水煤漿技術(shù)思考題11

1、水煤漿技術(shù)思考題(06214)1 中國發(fā)展水煤漿燃料有何意義？P4（1）代油利用；（2）節(jié)能環(huán)保；（3）管路運(yùn)輸，節(jié)藥運(yùn)力2. 水煤漿的質(zhì)量要求（指標(biāo)）有哪些？（1）水煤漿中煤炭的細(xì)度；（2）水煤漿的濃度；（3）水煤漿的流變特性；（4）水煤漿在貯 運(yùn)中的穩(wěn)定性3. 簡述水煤漿制備技術(shù)所包含的主要技術(shù)內(nèi)容。（簡述水煤漿制漿技術(shù)概要。）p6煤炭成漿性規(guī)律；級(jí)配技術(shù)；制漿工藝與設(shè)備；（4）添加劑技術(shù)4. 煤種對(duì)制漿難易程度有何影響？P12煤炭性質(zhì)對(duì)成漿性的影響是多方面的，而且諸因子間又密切相關(guān)。煤種不同，制漿的難易程度有很大的差異。通常來說，最顯著的影響因素包括：水分（Mad）、可磨性指數(shù)（HGI）

2、、氧（O），此外，還有水煤漿粒度分布（級(jí)配）、添加劑的類型和用量、水質(zhì)、 制備條件、溫度等。煤階越低，內(nèi)在水分越高，煤中O和C比值越高，親水官能團(tuán)越多，孔隙愈發(fā)達(dá)，可磨性指數(shù)HGI值越小，煤中所合可溶性高價(jià)金屬離子越多，煤的制漿難度越大。因此，孤立研究其中各個(gè)因子的影響是不夠的，也很難就此對(duì)煤炭的成漿件作出綜合評(píng)價(jià)。5. （簡述煤炭成漿性模型的表示方法 ），煤炭成漿性指標(biāo)如何表示？它與可制漿 濃度C間有何關(guān)系？根據(jù)影響煤炭成漿性的八個(gè)主要因子 （分析基水分 Mad，干基灰分 Ad ,可燃基揮發(fā)分 Vdcf，可磨性指數(shù) HGI，分析基碳C、氫H、氧0、氮N含量）與制漿濃度的關(guān)系，通過多 元非線性

3、逐步回歸分析方法，確定出最優(yōu)的回歸方程。即C=68+0.06 x HGI-0.6 x Mad （%）2或 C=68+0.06HGI-0.268Mad-0.03O（%）煤炭成漿性判別指標(biāo) D為：D=7.5 + 0.5Mad 0.05HGI2D=7.5-0.051HGI+0.223Mad+0.0257O煙煤成漿性難易指標(biāo) D分為四個(gè)等級(jí)：易：4;中等：4-7;難：7-10;很難：10煤炭成漿性判別指標(biāo) D與制漿濃度C間的關(guān)系：C=77-1.2D6什么叫粒孔比？ p36為什么水煤漿要隔層充填？p41?？妆菳=顆粒直徑/孔隙直徑多種離散粒徑顆粒混合堆積時(shí)，在小顆粒粒徑小于大顆粒間的孔隙，或者說大顆粒與

4、 小顆粒的粒徑比大于B值的條件下，小顆粒就有可能充填到大顆粒堆積形成的孔隙中去，這有利于提高粒群的堆積效率，但是小顆粒也有可能在鉆入大顆粒中，將本來呈緊密堆積的大顆粒間的間隙撐開，使顆粒間的孔隙加大，出現(xiàn)不利方面。要使小顆粒能完全充填在大顆?？紫吨?，所需要的粒孔比應(yīng)高達(dá) 5。所以要隔層充填，是因?yàn)橄噜彽膬蓪娱g上層的最小粒度與下層的最大粒度相差無幾，無法保證下層粒級(jí)都能充填到上層的孔隙中去。此外，采用隔層充填，可使兩層的粒度比（B的平方）能滿足在?？妆冗_(dá)到 5以后，小顆粒能完全充填在大顆?？紫吨腥サ囊蟆?根據(jù)隔層理論，顆粒體系堆積效率最高的最優(yōu)模型參數(shù) n如何表示？與哪些 因素有關(guān)？ P42按

5、照"隔層堆積理論”，對(duì)于Gaudin Schuhmann及Alfred粒度分布可以用解析方法 求出顆粒體系堆積效率最高的最優(yōu)模型參數(shù)n。設(shè)某個(gè)第i粒級(jí)的粒度上限為 d,則粒度下限為d/B。它的下隔層.即第i+2層的粒 度上限為d/B2,粒度下限為d/B3。取e為窄粒級(jí)堆積的孔隙率， p為顆粒的密度，則對(duì) 于Gaudin Schuhmann粒度分布有；第i個(gè)粗粒級(jí)中孔隙的體積肉"-噬小宀 3。）第i+2個(gè)細(xì)粒級(jí)中顆粒的體積令（3.10）與（3.11）式相等，即得出最優(yōu)解:<3,11)(3.J2)即, n =ln（1/ ；）/2ln B最優(yōu)的n值與實(shí)際所發(fā)生的?？妆?B及

6、窄級(jí)別堆積的孔隙率 e有關(guān)，最優(yōu)的n值隨B 及c值的增加而減小。由于細(xì)顆粒堆積時(shí)較粗粒的B及e值偏大，所以細(xì)度不同的顆粒體系應(yīng)有不同的最佳 n值。在研究水煤漿的堆積效率時(shí)，應(yīng)選取什么數(shù)值的B及e值，是一個(gè)值得研究的問題。對(duì)水煤漿而言，顆粒之間不應(yīng)該形成緊密接觸，因?yàn)樗且鲃?dòng)的。 通常按照由正四面體演變而來的堆積模式比較合理，如圖所示。在各顆粒間都保持有一定的間距，上下兩層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，顆粒也只是擦邊而過。對(duì)這種堆積方式可以算出e值為0.52，B值為3。在這種情況下，最優(yōu)n值為0.3。也可以看成是正六面體堆積經(jīng)運(yùn)動(dòng)變形，運(yùn)動(dòng)變形使得顆粒體系更為松散，仍取 e值為0.52， 但B值仍按正六面體未

7、變形前的 2. 44取值。則最 優(yōu)n值為0.37。8. 試論述磨介在球磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)理論.p57磨介在球磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，綜合起來有三種觀 點(diǎn)：純二相運(yùn)動(dòng)理論、三相混合運(yùn)動(dòng)理論和腎形蠕 動(dòng)區(qū)運(yùn)動(dòng)理論。純二相運(yùn)動(dòng)理論認(rèn)為當(dāng)簡體速度較低時(shí)，磨介層整體隨筒體旋轉(zhuǎn)，沿圓軌跡向上偏轉(zhuǎn)。 偏轉(zhuǎn)至一定角度（高度）后，當(dāng)磨介層的重力力矩與筒壁與磨介層間摩擦力矩達(dá)到平衡時(shí)，磨介層整體不再繼續(xù)向上偏轉(zhuǎn)。此時(shí)磨介在重力作用下沿磨介層表面向下滑落，此種狀態(tài)稱“瀉落式”。當(dāng)筒體速度較高時(shí)，磨介隨筒體旋轉(zhuǎn)的速度亦較高，磨介具有較大的離心力，當(dāng)偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到瀉落角時(shí)， 離心力足以克服重力的向心分力，磨介仍可貼在筒壁不瀉落，而繼

8、續(xù)上升，直至重力的向心分力大于離心力后才脫離筒體，在慣性作用下以一定的初速拋離筒壁或磨介層，回落至簡體下部后，又開始下一次循環(huán)，此種狀態(tài)稱“拋落式”。三相混合運(yùn)動(dòng)理論認(rèn)為，在某一轉(zhuǎn)速下，各層磨介的運(yùn)動(dòng)軌跡不一樣。外層磨介可能屬于二相純拋落式，內(nèi)層磨介可能屬二相純?yōu)a落式，中間層可能有三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即磨介沿圓軌跡上升，至一定高度后拋落下降，落在內(nèi)層磨介層的斜面上，然后瀉落?？偟目磥?，筒 體內(nèi)磨介存在圓軌跡、拋落與瀉落三種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，故稱為三相混合運(yùn)動(dòng)。腎形蠕動(dòng)區(qū)運(yùn)動(dòng)理論認(rèn)為，球磨機(jī)中磨介在介質(zhì)層中心區(qū)域存在一個(gè)腎形內(nèi)核。從宏觀上看，此腎形內(nèi)核相對(duì)運(yùn)動(dòng)甚微， 但其中包絡(luò)的磨介作緩慢蠕動(dòng)。此蠕動(dòng)區(qū)基本上

9、不起磨礦作用，但對(duì)能耗、鋼耗仍有影響。我們從分析該腎形核的受力及運(yùn)動(dòng)狀況出發(fā)，研究了球磨 機(jī)中磨介的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。9. 試論述磨介運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段。P59在球磨機(jī)中，磨介在筒體內(nèi)隨簡體旋轉(zhuǎn)作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。在正常情況下，可將各層磨介的 運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)階段：（1）在外層磨介（或筒壁）摩擦力的帶動(dòng)下，磨介以外層磨介（或筒壁）相同的角速度在空間向上旋轉(zhuǎn)，被提升。此時(shí)，層內(nèi)磨介彼此緊密接觸，從外形上看好象是整體向上偏轉(zhuǎn)，實(shí)際上，其中每一個(gè)磨介都在該層內(nèi)從下沿圓軌跡隨筒體一起向上運(yùn)動(dòng)。上升至一定高度后， 磨介所受重力的切向分力與摩擦力達(dá)到平衡，該磨介不能再以外層磨介 （或筒壁）相同的速度隨筒體一起偏轉(zhuǎn)，以上屬于第一階

10、段。（2）完成第一階段后，磨介由于運(yùn)動(dòng)的慣性仍將繼續(xù)沿筒壁上升，只不過在空間向上旋轉(zhuǎn)的速度小于外層磨介（或筒壁）。也就是說，此后它在外層磨介 （或筒壁）上產(chǎn)生滑行?；?可使磨介繼續(xù)上升，偏轉(zhuǎn)角進(jìn)一步增大?；袑儆诘诙A段。（3）磨介在第一階段隨外層磨介 （或筒壁）亡升，在第二階段沿外層磨介（或筒壁）繼續(xù)向上 滑行到達(dá)一定高度后， 或者由于喪失動(dòng)能而瀉落. 或者因所受重力與離心力合力的法向分力轉(zhuǎn)為向內(nèi)而拋落。這個(gè)階段屬于第三階段。瀉落或拋落后，它回到筒體底部，又開始下一輪 循環(huán)。10. 試分析第一階段磨介層的偏轉(zhuǎn)角 丫的計(jì)算方法及影響因素。P60在圖中取半徑為r處的任意一層磨介 ACB進(jìn)行受力

11、分析。這層磨介所對(duì)應(yīng)的圓心角/AOB為Q.如圖4.2。在沿筒壁上升時(shí)是緊密地?cái)D在一起的，可視為質(zhì)點(diǎn)系，質(zhì)心在中心線 oc上的半徑r處。D該層磨介既受到相鄰?fù)鈱幽ソ?或筒壁)摩擦力的拖動(dòng)，又受到相鄰內(nèi)層磨介摩擦力的阻尼，摩擦力在筒體旋轉(zhuǎn)切線方向的凈效應(yīng)是由該層磨介自身質(zhì)量引起的重力與離心力的法向 壓力所產(chǎn)生的摩擦力。在這個(gè)摩擦力的作用下，整個(gè)磨介層將向上旋轉(zhuǎn)，它的中心線0C沿旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為/ DOC。離心力的大小是恒定的，重力的兩個(gè)分力的大小則隨偏轉(zhuǎn)角而變因而摩擦 力的大小也隨之而變，在偏轉(zhuǎn)角為丫時(shí)，它們分別為：重力的切向分力= G X sinX = mg X sin?切向摩擦力Ff =

12、 fX (G X cos/ + C)在重力的切向分力 Fx與摩擦力Ff達(dá)到平衡時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角丫可按下式求得:/ X (G X cos? + C) = G x sin/將G = mg , c= mr w2代入上式可得f X Cmg X cos 十= mg X sin/整理后可得(嚴(yán)十1) ca/十型空cosy +咤一 1 = 0 gg所以30式中：屮為球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率。 將上式代入前式。則+ i)cos2y + 2 珂cos/ +解此方程可求得半徑為 r處磨介層整體偏轉(zhuǎn)角丫rft J(4.1)由式可以看出。偏轉(zhuǎn)角 丫與轉(zhuǎn)速率 Y和半徑r有關(guān)。半徑r越大、轉(zhuǎn)速率 屮越高，磨 介層的偏轉(zhuǎn)角丫也越大。11

13、. 簡述球磨機(jī)功率消耗的組成。P65球磨機(jī)功耗由兩部分組成，第一部分是用以克服筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)筒體所承托的磨介重力因磨介層偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的逆轉(zhuǎn)短所需要的功率，它包括圓運(yùn)動(dòng)軌跡及瀉落運(yùn)動(dòng)軌跡上兩部分磨介所產(chǎn)生的逆轉(zhuǎn)短；第二部分是筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)使所拋射的磨介獲得動(dòng)能和位能所需要的功率。承托在筒體上的磨介與犯射在空間的磨介重量之和，應(yīng)恰等于該層磨介的總量。根據(jù)各層所處的位置， 分析它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)它們的運(yùn)動(dòng)屬性， 按回運(yùn)動(dòng)一瀉落、 圓運(yùn)動(dòng)一拋落及圓運(yùn)動(dòng)一拋落一瀉落三相混合運(yùn)動(dòng)三種模式，計(jì)算各層上述兩部分的功耗， 然后將各分層功耗累加，即為整機(jī)功耗。12 .簡述水煤漿制備時(shí)球磨機(jī)的裝球率對(duì)磨礦的影響。P82-8

14、4球磨機(jī)的裝球率是指裝入球磨機(jī)中磨介的空間體積占球磨機(jī)筒體有效容積的百分?jǐn)?shù)，是球磨機(jī)運(yùn)行工況中的一個(gè)重要參數(shù)。它直接影響到磨機(jī)功耗及磨介在球磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，因而影響到磨礦效果。裝球率為50%時(shí)球磨機(jī)功耗最大，磨介運(yùn)動(dòng)獲得的能量也最大，有利于提高磨機(jī)的處理量。但是對(duì)溢流型球磨機(jī)為防止磨介從溢流口排出，裝球率不應(yīng)高于 40%。選礦用的裝球率通常取為 40 50%。制漿用球磨機(jī)與選礦用球磨機(jī)一樣，對(duì)于格子 型球磨機(jī)裝球率應(yīng)選擇在 4550 %之間，對(duì)溢流型球磨機(jī)應(yīng)選擇在 40%左右。裝球率對(duì)磨礦效果的影響如圖所示。40”4045Wtt J# (%)1.0亠莊+庫flm俎 W 宀¥一*科甲

15、«13.論述水煤漿制備時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率對(duì)磨礦的影響球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率是指球磨機(jī)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速為球磨機(jī)理論計(jì)算的臨界轉(zhuǎn)速的百分?jǐn)?shù)。它也 是球磨機(jī)運(yùn)行工況中的一個(gè)重要參數(shù)，直接影響到磨機(jī)功耗及磨介在球磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)， 因而影響到磨礦效果。球磨機(jī)理論臨界轉(zhuǎn)速 nc，是在理想條件下在球磨機(jī)中所受離心力與重 力相等時(shí)磨介開始發(fā)生離心化現(xiàn)象而不能被拋落時(shí)所需要的轉(zhuǎn)速，即% 二 42.3/ D隨著轉(zhuǎn)速率提高，磨機(jī)功耗逐漸增大，磨介運(yùn)動(dòng)方式中拋落成分增加，瀉落成分減少。 工業(yè)生產(chǎn)小球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率通常取為65 78%。水煤漿磨礦與常規(guī)磨礦所不同的是希望能得到較寬的粒度分布，所以應(yīng)相對(duì)加強(qiáng)瀉落運(yùn)動(dòng)的研磨作用

16、。對(duì)于要求以瀉落方式為主的球磨機(jī)，其轉(zhuǎn)速率為n/nc=0.68-0.06Rn/n c=0.68-0.0984D轉(zhuǎn)速率對(duì)磨礦效果影響的關(guān)系曲線如圖所示。706065?06050剤 1.6.4.21 1這些現(xiàn)象都與在隨著轉(zhuǎn)速率提高，相對(duì)能耗明顯增加，產(chǎn)品粒度變粗，比表面積減少。不同轉(zhuǎn)速率條件下瀉落運(yùn)動(dòng)的研磨作用強(qiáng)弱有關(guān)。從堆積效率看，最佳轉(zhuǎn)速率為70%。14.磨礦濃度對(duì)制漿有何影響？水煤漿制備工藝中一直存在著中濃度（礦漿中固體含量的重量百分?jǐn)?shù)在50%左右）磨礦與高濃度磨礦之爭(zhēng)。一般認(rèn)為，中濃度磨礦時(shí)磨機(jī)有較大的處理能力，因而磨礦的功耗低， 但需要增加能耗高的煤槳過濾及濾餅?zāi)蠡飙h(huán)節(jié)；高濃度磨礦能耗高

17、，有利于磨礦產(chǎn)生的煤粒新生表面及時(shí)與添加劑接觸，制漿效果好，但磨機(jī)工況不易掌握。制漿濃度對(duì)磨礦效果影響的關(guān)系曲線如圖所示。研究表明，隨著磨礦濃度的提高， 產(chǎn)品的粒度變租， 產(chǎn)品粒度分布的堆積效率有明顯提 高，能耗雖然也增高，但在磨礦濃度不超過70%（這個(gè)濃度已滿足水煤漿質(zhì)量的需要）的條件下，與中濃度磨礦工藝相比，磨礦功耗只增加了10%左右。在已掌握高濃度磨礦技術(shù)的條件下，選用高濃度磨礦工藝制漿是合理的。80 I1«1.415. 試論述制漿時(shí)磨介的選擇與配球的基本方法。 P92-95磨介的品種與不同大小磨介的裝入比例（簡稱配球）對(duì)磨礦效果也有明顯的影響。水煤漿制備中的磨介一般選用鋼材，

18、最常用的是鋼球也有用鋼棒及鋼段（短圓柱體）的。采用鋼棒時(shí)稱棒磨。棒磨機(jī)的待點(diǎn)是磨礦作用帶有選擇性，在棒與棒之間和棒與筒壁之間的被磨物料中，較粗顆粒受到破碎較多，細(xì)物料受到的破碎機(jī)會(huì)則較少，如圖4. 9所示，因而產(chǎn)品的粒度比較均勻，粒度分布較窄，不符合達(dá)到較高堆積效率的要求。所以單獨(dú)采用棒磨機(jī)制漿是不可取的。但是， 若采用兩磨機(jī)雙峰級(jí)配的制漿工藝，則可選用俸磨機(jī)粗磨，以便得到較均勻約粗粒產(chǎn)品，為雙峰級(jí)配創(chuàng)造更有利的條件。球磨機(jī)的合理配球問題，一般是根據(jù)給礦和球磨機(jī)的工作條件，先計(jì)算所需的最大球徑，其他球徑的裝入比例由經(jīng)驗(yàn)表格中選取。16. 簡述振動(dòng)磨機(jī)的磨礦作用及受力分析。振動(dòng)磨機(jī)的工作單元是一

19、個(gè)筒體。 筒內(nèi)裝有球形、圓柱形或棒狀磨介及被磨物料。筒體 支承在彈性機(jī)座上由激振裝置帶動(dòng)， 在垂直于筒體軸線的平面上作圓形或近似于圓振動(dòng)。在筒體振動(dòng)作用下，筒內(nèi)磨介產(chǎn)生下列兩種磨礦作用。(1) 受磨擦力的帶動(dòng)，磨介沿筒體相同的回旋方向劇烈地自轉(zhuǎn)，磨介間產(chǎn)生強(qiáng)烈的研磨 作用。(2) 筒內(nèi)每個(gè)磨介和其中的顆粒都將與筒體一樣隨筒體在空間作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的角速度及半徑可近似地與筒體相同。當(dāng)離心力克服重力后， 磨介沿著旋轉(zhuǎn)的切線方向向空間作拋射運(yùn)動(dòng)，結(jié)果，在磨介之間，磨介與筒壁間以及磨介與物料間產(chǎn)生的劇烈的碰撞擊碎作用。磨介作旋轉(zhuǎn)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的受力分析，如圖所示。囹4.13廉介牲簡內(nèi)運(yùn)動(dòng)杭伍仃.試論述水煤漿

20、制漿工藝的主要環(huán)節(jié)及其作用。P121水煤漿制備工藝通常包括選煤 (脫灰、脫琉)、破碎、磨礦、加入添加劑、捏混、攪拌與 剪切，以及為剔除最終產(chǎn)品中的超粒與雜物的濾漿等環(huán)節(jié)。制備工藝取決于原料煤的性質(zhì)與用戶對(duì)水煤漿質(zhì)量的要求。(1) 選煤當(dāng)原料煤的質(zhì)量滿足不了用戶對(duì)水煤漿灰分、硫分與熱值的要求時(shí)，制漿工藝中應(yīng)設(shè)有選煤環(huán)節(jié)。除制備超低灰(灰分小于1 %)精細(xì)水煤漿外，制漿用煤的洗選均采用常規(guī)的選煤方法。大多數(shù)情況下選煤應(yīng)設(shè)在磨礦前，只有當(dāng)煤中礦物雜質(zhì)嵌布很細(xì)，需經(jīng)磨細(xì)方可解離雜質(zhì)選出合格制漿用煤時(shí)，才考慮采用磨礦后再選煤的工藝。(2) 破碎與磨礦在制漿工藝中，破碎與磨礦是為了將煤炭磨碎至水煤漿產(chǎn)品所

21、要求的細(xì)度，并使粒度分布具有較高的堆積效率。它是制漿廠中能耗最高的環(huán)節(jié)。為了減少磨礦功耗，除特殊情況外(如利用粉煤或煤泥制漿)，磨礦前必須先經(jīng)破碎。磨礦可用干法，亦可用濕法。磨礦回路可 以是一段磨礦，也可以是由多臺(tái)磨機(jī)構(gòu)成的多段磨礦。原則上各種類型的磨機(jī)， 例如雷蒙磨、中速磨、風(fēng)扇磨、球磨、棒磨、振動(dòng)磨與攪拌磨都可用于制漿。(3) 捏混與攪拌捏混只是在干磨與中濃度濕磨工藝中才采用。它的作用是使干磨所產(chǎn)煤粉或中濃度磨礦產(chǎn)品經(jīng)過濾機(jī)脫水所得濾餅?zāi)芘c水和分散劑均勻混合，并初步形成有一定流動(dòng)性的漿體，以便于在下一步攪拌工序中進(jìn)一步混勻。攪拌在制漿廠中有多種用途。它不僅僅是為了使煤漿混勻，還具有在攪拌過

22、程中使煤漿 經(jīng)受強(qiáng)力剪切，加強(qiáng)藥劑與煤粒表面間作用，改善漿體流變性能的功能。在制漿工藝的不同 環(huán)節(jié)，攪拌所起的作用也不完全相同。濾漿。制漿過程中必然會(huì)產(chǎn)生一部分超粒和混入某些雜物，它將給貯運(yùn)和燃燒帶來困難，所以產(chǎn)品在裝入貯罐前應(yīng)有雜物剔除環(huán)節(jié)，一般用可連續(xù)工作的篩網(wǎng)（條）濾漿器。（5）其它為了保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，制漿過程中還應(yīng)有煤量、水量、各種添加劑量、煤漿流量、 料位與液位的在線檢測(cè)裝置及煤量、水量與添加劑加入量的定量加入與閉路控制系統(tǒng)。18試論述中濃度水煤漿和高濃度制漿工藝的主要特點(diǎn)及差異。P124所謂中濃度磨礦制漿工藝，是指采用50%左右濃度磨礦的制漿工藝。由于中濃度磨礦產(chǎn)品粒度分布的堆積

23、效率不高，所以很少采用單一磨機(jī)中濃度磨礦工藝。圖5. 4為二段中濃度磨礦制漿工藝。該工藝為改善最終產(chǎn)品的粒度分布，先從粗磨產(chǎn)品中分出一部分再進(jìn)行細(xì)磨，然后分 別或混合進(jìn)行過濾、脫水。脫水后的濾餅加入分散劑捏混、攪拌調(diào)漿。如果需要進(jìn)一步提高水煤漿的穩(wěn)定性，還需要加入適量的穩(wěn)定劑。加入穩(wěn)定劑后還需要經(jīng)攪拌混勻、剪切， 使?jié){體進(jìn)一步熟化。進(jìn)入貯罐前還必須經(jīng)過濾漿，去除雜物。水煤漿產(chǎn)品圖乩4二段申濃度翳礦制漿藝高濃度磨礦制漿工藝如圖 5. 3。它的特點(diǎn)是煤炭、分散劑和水一起加入磨機(jī)，磨礦產(chǎn)品就是高濃度水煤漿。如果需要進(jìn)一步提高水煤漿的穩(wěn)定性，還需要加入適量的穩(wěn)定劑。加入穩(wěn)定劑后還需要經(jīng)攪拌混勻、剪切，

24、使?jié){體進(jìn)一步熟化。進(jìn)入貯罐前還必須經(jīng)過濾漿，去除雜物。水添加刑I水煤漿產(chǎn)品圖5. 3高鐵度制漿工藝主要差別：中濃度磨礦時(shí)磨機(jī)的能力高，但磨礦產(chǎn)品要經(jīng)過過濾脫除多余水分，濾餅與分散劑需 經(jīng)捏混和強(qiáng)力攪拌才能均勻混和成漿，工藝流程不如高濃度磨礦制漿工藝簡單。由于中濃度磨礦本身的產(chǎn)品粒度分布不如高濃度磨礦的寬，雖有兩段磨礦調(diào)整粒度分布的環(huán)節(jié)，如果對(duì)兩部分的細(xì)度及配比掌握不當(dāng)，最終產(chǎn)品的粒度分布也未必會(huì)合理。19 水煤漿分散劑有何作用，其作用機(jī)理主要包括那幾個(gè)方面。P142水煤漿分散劑是一種可促進(jìn)分散相（如水煤漿中的煤粒）在分散介質(zhì)（如水煤漿中的水）中均勻分散的化學(xué)藥劑。 其主要作用和目的是防止分散相

25、沉淀，提高膠體體系的穩(wěn)定性， 改進(jìn)水煤漿的穩(wěn)定性。分散劑吸附到煤粒表面后，在煤粒表面形成很薄一層添加劑分子和水化 膜，并且可以大大地降低它與水之間的界面張力。與此同時(shí)，水煤漿制備中分散劑還起到降粘作用。分散劑的作用機(jī)理可從三個(gè)方面得到解釋：即潤濕分散作用、靜電斥力分散作用及空 間位阻與墑斥力分散作用。這三種作用并不相互排斥，而是相互補(bǔ)充。20. 試解釋水煤漿分散劑的空間位阻分散作用機(jī)理。154所謂空間位阻分散作用，是指使煤粒表面吸附一層物質(zhì)如添加劑分子等，這樣就在顆 粒間增加了一層障礙，當(dāng)顆粒相互接近時(shí)，可機(jī)械地阻擋聚結(jié)。制漿用分散劑都是一些表面活性劑，表面活性劑是兩親分子，一端是由碳?xì)浠衔?/p>

26、構(gòu) 成的非極性的親油基，另一端是親水的極性基。非極性的疏水端極易與碳?xì)浠衔锏拿禾勘?面結(jié)合，吸附在煤粒表面下，將另一端親水基朝外伸入水中。極性基的強(qiáng)親水性使煤粒的疏 水表面轉(zhuǎn)化為親水， 表面轉(zhuǎn)化為親水后， 可形成一層水化膜。 如果是離子型分散劑，同時(shí)還 可提高表面的電性，使周圍可聚集更多的離子，這些離子和水分子結(jié)合也形成水化膜。水化膜中的水與體系中的“自由水”不同，它因受到表面電場(chǎng)的吸引而且定向排列。 當(dāng)顆粒相互靠近時(shí)，水化膜受擠壓變形， 引力則力圖恢復(fù)原來的定向， 這樣就使水化膜表現(xiàn) 出有一定彈性。所以水化膜也是一種空間位阻。層©眼性基6 10 '黒料.吉血吸附霹加制示克

27、圖21. 簡述水煤漿分散劑的主要類型和特點(diǎn)。P156水煤漿分散劑都是一些表面活性利。如前所述.它是一種兩親分子，由疏水基和親水 基兩部分構(gòu)成。溶于水后親水基受到水分子吸引，而疏水基受到水分子的排斥。結(jié)果疏水基就被排向水面定向排列，將疏水端伸向氣相，親水端伸入水中。如果水中有煤炭這類表面疏水物質(zhì).它也會(huì)在煤炭表面定向排列，對(duì)煤粒起到很好的分散作用。這種特性使它能顯著地降低溶液的表面張力，提高煤粒表面的潤濕性。表面活性劑溶于水后，按離解與不離解可分為離子型與非離子型兩大類。離子型又可按電荷的屬性分為陰離子型與陽離子型及兩性型三類；所謂兩性型是指當(dāng)溶液偏堿性時(shí)顯示出陰離子特性，偏酸性時(shí)又能顯示出陽離

28、子特性。表面活性劑中的疏水基都是烴類，多為烷烴與芳烴。親水基有羥基(OH)、羧基(COOH)、磺酸基(SO3)、磷酸基(PO3)、銨基(NH4 + )、氧乙烯基(OCH2CH2)等品種繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 應(yīng)按它的用途和被作用的對(duì)象不同進(jìn)行選擇。水煤漿添加劑的疏水基多選擇與煤結(jié)構(gòu)相近的芳烴，這樣可以更好地在煤炭表面吸附。陰離子型的親水基多為磺酸基和羧基，如萘磺酸鹽、磺化腐植酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽等。非離子型的疏水基為烷基、烷基苯或烷基苯酚等。醚鍵為親水基團(tuán)，親水基是聚氧乙烯基或附加有磺酸基等。22. 簡述水煤漿穩(wěn)定劑的主要類型和特點(diǎn)。P157水煤漿的穩(wěn)定性是指煤漿在儲(chǔ)存與輸送期間保持性態(tài)均勻的特性。由

29、于水煤漿是一種高濃度固液兩相粗分散體系，無論是DL VO理論中涉及的來自分還是顆粒問的靜電吸引力， 都不足以阻 提高水煤漿穩(wěn)定性的， 是由穩(wěn)定劑作用E電位，或者使用高分子絮凝劑，它使子熱運(yùn)動(dòng)的布朗運(yùn)動(dòng)作用力、顆粒間的范德華引力, 止水煤漿中顆粒的沉淀。真正能起到阻止顆粒沉淀、 形成的空間結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒沉淀產(chǎn)生的機(jī)械阻力。對(duì)高濃度水煤漿，使用電解質(zhì)降低顆粒表面的 水煤漿中的顆粒相互交聯(lián)，形成空間結(jié)構(gòu)，從而有效地阻止顆粒沉淀，防止固液間的分離。所以，水煤漿的穩(wěn)定劑應(yīng)具有使煤漿中己分散的顆粒能與周圍其它顆粒及水結(jié)合成為一種較弱但又有一定強(qiáng)度的三維空間結(jié)構(gòu)的作用。穩(wěn)定劑應(yīng)在加入分散劑經(jīng)捏混攪拌成漿后再另行

30、 加入。能起這種作用的穩(wěn)定劑有無機(jī)鹽、高分子有機(jī)化合物，如常見的聚丙烯酰胺絮凝劑、 羧甲基纖維素(CMC)以及一些微細(xì)膠體粒子(如有機(jī)膨潤土)等。23.水煤漿的流變性對(duì)穩(wěn)定性有何影響？187,188水煤漿的穩(wěn)定性是指煤漿在貯存與輸送期間保持性態(tài)均勻的持性。水煤漿之所以難以保持性態(tài)均勻，最根本的原因是它本身就不是一種均質(zhì)流體，而是固液兩相混合物。穩(wěn)定性的破壞來源于其中固體顆粒的沉淀。水煤漿的穩(wěn)定性雖然與煤炭的性質(zhì)、顆粒的粒度分布、添加劑、水煤漿的濃度以及水煤漿的流變性等諸多因素有關(guān)，但作者認(rèn)為.這些因素對(duì)穩(wěn)定性的影響最終還將會(huì)表現(xiàn)在水 煤漿的流變性上，因?yàn)樵谒簼{中阻止顆粒沉淀的機(jī)械力，也正來源

31、于水煤漿中阻止流體變形和流動(dòng)的同一類作用力。所以水煤漿的穩(wěn)定性除決定其中顆粒自身的性質(zhì)如粒度、密度、 形狀外，主要取決于水煤漿的流變性。水煤漿的流變性對(duì)穩(wěn)定性影響，目前主要從它的觸變性及屈服應(yīng)力兩個(gè)方面來分析。簡單定性地說，水煤漿的粘度越高，屈服應(yīng)力愈大，觸變性越強(qiáng)，穩(wěn)定性會(huì)愈好。水煤漿濃度增高能使穩(wěn)定性提高的特點(diǎn)也往往可以通過流變性反映出 來。24. 剪切對(duì)水煤漿流變性有何影響？193,佃5-佃9水煤漿在攪拌、泵送與管道輸送過程中都要受到不同程度的剪切作用，由于水煤漿是 一種非牛頓流體，其流變性與所受到的剪切作用和剪切經(jīng)歷有密切的關(guān)系。在剪切作用下， 水煤漿流變性的改變對(duì)它的流動(dòng)性與穩(wěn)定性都

32、有影響，所以水煤漿的抗剪切性是水煤漿質(zhì)量的一個(gè)重要方面。影響：(1) 水煤漿經(jīng)受剪切作用后流變待性變化的多樣性，是由于各人試驗(yàn)所用水煤漿本身的特性不同以及經(jīng)受的剪切的形式及強(qiáng)度不同而引起的。(2) 適當(dāng)溫和的剪切有利于加速添加劑與煤粒間的相互作用，只要添加劑配方選擇適 當(dāng)，這種剪切作用終歸可以改善水煤漿的流變性與穩(wěn)定性。(3) 原屬廠假塑性或屈服假塑性的水煤漿，經(jīng)適當(dāng)溫和的剪切作用后，粘度將會(huì)降低。原屬于脹塑性或屈服脹塑性的水煤漿，經(jīng)適當(dāng)溫和的剪切作用后，粘度將會(huì)升高。這種現(xiàn)象的作用機(jī)理與形成它們那種流變特性的機(jī)理相同。(5) 剪切作用破壞了添加劑在煤粒表面的吸附，這些添加劑雖然還存在水中，但

33、它們不再對(duì)煤粒起分散降粘作用， 它們并沒有被消耗， 煤漿經(jīng)溫和攪拌又可重新發(fā)揮作用。所以有時(shí)剪切變粘的煤漿，經(jīng)緩慢攪拌后可部分恢復(fù)。(6) 強(qiáng)剪切作用或經(jīng)受較長時(shí)間的剪切，煤漿的流動(dòng)性會(huì)顯著變壞甚至完全不能流動(dòng)，這是因?yàn)榧羟凶饔檬姑簼{中顆粒之間碰撞的機(jī)率及碰撞強(qiáng)度大大增強(qiáng)。由DLVO理論可知，當(dāng)顆粒在外力作用下相互靠攏并獲得較高的動(dòng)能時(shí)，它可以克服阻礙顆粒接近的能峰而進(jìn)入吸引區(qū)，在吸引力作用下使顆粒緊密相連構(gòu)成空間結(jié)構(gòu)物。這樣形成的空間結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要比由穩(wěn)定劑構(gòu)成的結(jié)構(gòu)物要牢固得多，因而具有很大的屈服應(yīng)力，使煤漿的流動(dòng)性會(huì)顯著變壞甚至完全不能流動(dòng)。(7) 適當(dāng)強(qiáng)度的剪切作用可提高水煤漿的屈服應(yīng)力

34、，加速煤漿的熟化，從而改善水煤漿 的穩(wěn)定性。(8) 水煤漿在車、船運(yùn)輸途中因振動(dòng)、顛波產(chǎn)生的剪切作用可削弱水煤漿中空間結(jié)構(gòu)物 的強(qiáng)度，減小屈服應(yīng)力，加速顆粒的沉淀。25. 簡述水煤漿的攪拌作用及攪拌方式。P201攪拌是水煤漿制備過程中不可缺少的工藝環(huán)節(jié)，它用于使?jié){體分散、混合(混勻，調(diào)和)、懸浮(防止沉淀分層)、剪切，或者使添加劑與顆粒充分接觸，以加速水煤漿的熟化。攪拌的主要作用是使?jié){體混合與剪切，這些作用是依靠攪拌桶內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)來完成的。攪拌裝置只是給流體傳遞能量，并使桶內(nèi)流體產(chǎn)生渦旋、湍流和對(duì)流循環(huán)。正是依靠流體的這些運(yùn)動(dòng)，物料得以分散、混勻和經(jīng)受剪切。湍流是由各種大小不同的渦旋構(gòu)成的，渦旋中速度分布不均會(huì)引起剪切。不均勻的流體在剪切作用下一次又一次地受到拉碎、撕裂而成為更小的微團(tuán)，進(jìn)而更為分散和混勻。 對(duì)流循環(huán)也有擴(kuò)散作用.并且不斷地將流體帶入高剪切區(qū)和湍流區(qū)，使捅內(nèi)整個(gè)流體得以均勻混合。按攪拌方式不同，可分為射流攪拌，氣流攪拌及機(jī)械攪拌等幾多種。射流攪拌是通過泵的外部循環(huán)將貯罐內(nèi)的煤漿逐漸調(diào)勻。氣流攪拌是依靠壓縮空氣的動(dòng)力鼓動(dòng)周圍的煤漿，壓縮空氣進(jìn)入流體后，空氣膨脹產(chǎn) 生鼓泡，隨著鼓泡的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)煤漿翻滾， 從而達(dá)到清除沉淀和使煤漿調(diào)勻的目的。機(jī)械攪拌方式是通過葉輪的旋轉(zhuǎn)，使流體會(huì)產(chǎn)生渦旋運(yùn)動(dòng)和剪切作用。26試論述攪拌桶內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)及