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1、水煤浆技术思考题（06214）1 中国发展水煤浆燃料有何意义？P4（1） 代油利用；（2）节能环保；(3)管路运输，节药运力2 水煤浆的质量要求（指标）有哪些？（1）水煤浆中煤炭的细度；(2)水煤浆的浓度；(3)水煤浆的流变特性；(4)水煤浆在贮运中的稳定性3简述水煤浆制备技术所包含的主要技术内容。(简述水煤浆制浆技术概要。)p6(1)煤炭成浆性规律；(2)级配技术；(3)制浆工艺与设备；(4)添加剂技术4煤种对制浆难易程度有何影响？P12 煤炭性质对成浆性的影响是多方面的，而且诸因子间又密切相关。煤种不同，制浆的难易程度有很大的差异。通常来说，最显著的影响因素包括：水分(Mad)、可磨性指数
2、(HGI)、氧(O)，此外，还有水煤浆粒度分布(级配)、添加剂的类型和用量、水质、制备条件、温度等。煤阶越低，内在水分越高，煤中O和C比值越高，亲水官能团越多，孔隙愈发达，可磨性指数HGI值越小，煤中所合可溶性高价金属离子越多，煤的制浆难度越大。因此，孤立研究其中各个因子的影响是不够的，也很难就此对煤炭的成浆件作出综合评价。5 (简述煤炭成浆性模型的表示方法)，煤炭成浆性指标如何表示？它与可制浆浓度C间有何关系？ 根据影响煤炭成浆性的八个主要因子(分析基水分Mad，干基灰分Ad，可燃基挥发分Vdcf，可磨性指数HGI，分析基碳C、氢H、氧O、氮N含量)与制浆浓度的关系，通过多元非线性逐步回归分
3、析方法，确定出最优的回归方程。即 C=68+0.06HGI-0.6Mad (%) 或C=68+0.06HGI-0.268Mad-0.03O2 (%)煤炭成浆性判别指标D为： D=7.50.5Mad0.05HGI D=7.5-0.051HGI+0.223Mad+0.0257O2烟煤成浆性难易指标D分为四个等级： 易：10煤炭成浆性判别指标D与制浆浓度C间的关系： C=77-1.2D6什么叫粒孔比？p36为什么水煤浆要隔层充填？p41粒孔比B=颗粒直径/孔隙直径多种离散粒径颗粒混合堆积时，在小颗粒粒径小于大颗粒间的孔隙，或者说大颗粒与小颗粒的粒径比大于B值的条件下，小颗粒就有可能充填到大颗粒堆积形
4、成的孔隙中去，这有利于提高粒群的堆积效率，但是小颗粒也有可能在钻入大颗粒中，将本来呈紧密堆积的大颗粒间的间隙撑开，使颗粒间的孔隙加大，出现不利方面。要使小颗粒能完全充填在大颗粒孔隙中，所需要的粒孔比应高达5。所以要隔层充填，是因为相邻的两层间上层的最小粒度与下层的最大粒度相差无几，无法保证下层粒级都能充填到上层的孔隙中去。此外，采用隔层充填，可使两层的粒度比(B的平方)能满足在粒孔比达到5以后，小颗粒能完全充填在大颗粒孔隙中去的要求。7根据隔层理论，颗粒体系堆积效率最高的最优模型参数n如何表示？与哪些因素有关？P42按照“隔层堆积理论”，对于GaudinSchuhmann及Alfred粒度分布
5、可以用解析方法求出颗粒体系堆积效率最高的最优模型参数n。设某个第i粒级的粒度上限为d，则粒度下限为dB。它的下隔层即第i+2层的粒度上限为dB2，粒度下限为dB3。取为窄粒级堆积的孔隙率，为颗粒的密度，则对于GaudinSchuhmann粒度分布有；第i个粗粒级中孔隙的体积第i+2个细粒级中颗粒的体积令（3.10）与（3.11）式相等，即得出最优解：即， 最优的n值与实际所发生的粒孔比B及窄级别堆积的孔隙率有关，最优的n值随B及c值的增加而减小。由于细颗粒堆积时较粗粒的B及值偏大，所以细度不同的颗粒体系应有不同的最佳n值。在研究水煤浆的堆积效率时，应选取什么数值的B及值，是一个值得研究的问题。
6、对水煤浆而言，颗粒之间不应该形成紧密接触，因为它是要流动的。通常按照由正四面体演变而来的堆积模式比较合理，如图所示。在各颗粒间都保持有定的间距，上下两层间相对运动时，颗粒也只是擦边而过。对这种堆积方式可以算出值为0.52，B值为3。在这种情况下，最优n值为0.3。也可以看成是正六面体堆积经运动变形，运动变形使得颗粒体系更为松散，仍取值为0.52，但B值仍按正六面体未变形前的244取值。则最优n值为0.37。8试论述磨介在球磨机中的运动理论.p57 磨介在球磨机中的运动规律，综合起来有三种观点：纯二相运动理论、三相混合运动理论和肾形蠕动区运动理论。纯二相运动理论认为当简体速度较低时，磨介层整体随
7、筒体旋转，沿圆轨迹向上偏转。偏转至一定角度(高度)后，当磨介层的重力力矩与筒壁与磨介层间摩擦力矩达到平衡时，磨介层整体不再继续向上偏转。此时磨介在重力作用下沿磨介层表面向下滑落，此种状态称“泻落式”。当筒体速度较高时，磨介随筒体旋转的速度亦较高，磨介具有较大的离心力，当偏转角度达到泻落角时，离心力足以克服重力的向心分力，磨介仍可贴在筒壁不泻落，而继续上升，直至重力的向心分力大于离心力后才脱离筒体，在惯性作用下以一定的初速抛离筒壁或磨介层，回落至简体下部后，又开始下一次循环，此种状态称“抛落式”。三相混合运动理论认为，在某一转速下，各层磨介的运动轨迹不一样。外层磨介可能属于二相纯抛落式，内层磨介
8、可能属二相纯泻落式，中间层可能有三种运动状态，即磨介沿圆轨迹上升，至一定高度后抛落下降，落在内层磨介层的斜面上，然后泻落。总的看来，筒体内磨介存在圆轨迹、抛落与泻落三种运动形态，故称为三相混合运动。肾形蠕动区运动理论认为，球磨机中磨介在介质层中心区域存在一个肾形内核。从宏观上看，此肾形内核相对运动甚微，但其中包络的磨介作缓慢蠕动。此蠕动区基本上不起磨矿作用，但对能耗、钢耗仍有影响。我们从分析该肾形核的受力及运动状况出发，研究了球磨机中磨介的运动规律。9试论述磨介运动的三个阶段。P59在球磨机中，磨介在筒体内随简体旋转作循环运动。在正常情况下，可将各层磨介的运动分为三个阶段： (1)在外层磨介(
9、或筒壁)摩擦力的带动下，磨介以外层磨介(或筒壁)相同的角速度在空间向上旋转，被提升。此时，层内磨介彼此紧密接触，从外形上看好象是整体向上偏转，实际上，其中每一个磨介都在该层内从下沿圆轨迹随筒体一起向上运动。上升至一定高度后，磨介所受重力的切向分力与摩擦力达到平衡，该磨介不能再以外层磨介(或筒壁)相同的速度随筒体一起偏转，以上属于第一阶段。 (2)完成第阶段后，磨介由于运动的惯性仍将继续沿筒壁上升，只不过在空间向上旋转的速度小于外层磨介(或筒壁)。也就是说，此后它在外层磨介(或筒壁)上产生滑行。滑行可使磨介继续上升，偏转角进一步增大。滑行属于第二阶段。 (3)磨介在第一阶段随外层磨介(或筒壁)亡
10、升，在第二阶段沿外层磨介(或筒壁)继续向上滑行到达一定高度后，或者由于丧失动能而泻落或者因所受重力与离心力合力的法向分力转为向内而抛落。这个阶段属于第三阶段。泻落或抛落后，它回到筒体底部，又开始下一轮循环。10试分析第一阶段磨介层的偏转角的计算方法及影响因素。P60在图中取半径为r处的任意一层磨介ACB进行受力分析。这层磨介所对应的圆心角AOB为如图4.2。在沿筒壁上升时是紧密地挤在一起的，可视为质点系，质心在中心线oc上的半径r处。 该层磨介既受到相邻外层磨介(或筒壁)摩擦力的拖动，又受到相邻内层磨介摩擦力的阻尼，摩擦力在筒体旋转切线方向的净效应是由该层磨介自身质量引起的重力与离心力的法向压
11、力所产生的摩擦力。在这个摩擦力的作用下，整个磨介层将向上旋转，它的中心线oc沿旋转方向偏转，偏转角为DOC。离心力的大小是恒定的，重力的两个分力的大小则随偏转角而变因而摩擦力的大小也随之而变，在偏转角为时，它们分别为：重力的切向分力切向摩擦力在重力的切向分力Fx与摩擦力Ff达到平衡时，其偏转角可按下式求得：将Gmg，cmr2代入上式可得或整理后可得所以式中：为球磨机的转速率。 将上式代入前式。则解此方程可求得半径为r处磨介层整体偏转角由式可以看出。偏转角与转速率和半径r有关。半径r越大、转速率越高，磨介层的偏转角也越大。11简述球磨机功率消耗的组成。P65球磨机功耗由两部分组成，第一部分是用以
12、克服筒体旋转时筒体所承托的磨介重力因磨介层偏转产生的逆转短所需要的功率，它包括圆运动轨迹及泻落运动轨迹上两部分磨介所产生的逆转短；第二部分是筒体旋转时使所抛射的磨介获得动能和位能所需要的功率。承托在筒体上的磨介与犯射在空间的磨介重量之和，应恰等于该层磨介的总量。根据各层所处的位置，分析它们的运动状态，并根据它们的运动属性，按回运动一泻落、圆运动一抛落及圆运动一抛落一泻落三相混合运动三种模式，计算各层上述两部分的功耗，然后将各分层功耗累加，即为整机功耗。12简述水煤浆制备时球磨机的装球率对磨矿的影响。P82-84 球磨机的装球率是指装入球磨机中磨介的空间体积占球磨机筒体有效容积的百分数，是球磨机
13、运行工况中的一个重要参数。它直接影响到磨机功耗及磨介在球磨机中的运动形态，因而影响到磨矿效果。装球率为50时球磨机功耗最大，磨介运动获得的能量也最大，有利于提高磨机的处理量。但是对溢流型球磨机为防止磨介从溢流口排出，装球率不应高于40。选矿用的装球率通常取为40一50%。制浆用球磨机与选矿用球磨机一样，对于格子型球磨机装球率应选择在4550之间，对溢流型球磨机应选择在40左右。装球率对磨矿效果的影响如图所示。13论述水煤浆制备时球磨机的转速率对磨矿的影响球磨机的转速率是指球磨机实际工作转速为球磨机理论计算的临界转速的百分数。它也是球磨机运行工况中的一个重要参数，直接影响到磨机功耗及磨介在球磨机
14、中的运动形态，因而影响到磨矿效果。球磨机理论临界转速nc，是在理想条件下在球磨机中所受离心力与重力相等时磨介开始发生离心化现象而不能被抛落时所需要的转速，即随着转速率提高，磨机功耗逐渐增大，磨介运动方式中抛落成分增加，泻落成分减少。工业生产小球磨机的转速率通常取为6578%。水煤浆磨矿与常规磨矿所不同的是希望能得到较宽的粒度分布，所以应相对加强泻落运动的研磨作用。对于要求以泻落方式为主的球磨机，其转速率为n/nc=0.68-0.06R或n/nc=0.68-0.0984D转速率对磨矿效果影响的关系曲线如图所示。随着转速率提高，相对能耗明显增加，产品粒度变粗，比表面积减少。这些现象都与在不同转速率
15、条件下泻落运动的研磨作用强弱有关。从堆积效率看，最佳转速率为70。14磨矿浓度对制浆有何影响？水煤浆制备工艺中一直存在着中浓度(矿浆中固体含量的重量百分数在50左右)磨矿与高浓度磨矿之争。一般认为，中浓度磨矿时磨机有较大的处理能力，因而磨矿的功耗低，但需要增加能耗高的煤桨过滤及滤饼捏混环节；高浓度磨矿能耗高，有利于磨矿产生的煤粒新生表面及时与添加剂接触，制浆效果好，但磨机工况不易掌握。制浆浓度对磨矿效果影响的关系曲线如图所示。研究表明，随着磨矿浓度的提高，产品的粒度变租，产品粒度分布的堆积效率有明显提高，能耗虽然也增高，但在磨矿浓度不超过70%(这个浓度已满足水煤浆质量的需要)的条件下，与中浓度磨矿工艺相比，磨矿功耗只增加了10左右。在已掌握高浓度磨矿技术的条件下，选用高浓度磨矿工艺制浆是合理的。15试论述制浆时磨介的选择与配球的基本方法。P92-95磨介的品种与不同大小磨介的装入比例(简称配球)对磨矿效果也有明显的影响。水煤浆制备中的磨介一般选用钢材，最常用的是钢球也有用钢棒及钢段(短圆柱体)的。
