異就十分明顯。主要表現(xiàn)在沉降過(guò)程中所受的介質(zhì)阻力及其沉降速度的不同。
礦粒沉降時(shí),介質(zhì)統(tǒng)流不像繞流球體那么順利,當(dāng)然流線型物體除外,實(shí)際礦粒中流
線型者極少。所以礦粒的阻力系數(shù)較大,即礦粒與球體相比,礦粒所受介質(zhì)阻力要大。當(dāng)
呈層流繞流時(shí),阻力的增大是與顆粒表面積增大有關(guān);當(dāng)呈紊流繞流時(shí),阻力的增大則是
源于附面層提前發(fā)生分離,導(dǎo)致渦流區(qū)擴(kuò)大有關(guān)。阻力增大的結(jié)果,使得礦粒比同樣密
度、相同體積的球形顆粒,礦粒的沉降速度要低。而且礦粒的形狀偏離球形愈大,速度降
低得也越顯著。
由于實(shí)際礦粒絕大多數(shù)形狀是非對(duì)稱(chēng)的,致使礦粒的沉降速度還與礦粒的長(zhǎng)軸相對(duì)運(yùn)
動(dòng)方向的取向有關(guān)。礦粒沉降時(shí)的取向一般都遵循舵向原則,即礦粒力圖沿阻力最小的方
向沉降。當(dāng)?shù)V粒長(zhǎng)袖與沉降方向一致時(shí),則阻力小、速度大;而當(dāng)長(zhǎng)軸垂直與沉降方向
時(shí),所受阻力增大,速度大為降低。形狀不規(guī)則的礦粒在沉降時(shí)的最小阻力方向,不但與
礦粒的形狀有關(guān),而且還與其運(yùn)動(dòng)速度(或Re)有關(guān)。例如薄平板狀物體低速沉降時(shí),它
將沿摩擦阻力最小的方向取向,即薄平板的長(zhǎng)袖與沉降方向垂直。反之,若薄平板沉降速
度很大,物體運(yùn)動(dòng)時(shí)主要受形狀阻力,那么它沉降時(shí)的阻力最小方向,是平板長(zhǎng)軸平行于
沉降方向。
因礦粒形狀不規(guī)則,表面粗糙,介質(zhì)的作用力在礦粒表面很難對(duì)稱(chēng)分布,故其合力常
與礦粒重力,作用點(diǎn)不在同一垂線上,而是構(gòu)成一種力偶,而且還有側(cè)向分力存在,導(dǎo)致
礦粒在沉降過(guò)程中,不但自身翻滾,甚至沉降軌跡成為折線。
再有形狀不規(guī)則的礦粒,沉降時(shí)的取向帶有很大的偶然性,致使同一礦粒,經(jīng)多次測(cè)
試其在靜止介質(zhì)中的沉降速度,數(shù)值都有所變化。尤其對(duì)同一篩分粒級(jí)的礦粒、因形狀與
重量的差別,其沉降速度更是不一致。
表2-5是里查茲(R.Richerds)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,他測(cè)定了不同粒度的無(wú)煙煤、石英和方鉛礦的沉降速度。從表中可以看出:三種礦粒實(shí)測(cè)的速度最大值和最小值之差近于9倍。
還得知,速度最大值和最小值的差別,隨著礦粒的粒度d和密度δ減小,而更加顯得突出。
二、礦粒在靜止介質(zhì)中的自由沉降速度
通過(guò)上述分析和實(shí)驗(yàn)資料說(shuō)明不規(guī)則形狀的礦粒,其沉降末速,依然取決于礦粒自身的密度和粒度這兩個(gè)最基本的因素,而形狀的影響是有限的。因此,前面所討論的球形顆粒在靜止介質(zhì)中的沉降規(guī)律,對(duì)礦粒的沉降研究完全適用。即前述有關(guān)計(jì)算球體在介質(zhì)中所受阻力及沉降速度的公式,只需稍加修正,同樣可用于實(shí)際礦粒的沉降。