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。

基本介紹

• 中文名：干涉沉降
• 外文名：hindered sedimentation
• 發現人：利亞申科
• 套用領域：固體物料分選
• 計算公式：利亞申科公式
• 套用：礦物浮選

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。

常見形式

常見的幾種干涉沉降形式見圖所示。它們是：①顆粒在粒度和密度均一的粒群中沉降。如圖(a)

②顆粒在粒度相同但密度不同的粒群中沉降，如圖(b)；③顆粒在粒度和密度均不相同的混合粒群中沉降，如圖(c)；

④粗顆粒在細微分散懸浮液中沉降，如圖(d)。

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，這個效應稱為準靜壓效應；②顆粒在沉降過程中受到周圍顆粒的碰撞和摩擦，進行著動量交換，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。絕對的均勻粒群是不存在的，粒級相近的顆粒可以近視為

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，巨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。