有適當的相對運動，一方面使篩面上的物料層處於鬆散狀態，物料層將按粒度分層，大顆粒位於上層，小顆粒位於下層，易於到達篩面，並透過篩孔；另一方面，物料和篩子的運動都促使堵在篩孔上的顆粒脫離篩面，有利於其它顆粒透過篩孔。
鬆散物料中粒度比篩孔尺寸小得多的顆粒在篩分開始後，很快透過篩孔落到篩下產物中，粒度與篩孔尺寸愈接近的顆粒（難篩粒），透過篩孔所需的振篩機時間愈長。
一般，篩孔尺寸與篩下產品最大粒度具有如下關係
1-1）
式中 d最大——篩下產品最大粒度，mm；
d——篩孔尺寸，mm；
k——形狀係數。
k值表通常用篩分效率e來衡量篩分效果，其表示如下：
1-2）
式中 e——篩分效率，％；
——入料中小於規定粒度的細粒含量，％；
——篩下物中小於規定粒度的細粒含量，％；
——篩上物中小於規定粒度的細粒含量，％。
三、儀器裝置及材料
1. 振篩機一台，搖動次數221次/min，振動次數147次/min；振篩儀1臺；
2. 標準套篩，直徑200mm，孔徑0.5、0.25、0.125、0.075、0.045mm的篩子各乙個，底、蓋一套；
3. 托盤天平一台，稱量200~500g，感量0.2~0.5g；
4. 中號搪瓷盤6個，中號搪瓷盆6個；大盆2個；
5. -0.5mm散體礦樣若干（煤泥、石英沙、磁鐵粉各400g）；
6. 製樣鏟、毛刷、試樣袋。
四、實驗步驟與操作技術
（以煤泥乾法篩分為例，濕法小篩分僅做演示）
1. 學習裝置操作規程，熟悉實驗系統；
2. 接通電源，開啟振篩機電源開關，檢查裝置執行是否正常；確保實驗過程的順利進行及人機安全；
3. 將烘乾散體試樣縮分並稱取80g；
4. 將所需篩孔的套篩組合好，將試樣倒入套篩；
5. 把套篩置於振篩機上，固定好；開動機器，每隔5min停下機器，用手篩檢查一次。檢查時，依次由上至下取下篩子放在搪瓷盤上用手篩，手篩1分鐘，篩下物的重量不超過篩上物重量的1％，即為篩淨。
篩下物倒入下一粒級中，各粒級都依次進行檢查；
6. 篩完後，逐級稱重，將各粒級產物縮分製成化驗樣，裝入試樣袋送往化驗室進行必要的分析；
7. 關閉總電源，整理儀器及實驗場所；
8. 實驗指導教師進行濕法篩分的過程演示及注意事項講解。
五、資料處理、實驗報告
1. 將試驗資料和計算結果按規定填入散體物料篩分試驗結果表中。
2. 誤差分析：
3. 篩分前試樣重量與篩分後各粒級產物重量之和的差值，不得超過篩分前煤樣重量的2.5％，否則試驗應重新進行。
4. 算各粒級產物的產率，%；
5. 繪製粒度特性曲線： 直角座標法（累積產率或各粒級產率為縱座標，粒度為橫座標）、半對數座標法（累積產率為縱座標，粒度的對數為橫座標）、全對數法座標法（累積產率的對數為縱座標，粒度的對數為橫座標 ）；
6. 分析試樣的粒度分布特性；
7. 編寫實驗報告。
表1.1 鬆散物料篩分試驗結果記錄表
試樣名稱______ 試樣粒度______公釐試樣重量____克
試樣**______ 試樣其它指標試驗日期_____
試驗人員日期指導教師簽字：
六、思考題
1. 影響篩分效果的因素有哪些？濕法與乾法篩分的效率有何差別？
2. 如何根據累積粒度特性曲線的幾何形狀對粒度組成特性進行大致的判斷？
3. 舉出幾種其它的微細物料粒度分析方法，並說明其基本原理和優缺點；
4. 查閱文獻，舉出幾種常用的超細粉體分級裝置，簡述其原理及特點；
教學指導
1. 引導學生對篩分效率公式中各指標實際意義的理解；介紹限上率和限下率的概念；
2. 讓學生討論只進行細粒級的檢查是否可以？此問題的討論主要讓學生進一步理解難篩粒的概念；
3. 引導學生結合數理統計、及高等數學知識分析頻率曲線和累積粒度曲線的數學關係、正負累積的數學關係；
4. 適當介紹常用的粒度分布方程並分析各自的特點；
5. 建議感興趣的同學驗證rosin-rammier方程，並確定所研究物料的均勻常數。
rosin-rammier方程
r(x)為篩上累積；x、xa、 分別為顆粒大小及篩下累積百分率為63.2%時的顆粒尺寸；n為被測物料的特徵常數，也稱均勻性常數。
（二） 物料可磨度測定試驗
一、實驗目的
了解實驗室磨碎裝置的基本原理和結構，學習物料可磨度的常用評價方法，掌握絕對可磨度的測定方法，訓練磨礦資料的處理、分析能力。
二、基本原理
用所測出的磨礦裝置單位容積生產能力或單位耗電量的絕對值來度量物料的可磨度，叫絕對可磨度。
開路法是將一定數量的平行試樣在所需的磨礦條件下，依次分別進行不同時間的磨礦，然後將每次的磨礦產物用套篩進行篩分，建立磨礦時間與磨礦產品各粒級累積產率的關係，從而找出將物料磨到目標細度（如按-75微公尺含量計算）所需要的磨礦時間t。
磨機的單位生產能力即絕對可磨度，有兩種表示方式：
1）按給料量計算，可表示為：
其中 ：
ｑ＿在指定的給料和產品粒度下，按給料量計算的單位容積生產能力（ ｇ／１ ｈ）；
ｇ＿試樣原始重量， ｇ；
試驗用磨礦機體積（ ）；
磨到目標細度所需要的磨礦時間min；
2）按單位容積新生的目標細度（如-75微公尺）產品計算應為：
ｑ 按新生微公尺產品量計算的單位容積生產能力 g/
新生微公尺含量，（ ）。
三、儀器裝置與材料
1. 儀器：實驗室磨機、標準套篩、振篩機、天平
2. 工具：試樣盤（盆）6，毛刷1、試樣鏟1、縮分器1、縮分板2、秒錶
3. 材料：3~0.5公釐無煙煤（磁鐵礦、銅礦、石灰石、蒙脫石）2kg、試樣袋
四、實驗步驟與操作技術
1. 學習裝置的操作規程；檢查所用磨礦裝置是否運轉正常，確保實驗過程的順利進行和人機安全。
2. 縮制3份平行樣（烘乾樣），每份100克待用；
3. 依次將每份試樣裝入磨機進行磨碎，磨碎時間分別為t1、t2、t3分鐘；
4. 將磨礦產品全部清理收集，用標準套篩篩分；
5. 對每一層篩上物進行稱重，記錄相關資料；
6. 注意事項：實驗過程應保證每次磨礦入料的性質、磨礦條件的平行；每次磨礦結束應將磨礦機清理乾淨，磨礦產品全部進行篩分；
7. 清理實驗裝置，整理實驗場所。
五、資料處理及實驗報告
a. 將實驗資料記錄於下表；
磨碎實驗資料記錄表
樣品名稱樣品粒度範圍：
實驗人員日期指導教師簽字：
b. 計算目標產品的產率，分析物料粒度組成與磨礦時間的變化關係；
c. 繪製-75微公尺的產率與磨礦時間的關係曲線；
d. 計算ｑ ；
e. 編寫實驗報告。
六、思考題
1. 本實驗過程中，如何保證各次磨礦結果的可比性？
2. 參考相關文獻，試列舉幾種其他的物料可磨度評價與測定方法。
3. 解釋閉路磨礦和開路磨礦的概念及兩種磨礦方式的特點。
4. 影響磨礦效果的因素有哪些。
教學討論：
1. 向學生介紹磨介級配的概念及意義。
2. 引導學生注意對磨碎理論的理解與認識。
(三)粒群密度組成與重選可選性分析
一、試驗目的與意義
學習粒群密度組成測定的基本原理與方法；了解浮沉液的配製方法；學習浮沉資料的處理與重選可選性曲線的繪製、分析方法。
二、基本原理
當散體物料置於一定密度的重液中時，根據阿基公尺德定律，密度大於重液密度的顆粒將下沉（沉物），密度小於重液的顆粒則上浮（浮物），密度與重液密度逼近或相同的顆粒處於懸浮狀態。對重力選礦來說，礦石密度與礦石品位之間具有很強的相關性，這也是採用重力分選獲得較高品位（質量）礦物產品的依據。根據上述原理，使用特製的工具在不同密度的重液中撈起不同密度物料的的試驗即為浮沉試驗。
浮沉實驗根據所處理的粒度範圍分為小浮沉和大浮沉。
對重力選礦來說，礦樣可按下列密度分成不同密度級：1.30、1.40、1.50、1.60、1.70、1.80、2.00kg/l….。
重液密度可依據下式計算（密度瓶法）：
式中g1——空密度瓶重量，kg；
g2——注水後密度瓶與水的總重量，kg；
g3——注滿待測重液時密度瓶和待測重液的總重量，kg；
——待測重液的密度，kg/l；
w——水的密度（取1），kg/l。
也可用密度計直接測量。
三、儀器裝置及材料
1. 浮沉試驗主要裝置：密度計（1套）、台秤（1公斤）、大浮沉器具（1套）、小浮沉器具（1套）、天平（1套）；
2. 6－3mm級浮沉試樣4公斤；-0.5公釐煤泥60克；
3. 中號試樣盤（盆）若干；
4. 氯化鋅、四氯化碳、苯（或三溴甲烷）。
密度計使用示例
四、實驗步驟與操作技術
（以測定煤炭密度組成的大浮沉為例，小浮沉由實驗員演示）
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