謝老師礦物加工考試

1、中國 礦業(yè) 大 學(xué) 2008級碩士試試卷課程考科目高等選礦學(xué)時間學(xué)生 所在院系化工學(xué)院任課教師謝廣元教授中國礦業(yè)大學(xué)院培養(yǎng)管理處印制0809 學(xué)年第二學(xué)期高等選礦學(xué)（1）試卷班級碩 08-1 綜述我國選煤技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展。（20 分）一、二、簡述中國潔凈煤技術(shù)的內(nèi)涵（10 分）三、綜述粉體工程中按粒度分離的篩分分級理論與設(shè)備研究現(xiàn)狀。(20 分)礦物按密度分離的理論和設(shè)備綜述。(20 分)四、五、懸浮液的回收與凈化包括哪幾方面內(nèi)容？畫出一個典型的懸浮液回收與凈化的常用工藝流程。（15 分）六、簡述按磁性和電性不同實現(xiàn)礦物分離的方法和設(shè)備。（15 分）1、答:我國選煤技術(shù)現(xiàn)狀(1) 跳汰選煤技術(shù)

2、隨著選煤技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展,跳汰選煤機(jī)械逐漸得到改進(jìn)、完善和提高。篩下空氣室跳汰機(jī)由于適應(yīng)設(shè)備大型化的發(fā)展要求,具有單機(jī)處理量大,分選效果好等優(yōu)點,已成為跳汰選煤的主的 B品。一些國家通過對篩下空氣室跳汰機(jī)的研究,開發(fā)了一些成功的產(chǎn)品。如德國跳汰機(jī)、原的 OM 型跳汰機(jī)、的 NU 型跳汰機(jī)。我國篩下空氣室跳汰機(jī)以SKT 型為代表。SKT 型跳汰機(jī)一直是我國的主要選煤設(shè)備,2002 年以后,又采用了多項新型專利技術(shù)。采用無背壓軟接觸數(shù)控蓋板式風(fēng)閥代替了滑閥,既克服了原來蓋板閥易撞擊、噪聲大、背壓高、功耗大的缺點,又具有結(jié)構(gòu)簡單可靠,打開速度快,省力節(jié)能的優(yōu)點;采用多室共用風(fēng)閥技術(shù),跳汰機(jī)各段脈動同

3、步性增強(qiáng),有效保證跳汰分層效果,同時使風(fēng)閥數(shù)量減少 60%;高壓風(fēng)集中加油凈化,使氣源三聯(lián)體數(shù)量、量均減少 80%;篩下空氣室為 U 型結(jié)構(gòu),洗水作 U 型振蕩,物料分層條件好,床層平穩(wěn);單格室漏斗型組合裝配式機(jī)體,整機(jī)帶載重量減少近 30%,降低了廠房負(fù)荷;采用倉式穩(wěn)靜排料結(jié)構(gòu),避免洗水在排料道竄動擾亂床層,提高了排料精度和穩(wěn)定性;排料輪設(shè)在機(jī)體排料道底口下部,縮短了排料輪長度、增大了剛度,解決了排料輪變形問題,同時使入料粒度上限達(dá)到 200mm;活動溢流堤可靈活調(diào)節(jié)各段床層厚度以適應(yīng)不同煤質(zhì)的分選需要;采用 PLC 可編程控制器控制系統(tǒng),可對數(shù)控風(fēng)閥及排料實施控制;還可根據(jù)用戶要求,擴(kuò)展給

4、煤自控、灰分回控、自控以及與集控室的通訊等功能;采用彩色觸摸屏作為人機(jī)接口,操作直觀、易學(xué)易用、工作可靠。SKT 跳汰機(jī)主要技術(shù)性能指標(biāo)5:跳汰面積:635m2;入料粒度: 0100mm;處理能力: 1020t/ (m2h);不完善度: I016;高壓風(fēng)耗量:16m3/min;低壓風(fēng)耗量:7m3/ (m2min)。(2) 高效重介質(zhì)選煤技術(shù)重介質(zhì)選煤設(shè)備分為塊煤重介質(zhì)分選機(jī)和重介質(zhì)旋流器兩種類型。重介質(zhì)分選機(jī)入選上限大,可達(dá) 300500mm,分選下限一般在 13mm,比旋流器分選精度高;重介質(zhì)旋流器分選下限低,可達(dá) 0.20.15mm;煤泥小直徑重介質(zhì)旋流器分選下限可達(dá) 0.05mm。具有分

5、選精度高、對煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點的重介質(zhì)選煤技術(shù)“九五”期間取得了突破性進(jìn)展。以大型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為主選設(shè)備的簡化重介質(zhì)選煤工藝已經(jīng)得到了較大范圍推廣應(yīng)用,使我國重介質(zhì)選煤技術(shù)處于國際先進(jìn)水平。以下分述幾種典型、近期已經(jīng)發(fā)展成熟、并投入工業(yè)生產(chǎn)的重介質(zhì)旋流器選煤新技術(shù)。大型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選煤技術(shù)三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器用一個懸浮液系次分選出精、中、矸三種合格產(chǎn)品,簡化了工藝環(huán)節(jié); 可靈活調(diào)整各產(chǎn)品質(zhì)量, 自動化程度高; 分選精度高, 一段( 精煤段)Ep 值為003005,二段(中煤段)Ep 值為 005006;基建和生產(chǎn)運行費用低。無壓給料方式與泵送給料相比,可大大

6、減輕物料過程度,減少次生煤泥數(shù)量,并且入料粒度上限不受介質(zhì)泵的限制。因此,在三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器中以無壓給料方式為主流。小直徑重介質(zhì)旋流器分選煤泥煤泥重介選是煤科總院唐山分院 20 世紀(jì) 90 年代初期研究成功,并在世界范圍內(nèi)率先應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的煤泥精選工藝。其有效分選下限為 0.045mm,可能偏差 Ep=0060088,對難浮煤泥、高硫煤泥、氧化煤泥的分選,具有明顯優(yōu)勢。尤其是與05mm 級煤重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)配套使用時,無需單獨設(shè)置懸浮液系統(tǒng),設(shè)備投資少,占廠房面積小,與浮選相比,基建投資和生產(chǎn)費用均大幅度降低。原煤不脫泥重介分選工藝這是一種以小直徑重介質(zhì)旋流器配合大直徑重介質(zhì)旋流器分選

7、全粒級原煤的高效選煤工藝,流程單一,分選效率高,投資少,有效分選下限達(dá) 0.045mm。其05mm 級分選 Ep 值為0.035,0.50.15mm 級 Ep 值0.06, 0.50.045mm 級 Ep 值為 0.060.08。大型高效重介選煤簡化工藝以 3NWX1200/850 大型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為,輔以高效脫介篩、小直徑煤泥重介旋流器等先進(jìn)設(shè)備及自動檢測與控制系統(tǒng),簡化重介質(zhì)選煤工藝流程,分選粒度上限達(dá) 80mm,單系統(tǒng)處理能力達(dá) 120Mt/a。重介質(zhì)旋流器選煤新工藝為了進(jìn)一步提高重介質(zhì)旋流器選煤的分選效率和經(jīng)濟(jì)性,促進(jìn)先進(jìn)、高效的重介質(zhì)選煤技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用,煤科總院唐

8、山分院承擔(dān)了國家“十五”攻關(guān)課題“重介質(zhì)旋流器選煤新工藝的研究”,與山西晉陽選煤廠合作,共同完成了工業(yè)性試驗工作。重介質(zhì)旋流器選煤新工藝的主要特征是:原煤選前分級、脫泥,分級粒度為 2mm,脫出煤泥的粒度為03mm (或2mm 物料由大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選; 203mm (或 05mm)細(xì)粒級物料由較小直徑重介質(zhì)旋流器分選; 03mm (或 250 m 時，考慮其它分級設(shè)備。我國選礦廠的生產(chǎn)實際情況中，直徑 D 3.6m 的磨機(jī)，能與螺旋分級機(jī)自流連接，生產(chǎn)平穩(wěn)可靠，除要求磨礦產(chǎn)品粒度很細(xì)者外，采用螺旋分級機(jī)仍為有優(yōu)勢的方案。（3）斜窄流(傾斜板)分級箱1980 年，金堆城鉬業(yè)公司應(yīng)用的

9、傾斜板分級箱，在浮選廠代替水力旋流器與磨機(jī)進(jìn)行閉路磨礦分級，分級設(shè)備如下圖27。該煩斜板式分級箱于 1978 年設(shè)計制作，為 2.5 X 2.5m 的上升水流式，代替250mm 水力旋流器與磨機(jī)進(jìn)行閉路磨礦分級。該分級箱由上下兩個箱體組成，上箱體內(nèi)安裝一組長寬尺寸為 850 1000mm、厚為 5mm 的光滑玻璃板或 10mm 厚的硬質(zhì)板，板組傾角 600，板間距 100mm，斜板組位于溢流面下 250mm 處。工作時，物料由給料口均勻地從上箱體下部給入分級箱內(nèi)，最粗粒級直接沉落入沉砂箱，細(xì)粒級隨上升液流沿斜板上行到溢流面排出，中粗粒級在上行過程中因重力沉落至板上，再下滑排入到沉砂箱。生產(chǎn)實踐

10、表明，該分級箱可較好地保證溢品粒度，但分級效率僅達(dá)到 5055%，低于旋流器。四、重選基本理論重力選礦是利用礦粒間密度差異進(jìn)行分選的方法。與其他選礦方法一樣，重力選礦過程中礦粒的分離是在運動過程中逐步完成的。也就是說，在質(zhì)量力作用下，應(yīng)使性質(zhì)不同的礦粒在流場中具有不同的運動狀況運動方向、速度、加速度及運動軌跡等。由物理學(xué)中可知，在真空中，即使是性質(zhì)(密度、粒度、形狀)不同的物體，例如鐵球與羽毛，在重力作用下，它們的運動方向、速度及加速度都會完全相同。因此，在真空中是不可能依靠重力作用將它們分離的。然而在空氣或其他介質(zhì)中則完全不同密度大的球體較密度小的球體下沉得快，密度大的球體比粒度小者下沉快，

11、球形物體比扁平形物體下沉快。因此重力選礦必需在某種介質(zhì)中進(jìn)行。重力選礦過程中所用的分選介質(zhì)有空氣、水、重溶液或重懸浮液高密度固體微粒與水的混合體。在重力選礦過程中，物體運動主要受重力與介質(zhì)對運動物體的作用力兩者的支配。介質(zhì)中物體所受的重力，包括直接作用于物體的地心引力與介質(zhì)作用于物體上的浮力。對于直徑為d密度為T的球體，若介質(zhì)的密度為，則物體在介質(zhì)產(chǎn)所受的重力G0為：dE2 1(4 6)d ( )21從式(45)、式(46)中可以看出：兩種顆粒的密度差愈大，比值E愈大，越易于分離；在相同密度差情況下，兩者的密度愈高，選用密度較高的分選介質(zhì)，均可以提高分選效果。最簡單的情況是，選擇一種分選介質(zhì)，

12、使其密度介于被分選的兩種顆粒的密度之間，按照阿基米得原理，不管顆粒形狀如何，也不管粒度是大、是小，密度低于分選介質(zhì)密度者總歸是要上浮的，高于分選介質(zhì)密度者總歸是要下沉的，分別排出后，就可將它們彼此分開，這就可以在一定程度上克服粒度與形狀對技密度分選的干擾。里介分選機(jī)就是利用這種原理，所以它是分選效率最高的一種重力分選方法。但是，即使在這種分選設(shè)備中，礦粒的粒度與形狀也有影響，粒度大小與形狀不同的礦粒，在分選設(shè)備中浮、沉的速度不同、速度太慢的顆粒有可能相互混雜而降低分選效率。因為粒度與形狀對按密度分選的影響是由介質(zhì)作用力體現(xiàn)出來的，所以為了減少粒度與形狀對按密度分選的影響，應(yīng)盡可能使分選作用在相

13、對速度墳小的范圍內(nèi)進(jìn)行。如果只存在重力的作用，從下式中可以看出，物體獲得的運動加速度g0只與物體的密度有關(guān)而與物體的粒度、形狀無關(guān)。圖41為常用的兩種重介分選機(jī)，團(tuán)(a)為適用于分選粗顆粒的斜輪分選機(jī)，圖(b)為適用于分選細(xì)礦粒的重介旋流器。2.跳汰機(jī)國內(nèi)外采用各種類型的跳汰機(jī)，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和水流運動方式不同，大致可以分為以下幾種：活塞跳汰機(jī)；隔膜跳汰機(jī)；空氣脈動跳汰機(jī)；動篩跳汰機(jī)?；钊瓩C(jī)是以活塞往復(fù)運動，產(chǎn)生一個垂直上升的脈動水流。它是跳汰機(jī)的最早型式，現(xiàn)在基本上已被隔膜跳汰機(jī)和空氣脈動跳汰機(jī)所取代。隔膜跳汰機(jī)是用隔膜取代活塞的作用。其傳動裝置多為偏心連桿機(jī)構(gòu)，也有采用凸輪杠桿或傳動裝置

14、的。機(jī)器外形以矩形、梯形為多，近年來又出現(xiàn)了圓形。按隔膜的安裝位置不同，又可分為上動型(亦稱旁動型)、下動型和側(cè)動型隔膜跳汰機(jī)。隔膜跳汰機(jī)主要用于金屬礦選礦廠。空氣脈動跳汰機(jī)(亦稱無活塞跳汰機(jī))中的水流垂直交變運動，是借助壓縮空氣進(jìn)行的。按跳汰機(jī)空氣室的位置不同，分為篩側(cè)空氣室(側(cè)鼓式)和篩下空氣室跳汰機(jī)。該類型跳汰機(jī)4t要用于選煤。動篩跳汰機(jī)有機(jī)械動篩和人工動篩兩種，手動已少用。機(jī)械動篩是一種槽體中水流不脈動，直接靠動篩機(jī)構(gòu)用或機(jī)械驅(qū)動篩板在水介質(zhì)中作上、下往復(fù)運動，使篩板上的物料產(chǎn)生周期性地松散。目前該類型跳汰機(jī)主要用于大型選煤廠尤其是高寒缺水地區(qū)選煤廠的塊煤排矸。 跳汰機(jī)最早是利用活塞或

15、隔膜往復(fù)運動的推動產(chǎn)生脈動水流的，稱這種跳汰機(jī)為活塞跳汰機(jī)，如圖43(a)所示。跳汰室是個矩形槽，槽內(nèi)裝有篩板，用以承托被選物料形成床層。跳汰空側(cè)邊是活塞室，兩室在下部連通。脈動水流穿過床層向上運動時，床層逐漸松散，上沖的阻力較小，流量也較大；下降時，床層逐漸緊密，阻力大，凹落到篩板下部的水也少，所以應(yīng)從篩板下部引入補充水，俗稱頂水。這類跳汰機(jī)因受活塞結(jié)構(gòu)的限制，不便大型化，而且受活塞運動方式的限制，脈動水流為接近正弦波的波形，分層效果欠佳。為了改善脈動水流的波形，特別是為了適應(yīng)設(shè)備大型化的需要，100多年前出現(xiàn)了脈動水流用低壓(0.2一0.3大氣壓)壓縮空氣推動的無活塞跳汰機(jī)，即鮑姆跳汰機(jī)，

16、如圖43(b)所示。水流的脈動是靠風(fēng)閥啟閉進(jìn)排氣開孔來實現(xiàn)的。調(diào)閥的啟閉制度，可以產(chǎn)生波形不同的脈動水流。最初使用的是啟閉近乎對稱的滑塊形風(fēng)閥，后來改用啟閉制度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)風(fēng)閥，現(xiàn)在廣泛采用的是可隨意調(diào)節(jié)風(fēng)閥制度的數(shù)控電磁風(fēng)閥。這種空氣室設(shè)在跳汰室側(cè)部的跳汰機(jī)，跳汰室的寬度受到一定限制，寬度大時，離空氣室遠(yuǎn)近不同篩面處的脈動水運分布不均的現(xiàn)象比較明顯，影響分層效果。20世紀(jì)60年代初出現(xiàn)了將空氣室置于篩下的篩下氣室跳汰機(jī)，以適應(yīng)跳汰機(jī)大型化的需要。篩下氣室的布置有多種方案，如圖44所示。我國已有篩面為35m2、選煤處理能力350t/t的大型篩下氣室跳汰機(jī)。3.搖床分選搖床選礦是在個傾斜寬闊的床面

17、上，借助床面的不對稱往復(fù)運動和薄層斜面水流的作用，進(jìn)行礦石分選的一種設(shè)備。所有搖床基本上是由床面、機(jī)架和傳構(gòu)三大部分組成的。其典型結(jié)構(gòu)如圖2619所示。床面近似梯形，床面橫向呈微傾斜，其傾角不大于100，一般在0.50-50之間；縱向自給料端至精礦端有細(xì)微向上傾斜，傾角為1020。床面用木材或鋁制作，表面涂漆或用橡膠覆蓋。給料槽刮給水槽布置在傾斜床面坡度高的一側(cè)。在床面上沿縱向布置有若干排床條(也稱格條，俗稱來復(fù)條)床條高度自傳動端側(cè)逐漸降低，沿一條或兩條斜線尖滅。整個床面由機(jī)架支撐或吊掛。機(jī)架安設(shè)調(diào)坡裝置，根據(jù)需要調(diào)整床面的橫間傾角，在床面縱良靠近給料棺端配有傳動裝置，出其帶動床面作往復(fù)差動

18、搖動。即床面前進(jìn)運動時速度由慢變快，以正加速度前進(jìn)；床面后退運動時，速度則由快變慢，以負(fù)加速度后退。礦漿給到搖床面上以后，礦粒群在床條溝內(nèi)借搖動作用和水流沖洗作用產(chǎn)生松散和分層。不同密度和粒度礦粒沿床面的不同方向移動，分別自床面不同區(qū)間內(nèi)排出(見圖26-20)。最先排出的是漂浮于水面的礦泥，然后依次為：粗粒輕礦粒、細(xì)粒輕礦粒、粗粒重礦粒。最后，從床面最左端排出的是床層最底的細(xì)粒重礦粒。4溜槽分選機(jī)溜槽分選機(jī)是利用斜面上水流分選礦石的分選設(shè)備，廣泛用于處理鎢、錫、金、鉑、鐵及某些稀有金屬礦石。槽底鋪有橫向格條或粗糙的軟覆面，如各種織物等，格條與粗糙的覆面是為了增大沉降于槽底重礦粒運動的阻力。溜槽

19、分選機(jī)有粗粒溜槽與礦泥溜槽之分。粗粒溜槽的結(jié)構(gòu)示意圖如圖49所示，槽底鋪的是檔板或格條，給礦與沖水自高端給入，沿槽向下沉動。重礦粒先沉底，在格條中受到渦流引起的上升水流松散與分層，進(jìn)一步將污染其中的低密度礦粒分出。該粗粒溜槽格條數(shù)目多，物料到反復(fù)分選，從槽的末端排出的為低密度產(chǎn)物。高密度產(chǎn)物滯留于槽中，累積了一段時間后，停止給料，排出為重產(chǎn)物。由于它是間歇工作，為連續(xù)生產(chǎn)，溜槽總是成對安裝。粗粒溜槽常用于砂礦選礦，給礦粒度不超過2mm，分選粒度下限為0.074mm。我國20世紀(jì)50年代中期研制的離心選礦機(jī)也居于溜槽分選機(jī)范疇。它的結(jié)構(gòu)簡固如圖412所示。主體是一個旋轉(zhuǎn)的空心錐體(轉(zhuǎn)鼓)，礦漿給

20、入轉(zhuǎn)鼓后形成流膜，隨轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時，沿坡度平緩的鼓壁斜面。礦粒在過程中分層，底層的重礦粒移動較少上層的輕礦粒隨礦漿自轉(zhuǎn)鼓排出。當(dāng)鼓內(nèi)重礦粘沉積到一定厚度時，停止給礦，用高壓沖水排出。整個工序都是自動進(jìn)行的。五、答：懸浮液的回收和凈化主要包括三個方面：一是從產(chǎn)物中將懸浮液分離出來，二是分離出來的稀懸浮液進(jìn)行濃縮，三是清除混入懸浮液中的泥質(zhì)物。其流程圖如下：六、答：磁選磁選是利用礦物之間磁性的差異，按磁性強(qiáng)弱區(qū)分為不同的產(chǎn)品。物質(zhì)磁性的強(qiáng)弱，依它們在磁場中對磁場反應(yīng)的性質(zhì)而定。被磁場吸引的物質(zhì)稱順磁性物質(zhì)，被磁場排斥的物質(zhì)稱抗磁性物質(zhì)。通常還將磁性特別強(qiáng)的物質(zhì)單列為一類，稱鐵磁性物質(zhì)。按照礦物可被

21、磁場吸引程度的大小，又可分為強(qiáng)磁性、弱磁性與非磁性礦物。有許多礦物在強(qiáng)件間的差異是明顯的。如果使磁性不同的混合礦粒通過磁場，則強(qiáng)磁性礦粒被磁化，為磁鐵所吸引，運動軌跡將發(fā)生偏轉(zhuǎn)；非磁性礦粒則不改變它原定的運動軌跡通過磁場，從而可將它們分離。按磁選機(jī)中磁場空間的介質(zhì)不同，可分為在空氣中進(jìn)行的干式磁選機(jī)與在水中進(jìn)行的濕式磁選機(jī)。濕式磁選機(jī)主要用于分選細(xì)粒強(qiáng)磁性礦粒；干式磁選機(jī)主要用于分選大塊、粗粒強(qiáng)磁性礦粒和細(xì)粒弱磁性礦粒，在高寒和缺水地區(qū)，也用于分選細(xì)粒強(qiáng)磁性礦粒。按磁選機(jī)中使用磁鐵的類型，可分電磁與永磁兩種。磁選機(jī)中的磁場，有恒定者，也有用交變磁場、旋轉(zhuǎn)磁場及脈動磁場者。圖413為一種干式交變電磁感應(yīng)弱磁場磁選機(jī)圖414為一種三段強(qiáng)磁場電磁感應(yīng)輥式磁選機(jī)圖415為濕式弱磁場永磁磁選機(jī)。依給入礦漿的流向是否與輥筒轉(zhuǎn)向相同，可分為順流、逆流與半逆流三種。圖416為轉(zhuǎn)盤型濕式連續(xù)高梯度磁選機(jī)。轉(zhuǎn)盤上有若干分選槽，分選槽中裝有鐵磁性鋼絨毛介質(zhì)。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，分選槽依次進(jìn)出由上、下兩個馬鞍形電磁鐵的磁場空間，先進(jìn)入給礦區(qū)，磁性物被鐵磁性鋼絨毛介質(zhì)吸住，隨后用沖水沖刷掉粘附其中的非磁性物，離開磁場區(qū)后，再用沖水將磁性物沖出進(jìn)入精礦槽。這種磁選機(jī)的特點在于磁場中裝有鐵磁性鋼絨毛介質(zhì)，介質(zhì)占均勻磁場磁化空間的5一10，