谢老师矿物加工考试

1、中国 矿业 大 学 2008级硕士试试卷课程考科目高等选矿学时间学生 所在院系化工学院任课教师谢广元教授中国矿业大学院培养管理处印制0809 学年第二学期高等选矿学（1）试卷班级硕 08-1 综述我国选煤技术的现状与发展。（20 分）一、二、简述中国洁净煤技术的内涵（10 分）三、综述粉体工程中按粒度分离的筛分分级理论与设备研究现状。(20 分)矿物按密度分离的理论和设备综述。(20 分)四、五、悬浮液的回收与净化包括哪几方面内容？画出一个典型的悬浮液回收与净化的常用工艺流程。（15 分）六、简述按磁性和电性不同实现矿物分离的方法和设备。（15 分）1、答:我国选煤技术现状(1) 跳汰选煤技术

2、随着选煤技术的应用及发展,跳汰选煤机械逐渐得到改进、完善和提高。筛下空气室跳汰机由于适应设备大型化的发展要求,具有单机处理量大,分选效果好等优点,已成为跳汰选煤的主的 B品。一些国家通过对筛下空气室跳汰机的研究,开发了一些成功的产品。如德国跳汰机、原的 OM 型跳汰机、的 NU 型跳汰机。我国筛下空气室跳汰机以SKT 型为代表。SKT 型跳汰机一直是我国的主要选煤设备,2002 年以后,又采用了多项新型专利技术。采用无背压软接触数控盖板式风阀代替了滑阀,既克服了原来盖板阀易撞击、噪声大、背压高、功耗大的缺点,又具有结构简单可靠,打开速度快,省力节能的优点;采用多室共用风阀技术,跳汰机各段脉动同

3、步性增强,有效保证跳汰分层效果,同时使风阀数量减少 60%;高压风集中加油净化,使气源三联体数量、量均减少 80%;筛下空气室为 U 型结构,洗水作 U 型振荡,物料分层条件好,床层平稳;单格室漏斗型组合装配式机体,整机带载重量减少近 30%,降低了厂房负荷;采用仓式稳静排料结构,避免洗水在排料道窜动扰乱床层,提高了排料精度和稳定性;排料轮设在机体排料道底口下部,缩短了排料轮长度、增大了刚度,解决了排料轮变形问题,同时使入料粒度上限达到 200mm;活动溢流堤可灵活调节各段床层厚度以适应不同煤质的分选需要;采用 PLC 可编程控制器控制系统,可对数控风阀及排料实施控制;还可根据用户要求,扩展给

4、煤自控、灰分回控、自控以及与集控室的通讯等功能;采用彩色触摸屏作为人机接口,操作直观、易学易用、工作可靠。SKT 跳汰机主要技术性能指标5:跳汰面积:635m2;入料粒度: 0100mm;处理能力: 1020t/ (m2h);不完善度: I016;高压风耗量:16m3/min;低压风耗量:7m3/ (m2min)。(2) 高效重介质选煤技术重介质选煤设备分为块煤重介质分选机和重介质旋流器两种类型。重介质分选机入选上限大,可达 300500mm,分选下限一般在 13mm,比旋流器分选精度高;重介质旋流器分选下限低,可达 0.20.15mm;煤泥小直径重介质旋流器分选下限可达 0.05mm。具有分

5、选精度高、对煤质适应性强、易于实现自动控制等优点的重介质选煤技术“九五”期间取得了突破性进展。以大型无压给料三产品重介质旋流器为主选设备的简化重介质选煤工艺已经得到了较大范围推广应用,使我国重介质选煤技术处于国际先进水平。以下分述几种典型、近期已经发展成熟、并投入工业生产的重介质旋流器选煤新技术。大型三产品重介质旋流器选煤技术三产品重介质旋流器用一个悬浮液系次分选出精、中、矸三种合格产品,简化了工艺环节; 可灵活调整各产品质量, 自动化程度高; 分选精度高, 一段( 精煤段)Ep 值为003005,二段(中煤段)Ep 值为 005006;基建和生产运行费用低。无压给料方式与泵送给料相比,可大大

6、减轻物料过程度,减少次生煤泥数量,并且入料粒度上限不受介质泵的限制。因此,在三产品重介质旋流器中以无压给料方式为主流。小直径重介质旋流器分选煤泥煤泥重介选是煤科总院唐山分院 20 世纪 90 年代初期研究成功,并在世界范围内率先应用于工业生产的煤泥精选工艺。其有效分选下限为 0.045mm,可能偏差 Ep=0060088,对难浮煤泥、高硫煤泥、氧化煤泥的分选,具有明显优势。尤其是与05mm 级煤重介质旋流器分选系统配套使用时,无需单独设置悬浮液系统,设备投资少,占厂房面积小,与浮选相比,基建投资和生产费用均大幅度降低。原煤不脱泥重介分选工艺这是一种以小直径重介质旋流器配合大直径重介质旋流器分选

7、全粒级原煤的高效选煤工艺,流程单一,分选效率高,投资少,有效分选下限达 0.045mm。其05mm 级分选 Ep 值为0.035,0.50.15mm 级 Ep 值0.06, 0.50.045mm 级 Ep 值为 0.060.08。大型高效重介选煤简化工艺以 3NWX1200/850 大型无压给料三产品重介质旋流器为,辅以高效脱介筛、小直径煤泥重介旋流器等先进设备及自动检测与控制系统,简化重介质选煤工艺流程,分选粒度上限达 80mm,单系统处理能力达 120Mt/a。重介质旋流器选煤新工艺为了进一步提高重介质旋流器选煤的分选效率和经济性,促进先进、高效的重介质选煤技术得到更广泛的应用,煤科总院唐

8、山分院承担了国家“十五”攻关课题“重介质旋流器选煤新工艺的研究”,与山西晋阳选煤厂合作,共同完成了工业性试验工作。重介质旋流器选煤新工艺的主要特征是:原煤选前分级、脱泥,分级粒度为 2mm,脱出煤泥的粒度为03mm (或2mm 物料由大直径三产品重介质旋流器分选; 203mm (或 05mm)细粒级物料由较小直径重介质旋流器分选; 03mm (或 250 m 时，考虑其它分级设备。我国选矿厂的生产实际情况中，直径 D 3.6m 的磨机，能与螺旋分级机自流连接，生产平稳可靠，除要求磨矿产品粒度很细者外，采用螺旋分级机仍为有优势的方案。（3）斜窄流(倾斜板)分级箱1980 年，金堆城钼业公司应用的

9、倾斜板分级箱，在浮选厂代替水力旋流器与磨机进行闭路磨矿分级，分级设备如下图27。该烦斜板式分级箱于 1978 年设计制作，为 2.5 X 2.5m 的上升水流式，代替250mm 水力旋流器与磨机进行闭路磨矿分级。该分级箱由上下两个箱体组成，上箱体内安装一组长宽尺寸为 850 1000mm、厚为 5mm 的光滑玻璃板或 10mm 厚的硬质板，板组倾角 600，板间距 100mm，斜板组位于溢流面下 250mm 处。工作时，物料由给料口均匀地从上箱体下部给入分级箱内，最粗粒级直接沉落入沉砂箱，细粒级随上升液流沿斜板上行到溢流面排出，中粗粒级在上行过程中因重力沉落至板上，再下滑排入到沉砂箱。生产实践

10、表明，该分级箱可较好地保证溢品粒度，但分级效率仅达到 5055%，低于旋流器。四、重选基本理论重力选矿是利用矿粒间密度差异进行分选的方法。与其他选矿方法一样，重力选矿过程中矿粒的分离是在运动过程中逐步完成的。也就是说，在质量力作用下，应使性质不同的矿粒在流场中具有不同的运动状况运动方向、速度、加速度及运动轨迹等。由物理学中可知，在真空中，即使是性质(密度、粒度、形状)不同的物体，例如铁球与羽毛，在重力作用下，它们的运动方向、速度及加速度都会完全相同。因此，在真空中是不可能依靠重力作用将它们分离的。然而在空气或其他介质中则完全不同密度大的球体较密度小的球体下沉得快，密度大的球体比粒度小者下沉快，

11、球形物体比扁平形物体下沉快。因此重力选矿必需在某种介质中进行。重力选矿过程中所用的分选介质有空气、水、重溶液或重悬浮液高密度固体微粒与水的混合体。在重力选矿过程中，物体运动主要受重力与介质对运动物体的作用力两者的支配。介质中物体所受的重力，包括直接作用于物体的地心引力与介质作用于物体上的浮力。对于直径为d密度为T的球体，若介质的密度为，则物体在介质产所受的重力G0为：dE2 1(4 6)d ( )21从式(45)、式(46)中可以看出：两种颗粒的密度差愈大，比值E愈大，越易于分离；在相同密度差情况下，两者的密度愈高，选用密度较高的分选介质，均可以提高分选效果。最简单的情况是，选择一种分选介质，

12、使其密度介于被分选的两种颗粒的密度之间，按照阿基米得原理，不管颗粒形状如何，也不管粒度是大、是小，密度低于分选介质密度者总归是要上浮的，高于分选介质密度者总归是要下沉的，分别排出后，就可将它们彼此分开，这就可以在一定程度上克服粒度与形状对技密度分选的干扰。里介分选机就是利用这种原理，所以它是分选效率最高的一种重力分选方法。但是，即使在这种分选设备中，矿粒的粒度与形状也有影响，粒度大小与形状不同的矿粒，在分选设备中浮、沉的速度不同、速度太慢的颗粒有可能相互混杂而降低分选效率。因为粒度与形状对按密度分选的影响是由介质作用力体现出来的，所以为了减少粒度与形状对按密度分选的影响，应尽可能使分选作用在相

13、对速度坟小的范围内进行。如果只存在重力的作用，从下式中可以看出，物体获得的运动加速度g0只与物体的密度有关而与物体的粒度、形状无关。图41为常用的两种重介分选机，团(a)为适用于分选粗颗粒的斜轮分选机，图(b)为适用于分选细矿粒的重介旋流器。2.跳汰机国内外采用各种类型的跳汰机，根据设备结构和水流运动方式不同，大致可以分为以下几种：活塞跳汰机；隔膜跳汰机；空气脉动跳汰机；动筛跳汰机。活塞跳汰机是以活塞往复运动，产生一个垂直上升的脉动水流。它是跳汰机的最早型式，现在基本上已被隔膜跳汰机和空气脉动跳汰机所取代。隔膜跳汰机是用隔膜取代活塞的作用。其传动装置多为偏心连杆机构，也有采用凸轮杠杆或传动装置

14、的。机器外形以矩形、梯形为多，近年来又出现了圆形。按隔膜的安装位置不同，又可分为上动型(亦称旁动型)、下动型和侧动型隔膜跳汰机。隔膜跳汰机主要用于金属矿选矿厂。空气脉动跳汰机(亦称无活塞跳汰机)中的水流垂直交变运动，是借助压缩空气进行的。按跳汰机空气室的位置不同，分为筛侧空气室(侧鼓式)和筛下空气室跳汰机。该类型跳汰机4t要用于选煤。动筛跳汰机有机械动筛和人工动筛两种，手动已少用。机械动筛是一种槽体中水流不脉动，直接靠动筛机构用或机械驱动筛板在水介质中作上、下往复运动，使筛板上的物料产生周期性地松散。目前该类型跳汰机主要用于大型选煤厂尤其是高寒缺水地区选煤厂的块煤排矸。 跳汰机最早是利用活塞或

15、隔膜往复运动的推动产生脉动水流的，称这种跳汰机为活塞跳汰机，如图43(a)所示。跳汰室是个矩形槽，槽内装有筛板，用以承托被选物料形成床层。跳汰空侧边是活塞室，两室在下部连通。脉动水流穿过床层向上运动时，床层逐渐松散，上冲的阻力较小，流量也较大；下降时，床层逐渐紧密，阻力大，凹落到筛板下部的水也少，所以应从筛板下部引入补充水，俗称顶水。这类跳汰机因受活塞结构的限制，不便大型化，而且受活塞运动方式的限制，脉动水流为接近正弦波的波形，分层效果欠佳。为了改善脉动水流的波形，特别是为了适应设备大型化的需要，100多年前出现了脉动水流用低压(0.2一0.3大气压)压缩空气推动的无活塞跳汰机，即鲍姆跳汰机，

16、如图43(b)所示。水流的脉动是靠风阀启闭进排气开孔来实现的。调阀的启闭制度，可以产生波形不同的脉动水流。最初使用的是启闭近乎对称的滑块形风阀，后来改用启闭制度可调的旋转风阀，现在广泛采用的是可随意调节风阀制度的数控电磁风阀。这种空气室设在跳汰室侧部的跳汰机，跳汰室的宽度受到一定限制，宽度大时，离空气室远近不同筛面处的脉动水运分布不均的现象比较明显，影响分层效果。20世纪60年代初出现了将空气室置于筛下的筛下气室跳汰机，以适应跳汰机大型化的需要。筛下气室的布置有多种方案，如图44所示。我国已有筛面为35m2、选煤处理能力350t/t的大型筛下气室跳汰机。3.摇床分选摇床选矿是在个倾斜宽阔的床面

17、上，借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的作用，进行矿石分选的一种设备。所有摇床基本上是由床面、机架和传构三大部分组成的。其典型结构如图2619所示。床面近似梯形，床面横向呈微倾斜，其倾角不大于100，一般在0.50-50之间；纵向自给料端至精矿端有细微向上倾斜，倾角为1020。床面用木材或铝制作，表面涂漆或用橡胶覆盖。给料槽刮给水槽布置在倾斜床面坡度高的一侧。在床面上沿纵向布置有若干排床条(也称格条，俗称来复条)床条高度自传动端侧逐渐降低，沿一条或两条斜线尖灭。整个床面由机架支撑或吊挂。机架安设调坡装置，根据需要调整床面的横间倾角，在床面纵良靠近给料棺端配有传动装置，出其带动床面作往复差动

18、摇动。即床面前进运动时速度由慢变快，以正加速度前进；床面后退运动时，速度则由快变慢，以负加速度后退。矿浆给到摇床面上以后，矿粒群在床条沟内借摇动作用和水流冲洗作用产生松散和分层。不同密度和粒度矿粒沿床面的不同方向移动，分别自床面不同区间内排出(见图26-20)。最先排出的是漂浮于水面的矿泥，然后依次为：粗粒轻矿粒、细粒轻矿粒、粗粒重矿粒。最后，从床面最左端排出的是床层最底的细粒重矿粒。4溜槽分选机溜槽分选机是利用斜面上水流分选矿石的分选设备，广泛用于处理钨、锡、金、铂、铁及某些稀有金属矿石。槽底铺有横向格条或粗糙的软覆面，如各种织物等，格条与粗糙的覆面是为了增大沉降于槽底重矿粒运动的阻力。溜槽

19、分选机有粗粒溜槽与矿泥溜槽之分。粗粒溜槽的结构示意图如图49所示，槽底铺的是档板或格条，给矿与冲水自高端给入，沿槽向下沉动。重矿粒先沉底，在格条中受到涡流引起的上升水流松散与分层，进一步将污染其中的低密度矿粒分出。该粗粒溜槽格条数目多，物料到反复分选，从槽的末端排出的为低密度产物。高密度产物滞留于槽中，累积了一段时间后，停止给料，排出为重产物。由于它是间歇工作，为连续生产，溜槽总是成对安装。粗粒溜槽常用于砂矿选矿，给矿粒度不超过2mm，分选粒度下限为0.074mm。我国20世纪50年代中期研制的离心选矿机也居于溜槽分选机范畴。它的结构简固如图412所示。主体是一个旋转的空心锥体(转鼓)，矿浆给

20、入转鼓后形成流膜，随转鼓旋转的同时，沿坡度平缓的鼓壁斜面。矿粒在过程中分层，底层的重矿粒移动较少上层的轻矿粒随矿浆自转鼓排出。当鼓内重矿粘沉积到一定厚度时，停止给矿，用高压冲水排出。整个工序都是自动进行的。五、答：悬浮液的回收和净化主要包括三个方面：一是从产物中将悬浮液分离出来，二是分离出来的稀悬浮液进行浓缩，三是清除混入悬浮液中的泥质物。其流程图如下：六、答：磁选磁选是利用矿物之间磁性的差异，按磁性强弱区分为不同的产品。物质磁性的强弱，依它们在磁场中对磁场反应的性质而定。被磁场吸引的物质称顺磁性物质，被磁场排斥的物质称抗磁性物质。通常还将磁性特别强的物质单列为一类，称铁磁性物质。按照矿物可被

21、磁场吸引程度的大小，又可分为强磁性、弱磁性与非磁性矿物。有许多矿物在强件间的差异是明显的。如果使磁性不同的混合矿粒通过磁场，则强磁性矿粒被磁化，为磁铁所吸引，运动轨迹将发生偏转；非磁性矿粒则不改变它原定的运动轨迹通过磁场，从而可将它们分离。按磁选机中磁场空间的介质不同，可分为在空气中进行的干式磁选机与在水中进行的湿式磁选机。湿式磁选机主要用于分选细粒强磁性矿粒；干式磁选机主要用于分选大块、粗粒强磁性矿粒和细粒弱磁性矿粒，在高寒和缺水地区，也用于分选细粒强磁性矿粒。按磁选机中使用磁铁的类型，可分电磁与永磁两种。磁选机中的磁场，有恒定者，也有用交变磁场、旋转磁场及脉动磁场者。图413为一种干式交变电磁感应弱磁场磁选机图414为一种三段强磁场电磁感应辊式磁选机图415为湿式弱磁场永磁磁选机。依给入矿浆的流向是否与辊筒转向相同，可分为顺流、逆流与半逆流三种。图416为转盘型湿式连续高梯度磁选机。转盘上有若干分选槽，分选槽中装有铁磁性钢绒毛介质。转盘旋转时，分选槽依次进出由上、下两个马鞍形电磁铁的磁场空间，先进入给矿区，磁性物被铁磁性钢绒毛介质吸住，随后用冲水冲刷掉粘附其中的非磁性物，离开磁场区后，再用冲水将磁性物冲出进入精矿槽。这种磁选机的特点在于磁场中装有铁磁性钢绒毛介质，介质占均匀磁场磁化空间的5一10，