悬浮液的基本性质-课件

第一章 悬浮液的基本性质l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。l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。悬浮液的基本性质悬浮液悬浮液:指固体颗粒度大于指固体颗粒度大于10-5cm以上的以上的 固液分散体系固液分散体系分散体系基本类型：分散体系基本类型：粗分散体系粗分散体系 胶体分散体系胶体分散体系 分子分散体系分子分散体系 悬浮液的基本性质精品资料第一节第一节 液相的基本性质液相的基本性质 1、水的极性、水的极性 水分子是极性分子，导致水具有特殊性水分子是极性分子，导致水具有特殊性 氢键。氢键。氢键的特点：键能较高，键长较大。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。氢键的存在使固液分离更加困难。悬浮液的基本性质图图(2-1)水分子的电子云水分子的电子云 图图(2-2)水分子的结构参数水分子的结构参数悬浮液的基本性质 液态水中的瞬时缔和体液态水中的瞬时缔和体悬浮液的基本性质 2 2、水的粘性、水的粘性 粘性粘性流体分子间相互作用的体现。流体分子间相互作用的体现。水具有粘性，水具有粘性，是常见的牛顿流体，其粘度是常见的牛顿流体，其粘度 与温度有一定的关系。与温度有一定的关系。降低水的粘度，有利于固液分离。降低水的粘度，有利于固液分离。3 3、水的表面张力、水的表面张力 物质增加单位表面积外界所做的功。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，且随温度的变化而水具有很高的表面张力，且随温度的变化而 变化。变化。表面张力对固液分离的影响：表面张力对固液分离的影响：主要表现在液体介质表面张力越大，固液分主要表现在液体介质表面张力越大，固液分 离越困难。离越困难。悬浮液的基本性质 第二节第二节 固相的基本性质固相的基本性质1 1、固相颗粒粒度、固相颗粒粒度 颗粒粒度表示方法颗粒粒度表示方法:有筛分粒度、表面粒度、自由沉降粒度等，有筛分粒度、表面粒度、自由沉降粒度等，适用场合各不相同。适用场合各不相同。悬浮液的基本性质 粒群的粒度分布：粒群的粒度分布：固液体系是多分散形体系，颗粒粒度有一固液体系是多分散形体系，颗粒粒度有一 定的分布规律。定的分布规律。表示粒群粒度的方法：特征量法、列表格表示粒群粒度的方法：特征量法、列表格法及公式法。法及公式法。粒度对固液分离的影响：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。尽量增大颗粒粒度。悬浮液的基本性质 颗粒粒度及其相应的分离设备颗粒粒度及其相应的分离设备图图2-4悬浮液的基本性质2、颗粒的形状、颗粒的形状 描述颗粒形状的定量参数：球形系数描述颗粒形状的定量参数：球形系数，其，其 定义为：定义为：=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；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。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。一定影响。如重力沉降过程等。悬浮液的基本性质 第三节第三节 固液体系的基本性质固液体系的基本性质 1 1、固液体系的稳定性、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稳定性：固体物料在液相介质中保持均匀分散的能力。散的能力。影响稳定性的因素：物料密度、浓度、粒度影响稳定性的因素：物料密度、浓度、粒度及组成、界面电位、体系温度、搁置时间等。及组成、界面电位、体系温度、搁置时间等。（表（表2-5）稳定性越高悬浮液，固液分离效果越差。稳定性越高悬浮液，固液分离效果越差。悬浮液的基本性质表表2-5 影响固液体系稳定性的影响固液体系稳定性的因素分析因素分析因素变化固体密度增大固体浓度上升固体粒度变大粒度组成变宽界面电位增大体系温度上升搁置时间延长稳定性下降增加下降增加增加下降下降悬浮液的基本性质2、悬浮液的流变性、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。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：影响悬浮液粘度的因素：浓度浓度、颗粒粒度、分、颗粒粒度、分散度、表面电荷等。散度、表面电荷等。3 3、水在固体物料中的赋存状态、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、结合水、毛细管水、自由水 化合水：化合水：水分和物质按固定比率直接化合，成为新物质的水分和物质按固定比率直接化合，成为新物质的一部分。一部分。悬浮液的基本性质 结合水：结合水：极性很强的水，在与具有极性的物料共存时，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很容易在固体表面形成一层“水化膜水化膜”结合水。结合水。结合水又分为：强结合水和弱结合水。结合水又分为：强结合水和弱结合水。毛细管水：毛细管水：固液体系中，当固体颗粒本身含有裂隙及颗粒固液体系中，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，水会存在这些裂隙之间形成许多细小空隙时，水会存在这些裂隙悬浮液的基本性质和孔隙中，形成毛细管水。（图和孔隙中，形成毛细管水。（图2-7）图图2-7 毛细管水分示意图毛细管水分示意图a-颗粒间毛细管；颗粒间毛细管；b-颗粒本身毛细管颗粒本身毛细管悬浮液的基本性质 物料中孔隙率越大，毛细管水分越多。物料中孔隙率越大，毛细管水分越多。孔隙率孔隙率 m=（V1-V2）/V1 式中式中 m物料的孔隙度；物料的孔隙度；V1物料的体积，物料的体积，m3；V2物料中固体颗粒所占据的体积，物料中固体颗粒所占据的体积，m3。悬浮液的基本性质 平衡状态毛细管中平衡状态毛细管中 水柱高度图水柱高度图 毛细管中水注高度毛细管中水注高度 水的表面张力水的表面张力N/m，平衡接触角平衡接触角（）g重力加速度重力加速度m/s2 水的密度水的密度kg/m3悬浮液的基本性质 自由水：自由水：即即重重力力水水，其其运运动动受受重重力力控控制制，容容易易被被脱除。脱除。悬浮液的基本性质4、颗粒表面电性及润湿性、颗粒表面电性及润湿性 （1）颗粒表面电性：）颗粒表面电性：颗粒表面荷电的原因颗粒表面荷电的原因固体物料在水中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，从而使颗粒表面溶解、吸附、表面电离现象，从而使颗粒表面荷电。荷电。颗粒表面荷电机理颗粒表面荷电机理优先溶解机理优先溶解机理 优先吸附机理优先吸附机理 电离作用机理电离作用机理悬浮液的基本性质表面荷表面荷电电过程过程石英表面荷电机理石英表面荷电机理悬浮液的基本性质 （2 2）颗粒表面润湿性颗粒表面润湿性 润湿性的衡量标准：接触角润湿性的衡量标准：接触角 扬氏方程：扬氏方程：cos=s gs g、s ls l、g lg l固固-气、固气、固-液液 及气及气-液界面的界面张力；液界面的界面张力；接触角，可定量表示固体的润湿性。接触角，可定量表示固体的润湿性。悬浮液的基本性质 固液气三相平衡体系固液气三相平衡体系 90，固体难以润湿（或疏水的），固体难以润湿（或疏水的）90，固体易于润湿（或亲水的），固体易于润湿（或亲水的）=0，液体则完全润湿固体。液体则完全润湿固体。悬浮液的基本性质 润湿性对固液分离的影响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好。实际工作中，应尽量增大被分离物料的疏水性。水性。悬浮液的基本性质第四节第四节 煤泥水的基本性质（简介）煤泥水的基本性质（简介）煤泥水的主要性质：浓度、粘度、化煤泥水的主要性质：浓度、粘度、化学性质、煤泥的粒度及矿物组成。学性质、煤泥的粒度及矿物组成。1、煤泥水的浓度：、煤泥水的浓度：适当增大浓度，可提高过滤设备的处理量，进适当增大浓度，可提高过滤设备的处理量，进而提高分离效率。而提高分离效率。选煤厂常用三个指标表示：液固比选煤厂常用三个指标表示：液固比R、固体含、固体含量量C（g/L）、重量百分浓度（）、重量百分浓度（%）。）。悬浮液的基本性质 煤泥水的煤泥水的有效粘度有效粘度与与煤泥粒度煤泥粒度 在不同在不同固液含量固液含量中的关系（见图）中的关系（见图）2、煤泥水的粘度：、煤泥水的粘度：悬浮液的基本性质 影响煤泥水粘度的因素：影响煤泥水粘度的因素：粒度粒度越细，越细，细颗粒含量细颗粒含量越多，煤泥水粘度越多，煤泥水粘度越大。越大。3 3、煤泥水的主要化学性质、煤泥水的主要化学性质 主要化学性质是指水的主要化学性质是指水的硬度硬度、水中溶解物的水中溶解物的组成组成、酸碱度酸碱度。水的硬度：硬度较大时，促使固体颗粒分散水的硬度：硬度较大时，促使固体颗粒分散 或凝聚，改变沉降特性。或凝聚，改变沉降特性。悬浮液的基本性质 水中溶解物的组成：水中溶解物的组成：主要是由一些可溶性盐类组成，（如主要是由一些可溶性盐类组成，（如K K+、Na+Na+、FeFe2+2+、HCOHCO3 3、CLCL-等）洗水中积累过多，影响煤等）洗水中积累过多，影响煤泥沉降和洗水澄清。泥沉降和洗水澄清。水的酸碱度：水的酸碱度：主要对絮凝过程有影响，煤泥水处理过程中很主要对絮凝过程有影响，煤泥水处理过程中很少调节。少调节。悬浮液的基本性质 4、煤泥水中煤泥的性质煤泥水中煤泥的性质 煤泥的煤泥的粒度粒度及及粒度组成粒度组成,对煤泥水处理的影对煤泥水处理的影响：响：煤泥粒度越小，微细颗粒含量越多，越不煤泥粒度越小，微细颗粒含量越多，越不 利于煤泥的澄清、沉降、浓缩、过滤。利于煤泥的澄清、沉降、浓缩、过滤。悬浮液的基本性质 粒度群的特征值粒度群的特征值：众值众值粒度分布曲线中与峰值相对应的粒度：粒度分布曲线中与峰值相对应的粒度：中值中值50%50%粒度，一半粒度大于该值，另一粒度，一半粒度大于该值，另一 半粒度小于该值的粒度：半粒度小于该值的粒度：平均值平均值算术平均值、几何平均值等算术平均值、几何平均值等 悬浮液的基本性质悬浮液的基本性质 煤泥的矿物组成：煤泥的矿物组成：主要的矿物组成主要的矿物组成石英、方解石、石英、方解石、黄铁矿、粘土矿等。黄铁矿、粘土矿等。其中粘土类矿物含量越高，煤泥水处理过程其中粘土类矿物含量越高，煤泥水处理过程 越困难。越困难。悬浮液的基本性质