矿物加工(21)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,矿物加工学（,2,）,矿物加工方法：,粉体加工,分离加工,改性加工,成型加工,矿物加工目的：,矿物原料,矿物材料,环境保护,绪论（矿物加工过程与矿物加工学）,选矿过程：粉体 分选 脱水,典型的矿物加工过程,典型的过程工艺,（单元操作）,矿物加工过程,矿物加工学（,2,）,矿物加工学（,1,）,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第三篇 矿物加工实践,第二篇 矿物的生物与化学处理,绪论（矿物加工过程与矿物加工学）,矿物加工学,教材与教学参考书：选矿学；选煤厂固液、固气分离技术；,辅助教学资料,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,固液分离是指从固液两相体系中把二者分开的过程。选煤厂固液分离则是围绕分选产品脱水和生产水再生复用，把水从煤中脱除,(,脱水,),把煤从水中脱除,(,澄清水,),的一系列作业。,意义,1),达到用户和运输部对产品水分要求。,2),充分利用水资源，维持选煤厂正常生产。,3),减少或堵绝废水外排，改善厂区及周围环境。,4),防止煤泥流失，及时回收并合格利用能源。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,选煤厂固液分离是分选的辅助作业，但在整个选煤过程中具有十分重要的地位。从工艺环节，设备种类与数量、固定资产投资与运行费用、占地面积与占有空间几方面，它占选煤厂一半以上的构成。它是选煤厂降低成本，提高效率，增加效益的一个重要方面。由于涉及到整个微细粒物料处理，这部分作业也成为选煤研究、组织生产以及提高管理水平的一个热点与难点。降低选煤产品水分，实现洗水闭路循环、煤泥厂内回收是选煤长期奋斗的目标。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,第三章 粗粒物料的脱水设备（施）,第四章 沉降分离,第二章 固液分离工艺,第六章 细,粒物料的脱水方法与设备,第五章 絮凝化学,第七章 分离效果及评价,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,松散体,（脱水产品）,粗 粒 悬 浮 体 系,细粒悬浮体系,（煤泥水）,悬 浮 体,固液两相体系,在上述三种体系中，粗粒悬浮体系和细粒悬浮体系是固液分离的对象，松散体则是固液分离的产品与目标。掌握它们的组成、性质、特点是我们进行固液分离作业的基础,。,固液两相体系分类,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,一、粗粒悬浮体系,粗粒悬浮体系由原料煤与水构成，它以含有大量大于,0.5mm,粒级物料为特征。在选煤厂，它具体是指跳汰，重介等重选过程以及重选产品脱水前的煤水两相体系。,由于重选分选下限为,0.5mm,，工艺上往往要求在重选后把产品中,0.5mm,部分脱除，或在重选前预先脱除这部分物料。因此，粗粒体系的固液分离实际上是与固体物料器,0.5mm,分级联系在一起的。或者说是,+0.5mm,物料与煤泥水的分离。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,粗粒两相体系的固液分离容易的原因：,1.,固相颗粒的快速沉降。由于粒度粗，颗粒表面力小，重力对其行为起决定性作用。固体物料在重力作用下很快下沉并呈紧密堆积，容易实现沉降分离。,2.,水的快速渗流。由于颗粒粒度粗，颗粒间间隙大。水很容易从固体颗粒之间通过或排出。即物料脱水容易。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,二、煤泥水的组成及性质,煤泥水泛指,-0.5mm,物料与水构成的两相悬浮体系。,在选煤厂，除干法作业外，无处不存在煤泥水。通常情况下，它是指重选脱泥筛筛下或重选产品脱水分级之后的煤水流,(,重介质流属于细粒两相悬浮体系，但不同于煤泥水，不在固液分离中讨论,),。,即使同一个选煤厂，处于不同工艺环节的煤泥水在物质组成，粒度分布及固体含量几方面也各不相同。,由于不同煤源、水源，采用不同的工艺和设备，各选煤厂的煤泥水也不尽相同。,下面仅作一般性讨论。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,固体物质,煤泥水中的固体物质又统称煤泥。,煤泥包括有机质碳和无机质两部分。,与原煤不同，处于不同作业的煤泥的物质组成变化可能很大。如浮选入料与浮选尾矿，尾煤浓缩机入料与细泥积聚严重的溢流。,由于有机质具有不易泥化和表面疏水的特点，富含有机质的煤泥水的固液分离是比较容易实现的,(,如浮选精煤过滤,),。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,煤中无机矿物质包括粘土矿物,(,高岭石、伊利石、绿泥石、蒙脱石,),、硫酸盐,(,石膏,),、碳酸盐,(,方解石,),、氧化物,(,石英,),、硫化物,(,黄铁矿,),、氯化物,(,氯化钠、氯化钙,),。,其中粘土矿物大约占整个矿物质,80%,左右,(,总体统计结果,),，其它矿物含量则视煤源差异很大。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,1),粘土矿物作用有三种：吸水膨胀性，分散呈微米级颗粒存在、表面离子交换吸附。吸水膨胀性对固液分离不构成直接影响，但由于吸水膨胀使矿物颗粒解离呈微细粒分散存在（严格意义上的泥化），改变了煤泥的粒度组成，大大增加了固液分离的难度。这是造成选煤过程中细泥积聚，尾煤过滤性差的直接原因。表面离于交换吸附改变了水中离子构成，降低了水的硬度，对煤泥的沉降和过滤也构成极大影响。,矿物在煤泥水中的作用归纳为以下三种类型,：,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,2),矿物溶解作用。在上述矿物中，氯化物为易溶矿物，石膏为微溶矿物，方解石为难溶矿物。矿物溶解改变了煤泥水的水质，进而改善了煤泥水的特性。矿物溶解有利于固液分离过程。,3),硫化矿的氧化溶解。以黄铁矿为代表、矿化矿物在煤泥水中容易被氧化，生成溶解度较大的硫酸盐类，它的对煤泥水作用与,2,）相同。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,2.,水,它为煤泥水存在提供物质基础，但同时对其生存起决定性影响。水的作用主要体现在水的极化特性与水中的离子构成。,煤泥水中的离子构成与天然水相近。主要离子包括,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Cl,-,、,SO,4,2-,、,HCO,-,。由于矿物氧化、溶解以及人为添加，煤泥水中有时含有较多的,Fe,3+,、,Fe,2+,、,Al,3+,、,Al,3+,、,Cu,2+,等高价金属离子以及它们的络合物。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,通常用矿化度,(,有时采用电导率,),、硬度和,PH,值表示水质状况。,矿化度代表水中总离子数量；硬度代表水中高价阳离子构成,(,主要指,Ca,2+,、,Mg,2+,),，,PH,值为水的酸碱度。,一般说来，矿化度越大，硬度越高，煤泥水的固液分离特性就越好。目前，选煤厂生产水的矿化度从几百,mg/L,到,3000mg/L,不等，硬度从,1-2,德度到,80-90,德度，差异也较大，这是造成煤泥水处理难度差异大的根本因素。煤泥水的,PH,值一般为,6-9,，基本上呈中性范围。由于其本身变化不大，目无法人为调节，,PH,值作用不显著且没有引起更多注意。,煤泥水的水质受到诸多方面因素影响。主要有补加水来源及水质状况，煤中矿物各类及含量，选煤工艺及过程。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,3.,煤泥水浓度,煤泥水浓度代表煤泥水中的煤泥含量。它是煤泥水的一个重要指标。在选煤厂，不同作业煤泥水浓度相差很大，浮选入料浓度,50-120g/L,；浮选尾煤浓度十几到几十,g/L,；循环水浓度可以从,0-200g/L,；压滤机入料浓度要求达到,400g/L,以上。,低浓度条件有利于固体颗粒的沉降，高浓度条件有利于煤泥水的过滤与压滤。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,煤泥来源：,原生煤泥；,次生煤泥；,循环煤泥。,因此，选煤厂煤泥水浓度受到采煤方法及过程、选煤过程与泥化程度，洗煤用水量，细泥积聚状况等影响。实际当中为满足各个作业的浓度要求，常用浓缩设备调节煤泥水浓度。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,4.,煤泥粒度组成,粒度组成是指物料按粒级的分布，它是松散物料的重要性质。通常按粒度把煤泥分为粗煤泥与细煤泥两类。粗煤泥指粒度大于,35-45um,的部分。由于粒度较粗，重力作用占主导地位，这部分煤泥的沉降和过滤容易。细煤泥指粒度小于,35-45um,部分。其表面力上升为主要矛盾，重力作用小，煤泥水通常情况下呈稳定悬浮体存在，沉降和过滤难度增加。因此，煤泥粒度组成对煤泥水性质有十分重要影响。在选煤厂，不同作业的煤泥粒度组成相差较大，浮选尾煤比精煤粒度细，浓缩底流比溢流高，高灰积聚的溢流中则以微细粒为主。选煤厂常用分级设备进行粒度调节。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,粒度组成通常用粒度分布曲线和累计粒度曲线表示。有时也可采用粒度中值、粒度众值、粒度平均值表示。此外，要注意在不同场合下所采用的粒度概念，如在沉降分离中采用水力粒度，而在筛分，过滤时，采用几何粒度；水力粒度如斯托克斯直径；几何粒度如当量园直径。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,5.,煤泥水的分散状态,它首先取决于煤泥的粒度组成。由于大于,35-45um,的粗粒煤泥呈不稳定状态，容易沉降分层。因此，煤泥水的分散状态主要由小于,35-45um,的细粒煤泥行为所决定。,促使颗粒呈分散状态的主要为界面电性作用和水化作用，界面电作用是指颗粒带同样电荷而互相排斥，水化作用是指水化膜阻止颗粒直接接触而相互靠近。经过压缩双电层和除去表面水膜，颗粒间的分子作用力上升为主要矛盾，颗粒呈凝聚状态,(,如图,1),。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,放电,充电,去水作用,水合作用,颗粒表面荷电,并覆盖水花膜,颗粒表面,覆盖水花膜,压缩双电层并除去水化膜的颗粒,图,煤泥水颗粒表面状态示意,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,对颗粒表面状况起决定作用的是表面电性。在煤泥水体系中，由于水质条件差异，决定了颗粒电动电位的不同，从而使得煤泥水处在一个分散与凝聚的中间状态,(,图,2),。这就是具有相同粒度组成的煤泥水特性大不相同的根本原因。,分散态,煤泥水状态,凝聚态,图,2,煤泥水状态示意图,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,6.,煤泥水粘度,煤泥水粘度用“有效粘度”表示。它是煤泥水浓度，细泥含量、分散状态的综合体现。在选煤厂，细泥含量增大，煤泥水粘度增加。粘度增加对整个分选和煤泥水处理都带来不利影响。减少细泥循环与积聚，降低洗水浓度，是降低煤泥水粘度，改善分选作业效果的有效途径。这充分体现了进行固液分离的必要性。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,7.,煤泥水的沉降特性和可过滤性。,它们统称为煤泥水固液分离特性。它是煤泥水本身性质在固液分离过程中的综合体现。由于涉及到具体工艺过程，它们分别在以后介绍。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系,三、松散体水份及其脱水方式,1.,松散体的水份形式,选煤产品水份有四种形式：化合水分,(,内在水分,),、结合水分,(,吸湿水分,),、毛细水分、自由水分,(,游离水分,),。,化合水分是作为物质的组成部分而存在，不能用物理脱水方法排除；,结合水是颗粒表面吸附的结果。因此，此类水分与物料表面性质,(,极性,),及比表面大小有直接关系。不同煤种煤泥的结合水不同，如褐煤,14%,以下，长焰煤,8-10%,，炼焦煤,2-4%,。结合水不能用机械方式脱除，干燥可脱除一部分。但当干燥物料与湿空气接触时，会吸附而再度“返潮”。,矿物加工学（,2,）,第一篇 固液分离技术,第一章 固液分离体系