悬浮液的基本性质
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第一章 悬浮液的基本性质
煤泥水：由不同粒度的细小煤炭颗粒与 水介质混合而成的悬浮液。 煤泥水处理：煤泥水处理指将煤从煤泥 水中分离出来即一种固液分离过程。
●悬浮液:
指固体颗粒度大于10-5cm以上的 固液分散体系 ●分散体系基本类型： 粗分散体系 胶体分散体系 分子分散体系
第一节 液相的基本性质 1、水的极性
● 自由水：
即重力水，其运动受重力控制，容易被 脱除。
4、颗粒表面电性及润湿性 （1）颗粒表面电性： ● 颗粒表面荷电的原因——固体物料在水中 分散时，其表面与极性水分子相互作用，发生 溶解、吸附、表面电离现象，从而使颗粒表面 荷电。
●
颗粒表面荷电机理——优先溶解机理 优先吸附机理 电离作用机理
●水的酸碱度：
主要对絮凝过程有影响，煤泥水处理过程中很 少调节。
4、煤泥水中煤泥的性质
● 煤泥的粒度及粒度组成,对煤泥水处理的影
响：
煤泥粒度越小，微细颗粒含量越多，越不 利于煤泥的澄清、沉降、浓缩、过滤。
粒度群的特征值： 众值——粒度分布曲线中与峰值相对应的粒度： 中值——50%粒度，一半粒度大于该值，另一 半粒度小于该值的粒度： 平均值—算术平均值、几何平均值等
颗粒粒度及其相应的分离设备
图2-4
2、颗粒的形状
● 描述颗粒形状的定量参数：球形系数，其 定义为： ψ=S b, v/S g, v S b, v-与颗粒具有相同体积的球体的表面积； S g , v-实际颗粒的表面积。 ● 颗粒形状在某些特定场合下，对分离效果有 一定影响。如重力沉降过程等。
第三节 固液体系的基本性质
● 煤泥的矿物组成：
主要的矿物组成——石英、方解石、
黄铁矿、粘土矿等。 其中粘土类矿物含量越高，煤泥水处理过程 越困难。
固体 粒度 变大 下降
粒度 组成 变宽 增加
界面 电位 增大 增加
体系 温度上 升 下降
搁置 时间 延长 下降
稳定 性
2、悬浮液的流变性 ●悬浮液的流变行为与均质液相相比，复杂的多。 ● 影响悬浮液粘度的因素：浓度、颗粒粒度、分 散度、表面电荷等。 3、水在固体物料中的赋存状态 化合水、结合水、毛细管水、自由水 ●化合水： 水分和物质按固定比率直接化合，成为新物质的 一部分。
第二节
固相的基本性质
1、固相颗粒粒度 ● 颗粒粒度表示方法: 有筛分粒度、表面粒度、自由沉降粒度等， 适用场合各不相同。
● 粒群的粒度分布： 固液体系是多分散形体系，颗粒粒度有一 定的分布规律。 表示粒群粒度的方法：特征量法、列表格 法及公式法。
● 粒度对固液分离的影响：
固液分离过程中，只要物料中细粒颗粒含 量增多，分离效率就会降低。实际工作中，应 尽量增大颗粒粒度。
表面荷电过程
石英表面荷电机理
（2） 颗粒表面润湿性 ● 润湿性的衡量标准：接触角θ ● 扬氏方程： cosθ=
s g、s l、g l—固-气、固-液 及气-液界面的界面张力； —接触角，可定量表示固体的润湿性。
固液气三相平衡体系
θ>90°，固体难以润湿（或疏水的） θ<90°，固体易于润湿（或亲水的） θ=0°， 液体则完全润湿固体。
● 水分子是极性分子，导致水具有特殊性— 氢键。 ● 氢键的特点：键能较高，键长较大。 ● 氢键的存在使固液分离更加困难。
图(2-1) 水分子的电子云
图(2-2) 水分子的结构参数
液态水中的瞬时缔和体
2、水的粘性
● 粘性—流体分子间相互作用的体现。 ●水具有粘性，是常见的牛顿流体，其粘度 与温度有一定的关系。 ●降低水的粘度，有利于固液分离。 3、水的表面张力 ● 物质增加单位表面积外界所做的功。 ● 水具有很高的表面张力，且随温度的变化而 变化。 ● 表面张力对固液Байду номын сангаас离的影响： 主要表现在液体介质表面张力越大，固液分 离越困难。
●润湿性对固液分离的影响
固体物料的润湿性越差，固液分离效果越 好。实际工作中，应尽量增大被分离物料的疏 水性。
第四节 煤泥水的基本性质（简介）
煤泥水的主要性质：浓度、粘度、化 学性质、煤泥的粒度及矿物组成。 1、煤泥水的浓度：
适当增大浓度，可提高过滤设备的处理量，进 而提高分离效率。 选煤厂常用三个指标表示：液固比R、固体含 量C（g/L）、重量百分浓度（%）。
1、固液体系的稳定性
● 稳定性：固体物料在液相介质中保持均匀 分散的能力。 ● 影响稳定性的因素：物料密度、浓度、粒 度及组成、界面电位、体系温度、搁置时间等。 （表2-5） ● 稳定性越高悬浮液，固液分离效果越差。
表2-5 影响固液体系稳定性的 因素分析
因素 变化
固体 密度 增大 下降
固体 浓度 上升 增加
物料中孔隙率越大，毛细管水分越多。 孔隙率 m=（V1-V2）/V1 式中 m—物料的孔隙度； V1—物料的体积，m3； V2—物料中固体颗粒所占据的体积，m3。
毛细管中水注高度
—水的表面张力N/m ， —平衡接触角（º ） g—重力加速度m/s2 —水的密度kg/m3
平衡状态毛细管中 水柱高度图
●结合水：
极性很强的水，在与具有极性的物料共存时， 很容易在固体表面形成一层 “水化膜” ——结合水。 结合水又分为：强结合水和弱结合水。
●毛细管水：
固液体系中，当固体颗粒本身含有裂隙及颗粒 之间形成许多细小空隙时，水会存在这些裂隙
和孔隙中，形成毛细管水。（图2-7）
图2-7 毛细管水分示意图 a-颗粒间毛细管；b-颗粒本身毛细管
2、煤泥水的粘度：
煤泥水的有效粘度与煤泥粒度 在不同固液含量中的关系（见图）
影响煤泥水粘度的因素： 粒度越细，细颗粒含量越多，煤泥水粘度 越大。 3、煤泥水的主要化学性质 主要化学性质是指水的硬度、水中溶解物的 组成、酸碱度。
●水的硬度：硬度较大时，促使固体颗粒分散
或凝聚，改变沉降特性。
●
水中溶解物的组成： 主要是由一些可溶性盐类组成，（如K+、Na+、 Fe2+、HCO3、CL-等）洗水中积累过多，影响煤 泥沉降和洗水澄清。
煤泥水：由不同粒度的细小煤炭颗粒与 水介质混合而成的悬浮液。 煤泥水处理：煤泥水处理指将煤从煤泥 水中分离出来即一种固液分离过程。
●悬浮液:
指固体颗粒度大于10-5cm以上的 固液分散体系 ●分散体系基本类型： 粗分散体系 胶体分散体系 分子分散体系
第一节 液相的基本性质 1、水的极性
● 自由水：
即重力水，其运动受重力控制，容易被 脱除。
4、颗粒表面电性及润湿性 （1）颗粒表面电性： ● 颗粒表面荷电的原因——固体物料在水中 分散时，其表面与极性水分子相互作用，发生 溶解、吸附、表面电离现象，从而使颗粒表面 荷电。
●
颗粒表面荷电机理——优先溶解机理 优先吸附机理 电离作用机理
●水的酸碱度：
主要对絮凝过程有影响，煤泥水处理过程中很 少调节。
4、煤泥水中煤泥的性质
● 煤泥的粒度及粒度组成,对煤泥水处理的影
响：
煤泥粒度越小，微细颗粒含量越多，越不 利于煤泥的澄清、沉降、浓缩、过滤。
粒度群的特征值： 众值——粒度分布曲线中与峰值相对应的粒度： 中值——50%粒度，一半粒度大于该值，另一 半粒度小于该值的粒度： 平均值—算术平均值、几何平均值等
颗粒粒度及其相应的分离设备
图2-4
2、颗粒的形状
● 描述颗粒形状的定量参数：球形系数，其 定义为： ψ=S b, v/S g, v S b, v-与颗粒具有相同体积的球体的表面积； S g , v-实际颗粒的表面积。 ● 颗粒形状在某些特定场合下，对分离效果有 一定影响。如重力沉降过程等。
第三节 固液体系的基本性质
● 煤泥的矿物组成：
主要的矿物组成——石英、方解石、
黄铁矿、粘土矿等。 其中粘土类矿物含量越高，煤泥水处理过程 越困难。
固体 粒度 变大 下降
粒度 组成 变宽 增加
界面 电位 增大 增加
体系 温度上 升 下降
搁置 时间 延长 下降
稳定 性
2、悬浮液的流变性 ●悬浮液的流变行为与均质液相相比，复杂的多。 ● 影响悬浮液粘度的因素：浓度、颗粒粒度、分 散度、表面电荷等。 3、水在固体物料中的赋存状态 化合水、结合水、毛细管水、自由水 ●化合水： 水分和物质按固定比率直接化合，成为新物质的 一部分。
第二节
固相的基本性质
1、固相颗粒粒度 ● 颗粒粒度表示方法: 有筛分粒度、表面粒度、自由沉降粒度等， 适用场合各不相同。
● 粒群的粒度分布： 固液体系是多分散形体系，颗粒粒度有一 定的分布规律。 表示粒群粒度的方法：特征量法、列表格 法及公式法。
● 粒度对固液分离的影响：
固液分离过程中，只要物料中细粒颗粒含 量增多，分离效率就会降低。实际工作中，应 尽量增大颗粒粒度。
表面荷电过程
石英表面荷电机理
（2） 颗粒表面润湿性 ● 润湿性的衡量标准：接触角θ ● 扬氏方程： cosθ=
s g、s l、g l—固-气、固-液 及气-液界面的界面张力； —接触角，可定量表示固体的润湿性。
固液气三相平衡体系
θ>90°，固体难以润湿（或疏水的） θ<90°，固体易于润湿（或亲水的） θ=0°， 液体则完全润湿固体。
● 水分子是极性分子，导致水具有特殊性— 氢键。 ● 氢键的特点：键能较高，键长较大。 ● 氢键的存在使固液分离更加困难。
图(2-1) 水分子的电子云
图(2-2) 水分子的结构参数
液态水中的瞬时缔和体
2、水的粘性
● 粘性—流体分子间相互作用的体现。 ●水具有粘性，是常见的牛顿流体，其粘度 与温度有一定的关系。 ●降低水的粘度，有利于固液分离。 3、水的表面张力 ● 物质增加单位表面积外界所做的功。 ● 水具有很高的表面张力，且随温度的变化而 变化。 ● 表面张力对固液Байду номын сангаас离的影响： 主要表现在液体介质表面张力越大，固液分 离越困难。
●润湿性对固液分离的影响
固体物料的润湿性越差，固液分离效果越 好。实际工作中，应尽量增大被分离物料的疏 水性。
第四节 煤泥水的基本性质（简介）
煤泥水的主要性质：浓度、粘度、化 学性质、煤泥的粒度及矿物组成。 1、煤泥水的浓度：
适当增大浓度，可提高过滤设备的处理量，进 而提高分离效率。 选煤厂常用三个指标表示：液固比R、固体含 量C（g/L）、重量百分浓度（%）。
1、固液体系的稳定性
● 稳定性：固体物料在液相介质中保持均匀 分散的能力。 ● 影响稳定性的因素：物料密度、浓度、粒 度及组成、界面电位、体系温度、搁置时间等。 （表2-5） ● 稳定性越高悬浮液，固液分离效果越差。
表2-5 影响固液体系稳定性的 因素分析
因素 变化
固体 密度 增大 下降
固体 浓度 上升 增加
物料中孔隙率越大，毛细管水分越多。 孔隙率 m=（V1-V2）/V1 式中 m—物料的孔隙度； V1—物料的体积，m3； V2—物料中固体颗粒所占据的体积，m3。
毛细管中水注高度
—水的表面张力N/m ， —平衡接触角（º ） g—重力加速度m/s2 —水的密度kg/m3
平衡状态毛细管中 水柱高度图
●结合水：
极性很强的水，在与具有极性的物料共存时， 很容易在固体表面形成一层 “水化膜” ——结合水。 结合水又分为：强结合水和弱结合水。
●毛细管水：
固液体系中，当固体颗粒本身含有裂隙及颗粒 之间形成许多细小空隙时，水会存在这些裂隙
和孔隙中，形成毛细管水。（图2-7）
图2-7 毛细管水分示意图 a-颗粒间毛细管；b-颗粒本身毛细管
2、煤泥水的粘度：
煤泥水的有效粘度与煤泥粒度 在不同固液含量中的关系（见图）
影响煤泥水粘度的因素： 粒度越细，细颗粒含量越多，煤泥水粘度 越大。 3、煤泥水的主要化学性质 主要化学性质是指水的硬度、水中溶解物的 组成、酸碱度。
●水的硬度：硬度较大时，促使固体颗粒分散
或凝聚，改变沉降特性。
●
水中溶解物的组成： 主要是由一些可溶性盐类组成，（如K+、Na+、 Fe2+、HCO3、CL-等）洗水中积累过多，影响煤 泥沉降和洗水澄清。