2022年中国矿业大学(北京)高等选矿学试题答案

1、2022年高等选矿学试题1、举例说明解决潮湿粘性物料干法筛分的方法和设备特点（10分）。所谓干法筛分，即是在原煤进入分级筛时，不加冲水，不增加进入分级筛的原煤 水分的分级方法。通过综合考虑筛分过程的各个环节和合理化布置，干法筛分也能 够到达准确筛分的效果。目前，在选煤生产中，原煤筛分大多承受干法筛分工艺。 主要优点在于:对于动力煤，不增加煤炭水分，保证原煤的发热量不会由于水分 增加而降低;对于炼焦煤等需要进一步分选的煤种，承受干法筛分，可以削减选 煤系统中的循环水量，削减煤泥水系统的煤泥量，简化选煤厂煤泥水处理系统。针 对粘湿原煤不简洁分层的问题，可从以下几个因素考虑。振动筛的振幅应当 保证在

2、肯定的范围之内，最正确单振幅为5.5mm,即双振幅把握在11mm。比拟 大的振幅使得原煤被抛起时有足够的空间，从而有利于颗粒分层。在惯性力的作 用下，大的煤块或煤粒团位于物料层的上部，末粉煤位于物料层的下部，也就是 接近筛面的位置，有利于筛分的进展。振动筛的筛面倾角尽可能选用大倾角, 筛机入料端倾角应当30。;筛面抱负长度为2.4m-3.6m;筛板的形式应承受长孔的模 式，长孔的长宽比为5:1或3:1,此时筛机的振动频率把握在15r/so （3）G值的调 整。G值是筛面加速度与重力加速度的比值，依据物料筛分理论，除了要考虑筛 板的开孔率、自清理力量，还要考虑筛面的抛射强度。粘湿原煤的分层需要筛

3、面 产生一个足够的抛射力，使物料抛散开。依据近代建立的筛上物料群间冲击或碰 撞传递理论的分析，抛射强度K=3.3己不再具有临界意义。由于粘湿原煤彼此间 张力作用大于一般原煤，因此需要更大的抛射力才能够完成。对于一般原煤的抛射 强度在分层段为4.1-4.3,而粘湿原煤需要的抛射强度为适当转变G 值可以得到适宜的抛射强度，G值的调整与激振频率、筛面角度、振幅、激振器的安 装角度等有关系，一般激振器的安装角度为45度料层厚度的调整。物料层的厚 度直接关系到分层效果和筛分效率，对于粘湿原煤来说，要保证床层不至过厚， 床层厚度最好把握在分级尺寸的2 2.5倍。影响床层厚度的一个重要因素是给 料量的大小，

4、另外一个重要因素是入料分层段的倾角。一般承受大倾角，30或25.入料段筛面的长度。为了使粘湿原煤在薄床层、高G值的筛面上得以充分的 分层，必需使筛面具有足够的长度，从而使原煤有足够的时间形成分层，一般推举 值大于2.4mo物料通过该段大约需要1.5s,对于一般原煤来说，该段长度己 经足够形成分层;但对于粘湿原煤来说，还缺乏以使物料充分地分层散开，因此需 要在分层段中间位置横向增设一套挡料板，适当让物流在流淌过程中做短暂停顿， 使下层未离心至上层的物料做个翻转，充分打碎粘结构造2、扩展DLVO理论与传统的DLVO理论有何区分？具体论述扩展DLVO理论各项的物理意义并列出计算公式10分）。DLVO

5、理论中，胶体质点之间存在着范德华引力，而质点在相互接近时又由于双 电层的重叠而产生排斥作用，胶体的稳定性就取决于质点之间吸引与排斥作用的 相对大小。DLVO理论假定影响胶体聚结不稳定的主要因素有如下两个方面：（1） 胶粒之间的吸引力在本质上主要是范德华力，但胶粒是很多分子的聚结体，胶粒 间的引力是胶粒中全局部子引力的总和。这种胶粒之间的引力是远程作用的范德 华引力。吸引势能4与距离x成反比，一般为负值，X一时，其值为0。（2） A胶粒间存在静电斥力，产生排斥势能。胶粒间排斥势能Ur取决于胶粒的大小与 外形、外表的热力学电势，它与胶团的离子氛半径和胶粒间最短距离X呈指数关系。胶粒间斥力势能、吸引

6、势能及总势能曲线3、试绘出典型的动力煤和炼焦煤洗选工艺流程图，说明各工艺环节的作用及其有关的主要工艺参数（15分。4、简述我国进口的卧式振动卸料离心机正常工作时对根底无动负荷的振动原理。（15分）VM型（进口）、SCC型卧式振动离心机（进口）这两种型号为国内进口的典型机型， 承受振动电机做为激振源，激振构造为二次激振构造，振动体分为二级振动，初级振 动体是靠8个高强度橡胶弹簧支撑在底座上，初级振动体由机壳、初级物块、两 个振动电机组成;二级振动是由筛篮主轴、轴承箱、皮带轮组成。初级振动体与 二级振动体靠强力橡胶和联接销预压在一起，由初级振动体与二级振动体相互振 荡，可使初级振动体产生格外小的振

7、幅，振动体的布置激振器直接作用在（由箱体 等组成）的初级振动体上，通过弹性系统的传递，使（由筛篮等组成的）二 级振动体产生振动。初级振动体较小的激振力可使二级振动体获得较大的激振力。 该设计可避开承受高加速力驱动振动体而产生的有害振动，但不便于安装、检修。 VM型（进口）、SCC型卧式振动离心机（进口）由于承受的是双质体二次激振方式， 初级振动体较小的激振力可使二级振动体获得较大的激振力，实际上是振动放大 的过程，因此处理量大、能耗低。存在的问题是，对橡胶弹簧的质量要求较高， 振动系统构造简单，不便于安装检修，振动体的检修需厂家的指导和使用专用工具 才能完成，给现场的生产修理带来极大的不便。5

8、、何为超细粉碎过程机械力化学？粉碎过程机械力化学变化主要包括哪些方面15分）？各种分散状态下物质受到机械力的影响而发生化学变化或物理化学变化的 现象都称为机械力化学现象.Perter,等人就机械力诱发化学反响作了大量的争辩,并于1962年在“第一届欧洲粉体会议”上，阐述了粉体技术与机械力化学的关 系，明确指出机械力应包括机械压力、摩擦力，以及液体或气体冲击波作用所产 生的压力等等。在粉碎过程中，所施加的大量的机械能，除消耗于颗粒细化外， 还有相当一局部储聚在颗粒体系内部，导致颗粒晶格畸变、缺陷、无定形化、游 离基生成、外表自由能增大、外激电子放射及消灭等离子态等，促使物料活性提 高，反响力增加

9、，赐予物料在工业上的应用，从而使机械力化学在高科技、材料 科学、矿物深加工等方面受到关注并推动相应的争辩及应用,颗粒粒径和外形的 变化：矿物在受到机械力作用下，最初表现出直观的颗粒细化相应的比外表积增 大，而后连续粉磨，颗粒粒径不再减小，比外表积也到达极限，体系消灭“粉碎平 衡”。密度的变化：超细粉碎矿物后，矿物的密度会不同程度地转变，表观密度的变化是由于颗粒大小级配不一造成的，而真密度的变化，那么是由于晶 体物质构造的变化或是发生了化学反响.电性的变化：机械力化学作用在转变颗粒导电性、外表电动行为以及半导体性质等方面也有不行无视的作用。颗粒 外表的吸附力量和离子交换、置换力量的变化：矿粒在超

10、细粉碎过程中，产生大量的断裂面，并在断裂面上消灭了不饱和键和带电构造单元，导致颗粒处于 不稳定的高能状态，从而增加了颗粒反响活性，提高了颗粒外表的吸附力量。微 型构造变化：矿物颗粒在粉碎过程中，在所施加的机械力作用下，矿物微型构造也经受量变到质变的过程。物质成分的变化：矿物颗粒在超细粉磨中，颗粒的微型构造断裂形变、破坏，并形成无定形物质，这就转变了其性质，降低 了反响的活化能。6、论述粗煤泥分选技术的争辩现状及进展方向（15分。目前， 0.3mm级细粒煤的分选主要承受螺旋分选机、煤泥重介质旋流器和 干扰床分选机等。螺旋分选机是一种依靠液流特性，在重力和离心力的作用下实现不同密度矿 物分别的分选

11、设备。工作时，入料自螺旋分选机上端给入，沿螺旋槽向下作回转 运动；料流在螺旋槽内运动的过程中，沿槽的内侧至外侧水层的厚度渐渐增大， 脉石等重矿物颗粒渐渐移入下层，煤等轻矿物浮于料流上层，形成了以重产物为 主的下部流淌层和以轻产物为主的上部流淌层；颗粒群实现分层后，由于重产物 位于下层，与槽体接触，又受到上层液流的压力，运动阻力加大，与轻产物形成 一个速度差;轻产物受螺旋料流的作用向槽的外缘运动，重产物在重力、流体动 压力、摩擦力和惯性离心力的作用下向槽的内缘运动，中间密度物料那么占据槽的中 间带，即轻、重颗粒在横断面上根本实现了按密度分带；在螺旋分选机底部，用 产品溜槽分别收集这些物料，从而实

12、现轻、重产物的分别螺旋分选机具有以下特 点：1有效分选密度在L6kg/L以上，低于该值，会影响分选效果;2无运动部件, 修理工作量小;3占地而积小，可用双头甚至二头螺旋提高单台设备的处理力量。承受小直径重介质旋流器分选粗煤泥可得到良好的分选效果。在分选过程 中，小直径旋流器可产生较高的离心系数，使粉煤颗粒受到远大于其在重力场及 大直径重介旋流器中受到的分选力，从而实现粉煤颗粒的有效分选。煤泥重介旋 流器中重悬浮液的密度接近分选密度，因而分选精度高，费用比常规浮选低，美 国、澳大利亚和俄罗斯等国家针对煤泥重介旋流器进展了大量的争辩工作，并成 功应用于生产中。（当加重质粒度较细，被分选煤泥粒度较粗

13、（一般为加重质粒度的10倍以上)时，在肯定的固体浓度范围之内，重悬浮液被看作是真重液，为使悬浮液保 持均匀和稳定所施加的机械扰动或定向流对在其中被分选的煤粒影响不大。当煤 的粒度渐渐接近加重质的粒度时，干扰沉降的规律开头起作用。因此，随着入选 煤粒度的减小，分选精度明显下降，为了使有效分选粒度更细，一是要使用更细 的加重质，二是要减小旋流器直径并加大入料的压力，以提高离心力。使用微细 粒加重质不仅会增加介质费用，也增加介质回收难度，增加介耗。)干扰床分选机(TBS)矿浆切向给入设备的入料井，按预定的压力和流速由泵将水打入压力箱中， 通过紊流板均匀分布到干扰床分选机底部形成上升水流，下降的物料与

14、上升水流 相遇形成干扰床层，当到达稳定状态后，入料中密度低于干扰床层平均密度颗粒 会 浮起并进入浮物产品流。随着物料的给入，浮物产品流通过溢流堰到溢流槽 成为轻 产品;凡密度高于干扰床层平均密度的颗粒那么透过干扰床层进入沉物流，并通过 底部的排料口排出，排料阀门由干扰床层内的密度传感器发出的信号把握。(为了使分选机能有效工作，必需使槽体中干扰床层悬浮液的平均相对密度 保持稳定。为此，在设备中配置了一个单回路反响把握器，干扰床层的实际密度 由电容式压差传感器测定，单回路PID把握器收到来自传感器探头4- 20mA的 电流信号，电流信号的大小与探头上方的干扰床层悬浮液的实际密度成正比。开 底流排放

15、阀当实际密度高于设定值时，执行器打排出干扰床层多余的物料，反之 把握系统将阻n干扰床层物料的排放。)干扰床分选机相对于螺旋分选机和煤泥重介旋流器具有更多的优点： 分选密度可控、可调，最低可达L4kg/L。(2)有效分选密度范围宽，为1.4-1. 8 kg/L自动化水平高。(4)不需简单的入料安排系统，设备构造简洁，维护工作量小。不需要重介质和化学药剂。以其诸多的优点，干扰床分选机必将成为建选煤 厂的粗煤泥分选工艺和己建选煤厂补套粗煤泥分选工艺的最正确设备选择。水介质旋流器是以水为介质、在离心力场中进展分选的设备，实际上水介质 旋流器主要用于处理高硫煤和难浮选的风化氧化煤。煤泥水介质旋流器与一般

16、水 力旋流器的主要区分在于它锥角大、锥体短，溢流管直径大且插入筒体长度深。 它的工作原理与重介质旋流器一样，差异仅在于分选介质。悬浮液的密度与实际 分选密度的接近程度越高，分选效率和精度就越高，因此水介旋流器分选精度远 不如重介旋流器，入料粒级范围一般比拟窄，且旋流器的直径比拟小，对易选煤 和中等可选煤比拟适合，一般与其他主选设备配套使用。水介质旋流器单台处理 量大，构造简洁，设备投资少，建设周期短，工艺机敏，系统操作维护简洁，但 分选精度差，分选下限高，溢流不经过脱泥达不到精煤灰分要求。(1)以上介绍的几种粗煤泥回收工艺各有其优缺点与适用性。因此，选煤设 计应在具体分析和比拟的根底上，并结合

17、各厂的具体情祝，选择适宜的、高效的 设备和工艺，以取得最正确的处理效果。(2)现场较成熟的粗煤泥分选设备是螺旋分选机和小直径重介旋流器，TBS 也以其自身优势开头受人关注，但这几种工艺照旧存在着缺陷，各自具有肯定的 适用范围或局限性，用户应依据具体情祝通过技术经济比拟方可选用。(3)应将复合力场引入粗煤泥分选设备，这是提高细粒煤分选设备处理力量和 分选效率的有效途径。7、试比拟浮选柱和常规浮选机的异同点10分）。内容浮选柱微泡浮选机动力原理浮选柱属于“柔性浮选”，物料 中的颗粒逆着渐渐消灭的气泡而 渐渐沉到底部。气泡和颗粒之间 结合所需要的最低能量远比充气 式浮选机大的多。因而浮选柱的 设计高

18、度必需到达18米才t凸满 足气泡与颗粒相结合所需要的 能量要求。空气吸气单元中气泡与颗粒的结合格外 猛烈。矿浆以10-17米/秒的流速通过空气 反响器。空气以4-6bars的压力到达悬浮液 中。高能量的紊流加强了气泡的结合力，也 同时增加了空气在水中的弥散和分布。压缩 增加了空气在水中的弥散和分布。压缩和弥 散的空气在浮选槽中重又膨胀集中从而提 高了其工艺性能。充气单元浮选柱系统运行需要压缩空气。 空气的压力加大了浮选柱中矿 浆的静重。因此其运行本钱同充 气式浮选机相比要高。承受了自吸式空气反响器使得煤及其它矿 浆在比重低于2吨/立方米的条件下得以浮 选。且矿浆最大通过力量到达约1300m3/

19、 小时。浮选时间浮选柱约需10分钟浮选时间， 相比充气式浮选机要到达稳定 的浮选状态需要更长的时间。在充气式浮选机中矿浆通过槽箱只需要 2-3分钟的时间。比浮选柱快4倍。矿浆流速颗粒晶自重由上部（距浮选柱顶 部1/3处）下降。只有与气泡 接触到的颗粒才能浮现来。在浮一 柱内再没有其他的上升流发 牛C矿浆垂直向下输送到浮选机底部的矿浆 女排盘，然后转变物料流淌方向为垂直向 to矿浆离开安排盘喷嘴的流速为5m/so选回收率低结合力量的气泡会导致低回 收率。因而在精选过程中会产生 中矿浆（代替尾矿）。为此需要， 酩置回收中矿的屡次精选丁艺C重气式浮选机粗精选效果都很好。由于在气 泡和颗粒之间有较高的

20、动能因而回收率也 交高。选择性也较好。精矿浓度浮选柱精矿的浓度相对较高。在图处理力量及局回收率的前提下精矿 浓唐略任C颗粒粒度大局部大颗粒（300 ni）达不到 浮选柱 顶部。在沉降过程中与气泡分别。大颗粒对充气式浮选机根本没问题。微 泡与颗粒间的高动能及上升流的设计对大 颗粒有好的分冲效果。充气方式k 1*，J J J下部压入空气匕部进气适应力量由于尺寸大小确定后的浮选柱 很难适应入料量及成分组成的 大副变化，因而不利于浮选工艺 过程的稳定。循环物料同时降低i 了浮选机的处理力量及浮选纯4物料在浮选槽内较短的停留时间，入料 的不稳定可以通过快速调整设备的工艺参 数抑制空气量及压力）。稳定浮选

21、过程很 奇洁稳定。8、调浆的作用机理及影响因素10分）。电时间假设超过儿分钟槽内固体 料开头沉降。随后的清理工作 格外麻烦，生产会因此停顿很长 时间。启动系统。物基建条件4. 5 m直径18m高度的浮选柱需 要较高的基建费用，例如根底、 操作平台及设备覆层要求也是 很高的。充气式浮选机的基建和安装费用较低，同等 条件下设备体积比浮选柱小4倍。入料方式上部1/3处入料上部进料，底部出料以液体为主体的搅拌操作，常常将被搅物 料分为液液、气液、固液、气液-固等四 种情况。搅拌既可以是一种独立的流体力 学范畴的单元操作，以促进混合为主要目 的；又往往是完成其他单元操作的必要手 段，以促进传热、传质、化学反响为主要 目的，如在搅拌设备内进行流体的加热与 冷却、萃取、吸收、吸附、溶解、结晶、 聚合等操作。 2.煤泥调浆及目的煤泥调浆过程包括了药剂在矿浆中的分散 、煤泥颗粒的悬浮与混合、药剂与煤泥颗 粒的均匀混合与碰撞，以及有效吸附等过 程。煤泥颗粒的悬浮与混合-煤泥颗粒的悬浮与混合也就是固液相的搅拌。 是要使固体颗粒在液相中悬浮起来。从理论上 来看，只要搅拌液流的上升流速等于或大于固 体颗粒的沉降速度，就可使固体颗粒悬浮。-在固相悬浮过程中存在一个使固相悬浮的最低 的搅拌转速，这个临界搅拌转速与固-液相的密 度差、液相密度、固相浓度、浓相粘度、粒径等物性条件有关，也与搅拌罐、搅拌器的儿何 关