分离技术(期末考试题及答案)

分离技术考试题
矿物加工工程专业专用（配用教材：选矿学中国矿业大学出版社）
一、填空题：（10分）
1.水分的赋存形态有（化合水）、（结合水）、（毛细水）、（自由水）。

2.分级与筛分作业的性质相同，但是筛分是比较严格地按（粒度）分开，而分级则是按
（密度）分开的。

3.单元沉降实验过程分（澄清区）、（沉降区）、（过渡区）、（压缩区）四个区。

二、问答题（50分）
1.试说明浅池原理的内容？
答：煤泥水的颗粒和流动速度在整个水池断面上是均与分布的，并保持不变的。

悬浮液在分级设备中流动是理想的缓慢流动，颗粒只要一离开流动层，就认为已经成为沉物。

称为浅池原理。

2.论述箱式压滤机给料方式有何特点？给料形式有哪些？
答：在压滤初期，需要用大量的矿浆，把各滤室充满，因此，最好使用大流量的泵；压滤开始后，需要较大的压力，这时使用高扬程的泵。

给料形式有三种：分别是单段泵给料、两段泵给料和泵与空气压缩机联合给料；其特点如下：
①单段泵给料：通常选用流量较大的泵，所以该给料方式使用于过滤性能较好、在较低压力下即可成饼的物料。

②两段泵给料：压滤初期用低扬程、大流量的低压泵给料，经一定阶段再换用高扬程、低流量的高压泵给料，以满足压滤机不同阶段的压力要求。

但在每个压滤循环中，中间需要换泵，操作较为麻烦。

此外高压泵的磨损较大。

③泵与空气压缩机联合给料：在系统中，需要增加一台空气压缩机和储料罐，因此，流程复杂。

3.刮刀卸料离心机的刮刀转子与筛篮的间隙过大对脱水有何影响？如何调整和解决？
答：影响：筛篮和刮刀转子之间的间隙，对离心脱水机的工作影响很大。

随间隙的减小，筛面上滞留的煤量减小，离心脱水机的负荷降低，减小了筛网被堵塞的现象，有利于脱水过程的进行。

若间隙增大，筛面上将黏附一层不脱落的物料，新进入设备的料流，只能沿料层滑动，一方面加大物料移动阻力，在相同处理能力时，使之负荷增加，动力消耗增大，并增加对物料的磨碎作用；另一方面，泄出的水分必须通过该黏附的物料层，增加水分排泄阻力，降低脱水效果。

措施：可以通过增心轴凸缘上垫片，使刮刀转子升高或降低，并保持在2±1mm。

借以调整二者之间的间隙。

4.为什么絮凝剂和凝聚剂配合使用能提高煤泥水的沉降效果？
答：由于凝聚剂是靠改变颗粒表面的电性质来实现凝聚作用的，当用它处理粒度大、荷电量大的颗粒时，使用量就会很大，导致生产成本增加。

但凝聚剂对荷电量小的微细颗粒作用较好，而且得到的澄清水和沉淀物的质量都很高。

絮凝剂用于处理煤泥水时，由于它不改变颗粒表面的电性质，颗粒间的斥力仍然存在，产生的絮团蓬松，其间含有大量的水，澄清水中还含有细小的粒子，但絮凝剂的用量却较低。

由此可看出，絮凝剂和凝聚剂在处理煤泥水时都各有优缺点。

实践表明，把两者配合起来使用将获得较理想的效果。

其作用原理是：凝聚剂先把细小颗粒凝聚成较大一点的颗粒，这些颗粒荷的电性较小，容易参与絮凝剂的架桥作用，且颗粒与颗粒间的斥力小了，产生的絮团比较压实。

由于细小的颗粒都被絮凝成团，
产生的澄清水质量也较高。

5.分析物料的性质对脱水有何影响？
答：物料的性质对脱水的影响有：
①孔隙度：孔隙度大时，存在的水分多，但毛细作用弱，水分易于脱除；孔隙度小时，存在的水分少，但毛细管作用强，水分不易脱除。

②比表面积：比表面积越大，吸附的水分越多，且不易脱除。

③密度：同样重量的物料，密度的体积小，从而其表面积就小，吸附的水分也少。

④润湿性：润湿性差的疏水矿物中含水量较小，且易脱除；而亲水矿物中的含水量较疏水矿物多，脱除较困难。

⑤细泥含量：泥质物料属亲水矿物，一方面它充填于物料间隙，使毛细管作用增强；另一方面它附着在矿粒表面，使物料水分增高，这两种情况的水均不易脱除。

⑥粒度组成：物料的粒度组成越小，其比表面积越大，吸附的水分越多，且不易脱除；物料的粒度组成较均匀时，颗粒间隙较大，容纳的水分多，但易于脱除；若粒度组成不均匀，细颗粒将充填在粗粒的孔隙中，使颗粒间孔隙微小，毛细管作用增强，水分难于脱除。

6.圆盘真空过滤机是如何完成一个过滤循环的？
答：当过滤圆盘顺时针转动时，依次经过过滤区、干燥区和滤饼脱落区，使每个扇形块与不同的区域连接。

当过过滤扇板位于过滤区时，与真空泵相连。

在真空泵的抽气作用下，过滤扇内腔具有负压，煤浆被吸向滤布，煤粒在滤布上形成滤饼；滤液通过滤布，进入滤扇的内腔，并经主轴的滤液孔排出，实现了过滤。

当滤扇位于干燥区时，仍与真空泵相连，但此时过滤已离开煤浆液面。

因此，真空泵的抽气作用只是让空气通过滤饼，将空隙中的水带走，使滤饼的水分进一步降低。

当过滤扇进入滤饼吹落区时，则与鼓风机相连，利用鼓风机的吹风作用将滤饼吹落。

这样就完成了一个过滤循环。

随着主轴的转动，过滤扇板再次进入煤浆，开始第二个过滤循环。

7.直接浮选流程使用的优缺点是什么？
答：直接浮选的优点：
①取消了浓缩作业，流程简化；
②彻底解决了煤泥在系统中的循环，对主选作业有利；
③煤泥与水的接触时间缩短，使煤泥的可浮性和选择性提高。

直接浮选的缺点：
1）浮选机及过滤机的单位处理能力低；
2）浮选、过滤、压滤等工艺环节对原煤性质的变化反应敏感。

当原煤泥质增多，灰分增高时，精煤灰分也随之增高；
3）生产成本较高，由于浮选机和过滤机的单位处理能力较低，势必增加了吨精煤的电耗；直接浮选的入料浓度较低，使吨精煤的药耗也增高；
4）直接浮选需要的浮选机的台数要比其他形式的浮选多。

三、画图题（20 分）
1.自行设计粗煤泥回收流程，并说出流程特点和适用范围（10分）。

答：脱水筛—斗子捞坑粗煤泥回收流程：
流程特点：1）管理方便，使用可靠，经验丰富，应用较广；
2）能很好地保证浮选的入料上限，但局部有循环。

使用范围：1）适用于主选设备分选下限较低，若分选下限高，将污染精煤质量；
2）不适合于细粒煤泥含量大的情况。

2.画出圆盘真空过滤机任意一种过滤系统示意图，并标出设备名称（10分）。

答：
二级过滤系统：二级过滤系统中有两个汽水分离器，过滤机可以安装在较低位置，连接过滤机的汽水分离器也在较低位置。

该汽水分离器上部都排出的气体进入安放在较高位置的二级汽水分离器，二级汽水分离器的气体由真空泵抽走。

由于二级汽水分离器位置较高，即一级汽水分离器在较低位置，也不能影响真空泵的工作。

四、计算题（20分）
某选煤厂，原有一个直径10m的沉淀塔，处理煤泥水量为300m3/h,由于生产量的增加，预计煤泥水量增加到700m3/h，要求不增建沉淀塔，而保持相同的沉淀效果，准备安装倾斜板增加沉淀面积。

已知沉淀塔的中心入料管直径为2m，倾斜板的入料采用上向流，安装倾角为60o，试计算所需倾斜板的面积？若倾斜板的长取1.5m，宽取1m，则需要的倾斜板的块数是多少？（计算过程取小数点后两位）
解：沉淀分级的面积为A ：
()()
2222240.752104
4m d D A =-⨯=-=ππ 沉淀塔的单位负荷ω为： ()
h m m A W .98.340.7530023===ω 则分级粒度的下降速度h
m 98.3==ωυ 计算矿浆量增大后，保持相同的沉淀效果，需要的沉淀面积为： 21
188.17598
.3700m W A ===ω 所需倾斜板的面积：
96
.20048
.10040.7588.17560cos 212==-=-=A A A A o 倾斜板的块数为： 13415.196.2002=⨯==
BE A n 块。