高考申論題
114年
[採礦工程] 選礦學
第 一 題
一、選礦流程中，經常透過礦粒之沉降速率差異，進行礦粒之分級或分選；說明如何避免比重不同礦粒發生相同等速沉降速率（簡稱”等速沉降粒”）之情形。（20 分）
📝 此題為申論題
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看到這題，首先回想沉降公式（斯托克斯定律或牛頓定律），解釋為何比重小但粒徑大的顆粒，會跟比重大但粒徑小的顆粒具有相同的終端沉降速度（等速沉降比公式）。接著從公式的變量（粒徑範圍、介質密度、沉降狀態）出發，提出實務上的解法：預先窄級篩分（控制粒徑）、重介質選礦（改變介質密度）、以及利用起始加速度或干涉沉降（改變動力學條件）。
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【破題】 在流體中，輕而大的礦粒與重而小的礦粒可能具有相同的終端沉降速度，此現象稱為「等速沉降粒」（Equal-settling particles）。這會導致重力選礦無法有效分離不同比重的礦物，實務上需透過控制粒徑分佈、改變流體介質比重或利用其他流體動力學特性來避免。 【論述】
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等速沉降粒排除策略
💡 透過控制粒徑、介質比重或動力學特性，打破輕大與重小顆粒的沉降平衡。
- 現象定義：重而小與輕而大顆粒因粒徑與密度補償，導致沉降速度相同。
- 窄級別篩分：確保入料篩分比小於等降比，使重礦物沉降絕對快於輕礦物。
- 重介質分選：調高流體密度至兩礦物之間，使分選僅取決於比重差異。
- 動力學應用：利用跳汰機起始加速度僅與比重相關特性，打破終端速度限制。
