Гравитационные методы обогащения до сих пор не имеют единой общепризнанной теории, а теоретические представления носят характер гипотез.
В теоретических исследованиях определились два направления: детерминистское и вероятностно-статистическое.
Первое направление исследует закономерности движения в средах отдельных зерен в свободных или стесненных условиях. Для объяснения закономерностей перемещения зерен используются законы классической механики, гидравлики, физики, гидроаэродинамики.
Второе научное направление, включает исследование закономерностей случайных, стохастических процессов движения совокупности зерен и среды. Движение отмеченной совокупности рассматривается как результат действия системы внутренних и внешних сил, проявление которых носит вероятностно-статистический характер.
Детерминистское направление позволяет учесть влияние параметров зерна и среды на результат расслоения смеси зерен в обогатительном аппарате и количественно оценить влияние сил, вызывающих перемещение отдельной частицы, но оно не учитывает влияние случайных факторов и не раскрывает полностью сложного движения совокупности зерен в средах.
Вероятностно-статистическое направление напротив раскрывает закономерности движения совокупности зерен в средах и процесс формирования слоев, но не позволяет дать оценку влияния сил, вызывающих перемещение отдельной частицы. Поэтому теоретические основы гравитационных процессов создаются на сочетании и взаимном дополнении этих научных направлений.
Разделение частиц при гравитационных процессах обогащения обычно происходит в движущейся среде с достаточно большим содержанием твердого. В этих условиях на частицы кроме силы тяжести действуют силы: гидродинамические (или точнее гидроаэродинамические, т.к. процесс может происходить не только в водной, но и воздушной средах) - подъемная (Архимеда) и сила сопротивления при обтекании частиц жидкостью; возникающие при столкновении частиц и их трении; трения частиц о дно и стенки машины, в которой происходит обогащение. Итак, при ГПО на тело действует:
Сила тяжести:
G = V r g = mg (11), где G - сила тяжести, V - объем тела, r - плотность тела, g - ускорение свободного падения, m - масса тела.
Выталкивающая сила Архимеда:
А = V 
g (12), где А - сила Архимеда, - плотность среды в которую погружено
тело.
Если сложить эти силы (с учетом направления), то получается гравитационная сила (также называемая весом тела в среде) – G0.
G0= mg
, где g0- ускорение тела в реальной среде, вычисляется по формуле:
g0 =
(13) Это
ускорение непостоянно по величине и направлению и отличается от g. Если r больше чем - то тело тонет, если наоборот, то
всплывает. (Так идет разделение в тяжелой жидкости и тяжелой суспензии).
Как уже говорилось выше, кроме веса тела в среде на него действуют силы сопротивления. Причем различают свободное движение, когда силы, возникающие при соударении, трении частиц друг об друга и стенки аппарата отсутствуют и стесненное движение, когда эти силы имеют место.
Силы сопротивления среды движущемуся телу зависят от режима обтекания тела. Среды могут двигаться прямолинейно, либо криволинейно, обтекая движущееся в них зерно с различной скоростью. При спокойном, медленном обтекании тела средой - характер движения - ламинарный, без завихрений и излишней траты энергии на сопротивление, сопротивление среды пропорционально первой степени скорости движения.
В случае быстрого обтекания тела средой (движение крупной частицы), возникают различные напряжения в передней - фронтальной и задней - тыльной части тела, энергия расходуется на создание завихрений. Сопротивление пропорционально скорости движения тела во второй степени для крупных частиц и скорости движения в степени от 1 до 2 для средних частиц. Чем больше скорость обтекания, размеры тела, сложнее конфигурация, тем интенсивнее вихреобразование при обтекании.
Параметр, характеризующий режим течения жидкости, называется параметром (числом) Рейнольдса (Re) в честь английского ученого Рейнольдса (O. Reynolds), который исследовал условия перехода ламинарного режима в турбулентный:
Силы сопротивления - R, имеют две основных составляющих (общий случай
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.