一、跳汰分層機理的研冤

　　（一）跳汰分層機理的動力學(xué)分析

　　1867年奧地利學(xué)者雷廷智首先提出床層按自由沉降末速分層假說。按雷廷智假說，對有一定粒度范圍的粒群只有當(dāng)最小的高密度顆粒的自由沉降末速大于或等于最大的低密度顆粒的沉降末速時，輕、重顆粒才能實現(xiàn)完全分離。為此，要求原礦人選前必須按自由沉降等沉比進(jìn)行預(yù)先分級。但實踐證明跳汰機完全可以對寬粒級乃至不分級物料進(jìn)行有效的分選。

　　針對雷廷智假說的缺陷，美國學(xué)者門羅在1888年提出了干擾沉降末速分層假說。干擾沉降假說由于考慮到了礦粒間的相互作用，其等沉比要比自由沉降等沉比大6～8倍。因此，比自由沉降假說更向?qū)嶋H靠近了一步。

　　在1908--1909年，里查茲提出了吸啜作用分層的假說。該假說繼承了干擾沉降的觀點，指出了跳汰周期中下降水流的作用。該假說認(rèn)為，在跳汰過程中，礦粒除在上升水流中按干擾沉降分層外，床層回到篩面后，下降水流的吸啜作用使原先混入上部低密度層中的細(xì)而重的顆粒穿透床層的空隙回到床層的底部，從而改善分選效果。

　　1939年高登等人提出初加速度分層假說，指出了跳汰初期對按密度分層的作用。該假說認(rèn)為，在每一次跳汰分層初期，由于礦粒相對介質(zhì)的運動速度很小，礦粒的運動主要受礦粒在介質(zhì)中所受重力的支配，高密度礦粒的初期加速度大于低密度礦粒，在沉降達(dá)到末速之前的加速運動階段，密度大的礦粒可以行進(jìn)較大的沉降距離，最后導(dǎo)致按密度分層。

　　以上各假說均未能全面考慮到跳汰過程中脈動水流的作用和顆粒問的相互作用。直至20世紀(jì)中期，維諾格拉道夫等人通過對礦粒在運動介質(zhì)中的受力分析，建立了顆粒在跳汰過程中的動力學(xué)方程，使其在理論上前進(jìn)了一大步。但由于方程中存在諸多不可預(yù)測參數(shù)，這一方程實際上是不可求解的。

　　（二）跳汰分層機理的靜力學(xué)分析

　　1．跳汰能量理論

　　跳汰能量理論是1947年德國學(xué)者邁耶爾首先提出的，由物理學(xué)理論可知，對一個系統(tǒng)來說穩(wěn)定態(tài)的能量最低。當(dāng)系統(tǒng)中各組元間的約束較弱時，系統(tǒng)可自發(fā)地從非穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)移；當(dāng)系統(tǒng)中各組元間的約束較強時，系統(tǒng)只有在外界力的作用下，才可能實現(xiàn)從非穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)的轉(zhuǎn)移。對跳汰床層系統(tǒng)，在未按密度分層時，床層系統(tǒng)重力勢能較高。在脈動水流作用下，床層的重力勢能將減小，直至最低；最終床層將按密度分層：重產(chǎn)物在下層、輕產(chǎn)物在上層，這就是跳汰能量理論的基本觀點。

　　利用能量理論研究分層時，床層位能降低的速度就是床層分層的速度。位能的大小取決于床層重心的位置，分層后的位能越接近最小位能，分選效果越好。實現(xiàn)最佳分選時分層前后重心位置降低情況如圖2—2所示。

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