在一些有色金属重选厂(例如钨矿选厂)中，中、细粒级跳汰机，通常都铺有人工床层，一般认为它具有以下功用:(一)稳定垂向水流，使之流动平稳，流速分布均匀。(二)通过人工床层厚薄的调节，用以控制筛下产品质量。(三)通过对人工床层粒度、比重组成及厚度的调节，用以控制吸入作用强度。从生产试验研究中，我们又发现人工床层的松散状态与人工床石密切相关，它的微小变化会给合理的冲程冲次造成严重影响，冲程冲次伴随人工床层静止松散度的变化而变化，人们对此规律的认识不足，因而有待深化、探索。

一 人工床层性质对合理冲程冲次的影响

跳汰机动态过程是十分复杂的，它的个别矿粒的运动具有概率统计规律，局部空间的松散度也是瞬息万变的，这就使得应用单纯的数学表达式产生了意想不到的困难。我们在研究过程中采用物理逻辑，结合数学方程式，较顺刊地解决了这个矛盾。我们把整个动态过程作为一个黑箱，通过静态起始条件(边界条件)列出各种运动方程，由于方程是在边界条件基础上列出的，这就使得象维诺格拉道夫运动方程可以有条件不计入阻力一项，而能用作定量。所有运动方程中的参数都是相对于床层起动瞬间固定不变或可测算的，经过试验调优后，在我院新近自编教材中，提出了如下计算跳汰机合理冲程冲次的公式：

(1)

(2)

式中:n_k—合理的冲次，次/分;

S_k—合理的冲程，毫米;

F—松散状态系数。

经过工业试验调优：

粗粒跳汰：给矿最大粒度10~8毫米F = 0.203;

中粒跳汰：给矿最大粒度8~5毫米F = 0.194;

细粒跳汰：给矿最大粒度2~1.5毫米F= 0.219。

δ_m—全床层的加权平均密度，克/厘米³;

δ—床底砂中纯矿物最大颗粒的密度，克/厘米³;

d_max—床底砂中最大颗粒粒度，毫米;

θ_o—床底砂的静止松散度;

△—床底砂的假比重；

n—松散指数；

在跳汰机处理的物料范围选择n = 2.63为宜；

β—跳汰机冲程系数，可以实测；

P_N—床底砂物料的形状修正系数；

X—为球形系数；对黑钨矿X = 0.7, 则P_N = 0.53

以细粒跳汰为例，按F = 0.219，并代入有关测算的已知参数进行计算，当选择θ_o= 0.45为起点，步长为0.005，直到θ_o= 0.500的各个不同的θ_o值，代入公式(1)和(2)，相应得到多组合理冲程冲次值，通过CROMEMCO C—10SP电子计算机，使用BASIC语言程序计算出下列结果：

从上述计算结果可以看出，人工床层静止松散度发生微小变化，会明显导致合理的冲程冲次发生大幅度的变化。如上述计算结果中，当θ_o=0.450时，n_k= 325次/分，S_k = 6.5毫米，当θ_o=0.5时，n_k=122次/分，S_k = 50.89毫米。而θ_o的变化又与人工床石的真假比重有关，因为，而假比重(容重△)又与人工床石的形状密切相关。为了能使合理的冲程冲次相对固定下来，避免频繁调节，就应该使人工床石性质稳定，保证其粒度和比重组成不变，床石经过筛选后再添加，经常更换被磨损后变圆滑的床石，并清理出铁器男物，是保证床石比重，形状稳定的重要措施。

总之，人工床石及其静止松散度直接影响到跳汰机的主要操作因素冲程和冲次。过去一向认为影响冲程、冲次主要是给矿粒度而忽视人工床层，甚至有人提出以粒度为依据确定跳汰冲程、冲次的经验式，看来还不够全面。

二 苏联对跳汰机人工床层的研究

1.矿粒群穿过人工床层的速度与床层厚度的关系。

基切瓦里捷尔通过试验研究表明;

(1) 随人工床层厚度增加，各种轻、重矿粒粒度一定时，其穿过人工床层的速度逐渐减小，特别是轻矿物其穿行速度很快就接近零。

(2) 人工床层厚度的调节能有效地控制产品质量。如图 1所示，当人工床层厚调整到50毫米时，磁铁矿粒子仍有0.06厘米/秒的穿行速度，而石英同样的粒度，其穿行速度接近于零，因而能使轻、重矿粒有效分离，从而提高筛下产品质量。

2.矿粒穿行人工床层的速度与跳汰机冲程、冲次的变化关系。

苏联学者里尔(ЛИЛ·Г·Д)及斯米特(СМИТ·Х·Д)六十年代研究矿粒在床层中运动时表明：(见图 2)

(1) 当冲程不变时，矿粒对人工床层的穿行速度随冲次增加呈缓慢增加，当冲次不太高时，在图 2曲线中出现峰值。当冲次增加到250次/分时，其穿行速度开始明显下降。总的变化趋势表明，冲次对矿粒穿行速度影响不十分明显。

不同的冲程如下：

1 —23毫米；

2 —19毫米；

3 —15毫米；

4 —10毫米.

(2) 从图 2各条曲线可以看出，当冲次相同情况下，冲程愈大，其矿粒的穿行速度也愈大，并且变化的幅值较大。说明调节人工床层的吸入作用较有效的因素是冲程。

3.人工床层粒度组成的影响作用

人工床层应由粒级极窄的级别组成，粒级较宽时，将使床层空隙减小(即静止松散度减小)，从而造成孔隙阻塞，降低吸入作用，其粒度大小，根据苏联学者拉格等人研究，认为人工床石的粒度应选择为给矿最大矿粒粒度的2.3~2.5倍，经我国钨矿跳汰实践证明是较为符合实践情况的。如果人工床石粒度过大，将明显降低筛下产品的选择性，导致精矿质量降低。

4.穿透选择性与人工床石矿粒球形系数的关系

苏联学者沙梅琳(САМыΛИН·Н·Д)等人在七十年代，通过煤炭跳汰研究表明(见图 3):

1—密度小于1, 5克/厘米³；

2—密度等于1.5~1.8克/厘米³;

3 —密度大于1.8克/厘米³。

ЦШ—民石；К-之方形；ц-圆往形; Щ-球形。

为了评价床层的过滤作用，提出参数Ⅰ，称其为床层选择性参数。

式中q_π、q_r -相应为轻、重矿粒通过床层单位横断面的流量值，(吨/米²·时)。

从图 3各条曲线中可以得到如下结论:

(1) 用形状规则的球形颗粒作床石，其选择性最差，通常以不规则形状颗粒作床石，其中立方形颗粒，穿透选择性最好，但此时单位面积处理能力最低。这是由于立方形颗粒堆积较密而孔隙均匀，中间通道严重变形，重矿粒移动机械阻力增大。球形颗粒作床石，孔隙增大，通道圆滑，便于上升下降水流绕流，浮、沉物排料速度过大，重矿细粒容易上浮损失，轻矿细粒也容易混杂于下降水流，造成筛下物料品位降低。

(2) 为了在提高床石选择性的同时，又要适当提高单位面积处理能力，则应选择密度稍大的介质作人工床石，但不可大于给矿中重矿物的密度。

以上研究再一次地说明床石粒度、形状等因素对跳汰结果的影响作用，有的是直接影响吸入作用，有的是通过影响主要操作因素冲程和冲次，间接影响跳汰结果。说明跳汰机人工床石对提高跳汰回收率和产品质量有重要作用。根据生产实际情况，合理调节对人工床石特性有影响的各种参数，是生产管理人员和操作人员的一种技术，应当引起有关方面注意。