重力选煤复习考试试题及答案

重力选煤复习考试试题及答案一、选择题（每题2分，共30分）（一）单项选择题1.重力选煤过程中，决定矿物颗粒运动状态的主要因素是（）。A.颗粒的密度和粒度B.颗粒的密度和形状C.颗粒的粒度和形状D.介质的密度和粘度答案：A2.在跳汰选煤中，推动水流脉动的主要动力装置是（）。A.风阀B.筛板C.排料装置D.给料装置答案：A3.重介质选煤所用悬浮液的加重质，最常用的是（）。A.石英砂B.磁铁矿粉C.黄土D.浮选尾矿答案：B4.分选过程中，颗粒的干扰沉降速度（）自由沉降速度。A.大于B.等于C.小于D.无法确定答案：C5.评价跳汰机分选效果时，不完善度I值越小，表示分选效果（）。A.越差B.越好C.不变D.不确定答案：B6.斜轮重介质分选机主要用于分选（）。A.未煤B.块煤C.煤泥D.不分粒度答案：B7.重介质旋流器的给料压力主要影响（）。A.处理能力B.分选密度C.介质循环量D.分选精度答案：A8.在摇床选煤中，决定颗粒横向运动的主要因素是（）。A.床面不对称往复运动B.床面的倾斜C.冲洗水流D.给料粒度答案：A9.螺旋分选机的主要分选原理是基于（）。A.离心力场和重力场的联合作用B.颗粒在斜面水流中的沉降差异C.颗粒密度的差异D.磁场力的作用答案：B10.煤的视密度是指（）。A.煤块单位体积（包括孔隙）的质量B.煤块去掉孔隙后单位体积的质量C.煤粉单位体积的质量D.煤在水中表现出的密度答案：A（二）多项选择题11.影响跳汰选煤分选效果的主要操作因素有（）。A.风量、水量B.跳汰频率和振幅C.给料性质与给料量D.床层厚度与松散度E.排料方式与速度答案：A,B,C,D,E12.重介质选煤的主要优点包括（）。A.分选精度高，效率高B.分选密度范围宽且可调C.对原煤质和粒度变化适应性强D.设备简单，投资低E.分选下限低，可处理细粒煤答案：A,B,C,E13.下列属于重力选煤方法的有（）。A.跳汰选B.重介质选C.摇床选D.浮游选E.螺旋分选答案：A,B,C,E14.重介质悬浮液的主要性质指标包括（）。A.密度B.粘度C.稳定性D.导电性E.磁性答案：A,B,C15.在分选过程中，颗粒的运动状态受以下哪些力共同作用？（）A.重力B.介质阻力C.机械推力（如水流动力、离心力）D.颗粒间的碰撞力E.磁力答案：A,B,C,D二、填空题（每空1分，共20分）1.重力选煤的基本依据是煤与矸石之间的______差异。答案：密度2.颗粒在介质中的沉降末速公式为______，其中与颗粒直径的平方成正比的沉降属于______区。答案：v_t=√[4gd(ρ_s-ρ)/3Cρ]（或斯托克斯公式等，表述原理正确即可），斯托克斯（或层流）3.跳汰周期曲线通常由______、______、______和______四个阶段组成。答案：上升水期，膨胀期，下降水期，密集期4.重介质选煤中，介质回收净化系统主要包括______、______和______等环节。答案：脱介，介质回收（如磁选），介质净化（如浓缩、分流）5.可能偏差Ep值是评价分选设备精度的重要指标，Ep值越______，表示分选精度越高。对于重介质分选，Ep值通常可达______kg/L以下。答案：小，0.03-0.05（或相近合理数值）6.干扰沉降是指颗粒在______中沉降时，由于______和______的影响，其沉降速度降低的现象。答案：有限空间且颗粒浓度较高，器壁效应，颗粒间相互碰撞与摩擦7.在选煤厂，通常将粒度大于______mm的煤炭称为块煤，可采用______或______进行分选。答案：13（或6，根据常见标准），块煤跳汰机，重介质分选机（如斜轮、立轮）8.水介质旋流器利用______产生的离心力强化分选过程，常用于______的分选或脱泥作业。答案：高速旋转水流，粗煤泥（或细粒煤）9.摇床的分选过程是依靠床面的______运动和横向的______流联合作用实现的。答案：不对称往复（或纵向差动），冲洗水10.分配曲线是评价分选效果的基础曲线，横坐标通常表示______，纵坐标表示______。答案：密度（或粒度等分选参数），分配率（或某一密度物进入重产品的概率）三、简答题（每题5分，共30分）1.简述自由沉降与干扰沉降的区别及其在重力选煤中的实际意义。答案：自由沉降是指单个颗粒在无限宽广的静止介质中沉降，只受重力和介质阻力的作用。干扰沉降是指颗粒群在有限空间内沉降，颗粒间相互影响，受到器壁效应和颗粒间碰撞、摩擦的附加阻力。在重力选煤实际分选设备（如跳汰机、重介质旋流器）中，颗粒处于高浓度条件下运动，属于典型的干扰沉降过程。因此，研究干扰沉降规律对于正确理解分选机理、优化设备结构和操作参数至关重要，自由沉降理论则是其研究基础。2.画出并简要说明典型的跳汰周期曲线，指出其对床层松散与分层的作用。答案：典型跳汰周期曲线（示意图应包括横坐标时间、纵坐标水流速度或位移，并标出四个阶段）。上升水期：水流加速上升，床层被整体托起，逐渐松散。膨胀期：水流上升速度减小至零，床层继续上升并达到最大松散度，颗粒按密度差异开始相对运动，重颗粒滞后。下降水期：水流下降，床层逐渐回落，密度大的颗粒加速下沉，穿透床层间隙。密集期：水流相对静止或微弱上升，床层紧密，完成分层，重物在最下层。整个周期通过水流的脉动使床层周期性地松散和紧密，促进按密度分层。3.简述重介质悬浮液稳定性的含义及影响因素。如何提高其稳定性？答案：重介质悬浮液的稳定性是指其保持密度上下均匀、不易分层的性质。影响因素包括：加重质的密度、粒度组成与形状（粒度越细、形状越不规则越稳定）、悬浮液的固体容积浓度、以及是否添加稳定剂（如泥质）。提高稳定性的方法：选用细粒级、片状或棱角状的磁铁矿粉；保持适当的固体容积浓度（一般25%-35%）；添加少量粘土等稳定剂；采用机械搅拌或循环扰动。4.简述重介质旋流器的工作原理及其主要优缺点。答案：工作原理：煤与悬浮液的混合物以一定压力沿切线方向给人旋流器圆筒部，在筒内做高速旋转运动，产生强大的离心力场。在离心力作用下，高密度颗粒（矸石）被甩向器壁，并随外层螺旋流向下从底流口排出；低密度颗粒（精煤）集中于中心，形成内螺旋流向上从溢流口排出。优点：分选精度高（Ep值小），处理能力大，分选下限低（可达0.15mm），结构简单。缺点：泵送悬浮液能耗高，设备磨损严重，对给料压力和稳定性要求高。5.什么是分配曲线？如何利用分配曲线获取可能偏差Ep和不完善度I值？答案：分配曲线是表示不同密度（或粒度）的物料在分选过程中进入重产品（或轻产品）的分配率与该密度（或粒度）关系的曲线。获取Ep和I值：在分配曲线图上，找到分配率为50%所对应的密度δp，即实际分选密度。找到分配率为75%和25%所对应的密度δ75和δ25。可能偏差Ep=(δ75-δ25)/2。对于跳汰选等以水为介质的工艺，常用不完善度I值评价，I=Ep/(δp-1)。Ep和I值越小，曲线越陡，分选精度越高。6.简述螺旋分选机的工作原理及适用分选范围。答案：工作原理：煤浆从螺旋槽顶部给人，在沿螺旋槽向下流动过程中，颗粒受重力、离心力、水流动力、槽底摩擦力和颗粒间碰撞力的综合作用。密度高、粒度大的颗粒位于流膜外层，受摩擦力影响大，运动速度慢，沿槽内缘向下运动；密度低、粒度小的颗粒位于流膜内层，运动速度快，沿槽外缘向下运动。不同性质的颗粒在螺旋槽的横向和纵向上产生分带，从而实现分离。适用分选范围：主要用于粗煤泥（粒度范围通常为1-0.1mm）的分选，特别是对脱除黄铁矿硫有一定效果。结构简单，无动力，但处理量相对较小，分选精度一般。四、计算题（每题10分，共20分）1.已知某跳汰机分选某粒级原煤，通过浮沉试验得到其分配率数据如下表所示。试绘制分配曲线，并计算其可能偏差Ep值和不完善度I值。密度级(kg/L)1.3-1.41.4-1.51.5-1.61.6-1.8>1.8平均密度δ(kg/L)1.351.451.551.701.90*重产品分配率ε(%)5.218.752.488.699.1*注：>1.8密度级取平均密度1.90kg/L计算。答案：（1）绘制分配曲线图（略）。以平均密度δ为横坐标，分配率ε为纵坐标，将各数据点标在图上，并连成光滑的“S”形曲线。（2）从曲线（或通过内插计算）上查找：当ε=50%时，对应的分选密度δp≈1.56kg/L。当ε=75%时，对应的密度δ75≈1.64kg/L。当ε=25%时，对应的密度δ25≈1.48kg/L。（3）计算可能偏差：Ep=(δ75-δ25)/2=(1.64-1.48)/2=0.08kg/L。（4）计算不完善度：I=Ep/(δp-1)=0.08/(1.56-1)=0.08/0.56≈0.143。2.某重介质分选系统，已知入悬浮液的磁铁矿粉密度为4500kg/m³，要求配制密度为1450kg/m³的悬浮液。水的密度为1000kg/m³。试计算配制1立方米该悬浮液所需磁铁矿粉的重量（kg）和体积浓度（%）。答案：（1）设所需磁铁矿粉体积为V_s(m³)，水的体积为V_w(m³)。总体积V_s+V_w=1m³。悬浮液总质量=磁铁矿粉质量+水质量=4500V_s+1000V_w。悬浮液密度ρ_susp=总质量/总体积=(4500V_s+1000V_w)/1=1450kg/m³。因此有方程：4500V_s+1000V_w=1450。又V_w=1-V_s。代入得：4500V_s+1000(1-V_s)=1450。4500V_s+1000-1000V_s=1450。3500V_s=450。V_s=450/3500=0.12857m³。（2）所需磁铁矿粉重量：m_s=密度×体积=4500kg/m³×0.12857m³≈578.57kg。（3）悬浮液的体积浓度λ=(V_s/总体积)×100%=(0.12857/1)×100%≈12.86%。五、综合应用题（每题15分，共30分）1.某选煤厂采用跳汰-重介质联合工艺流程，块煤（>13mm）用重介质斜轮分选机分选，未煤（13-0.5mm）用跳汰机分选，煤泥（<0.5mm）采用浮选。现遇到以下问题，请分析可能原因并提出解决措施：（1）块精煤产品中带矸石量增加，灰分超标。（2）跳汰机分选效果恶化，不完善度I值显著增大。（3）全厂分选效率降低，中煤产率异常增高。答案：（1）块精煤带矸原因及措施：原因：a.重介质悬浮液密度设定过低或波动大；b.悬浮液粘度增大，影响分选精度；c.斜轮分选机排矸轮速度过快或提升轮与槽体间隙过大，导致部分矸石混入提升轮；d.给料量过大或给料不均；e.原煤中矸石特性变化（如密度组成变化）。措施：a.检查并校准密度计，稳定悬浮液密度在设定值；b.检查磁铁矿粉粒度，加强介质净化，降低粘度和非磁性物含量；c.调整排矸轮速度至合适范围，检查并调整设备间隙；d.均衡给料，控制处理量在设备能力范围内；e.加强原煤性质检测，及时调整操作参数。（2）跳汰机分选效果恶化原因及措施：原因：a.风水制度不合理，如风量、水量、频率、振幅不当，导致床层松散度不佳；b.给料性质变化（粒度变细、含泥量增高、密度组成变化）或给料量波动；c.排料系统故障（如排料闸门不灵、测控装置失灵），导致床层不稳定或排料不合理；d.筛板堵塞或磨损严重；e.人工操作不当或自动控制系统故障。措施：a.通过实验调整风水制度，找到最佳参数组合，确保床层充分松散与分层；b.稳定给料，若原煤性质变化大，应考虑调整风水制度或进行配煤；c.检修排料装置，校验床层厚度检测装置，确保排料自动控制系统准确可靠；d.清理或更换筛板；e.加强操作培训或维修自动控制系统。（3）全厂效率低、中煤产率高原因及措施：原因：这是一个综合性问题。a.可能源于上述两个分选环节的问题共同导致精煤损失于中煤和矸石中，以及矸石污染精煤。b.分选密度设置不合理，特别是跳汰段分选密度可能偏高，导致部分应进入精煤的中间密度物进入中煤。c.原煤可选性变差，中间密度物含量增高。d.各环节配合不佳，如分级效果差，导致细粒矸石进入未煤跳汰，影响其分选；或煤泥水系统跑粗，粗煤泥进入浮选难以有效分选，返回系统循环恶化主选。措施：a.首先解决（1）（2）中设备本身的操作问题。b.检查并优化全流程各环节的分选密度设置，进行系统标定。对跳汰机，在保证精煤质量前提下，尝试微调降低一段分选密度，减少中煤中的精煤损失。c.加强原煤可选性分析，根据结果指导生产。d.检查分级筛、脱泥筛效率，确保粒度分级准确；优化煤泥水处理系统，减少粗颗粒循环累积。e.对全流程进行技术检查与评估，找出瓶颈环节。2.设计一个处理能力为180万吨/年的矿井型选煤厂重力选煤主工艺环节（不包括浮选和脱水）。原煤粒度0-100mm，灰分28%，要求生产灰分<10%的精煤。请论述：（1）你建议采用的核心重力分选方法及工艺流程组合，并说明理由。（2）为保障该工艺高效运行，在主要设备选型与关键操作参数控制上应考虑哪些要点？答案：（1）工艺选择与流程组合：建议采用：原煤（0-100mm）→预先筛分分级（如13mm或25mm）→块煤重介质分选+未煤跳汰分选的联合工艺。理由：a.原煤处理量大（约5500t/d），需要高效、稳定的分选方法。b.对精煤质量要求高（灰分<10%），重介质分选精度高（Ep值小），能保证块煤产品质量，尤其适合出低灰精煤。c.跳汰机处理量大，技术成熟，运行成本相对较低，对未煤分选适应性好，适合大型厂。d.联合工艺发挥了重介质分选精度高和跳汰机处理量大、成本相对较低的优势，是大型高效选煤厂的常用方案。e.预先筛分分级，实现宽粒级原煤的“分级入选”，优化各分选设备的工作条件。具体流程描述：原煤经破碎（如需）后，进行预先筛分（如13mm）。+13mm块煤进入重介质分选系统（如浅槽分选机），分选出块精煤、块中煤（如有）和块矸石。-13mm未煤进入跳汰机（可采用两段跳汰），分选出未煤精煤、未煤中煤和未煤矸石。跳汰溢流（精煤）需进行脱水、脱泥。各产品分别进入后续脱水、脱介环节。考虑粗煤泥回收，可将跳汰机溢流分级后的粗煤泥（如1-0.25mm）引入螺旋分选机或TBS干扰床分