理工大16級碩士高等選礦學(xué)參考答案

1、高等選礦學(xué) 試卷工程碩士1 礦可利用的的礦物性質(zhì)有哪些？列舉出依據(jù)這些性質(zhì)的選礦方法（20分）2 簡述顆粒粒度分布的表征方法及其粒度分布的數(shù)學(xué)模型。3 煤中硫的賦存狀態(tài)有哪幾類?煤中硫鐵礦分選回收的方法有哪些？4 對顆粒在復(fù)合場中的受力進(jìn)行分析并給出公式。5 對中國選煤工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行述評。1答: 礦物的基本物理、化學(xué)性質(zhì)包括：粒度、密度（包括堆密度、）或比重、磁性、電性、表面吸附性、表面潤濕性、光學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)（如熔點、溶解度、熱容和比熱）等。依據(jù)粒度進(jìn)行礦物分離的方法主要是篩分，包括濕式和干式兩種。設(shè)備主要有固定篩、振動篩，其中振動篩常用濕式，尤其是篩孔較小的篩分作業(yè)。依據(jù)密度（或比重

2、）和粒度進(jìn)行礦物分離的方法主要是重選和分級。重選包括跳汰選礦、搖床選礦、重介質(zhì)選礦、溜槽選礦等。跳汰選礦是在交變介質(zhì)流中進(jìn)行的，主要設(shè)備是跳汰機(jī)，有活塞跳汰機(jī)、隔膜跳汰機(jī)、無活塞跳汰機(jī)、水力鼓動跳汰機(jī)以及動篩跳汰機(jī)。分級是根據(jù)顆粒在介質(zhì)中沉降速度的不同，將寬級別粒群分成兩個或多個窄級別粒群的作業(yè)。依據(jù)磁性進(jìn)行礦物分離的方法主要是磁選、磁流體分選、超導(dǎo)磁選等。磁選設(shè)備依據(jù)其磁場強(qiáng)度和磁場梯度大小可分為弱磁場磁選機(jī)、強(qiáng)磁場磁選機(jī)、高梯度磁選機(jī)等類型。礦物的磁性大小通常用磁化率或比磁化率來表征，比磁化率越小磁性越弱。根據(jù)比磁化率大小，礦物可分為強(qiáng)磁性、中等磁性和弱磁性三大類，其中，強(qiáng)磁性礦物可用弱磁

3、場磁選機(jī)來分選，弱磁性礦物則須用強(qiáng)磁場磁選機(jī)來分選。依據(jù)礦物電性的選礦方法是電選。礦物電性質(zhì)主要指礦物的介電常數(shù)、電導(dǎo)率及相對電阻、電熱性、比導(dǎo)電度及整流性等。此中最常用的是介電常數(shù)、相對電阻、比導(dǎo)電度及整流性。依據(jù)礦物表面潤濕性、表面電性及表面吸附特性等進(jìn)行分選的方法主要是浮選。接觸角大小決定著礦物可浮性的好壞，根據(jù)接觸角大小，礦物分為親水性和疏水性兩大類。礦物的光學(xué)性質(zhì)目前還只用于礦物顆粒的粒度分析、分散體系如礦漿中礦物顆粒濃度的測定上。礦物的熱力學(xué)性質(zhì)在化學(xué)選礦中有所體現(xiàn)需要指出的是：任何一種礦物分離方法都是以礦物的一種或幾種物理、化學(xué)性質(zhì)為主要依據(jù)的，但并不意味著只有這些性質(zhì)對選礦過程

4、有影響，實際上在任一種選礦方法中，其它性質(zhì)也會對它有影響，只是比較次要而已。還有熱力學(xué)、動力學(xué)、夾帶、其他隨機(jī)因素6 簡述顆粒粒度分布的表征方法及其粒度分布的數(shù)學(xué)模型。（20分）答：顆粒粒度分布主要由粒度特性曲線來描述，即采用分組的方法，將全部顆粒按粒度的大小分成若干個小組，再研究各個組的某一性質(zhì)（如顆粒個數(shù)，表面積，體積，質(zhì)量等）占全體顆粒的比例構(gòu)成。粒度分布可用粒度頻率分布，粒度累計分布和粒度分布函數(shù)來描述。粒度分布的數(shù)學(xué)模型有：1. 高登-安德烈耶夫-舒曼分布函數(shù)： y=100（x/k）a=100(x/xmax)a 式中 y-篩下產(chǎn)物的負(fù)積累產(chǎn)率，%； x粒度或篩孔尺寸，mm或m； K粒

5、度模數(shù)，也為理論最大粒度（xmax）； a與物料性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)，破碎產(chǎn)物a值介于0.7-1.0之間；方程經(jīng)線性化處理簡化為 lg y=C+a lg x,式中，C=lg 100-a lg K2. 羅遜-拉姆勒分布函數(shù)：R=100 exp(-bxk) 式中 R為篩上產(chǎn)物的正累計產(chǎn)率，%；x為粒度或篩孔尺寸，mb為與產(chǎn)物粒度有關(guān)的系數(shù)；k為與物料性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。方程線性簡化后為：lglg(100/R)=k lgx+C，式中 C=lg(blg e)3. 對數(shù)正態(tài)頻率分布函數(shù): f(D)=式中，f(D)為粒度為D的顆粒的分布頻率；Dg為幾何平均粒徑；為幾何平均偏差；7 煤中硫的賦存狀態(tài)有哪幾類?煤中硫鐵

6、礦分選回收的方法有哪些？（20分）答：硫在煤中有三種賦存狀態(tài)：主要以無機(jī)硫和有機(jī)硫存在，有時還包括微量的元素硫。無機(jī)硫主要有硫化物硫（黃鐵礦硫和白鐵礦硫）與硫酸鹽硫（石膏類礦物）。黃鐵礦硫是煤炭中硫的主要組成部分。有機(jī)硫與無機(jī)硫不同，它是煤中有機(jī)質(zhì)的組成部分，主要包括芳香和脂肪硫醇、芳香和脂肪硫醚、二硫醚、環(huán)硫醚以及噻吩類硫。 回收方法：1.物理脫硫法：1.1 重力法脫硫 重力法是煤礦選煤廠廣泛采用的一種脫硫、降灰技術(shù)。包括跳汰機(jī)、重介旋流器、搖床、水介質(zhì)旋流器1.2 浮選法脫硫 浮選脫硫是從細(xì)粒煤中脫硫的一種常用方法。它是利用煤粒與黃鐵礦粒表面性質(zhì)的差異，通過藥劑作用實現(xiàn)煤粒與黃鐵礦分離的方

7、法。包括微生物浮選脫硫、電化學(xué)法強(qiáng)化浮選脫硫、抑制劑強(qiáng)化浮選脫硫.1.3 磁電脫硫法 煤中的有機(jī)質(zhì)是抗磁性的，而煤系黃鐵礦及黏土、頁巖等含鐵礦物是順磁性的。利用它們的磁性不同實現(xiàn)分離即是磁選法.2 化學(xué)脫硫 2.1 堿處理脫硫技術(shù) 包括：MCL法（熔融苛性堿浸提脫硫法）、FL法（即堿液浮沉熔融浸提脫硫法）、微波加熱苛性堿溶液脫硫法、超聲波強(qiáng)化堿法、脫硫稀堿溶液浸提脫硫法 2.2 化學(xué)氧化脫硫法 包括：過氧化氫與冰醋酸混合物氧化法、MEYERS法、次氯酸鈉氧化脫硫法、氯氧化法（即氯解脫除法）和其它氧化脫硫法 3 溶劑萃取脫硫技術(shù) 包括PCE法和超臨界乙醇萃取脫硫4生物脫硫 煤的生物脫硫技術(shù)大體可

8、分為生物浸出法和生物表面法5 加氫熱解脫硫8 對顆粒在復(fù)合場中的受力進(jìn)行分析并給出公式。（20分）答：一，顆粒在介質(zhì)中受力分析 1. 在介質(zhì)中的重力在介質(zhì)中的重力加速度，也叫作在介質(zhì)中的重力初加速度。初加速度決定物體在介質(zhì)中的運(yùn)動方向：沉降、懸浮、上浮。兩種不同密度的礦物，初加速度差由兩種礦物的密度差和介質(zhì)密度決定。一般地，密度差和介質(zhì)密度大，分選效果好。2. 在介質(zhì)中的阻力物體在介質(zhì)中運(yùn)動時作用在物體上與運(yùn)動方向相反的力，稱為阻力。介質(zhì)作用在物體上的力，介質(zhì)阻力；物體間，物體與容器間相互摩擦、碰擊而產(chǎn)生的阻力：機(jī)械阻力。完全沒有機(jī)械阻力：自由沉降；有機(jī)械阻力：干涉沉降或干擾沉降。切向力(t.

9、ds)：由介質(zhì)內(nèi)部分子間的摩擦而引起，切向力差不多全部發(fā)生在邊界層內(nèi)。切向力阻力或摩擦阻力。阻力來源于介質(zhì)作用在介質(zhì)表面的力：法向壓力（P.ds）和切向力(t.ds)法向壓力（P.ds）,物體形狀影響，發(fā)生邊界層分離，在后部產(chǎn)生旋渦，后部壓力?。ㄓ冒倥匠探忉專?，前后壓力不同，有壓力差，對物體產(chǎn)生阻力。另外，不同點流速不同，即使不發(fā)生邊界層分離，也會產(chǎn)生壓力差。但主要是形狀引起，為形狀阻力。兩種阻力一般同時發(fā)生：但不同情況下每重阻力所占比例不同。例如薄板取不同方向在介質(zhì)中運(yùn)動平行于水流，幾乎只有切向力在起作用；垂直于水流方向，主要受形狀阻力。量綱分析，雷諾數(shù)；阻力通式為：在Re和阻力系數(shù)間存

10、在單值對應(yīng)關(guān)系，關(guān)系為瑞列曲線。在Re1000, 水平關(guān)系，與Re無關(guān),常數(shù)。代表的阻力公式為：牛頓-雷廷智公式：或 在中間，過渡區(qū)間，曲線。阿連公式：，3球體的初加速度和末速1）.運(yùn)動微分方程受力分析：介質(zhì)中重力：阻力： 根據(jù)牛頓第二定律，有： 2）.分析G0=R; 1. 特殊條件下的球體自由沉降末速公式1）.N-R公式， 2)阿連公式 3）Stokes 二顆粒在磁場中的受力分析 根據(jù)力學(xué)定律，作用在顆粒上的力可用顆粒位能的負(fù)梯度值來表示，即F磁=-gradU=grad 當(dāng)顆粒粒度不大時，可假定顆粒的體積磁化率在所占的體積范圍內(nèi)是個常數(shù)，其所占的體積內(nèi)HgradH也近似為常數(shù)，則磁力F磁將等

11、于F磁=式中，V-顆粒體積 在磁選研究中常用比磁力的概念，它是作用在單位質(zhì)量顆粒上的磁力。運(yùn)用比磁力的概念可消除礦物顆粒中實際存在的空隙對磁力計算的影響。f磁=F磁/m=（3-1-6）式中，m-顆粒的質(zhì)量，kg; d-顆粒的密度，kg/m3 c-顆粒的比磁化率，m3/kg。5. 對中國選煤工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行述評。（20分）答：1 煤炭洗選加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速國內(nèi)采用高效的重介質(zhì)選煤技術(shù)、入選能力大于1000萬t/a的洗煤廠已超過20個。單廠入選能力，最大的煉焦煤選煤廠達(dá)到1250萬噸/年，動力煤選煤廠能力達(dá)到3100萬噸/年。采用CAD計算機(jī)設(shè)計軟件和模塊化建筑結(jié)構(gòu)，大大提高了選煤廠設(shè)計和建設(shè)速度，

12、節(jié)省投資，減少用地。2 入洗比例迅速提高我國是煤炭生產(chǎn)第一大國，入選總量穩(wěn)居世界第一位。2010年全年原煤入選能力17.8億噸，入選量達(dá)到16.5億噸，其中煉焦煤入選量達(dá)到8.6億噸,動力煤入選量約7.9億噸。原煤入選率由2005年的31.9%提高到2010年的50.9%我國煉焦用煤、化工用煤、冶煉噴吹用煤已經(jīng)全部為洗選精煤，入選比例100%。動力煤也在大規(guī)模洗選調(diào)質(zhì)，但是動力煤入選比例還很低，約為33%。這樣的發(fā)展速度是前所未有的，平均每年增加入選能力1.8億噸，超過過去55年建設(shè)的選煤廠能力，現(xiàn)在我國每年增加的選煤廠數(shù)量和入選能力比世界上其他國家的總和還多。3 選煤工藝日趨完善按洗選能力計

13、，2010年國有重點和地方煤礦選煤方法比例為跳汰30.5%、重介55%、浮選9.5%、其他5%。高效的重介質(zhì)選煤在中國選煤技術(shù)中所占比例已從28%上升至55%，成為最主要的選煤方法。國內(nèi)采用高效的重介質(zhì)選煤技術(shù)、入選能力大于1000萬t/a的洗煤廠已超過20個。單廠入選能力，最大的煉焦煤選煤廠達(dá)到1250萬噸/年，動力煤選煤廠能力達(dá)到3100萬噸/年。4選煤關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)發(fā)展迅速研發(fā)成功具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三產(chǎn)品重介質(zhì)選煤工藝及主選設(shè)備、多供介三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、大型全自動快速隔膜壓濾機(jī)、干法選煤成套技術(shù)等達(dá)到國際領(lǐng)先水平，已經(jīng)得到大規(guī)模推廣應(yīng)用并開始出口； 5. 選煤廠生產(chǎn)管理自動化程度提高選煤廠廣泛采用在線灰分檢測裝備、重介質(zhì)密度自動控制系統(tǒng)、計算機(jī)控制和輔助管理系統(tǒng)快速裝車自動化等設(shè)備。 使選煤