高等選礦學(xué)結(jié)課作業(yè)

1、成 績(jī) 碩 士研究生課程考試試卷考試科目 高等選礦學(xué)（二） 考試時(shí)間 2015.06.10 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所在院系 任課教師 2015 碩士高等選礦學(xué)（1）試卷班級(jí) 姓名 一、 綜述我國(guó)選煤技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展。（15分）二、 簡(jiǎn)述礦物粉體技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展。（10分）三、 綜述礦物按密度分離的理論和設(shè)備。(15分)四、 畫出脫泥和不脫泥重介工藝的典型流程圖，談?wù)劽撃嗪筒幻撃嘀亟楣に嚨目捶ā＃?5分）五、 論述粗煤泥分選設(shè)備的研究現(xiàn)狀與發(fā)展。（15分）六、 簡(jiǎn)述按磁性和電性不同實(shí)現(xiàn)礦物分離的方法和設(shè)備。（10分）七、 簡(jiǎn)述型煤技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展。（10分）八、 簡(jiǎn)述水煤漿技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)

2、展。（10分）參考書（1） 王淀佐等.礦物加工學(xué).中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 2001.8（2） 謝廣元等.選礦學(xué). 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 2001.8（3） 趙躍民等. 煤炭資源綜合利用手冊(cè). 科學(xué)出版社, 2004.3（4） 張家駿、霍旭紅.物理選礦. 煤炭工業(yè)出版社, 1992.10(5) 王敦曾.選煤新技術(shù)的研究與應(yīng)用. 煤炭工業(yè)出版社, 1999.8(6) 選煤系列叢書一、綜述我國(guó)選煤技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展。（15）答：近年來(lái)，我國(guó)選煤工業(yè)發(fā)展迅速，選煤技術(shù)在篩分破碎、跳汰選煤、重介選煤、浮游選煤、細(xì)粒煤分選分級(jí)及脫水、干法選煤、煤炭洗選脫硫等方面都取得了很大的進(jìn)步。重介質(zhì)選煤技術(shù)以其對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)

3、能力強(qiáng)、入選力度范圍寬、分選效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、單機(jī)處理能力大等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了大力推廣應(yīng)用，在我國(guó)各種選煤方法構(gòu)成中，已超過跳汰所占比例，成為主導(dǎo)選煤方法。目前，新建的大型選煤廠多采用重介質(zhì)選煤工藝。例如：根據(jù)煤質(zhì)差別和產(chǎn)品要求，采用塊煤重介淺槽、末煤三產(chǎn)品重介旋流器或二產(chǎn)品重介旋流器主再選、粗煤泥干擾床或螺旋分選機(jī)、細(xì)煤泥浮選的聯(lián)合分選工藝；采用我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的原煤不脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器配煤泥重介簡(jiǎn)化工藝；采用我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的脫泥分級(jí)重介旋流器分選工藝，即：原煤預(yù)先分級(jí)（2mm）、脫泥（0.3mm），2mm粗物料由大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，2-0.3mm細(xì)粒級(jí)由較小直徑重介質(zhì)旋流器分選

4、，0.3mm煤泥浮選。我國(guó)選煤工藝技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。1）篩分破碎技術(shù)煤炭篩分理論的研究主要集中于：篩面上物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（單顆粒運(yùn)動(dòng)理論（定常運(yùn)動(dòng)理論和混沌運(yùn)動(dòng)理論）和物料群運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)分層理論）；篩分過程的透篩概率理論（單顆粒透篩概率理論和粒群透篩概率理論）；篩分?jǐn)?shù)學(xué)模型（理論模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?。?duì)潮濕細(xì)粒煤干法深度篩分的基礎(chǔ)研究，使一批實(shí)用技術(shù)，如滾跳篩網(wǎng)自清理篩、懸掛式馳張篩、激振篩網(wǎng)彈性桿自清理篩、多段組裝博后篩等相繼應(yīng)用于粘濕細(xì)粒物料的篩分。我國(guó)在篩分理論研究的基礎(chǔ)上，相繼研制了共振式概率篩、慣性概率篩、等厚篩分、概率等厚篩、GXS高效琴弦篩、螺旋篩分機(jī)、GPS高頻細(xì)篩、GPS高頻振

5、動(dòng)脫水篩等，助推我國(guó)選煤技術(shù)的發(fā)展。在破碎理論研究的基礎(chǔ)上，相繼出現(xiàn)了一批新型煤用破碎設(shè)備，煤科總院唐山分院研制的新齒型分級(jí)破碎機(jī)集分級(jí)和破碎功能于一機(jī)，不僅使原煤準(zhǔn)備工藝進(jìn)一步簡(jiǎn)化，而且可按工藝要求制備合適的粒度。2）跳汰選煤技術(shù)由于跳汰選煤法存在分選效率受給料性質(zhì)影響較大，在細(xì)粒物料多、可選性差的條件下，分選效率會(huì)顯著下降的缺陷，近年來(lái)，隨著重介質(zhì)選煤技術(shù)的快速發(fā)展，跳汰選煤工藝所占比重不斷降低。但對(duì)于易選至中等可選煤的分選，其分選精度、效率與重介質(zhì)法相當(dāng)。同時(shí)，跳汰機(jī)得自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，為易選煤至中等可選煤的跳汰高精度分選提供了有力保障。用于重介分選選前動(dòng)篩排矸的動(dòng)篩式跳汰機(jī)（包括液壓

6、驅(qū)動(dòng)式動(dòng)篩跳汰機(jī)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)式動(dòng)篩跳汰機(jī)）不僅解決了因矸石量大和變化大造成旋流器分選精度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題；使大量矸石不經(jīng)過原煤貯運(yùn)系統(tǒng)，節(jié)省了大量的運(yùn)輸成本和倉(cāng)儲(chǔ)成本；大輻提高了脫介篩的脫介效率，降低了介耗；避免了泥化現(xiàn)象嚴(yán)重的原煤中的煤泥對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)的影響，確保了懸浮液系統(tǒng)密度和黏度的穩(wěn)定性，及新磁性物在懸浮液中合理的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。煤科總院唐山分院和沈陽(yáng)煤炭研究所在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，分別開發(fā)了TD系列液壓驅(qū)動(dòng)式動(dòng)篩跳汰機(jī)和GDT系列機(jī)械驅(qū)動(dòng)式動(dòng)篩跳汰機(jī)，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)動(dòng)篩跳汰機(jī)的發(fā)展。3）重介選煤技術(shù)重介質(zhì)選煤法適宜分選難選和極難選煤，其分選粒級(jí)較寬。目前，在重力場(chǎng)中分選時(shí)，塊煤重介

7、質(zhì)分選粒度上限一般為300mm，最大可達(dá)1000mm，下限為36mm 如果在離心力場(chǎng)中(如重介質(zhì)旋流器內(nèi))分選，分選粒度下限為0.150.2mm，甚至更小。給料的粒度上限，主要由重介質(zhì)旋流器的入料管直徑?jīng)Q定，目前，末煤用重介質(zhì)旋流器分選粒度上限為1325mm，大直徑無(wú)壓給料重介質(zhì)旋流器的人料粒度上限可達(dá)5080mm。重介質(zhì)分選可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的低密度分選，分選精度高，塊煤分選機(jī)分選效率可達(dá) 95%，重介質(zhì)旋流器約達(dá)90%左右。目前已采用的重介質(zhì)選煤工藝有：跳汰粗選重介質(zhì)旋流器精選工藝、塊煤跳汰末煤重介質(zhì)旋流器分選工藝、塊煤重介質(zhì)分選機(jī)末煤重介質(zhì)旋流器分選工藝、三產(chǎn)品重介和二產(chǎn)品重介工藝、煤泥重介工藝

8、、大型高效重介選煤簡(jiǎn)化工藝（大型無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流器+大型高效脫介篩+臥式振動(dòng)離心機(jī)+高強(qiáng)度磁選機(jī)+煤泥重介旋流器對(duì)原煤不脫泥、不分級(jí)、800mm級(jí)混合入選）、原煤不脫泥重介分選工藝（小直徑重介質(zhì)旋流器+大直徑重介質(zhì)旋流器分選全粒級(jí)原煤）等。近年來(lái)，重介旋流器（包括我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器）選煤得到了廣泛推廣使用。當(dāng)要求出塊煤產(chǎn)品時(shí)，采用有壓入料重介旋流器不利于保護(hù)塊煤產(chǎn)品。三產(chǎn)品無(wú)壓入料重介質(zhì)旋流器能以單一低密度重介質(zhì)懸浮液系統(tǒng)一次分選出質(zhì)量合格的精煤、中煤和矸石產(chǎn)品，相對(duì)有壓入料重介質(zhì)旋流器能夠減少矸石泥化，省略了一套高密度重介質(zhì)懸浮液的制備、循環(huán)、回收系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了流程，降

9、低了成本。重介質(zhì)旋流器的流場(chǎng)理論和耐磨性是目前研究的重點(diǎn)。其中，對(duì)于流場(chǎng)理論研究主要集中于顆粒分層運(yùn)動(dòng)分析和密度場(chǎng)的形式研究?jī)蓚€(gè)方面。為解決耐磨問題，國(guó)內(nèi)旋流器的主要生產(chǎn)廠家多數(shù)采用氧化鋁陶瓷粘貼作旋流器襯里，部分廠家采用耐磨鑄鐵件。重介質(zhì)分選機(jī)主要有國(guó)產(chǎn)的雙錐形重介分選機(jī)、斜輪重介分選機(jī)、立輪重介分選機(jī)和引進(jìn)的淺槽重介質(zhì)分選機(jī)。淺槽重介質(zhì)分選機(jī)具有易操作、易維護(hù)、低投資和高效率等特點(diǎn)，隨著元器件及整機(jī)的國(guó)產(chǎn)化，逐步得到推廣應(yīng)用，有替代重介斜輪、立輪分選機(jī)的趨勢(shì)。目前我國(guó)新建選煤廠塊煤分選工藝多采用重介淺槽和動(dòng)篩跳汰機(jī)。4）浮游選煤技術(shù)煤泥浮選的研究主要集中于選前高效調(diào)漿技術(shù)（如剪切調(diào)漿、功率

10、超聲調(diào)漿等）、優(yōu)化浮選工藝（如高硫煤電解浮選、藥劑乳化及微乳化工藝、噴射式浮選機(jī)的工藝、微泡浮選柱工藝、載體浮選工藝、絮凝浮選工藝、改性造粒浮選工藝、煤泥反浮選工藝、分級(jí)浮選工藝等）和采用高效浮選藥劑（主要致力于煤泥浮選促進(jìn)劑和復(fù)合浮選藥劑兩方面）。細(xì)粒煤的浮選主要采用浮選機(jī)和浮選柱。對(duì)于浮選機(jī)，目前國(guó)內(nèi)選煤廠使用的大多是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)（主要有XJX及XJX-T型、XJN型、XJM及XJM-S系列等），且單槽容積趨向大型化。對(duì)于浮選柱，國(guó)內(nèi)使用較多的是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的FCSMC系列旋流靜態(tài)微泡浮選柱(床)和FXZ系列靜態(tài)浮選柱。FCSMC系列旋流靜態(tài)微泡浮選柱有浮選柱、浮選床兩個(gè)系列，柱體

11、高度5.56m。處理能力相當(dāng)時(shí)浮選床的占地面積較小。FXZ系列靜態(tài)浮選柱直徑13m，高度69m。5）細(xì)粒煤分選、分級(jí)及脫水技術(shù)細(xì)粒煤的分選除了采用浮選技術(shù)外，還有干擾床分選技術(shù)（包括液固流化床（TBS）分選、CSS分選機(jī)分選等）、螺旋分選機(jī)分選技術(shù)、煤泥重介質(zhì)旋流器技術(shù)、水介旋流器分選技術(shù)、離心分選技術(shù)（包括Falcon離心分選機(jī)分選、高效離心跳汰機(jī)分選和搖床分選）、復(fù)振跳汰機(jī)分選技術(shù)、油團(tuán)聚選技術(shù)、選擇性絮凝技術(shù)、靜電分選技術(shù)和干法磁力分選技術(shù)等。近年來(lái)，干擾床分選機(jī)發(fā)展迅速，是選煤廠粗煤泥分選的首選設(shè)備，相對(duì)于螺旋分選機(jī)和煤泥重介旋流器具有更多的優(yōu)點(diǎn)：分選密度可控、可調(diào)，最低可達(dá)1.4kg

12、/L；有效分選密度范圍寬，為1.41.8kg/L；自動(dòng)化水平高；不需復(fù)雜的入料分配系統(tǒng)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量??；不需要重介質(zhì)和化學(xué)藥劑。對(duì)于細(xì)粒煤的分級(jí)，主要有篩分分級(jí)、水力分級(jí)和離心力分級(jí)三種。篩分分級(jí)主要有德瑞克高頻振動(dòng)細(xì)篩、電磁高頻振網(wǎng)篩等；水力分級(jí)主要有角錐池、斗子撈坑等；離心力分級(jí)主要有水力旋流器、篩網(wǎng)旋流器等。細(xì)粒煤脫水技術(shù)主要有：機(jī)械脫水技術(shù)（有真空過濾、加壓過濾、離心過濾、直接壓濾、沉降過濾離心脫水、管式壓濾脫水等）、熱力干燥技術(shù)（有直接干燥和間接干燥兩種，目前我國(guó)絕大部分選煤廠采用直接干燥）、復(fù)合脫水技術(shù)（借助各種力場(chǎng)復(fù)合作用實(shí)現(xiàn)和強(qiáng)化細(xì)精煤脫水）、摻粗脫水技術(shù)、助濾劑輔

13、助脫水技術(shù)（添加化學(xué)助濾劑高分子絮凝劑、表面活性劑等）等。脫水設(shè)備有各種類型的離心脫水機(jī)和過濾脫水設(shè)備（加壓過濾機(jī)、真空過濾機(jī)、壓濾機(jī)等）。6）干法選煤技術(shù)干法選煤主要是利用煤與矸石的物理性質(zhì)差別實(shí)現(xiàn)分選的，所謂物理性質(zhì)包括密度、粒度、形狀、光澤度、導(dǎo)磁性、導(dǎo)電性、輻射性、摩擦系數(shù)等。干法選煤主要包括風(fēng)選、揀選、摩擦選、磁選 、電選、X-射線選、微波選、空氣重介質(zhì)流化床選煤等，其中已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的有風(fēng)力選煤(風(fēng)力搖床、風(fēng)力跳汰)和空氣重介質(zhì)流化床選煤。干法選煤主要應(yīng)用于寒冷、水資源短缺地區(qū)的煤炭分選以及易泥化煤種的分選，在眾多選煤方法中應(yīng)用比例相對(duì)較小，應(yīng)用較多的為風(fēng)力選煤。近年來(lái)，在空氣重介

14、質(zhì)流化床選煤技術(shù)的基礎(chǔ)上有發(fā)展了<6mm細(xì)粒級(jí)煤分選技術(shù)、>50mm大塊煤分選技術(shù)、<1mm微細(xì)煤粉摩擦電選技術(shù)、三產(chǎn)品雙密度層空氣重介質(zhì)流化床選煤技術(shù)、復(fù)合式干法選謀技術(shù)等。7）煤炭脫硫技術(shù)我國(guó)近些年來(lái)一直投入大量資金開發(fā)的煤炭深度降灰脫硫新技術(shù)，主要分為3類：物理脫硫、化學(xué)脫硫、生物脫疏。物理脫硫方法主要有：重力選、微細(xì)介質(zhì)重介選、高梯度磁選、靜電選、微波選、選擇性絮凝法、微泡浮選法等；而化學(xué)脫硫是采用化學(xué)萃取法進(jìn)行化學(xué)處理。研究表明，這些技術(shù)均可脫除煤中部分硫分和灰分，但由于脫硫效果不顯著或生產(chǎn)費(fèi)用昂貴等原因，大多仍處于試驗(yàn)室階段。我國(guó)選煤技術(shù)的新發(fā)展在于：1）選煤廠建

15、設(shè)規(guī)模大型化。近幾年建成了一大批規(guī)模大、可躋身世界先進(jìn)行列的現(xiàn)代化選煤廠。其中，動(dòng)力煤的布爾臺(tái)選煤廠3100萬(wàn)t/a、哈爾烏素選煤廠2500萬(wàn)t/a；煉焦煤的臨渙選煤廠1250萬(wàn)t/a、龍固選煤廠1000萬(wàn)t/a等。2）許多選煤廠的主要工藝技術(shù)達(dá)到了世界選煤行業(yè)的先進(jìn)水平。各種類型的先進(jìn)選煤工藝在我國(guó)幾乎都有應(yīng)用。如塊煤重介淺槽分選、二產(chǎn)品重介旋流器主再選、螺旋分選、微泡浮選、干擾床分選等當(dāng)今世界通行、先進(jìn)的選煤工藝；無(wú)壓三產(chǎn)品重介配煤泥重介、噴射式浮選、復(fù)合式干法風(fēng)選等中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的選煤工藝。3）傳統(tǒng)的重介、跳汰、浮選三大選煤技術(shù)在中國(guó)得到進(jìn)一步發(fā)展和完善。其中，重介選煤工藝進(jìn)一步發(fā)展為三產(chǎn)品重

16、介、二產(chǎn)品重介，有壓重介、無(wú)壓重介，塊煤重介、末煤重介、煤泥重介，分級(jí)重介、空氣重介等工藝。4）新建選煤廠采用了一大批在世界上也是比較先進(jìn)、大型化的進(jìn)口選煤設(shè)備。如槽寬7.9m重介淺槽、直徑1.5m重介旋流器、長(zhǎng)寬4.3m×9.0m香蕉振動(dòng)篩、直徑1.5m離心振動(dòng)脫水機(jī)、直徑5.0m普浮樂浮選機(jī)、直徑50m高效濃縮機(jī)、直徑3.0m干擾床分選機(jī)(TBS)、面積980m2板框壓濾機(jī)等。5）許多選煤廠的自動(dòng)化程度非常高。對(duì)于重介選煤廠而言，除了傳統(tǒng)的重介密度控制之外，又增加了生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、單機(jī)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化、設(shè)備單機(jī)保護(hù)、生產(chǎn)系統(tǒng)保護(hù)、事故報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)電視、無(wú)線通

17、訊等一系列的生產(chǎn)控制功能，這些功能取代了絕大部分的人工操作。神東礦區(qū)各選煤廠的生產(chǎn)定員已經(jīng)能控制在30人以下，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。6）選煤副產(chǎn)品得到了綜合利用。洗矸石和高灰分煤泥用作綜合利用電廠的燃料，或用于生產(chǎn)矸石磚、水泥等，有的用作鋪路、充填塌陷區(qū)和造地復(fù)田，延長(zhǎng)了煤炭企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排創(chuàng)造了條件，減少了礦區(qū)環(huán)境污染。7）培養(yǎng)出大批的選煤專業(yè)工程技術(shù)人才，具備了一支技術(shù)力量雄厚的教學(xué)、科研、設(shè)計(jì)隊(duì)伍。二、簡(jiǎn)述礦物粉體技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展。（10）答：伴隨著礦物材料技術(shù)的發(fā)展，礦物粉體技術(shù)已成為一大行業(yè)，與當(dāng)今一些優(yōu)先發(fā)展的科學(xué)領(lǐng)域密切相關(guān)。與礦物粉體加工技術(shù)相關(guān)的工藝過

18、程單元包括：粉碎、分級(jí)、提純、固液分離、混合、分散、改性、造粒、干燥、燒結(jié)、散料運(yùn)輸、貯存、粉體檢測(cè)、粉塵爆炸控制和納米粉體合成等。由于礦物種類繁多，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，技術(shù)指標(biāo)復(fù)雜，故主要針對(duì)粉碎分級(jí)、選礦提純、表面改性等工藝單元對(duì)礦物粉體技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行簡(jiǎn)述。1）粉碎分級(jí)礦物粉體（特別是非金屬礦物粉體）的粉碎加工依產(chǎn)品粒度大體分為：破碎（產(chǎn)物粒度135mm）、磨礦（產(chǎn)物粒度101000m）及超細(xì)粉碎（產(chǎn)物粒度0.110m）三個(gè)層次。破碎可分為粗破碎、細(xì)破碎，主要采用顎式、錘式、反擊式、圓錐、輥式破碎機(jī)等設(shè)備，分級(jí)設(shè)備有固定篩、各種振動(dòng)篩等；磨礦可分為粗磨（20200目）和細(xì)磨（325目）

19、，主要有球磨機(jī)、棒磨機(jī)、礫磨機(jī)、自磨機(jī)、雷蒙磨、輥磨機(jī)、離心磨、渦流磨、振動(dòng)磨、壓輥磨等設(shè)備，篩分與分級(jí)設(shè)備有直線振動(dòng)篩、圓振動(dòng)篩、水力旋流器、旋流細(xì)篩、葉輪式分級(jí)機(jī)、懸吊篩等；超細(xì)粉碎有氣流磨、攪拌磨、砂磨機(jī)、高速機(jī)械沖擊磨、膠體磨、行星球磨機(jī)等設(shè)備，分級(jí)設(shè)備有渦輪式空氣離心分級(jí)機(jī)、碟片式離心機(jī)、小直徑水力旋流器（組）等。各個(gè)不同粉碎和分級(jí)層次所應(yīng)用的主要工業(yè)設(shè)備列于表1。表1 礦物粉體加工中應(yīng)用的粉碎和分級(jí)設(shè)備作業(yè)段粉碎設(shè)備篩分與分級(jí)設(shè)備破碎顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)，輥式破碎機(jī)等固定(格條)篩、各種振動(dòng)篩、平面搖動(dòng)篩等磨礦或磨粉球磨機(jī)、棒磨機(jī)、礫磨機(jī)、自磨機(jī)、雷蒙磨

20、(懸輥式磨粉機(jī))、輥磨機(jī)、旋磨機(jī)、柱磨機(jī)、渦流磨、振動(dòng)磨、塔磨機(jī)、離心磨、機(jī)械沖擊磨、壓輥磨等直線振動(dòng)篩、雙軸振動(dòng)篩、高頻振動(dòng)篩、概率篩、旋流細(xì)篩、水力旋流器、螺旋分級(jí)機(jī)、水力分級(jí)機(jī)、旋風(fēng)(慣性)分級(jí)機(jī)，葉輪或渦輪式分級(jí)機(jī)、懸吊篩等超細(xì)粉碎或超細(xì)磨氣流磨、攪拌磨、研磨剝片機(jī)、砂磨機(jī)、振動(dòng)磨、球磨機(jī)、高速機(jī)械沖擊磨、股體磨、高壓均漿機(jī)、行星球磨機(jī)等渦輪式空氣離心分級(jí)機(jī)、臥式螺旋卸料離心機(jī)、碟片式離心機(jī)、小直徑水力旋流器(組)組等粉碎分級(jí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：提高機(jī)械粉碎的產(chǎn)品細(xì)度(<1mm)、降低粉碎極限、設(shè)備大型化、降低單位產(chǎn)品能耗和磨耗、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；發(fā)展高效低耗和大處理量的分級(jí)技術(shù)和設(shè)備

21、；在現(xiàn)有設(shè)備和工藝基礎(chǔ)上發(fā)展人工智能技術(shù)，根據(jù)原料特點(diǎn)和產(chǎn)品細(xì)度要求自動(dòng)優(yōu)化生產(chǎn)工藝配置和操作參數(shù)，達(dá)到高效、低耗、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的目的。2）選礦提純目前，工業(yè)上大多數(shù)非金屬礦物，如石灰石、方解石、大理石、白云石、石膏、重晶石、滑石、葉蠟石、綠泥石、膨潤(rùn)土、伊利石、硅灰石、煤系硬質(zhì)高嶺巖、玻璃原料石英巖等只進(jìn)行簡(jiǎn)單的揀選和分類。目前工業(yè)上進(jìn)行選礦提純的非金屬礦主要有：石棉、石墨、高嶺土、硅藻土、石英、云母、石榴子石、藍(lán)晶石、夕線石、紅柱石、蛭石、菱鎂礦、長(zhǎng)石、金紅石、鋯英砂、螢石等。石棉主要采用風(fēng)選和篩分分級(jí)；石墨天然可浮性好，主要采用浮選，對(duì)要求固定碳含量達(dá)到 95%以上的高純石墨采用化學(xué)選礦

22、（強(qiáng)酸、堿處理和高溫煅燒）；軟質(zhì)高嶺土主要采用重選（水力旋流器和離心分級(jí)）除砂，強(qiáng)磁或高梯度磁選機(jī)及化學(xué)漂白（還原和氧化漂白）除鐵增白；硅藻土主要采用擦洗分散、分級(jí)除晶質(zhì)二氧化硅、選擇性沉降分離粘土；高純石英主要采用酸浸和純水洗滌；云母則主要進(jìn)行人工或機(jī)械揀選及摩擦選礦以及風(fēng)選和重選除砂；石榴石主要采用搖床分選；夕線石和藍(lán)晶石則在去除礦泥的基礎(chǔ)上主要采用浮選；長(zhǎng)石主要采用磁選，與石英分離時(shí)，主要采用浮選；蛭石主要利用其膨脹后與脈石礦物的密度差采用簡(jiǎn)單的風(fēng)選和水選；菱鎂礦主要采用熱選，即控溫煅燒后進(jìn)行分選；金紅石和鋯英砂主要采用電選、磁選和重選綜合力場(chǎng)選礦工藝；螢石和滑石主要采用浮選工藝。主要發(fā)

23、展趨勢(shì)是圍繞石墨、石英、高嶺土、云母、滑石、硅藻土、鋯英砂、硅灰石、重晶石、金紅石、膨潤(rùn)土、螢石、夕線石、紅柱石、藍(lán)晶石、電氣石等非金屬礦物的共伴生礦物分離、高純度精選等發(fā)展微細(xì)粒選礦提純和精選技術(shù)、復(fù)合力場(chǎng)分選技術(shù)以及綜合利用技術(shù)。3）表面改性礦物粉體材料在應(yīng)用前大多要進(jìn)行表面處理或表面改性，以提高其性能。表面改性的方法主要包括表面化學(xué)包覆、沉淀反應(yīng)包覆、插層改性等；采用的表面改性劑包括有機(jī)物和無(wú)機(jī)物二大類；改性工藝包括干法和濕法；改性設(shè)備主要有連續(xù)式的粉體表面改性機(jī)、間歇式的加熱攪拌機(jī)、渦流磨、攪拌反應(yīng)罐和反應(yīng)釜等。表 2 所示為目前非金屬礦物粉體表面改性常用的表面改性劑及改性設(shè)備。表2

24、非金屬礦物粉體常用的表面改性劑及改性設(shè)備表面改性方法很多，主要有表面物理涂覆、化學(xué)包覆、無(wú)機(jī)沉淀包覆或薄膜、機(jī)械力化學(xué)、化學(xué)插層等。目前工業(yè)上非金屬礦物粉體表面改性常用的方法主要有表面化學(xué)包覆改性法、沉淀反應(yīng)改性法和機(jī)械化學(xué)改性法及復(fù)合法。 表面化學(xué)包覆改性法：是目前最常用的非金屬礦物粉體表面改性方法，這是一種利用有機(jī)表面改性劑分子中的官能團(tuán)在顆粒表面吸附或化學(xué)反應(yīng)對(duì)顆粒表面進(jìn)行改性的方法。所用表面改性劑主要有偶聯(lián)劑(硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋯鋁酸酯、有機(jī)絡(luò)合物、磷酸酯等)、表面活性劑(高級(jí)脂肪酸及其鹽、高級(jí)胺鹽、非離子型表面活性劑、有機(jī)硅油或硅樹脂等)、有機(jī)低聚物及不飽和有機(jī)酸等。改性工藝可分

25、為干法和濕法兩種。 沉淀反應(yīng)法：是利用化學(xué)沉淀反應(yīng)將表面改性物沉淀包覆在被改性顆粒表面，是一種“無(wú)機(jī)/無(wú)機(jī)包覆”或“無(wú)機(jī)納米/微米粉體包覆”的粉體表面改性方法。粉體表面包覆納米TiO2、ZnO、CaCO3等無(wú)機(jī)物的改性，就是通過沉淀反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，如云母粉表面包覆TiO2制備珠光云母顏料、鈦白粉表面包覆SiO2和Al2O3。 機(jī)械力化學(xué)改性法：是利用超細(xì)粉碎過程及其他強(qiáng)烈機(jī)械力作用有目的地激活顆粒表面，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜或無(wú)定形化，增強(qiáng)它與有機(jī)物或其他無(wú)機(jī)物的反應(yīng)活性。機(jī)械化學(xué)作用可以增強(qiáng)顆粒表面的活性點(diǎn)和活性基團(tuán)，增強(qiáng)其與有機(jī)基質(zhì)或有機(jī)表面改性劑的使用。以機(jī)械力化學(xué)原理為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的機(jī)械融合技術(shù)，是

26、一種對(duì)無(wú)機(jī)顆粒進(jìn)行復(fù)合處理或表面改性，如表面復(fù)合、包覆、分散的方法。 化學(xué)插層改性法：是指利用層狀結(jié)構(gòu)的粉體顆粒晶體層之間結(jié)合力較弱（如分子鍵或范德華鍵）或存在可交換陽(yáng)離子等特性,通過化學(xué)反應(yīng)或離子交換反應(yīng)改變粉體的性質(zhì)的改性方法。因此，用于插層改性的粉體一般來(lái)說(shuō)具有層狀或似層狀晶體結(jié)構(gòu)，如蒙脫土、高嶺土等層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物或粘土礦物以及石墨等。用于插層改性的改性劑大多為有機(jī)物，也有無(wú)機(jī)物。 復(fù)合改性法：是指綜合采用多種方法(物理、化學(xué)和機(jī)械等)改變顆粒的表面性質(zhì)以滿足應(yīng)用的需要的改性方法。目前應(yīng)用得復(fù)合改性方法主要有物理涂覆/化學(xué)包覆、機(jī)械力化學(xué)/化學(xué)包覆、無(wú)機(jī)沉淀反應(yīng)/化學(xué)包覆等。表面改

27、性工藝依表面改性的方法、設(shè)備和粉體制備方法而異。目前工業(yè)上應(yīng)用的表面改性工藝主要有干法工藝、濕法工藝、復(fù)合工藝三大類。干法工藝根據(jù)作業(yè)方式的不同又可以分為間歇式和連續(xù)式；濕法工藝又可分有機(jī)改性工藝和無(wú)機(jī)改性工藝；復(fù)合工藝又可分為物理涂覆/化學(xué)包覆、機(jī)械力化學(xué)/化學(xué)包覆、無(wú)機(jī)沉淀反應(yīng)/化學(xué)包覆工藝等。近年來(lái)，在表面改性工藝，特別是超細(xì)粉碎與表面改性一體化工藝及納米粉體的原位修飾或表面改性工藝方面取得了顯著進(jìn)展。目前工業(yè)上應(yīng)用的表面改性設(shè)備可分為兩大類：從化工、塑料、粉碎、分散等行業(yè)中引用過來(lái)的，如干法表面改性用的高速加熱式混合機(jī)、沖擊式粉體表面改性機(jī)、臥式加熱混合機(jī)、以及濕法表面改性用的反應(yīng)釜、

28、可控溫反應(yīng)罐；專用粉體表面改性設(shè)備，主要有SLG型連續(xù)式粉體表面改性機(jī)和PSC型連續(xù)式粉體表面改性機(jī)。非金屬礦物粉體的表面改性，主要是依靠表面改性劑(或處理劑、包覆劑)在粉體顆粒表面的吸附、反應(yīng)、包覆或包膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前應(yīng)用的表面改性劑主要有偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機(jī)低聚物、不飽和有機(jī)酸、有機(jī)硅、水溶性高分子以及金屬氧化物及其鹽等。近幾年，表面改性劑在硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、用于超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣表面改性雙子星表面活性劑二磷酸酯鹽等方面取得了較大的進(jìn)展。層狀硅酸鹽礦物粉體的插層改性層狀硅酸鹽礦物粉體的插層改性是研究最為活躍的表面改性領(lǐng)域之一。雖然早在20世紀(jì)70年代前后就

29、有“有機(jī)膨潤(rùn)土”這類有機(jī)季銨鹽類插層改性的產(chǎn)品問世，但近10年來(lái)研究日趨廣泛和深入。除了有機(jī)膨潤(rùn)土產(chǎn)品品種和生產(chǎn)技術(shù)不斷改進(jìn)之外，聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料、膨潤(rùn)土或蒙脫石的無(wú)機(jī)柱撐或交聯(lián)等的研究和產(chǎn)業(yè)化也取得了顯著進(jìn)展。特別是聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，對(duì)新型聚合物/納米粘土復(fù)合材料的發(fā)展有重要的推動(dòng)作用；此外，高嶺土插層(利用尿素、聯(lián)苯胺、乙酰胺等化學(xué)藥劑)納米復(fù)合材料、蛭石插層改性材料、綠泥石插層改性材料等層狀硅酸鹽礦物的插層改性技術(shù)研發(fā)也不同程度地取得一些有價(jià)值的進(jìn)展。表面無(wú)機(jī)復(fù)合改性非金屬礦物粉體的表面無(wú)機(jī)復(fù)合改性是制備功能粉體材料的重要技術(shù)方法，近年來(lái)已成為粉體表面

30、改性技術(shù)和功能材料制備技術(shù)的熱點(diǎn)研發(fā)方向之一。目前取得的進(jìn)展主要是納米金屬或氧化物、氫氧化物、碳酸鹽表面改性的復(fù)合礦物粉體材料，如金屬/粉煤灰空心微珠復(fù)合粉體、金屬氧化物/硅灰石復(fù)合粉體、納米TiO2/多孔礦物復(fù)合粉體(TiO2/硅藻土、(TiO2/蛋白土、TiO2/凹凸棒石、TiO2/沸石、TiO2/海泡石等)、金屬氧化物/重晶石復(fù)合粉體、金屬氧化物/云母復(fù)合粉體等；表面無(wú)機(jī)復(fù)合改性方法主要有物理法(如氣相沉積、真空或?yàn)R射鍍膜、機(jī)械研磨)和化學(xué)法(如均勻沉淀、溶膠凝膠)等。其中一些復(fù)合粉體材料已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化或已進(jìn)行中試。表面無(wú)機(jī)復(fù)合改性涉及應(yīng)用廣泛的新型功能材料的開發(fā)，具有重要的商業(yè)化價(jià)值，因

31、此，申請(qǐng)的發(fā)明專利近幾年逐年增加。(1) 金屬/粉煤灰空心微珠。(2) 納米硅酸鋁/硅灰石復(fù)合粉體材料。(3) 納米碳酸鈣/硅灰石復(fù)合粉體材料。(4) 納米TiO2/多孔礦物復(fù)合粉體。表面改性的發(fā)展趨勢(shì)是：在設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上采用人工智能技術(shù)對(duì)主要工藝參數(shù)和改性劑用量進(jìn)行在線自動(dòng)調(diào)控；在現(xiàn)有表面改性劑基礎(chǔ)上、降低生產(chǎn)成本；運(yùn)用先進(jìn)化學(xué)、高分子和化工科學(xué)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)，研究開發(fā)應(yīng)用性能好、成本低、在某些應(yīng)用領(lǐng)域有專門性能或特殊功能并能與粉體表面和基質(zhì)材料形成牢固作用的新型表面改性劑；在多學(xué)科綜合的基礎(chǔ)上，根據(jù)目的材料的性能要求來(lái)選擇粉體材料和“設(shè)計(jì)”粉體表面，并運(yùn)用先進(jìn)計(jì)算方法以及智能技術(shù)輔助

32、設(shè)計(jì)粉體表面改性工藝和配方。4）脫水(過濾和干燥)、煅燒、造粒及包裝目前工業(yè)上應(yīng)用的過濾設(shè)備主要有壓濾機(jī)、離心機(jī)、真空過濾機(jī)等；干燥設(shè)備主要有噴霧干燥機(jī)、圓筒干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)、多功能干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、隧道式干燥機(jī)等。針對(duì)超細(xì)粉體干燥過程團(tuán)聚問題的集干燥與解聚于一體的干燥技術(shù)與設(shè)備，如多功能干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)等也已在超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣、超細(xì)高嶺土、超細(xì)電氣石、水鎂石等的加工中成功地得到應(yīng)用；壓濾脫水設(shè)備和臥式螺旋離心脫水設(shè)備已廣泛用于超細(xì)高嶺土、膨潤(rùn)土、凹凸棒土等強(qiáng)粘性粘土礦物的加工；國(guó)產(chǎn)噴霧、擠壓等造粒設(shè)備及顆粒整形設(shè)備也已在工業(yè)上應(yīng)用。此外，近幾年針對(duì)非金屬礦物超細(xì)粉體的包裝設(shè)備有了較快發(fā)

33、展，自動(dòng)計(jì)量和氣固分離、連續(xù)包裝的真空包裝機(jī)和其他自動(dòng)化連續(xù)包裝設(shè)備已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。5）其他粉體技術(shù)的加工還包括脫水（過濾和干燥）、煅燒、造粒及包裝。目前工業(yè)上應(yīng)用的過濾設(shè)備主要有壓濾機(jī)、離心機(jī)、真空過濾機(jī)等；干燥設(shè)備主要有噴霧干燥機(jī)、圓筒干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)、多功能干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、隧道式干燥機(jī)等。針對(duì)超細(xì)粉體干燥過程粉料團(tuán)聚問題的集干燥與解聚于一體的干燥技術(shù)與設(shè)備，如多功能強(qiáng)力干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)等已在超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣、超細(xì)高嶺土、超細(xì)水鎂石等的加工中成功地得到應(yīng)用；壓濾脫水設(shè)備和臥式螺旋離心脫水設(shè)備已廣泛用于超細(xì)高嶺土、膨潤(rùn)土等強(qiáng)粘土礦物的加工；國(guó)產(chǎn)噴霧、擠壓等造粒設(shè)備及顆粒整形設(shè)備也

34、已在工業(yè)上應(yīng)用。此外，我國(guó)已能制造自動(dòng)計(jì)量和氣固分離、連續(xù)包裝的真空包裝機(jī)和其他自動(dòng)化連續(xù)包裝設(shè)備。然而，我國(guó)對(duì)現(xiàn)有的大多數(shù)粉體設(shè)備內(nèi)進(jìn)行的機(jī)械過程尚缺乏深入的研究。多種工藝過程及設(shè)備的巧妙復(fù)合，是粉體技術(shù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)有效途徑。技術(shù)的進(jìn)步使傳統(tǒng)工藝參數(shù)有可能向更加苛刻的方向擴(kuò)展，從而拓寬粉體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，嚴(yán)格控制顆粒的粒度分布和形狀，就需要對(duì)過程參數(shù)進(jìn)行控制。而后者主要取決于在線測(cè)量技術(shù)和手段的應(yīng)用。在微米級(jí)粉體范圍內(nèi)，可通過改變顆粒表面特性的方法來(lái)改變粉體特性。在納米級(jí)粉體范圍內(nèi)，可生產(chǎn)出具有特定結(jié)構(gòu)和特定功能的新材料。礦物粉體技術(shù)應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，追蹤國(guó)

35、外研究前沿，借鑒已有的研究成果，加強(qiáng)對(duì)特殊功能性粉體的研究和開發(fā)工作，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)科交叉，促進(jìn)我國(guó)礦物粉體加工技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。超細(xì)粉體技術(shù)是指制備與使用超細(xì)粉體及其相關(guān)的技術(shù)。在研究超細(xì)粉體的制備技術(shù)、分級(jí)技術(shù)、分離技術(shù)、干燥技術(shù)、輸送、混合與均化技術(shù)、表面改性技術(shù)、粒子復(fù)合技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、制造及儲(chǔ)運(yùn)過程中的安全技術(shù)、包裝、運(yùn)輸及應(yīng)用技術(shù)等等。超細(xì)粉體技術(shù)是60年代末70年代初隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一門跨學(xué)科、跨行業(yè)的高新技術(shù)，同時(shí)也是古老粉碎技術(shù)的新發(fā)展和新應(yīng)用。超細(xì)粉體的制備方法多種多樣，按性質(zhì)歸類可分為物理方法與化學(xué)方法兩大類；物理方法有：粉碎法、構(gòu)筑法?；瘜W(xué)方法有處理沉淀法

36、(溶液反應(yīng)法)、水解法、噴霧法、氧化還原法、凍結(jié)干燥法、激光合成法及火化放電法等；按產(chǎn)品粒徑大小可分為微米粉體制備法、亞微米粉體制備及納米制備法。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用部門對(duì)超細(xì)粉體提出了越來(lái)越高的要求。它們不僅要求粉體極細(xì)，而且粒徑分布要窄。同時(shí)具有良好的分散性，并與其它物料混合使用時(shí)具有良好的相容性。超細(xì)粉體表面技術(shù)研究包括表面改性劑的研究和表面改性技術(shù)及改性設(shè)備的研究。超細(xì)粉體不僅本身是一種功能材料，而且為新的功能材料的復(fù)合與開發(fā)提供了廣闊的應(yīng)用前景，如在軍事、航空領(lǐng)域，電子工業(yè)領(lǐng)域，化工領(lǐng)域，輕工領(lǐng)域，生物醫(yī)藥領(lǐng)域，化纖、紡織行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，起著極其重要的作用。三、礦物按密度分離

37、的理論和設(shè)備綜述。（15）答：1.1 理論概述礦粒群按密度分層是重選的核心問題，許多學(xué)者提出了他們的認(rèn)識(shí)和研究成果，因而形成了眾說(shuō)紛紜的局面。將各種學(xué)說(shuō)、觀點(diǎn)歸納為以下幾種。1.1.1 按顆粒自由沉降速度差分層學(xué)說(shuō)這一學(xué)說(shuō)最早由雷廷智提出，他認(rèn)為在垂直流中，床層的分層按輕、重礦物顆粒的自由沉降速度差進(jìn)行。在紊流條件下，即渦流壓差阻力條件下，球形顆粒的沉降末速為： (1-1)式中：牛頓阻力下的顆粒沉降末速； d，球形顆粒的粒度和密度；介質(zhì)密度。上式表明，顆粒粒度和密度對(duì)沉降速度有著同樣重要的影響。.O.切喬特將上式改寫為： (1-2)根據(jù)(1-11)式，牛頓阻力條件下的等沉比為： (1-3)微細(xì)

38、顆粒在層流繞流條件根據(jù)斯托克斯粘性阻力公式導(dǎo)出的沉降末速為： (1-4)斯托克斯阻力條件下的等沉比為： (1-5)公式(1-15)適用于雷諾數(shù)Re=103105范圍：公式(1-17)適用于雷諾數(shù)Re<1的條件下。在阻力過度階段，(1-17)式中的指數(shù)隨雷諾數(shù)Re的減少而減小，介于11/2。等沉比的減小表明對(duì)微細(xì)粒級(jí)的分選變的困難了。1.1.2 按顆粒的干擾沉降速度差分層學(xué)說(shuō) 為了解釋礦物按寬級(jí)別(給料上下限粒度比值大于自由沉降等沉比)入選問題，R.H.Monroe提出了干擾沉降速度差分層的學(xué)說(shuō)，顆粉的干擾沉降速度為： (1-6)式中：顆粒群在介質(zhì)中的容積濃度； n反映顆粒群粒度和形狀影響

39、的指數(shù)，球形顆粒在牛頓阻力條件下n=2.39，在斯托克斯阻力下n=4.70。在牛頓阻力條件下的干涉沉降等沉比為： (1-7)在斯托克斯阻力條件下的干涉沉降等降比為： (1-8)上式中的1和2可理解為等沉的輕礦物局部懸浮體的松散度和相鄰的重礦物局部懸浮體的松散度。由于此時(shí)輕礦物的粒度總是大于重礦物，故1必然小于2，與式(1-15)和(1-17)對(duì)比可見： (1-9)由此可以說(shuō)明，在干涉沉降條件下，可以分選寬級(jí)別的事實(shí)，且說(shuō)明了隨著粒群容積濃度的增大，按密度分層的效果會(huì)更好。1.1.3 按礦物懸浮體密度差分層的學(xué)說(shuō)這一學(xué)說(shuō)最早出A.A.赫爾斯特和R.T.漢考克提出里亞申柯在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一次進(jìn)行了

40、驗(yàn)證。他們將混雜的床層視作由局部重礦物懸浮體和局部輕礦物懸浮體構(gòu)成，在密度方面具有與均質(zhì)介質(zhì)相同的性質(zhì)。在重力作用下，懸浮體存在著靜力不平銜，就像油與水混合在一起，最終導(dǎo)致按密度分層，即在上升水流作用下，密度高的懸浮液集中在下層，而密度低的集中在上層。局部輕礦物和重礦物懸浮體的密度分別是： (1-10) (1-11)按此學(xué)說(shuō)實(shí)現(xiàn)正分層（重礦物在下）的條件是： (1-12)以某種方式改變1、2的相對(duì)值，使 (1-13)時(shí)，應(yīng)發(fā)生反分層。當(dāng) (1-14)時(shí)，兩種顆粒應(yīng)處于混雜狀況。據(jù)此條件，為了簡(jiǎn)化問題的分析，可將兩種粒群的顆?？闯蓪儆谕蛔枇Ψ秶?，即在同一雷廷智范圍內(nèi)，于是n1=n2=n。由代入

41、上式可得臨界流速: (1-15) 里亞申柯以他的少量懸浮試驗(yàn)認(rèn)為上述關(guān)系是正確的，但后人經(jīng)過大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，除能看到正、反分層的變化外，發(fā)現(xiàn)計(jì)算的臨界(混雜)狀態(tài)上升水流速度值總是比理論值小。之所以不能吻合，根本原因在于他將上升水流中兩種異類粒群的懸浮分層，錯(cuò)誤地比喻成兩種密度不同的均質(zhì)介質(zhì)的分層。1.1.4按重介質(zhì)作用原理分層學(xué)說(shuō) 我國(guó)張榮曾和姚書典等人根據(jù)他們各自的試驗(yàn)于1964年提出了這一學(xué)說(shuō)。他們?nèi)×６炔钶^大（d1/d2>45并遠(yuǎn)超過自由沉降等沉比）的不同密度礦物顆粒，兩兩進(jìn)行搭配，然后置于管中用上升水流懸浮。試驗(yàn)方法與里亞申柯的相同，結(jié)果發(fā)生正分層。正分層的條件為： (1-16

42、) 隨著上升水速的增大，重礦物擴(kuò)散開來(lái)，它的懸浮體密度減小，直至低于輕礦物密度時(shí)發(fā)生了反分層。反分層的條件為： (1-17)由此提出輕礦物粗顆粒的浮沉，取決于重礦物細(xì)顆粒與水所構(gòu)成的懸浮液的物理密度，即與重介質(zhì)分選原理相同。按照這一觀點(diǎn)，上升水速由小逐漸加大，懸浮分層由正常分層轉(zhuǎn)為反分層，其分層轉(zhuǎn)變的臨界條件為： (1-18)臨界上升水速為： (1-19)這就是按重介質(zhì)作用分層的觀點(diǎn)計(jì)算臨界水速uL的公式。用它計(jì)算的uL與實(shí)測(cè)值很相近，但有時(shí)uL的計(jì)算值偏低。1.2設(shè)備綜述：重力選煤、重介質(zhì)選煤和干法選煤采用的均是按密度分離學(xué)說(shuō)，重力選煤常用的設(shè)備有動(dòng)篩跳汰機(jī)、篩下空氣室跳汰機(jī)、篩側(cè)空氣室跳汰

43、機(jī)和自生介質(zhì)螺旋滾筒選煤機(jī)。動(dòng)篩跳汰機(jī)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡(jiǎn)單、用水量少、基建投資省、營(yíng)運(yùn)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，可替代重介質(zhì)排矸、選擇性破碎和手選，也可用于動(dòng)力煤、塊煤的分選。篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)是目前我國(guó)選煤廠中使用最多的跳汰機(jī)。據(jù)其結(jié)構(gòu)與用途的不同，篩側(cè)空氣窒跳汰機(jī)可分為不分級(jí)煤用跳汰機(jī)、塊煤跳汰機(jī)和未煤跳汰機(jī)三種。篩下空氣室跳汰機(jī)問世以來(lái)，世界各國(guó)都對(duì)它有所改進(jìn)，呈現(xiàn)出多種不同形式的篩下空氣室跳汰機(jī)。我國(guó)也進(jìn)行了大量研究，主要包括：X型系列篩下空氣室跳汰機(jī)、SKT系列跳汰機(jī)、塊末煤分級(jí)聯(lián)選跳汰機(jī)等。自生介質(zhì)選煤方法與常規(guī)選煤有所不同，它是利用入選原煤中小于0.3mm的粉煤作為介質(zhì)，并與水混合形成較

44、穩(wěn)定的懸浮液，與螺旋滾筒配合分選塊煤。重介質(zhì)選煤包括斜輪、立輪分選機(jī)和重介質(zhì)旋流器等。斜輪重介質(zhì)分選機(jī)兼用水平和上升介質(zhì)流，分選出兩產(chǎn)品。特點(diǎn)就是入料粒級(jí)寬，處理能力大。但是鑒于斜輪在分選槽內(nèi)所產(chǎn)生的渦流運(yùn)動(dòng)方向與沉物的沉降方向相反，并同時(shí)造成一個(gè)水平旋轉(zhuǎn)的渦流，不僅影響分選效果，而且降低處理量。所以近年來(lái)開展了對(duì)立輪分選機(jī)的研制，代表設(shè)備有JLT型立輪重介質(zhì)分選機(jī)。重介質(zhì)旋流器是一種利用離心力場(chǎng)強(qiáng)化細(xì)粒級(jí)礦粒在重介質(zhì)中分選的設(shè)備。根據(jù)其機(jī)體結(jié)構(gòu)和形狀分為圓錐型和圓筒型兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，雙圓筒中聯(lián)型、圓筒型與圓錐型串聯(lián)的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器。根據(jù)給料方式，可以分為有壓給料式和無(wú)壓給料式兩種。我

45、國(guó)自行研制的空氣重介質(zhì)流化床干法選煤技術(shù)和復(fù)合式干法分選機(jī)已在現(xiàn)場(chǎng)投入使用。這些技術(shù)和設(shè)備能較好的滿足干旱缺水地區(qū)的選煤需要，應(yīng)用的嚴(yán)寒地區(qū)選煤還可避免產(chǎn)品的凍結(jié)、此外它們還適用于動(dòng)力煤排矸、褐煤、易泥化煤的分選。四、 畫出脫泥和不脫泥重介工藝的典型流程圖，談?wù)劽撃嗪筒幻撃嘀亟楣に嚨目捶?。?5）答：典型工藝流程圖 圖1 選前不脫泥工藝流程圖2 選前脫泥工藝流程1 脫泥與不脫泥的選擇與看法1.1（選前）脫泥的優(yōu)缺點(diǎn)分析國(guó)外多采用選前脫泥有壓入料重介質(zhì)旋流器分選工藝。1) 優(yōu)點(diǎn)：分選精度高，效率高。由于入料中非磁性物（煤泥）含量少，故產(chǎn)品脫介效果好，介質(zhì)消耗也低。而且在介質(zhì)系統(tǒng)中可以不必專設(shè)分流

46、環(huán)節(jié)，或者只需少量分流，因而懸浮液密度的調(diào)節(jié)變得十分簡(jiǎn)捷，無(wú)需調(diào)節(jié)分流量，只需控制補(bǔ)加清水量一個(gè)因素，懸浮液性質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定。2）缺點(diǎn)：設(shè)選前脫泥，工藝環(huán)節(jié)增多，工藝布置相對(duì)復(fù)雜。有壓入料重介質(zhì)旋流器的突出優(yōu)勢(shì)之一是分選下限低，據(jù)有關(guān)記載，可達(dá)0.15mm。但是選前若將0.5mm（或1.5mm的煤泥全部脫除，進(jìn)不了旋流器，沒有了粗煤泥作分選對(duì)象，那么分選下限低的優(yōu)勢(shì)又有何用呢？這是一個(gè)自相矛盾的工藝優(yōu)勢(shì)，值得深思。預(yù)先脫除原生煤泥，需要有專門的系統(tǒng)分選處理該部分煤泥，反而使系統(tǒng)變得更復(fù)雜。對(duì)煉焦煤而言，這個(gè)問題尤為突出。目前作為粗煤泥單獨(dú)分選可供選擇的方法，都不同程度地存在一些問題，工藝效果尚

47、不理想。1.2選前不脫泥優(yōu)缺點(diǎn)分析國(guó)內(nèi)目前采用選前不脫泥，全部原煤入重介質(zhì)旋流器分選的工藝為數(shù)不少。1）優(yōu)點(diǎn)：因選前不脫泥，簡(jiǎn)化了工藝環(huán)節(jié)，緊湊了工藝布置，帶來(lái)諸多其它好處。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在設(shè)計(jì)中對(duì)某種工藝的取舍不能只從純理論去分析論證，必須從工程角度全面考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、操作、管理諸多因素，綜合分析、權(quán)衡利弊。2）缺點(diǎn)：( 1) 分選效果差，處理量低從理論上講，選前不脫泥對(duì)分選進(jìn)度，尤其是對(duì)細(xì)粒級(jí)物料的分選精度會(huì)造成一定影響。原生煤泥量大，且易泥化的原煤的影響尤甚。旋流器分選下限一般在0. 3 mm 左右，大量細(xì)泥在旋流器中影響了煤泥分選效果，降低了入料固液比，使旋流器處理能力大幅下降。(

48、2) 介耗高全部煤泥進(jìn)入重介質(zhì)旋流器，加上矸石易泥化，較小的波動(dòng)將對(duì)懸浮液的流變特性產(chǎn)生很大影響，系統(tǒng)循環(huán)懸浮液和循環(huán)水大量增加，合格介質(zhì)分流量、分流介耗也隨之增加。 五、 論述粗煤泥分選設(shè)備的研究現(xiàn)狀與發(fā)展。（15）答：近年來(lái)隨著我國(guó)采煤機(jī)械化程度的提高，選煤廠入選物料中細(xì)粒煤的含量越來(lái)越高，而我國(guó)選煤廠一般采用選前不分級(jí)全級(jí)入洗的工藝，這給后續(xù)煤泥水的處理增加了負(fù)擔(dān)。選煤廠最常用的是跳汰和重介質(zhì)選煤工藝，現(xiàn)代化的重介質(zhì)選煤廠工藝設(shè)備都趨向大型化，重介質(zhì)旋流器的最大直徑可達(dá)1500/1100及以上，但是重介質(zhì)旋流器的有效分選粒500.5mm，當(dāng)旋流器的直徑大于750mm時(shí)，-3mm粒級(jí)（30

49、.5mm）的分選效果差。浮選的有效粒度范圍為-0.3mm，對(duì)于0.50.3mm粒級(jí)的物料極易因氣泡的攜載能力不足而丟失在尾礦中，因此，對(duì)于0.50.3mm粒級(jí)的粗煤泥的分選效果急需提高。 隨著粗煤泥分選問題的凸顯，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此做了大量的研究。目前，用于粗煤泥分選的設(shè)備主要有：螺旋分選機(jī)、煤泥重介質(zhì)旋流器、水介質(zhì)旋流器、干擾床分選機(jī)和逆流分選機(jī)等。 1. 螺旋分選機(jī) 螺旋分選機(jī)較早在國(guó)外用于粗煤泥的分選，國(guó)內(nèi)螺旋分選機(jī)分選粗煤泥主要是在一些動(dòng)力煤選煤廠。螺旋分選機(jī)一般和原煤預(yù)脫泥工藝聯(lián)合，原煤經(jīng)預(yù)脫泥后濃縮，濃縮底流從螺旋分選機(jī)的上部給入，在螺旋槽的初始段，密度大的重物料沉到下面，密度小的輕物

50、料在上層，水流沿螺旋槽向外厚度逐漸變大，這一階段主要是輕重物料按密度分層形成以重產(chǎn)物在水流下層，輕產(chǎn)物在水流上層的物料分層，物料在螺旋槽中按密度分層的過程很快完成；料流沿螺旋槽繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在螺旋槽中存在兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，一是沿垂直方向的豎直方向運(yùn)動(dòng)，二是沿分選槽斷面方向的運(yùn)動(dòng)，物料分層以后，在螺旋槽上層的輕物料受離心力作用隨水流向螺旋槽外方向運(yùn)動(dòng)，下層的重物料由于受水的壓力、槽的摩擦力、本身的重力以及慣性力的作用逐漸向槽的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，最終在槽的斷面方向依次分布重產(chǎn)物、中產(chǎn)物和輕產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)物料的分選。螺旋分選機(jī)工藝簡(jiǎn)單、操作方便、投資低，不用添加藥劑和介質(zhì)，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件維修量低，對(duì)高密度物料的分選精度

51、高，適用粒度范圍30.1mm，但占地面積大，處理量小，設(shè)備不易大型化，對(duì)低密度物料的分選精度差。 2.煤泥重介質(zhì)旋流器煤泥重介質(zhì)旋流器利用離心力原理是密度不同的物料在旋流器中所受到的離心力不同而實(shí)現(xiàn)分選的。懸浮液在一定壓力下沿切線給料方向給入旋流器，懸浮液在旋流器中高強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)，高密度的物料受到的離心力較大，沿徑向方向向旋流器壁運(yùn)動(dòng)，低密度的物料受到的離心力較小，在重物料的壓力下沿徑向向旋流器的中心運(yùn)動(dòng)。由于旋流器的底部是錐形的，高密度物料在向下運(yùn)動(dòng)的過程中逐漸聚集，一部分物料迫于壓力從旋流器底部的錐形口排出，旋流器的錐形段逐漸被高密度物料多占據(jù)，迫使低密度物料沿中心向旋流器上部運(yùn)動(dòng)，形成溢流。

52、這樣在旋流器中實(shí)際上存在著兩個(gè)螺旋，高密度的物料沿旋流器壁向下的螺旋運(yùn)動(dòng)和低密度物料沿旋流器徑向中心線向上的螺旋運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成雙螺旋運(yùn)動(dòng)，如下圖所示。由此，密度小的物料從溢流排出，密度大的物料從 旋流器底部排出，實(shí)現(xiàn)輕重物料的分選。圖1 煤泥重介質(zhì)旋流器分選原理圖煤泥重介質(zhì)旋流器的有效分選粒度范圍為10.045mm，可利用大直徑重介質(zhì)旋流器的底流分選的懸浮液，無(wú)需另外配置懸浮液系統(tǒng)。一般小直徑的旋流器中物料所受的離心力更大，通常煤泥重介質(zhì)旋流器都采用小直徑旋流器組的形式。在旋流器中粉煤受到遠(yuǎn)大于在重力場(chǎng)中和大直徑旋流器中所受到的離心力，實(shí)現(xiàn)煤泥的有效分選。煤泥重介質(zhì)旋流器對(duì)物料的適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)粗煤

53、泥的分選精度高，但分選效果易受加重質(zhì)的粒度和密度影響，分選密度不易調(diào)節(jié)，工藝參數(shù)不易改變。 3. 水介質(zhì)旋流器 水介質(zhì)旋流器的分選原理是物料在一定壓力下沿切線或漸開線方式給入旋流器，在旋流器中沿壁形成強(qiáng)烈的旋流，高密度物料受到的離心力較大，向器壁方向運(yùn)動(dòng)，低密度物料被高密度物料推向旋流器中心，水介質(zhì)旋流器的椎體部分錐角較大，高密度物料沿器壁向下運(yùn)動(dòng)在椎體底部聚集，推動(dòng)低密度物料向旋流器的上部運(yùn)動(dòng)形成溢流，由此實(shí)現(xiàn)物料，按密度分選。水介質(zhì)旋流器使用的介質(zhì)是水，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不知方便，分選成本低，但分選精度元小于小直徑煤泥重介質(zhì)旋流器，一般分選物料粒度范圍窄，分選下限較高，溢流不脫泥達(dá)不到精煤灰分要求

54、。 4.干擾床分選機(jī) 干擾床分選機(jī)又稱液固流化床分選機(jī)，一般利用的水介質(zhì)實(shí)現(xiàn)干擾分選。干擾床分選中有代表性的是TBS，其他的還有RC等，原理大致相同。其結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖2 干擾床分選機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖TBS是專門用于粗煤泥分選的，其工作原理是物料從上部給料口給入，底部有由泵打入的壓水噴頭，均勻分布在桶體底部，水在一定壓力下由泵從桶體底部壓入，在桶體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)向上的水流，從桶體上部的給料口給入的物料受重力作用下沉，在桶體中，上升的水流與下降的物料流逆向相遇，下沉速度等于水流上升速度的物料顆粒懸浮在水中與水形成一定分選密度的液固介質(zhì)，下沉速度小的物料被形成的自生介質(zhì)推向桶體上部，形成溢流，下沉速度大

55、的較重物料穿過自生介質(zhì)層到達(dá)桶體底部成為底流，這樣就可實(shí)現(xiàn)物料的分層分選。干擾床分選機(jī)處理量大，設(shè)備易大型化，分選密度可以由底部給入的水壓及水速調(diào)節(jié)，適用粒級(jí)范圍0.250.3mm，對(duì)難選煤泥分選效果較差，底流排料技術(shù)尚待完善。5. 逆流分選機(jī) Rc(Reflux classifier)逆流分選機(jī)又叫做逆流分選稅，是由淡大利亞洛德維奇公司和紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)聯(lián)合開發(fā)研制的一種新型流化床分選設(shè)備，具有分級(jí)和分選的雙重功能。工作原理：Rc是由一臺(tái)普通流化床及數(shù)組平行傾斜板組成，在流化床中添加傾斜板，使顆粒的沉降面積增大，處理量也隨之增大。分選時(shí)，物料由中部分選槽給入，輕產(chǎn)物在底部上升水流的帶動(dòng)作用下，向

56、上依次經(jīng)過中礦板和溢流板形成溢流，由溢流口排出；而重產(chǎn)物則沿底流板向下滑動(dòng)形成底流，從底流口排出。 六、簡(jiǎn)述按磁性和電性不同實(shí)現(xiàn)礦物分離的方法和設(shè)備。（10）答：磁選是在不均勻磁場(chǎng)中利用礦物之間的磁性差異而使不同礦物實(shí)現(xiàn)分離的一種選礦方法。磁選既簡(jiǎn)單又方便，無(wú)額外污染，廣泛應(yīng)用于黑色金屬礦石的分選、有色和稀有金屬礦石的精選、重介質(zhì)選礦中磁性介質(zhì)的回收和凈化、非金屬礦中含鐵雜質(zhì)的脫除以及垃圾與污水處理等方面。磁選機(jī)是主要的磁選設(shè)備，其結(jié)構(gòu)多種多樣，分類方法也較多：根據(jù)承載介質(zhì)不同，可分為干式和濕式；根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的高低，可分成弱磁場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)；根據(jù)磁性礦物被選出的方式可分為吸出式、吸住式、吸引式等。強(qiáng)磁選設(shè)備主要有干式強(qiáng)磁選機(jī)、濕式