1、12016 年硕士研究生入学试题（标答）考试科目：803 固体物料分选理论与工艺 A 卷（共三大题，满分 150 分）一、名词解释一、名词解释（每小题 5 分，共 20 分）1何谓颗粒的名义直径？答：名义直径是根据颗粒的一种或两种易于测量的实际尺寸或性质计算得出的。通常采用的有三种名义直径：当量球径；当量圆径；统计直径。当量球径是指与颗粒同性质的球体直径；当量圆径是指与颗粒的投影轮廓同性质的圆的直径；统计直径是指与某个固定方向平行测得的颗粒长度尺寸。2分选过程中对固体重介质有何基本要求，以及常用固体重介质。答：首先，固体重介质要求有足够的密度与硬度，以便在适当的体积分数下（一般为 0.25 左
2、右），配制成密度合乎要求的悬浮液，且在搅拌时不泥化，因为介质碎裂，其表面积增大，表观粘度随之提高。其次对固体重介质的要求是便于回收，能够用简单的磁选、浮选或分级等方法将被污染了的悬浮液净化。另外，选择固体重介质也要注意来源广泛，价格便宜，且不要成为精矿的有害杂质。再者，固体重介质的粒度一般要求较细且分布均匀，这样配成的悬浮液稳定性高。常用的固体重介质有：磁铁矿粉、硅铁粉、废铁粉、方铅矿粉等。3何谓棒磨机的选择性破碎作用？答：棒磨机产物的粒度特性与磨碎矿石的情况有关。当棒击打矿石时，首先是打着粗粒，而后才磨碎较小的矿粒，从而减少了过粉碎的现象。当棒沿衬板转着上升之时，其间夹着粗粒，好像棒条筛，让
3、细粒从棒的缝间通过，这也有利于夹碎粗粒，和使粗粒集中在磨矿介质打击的地方。因此，棒磨的产物较均匀，过粉碎较轻，具有选择性破碎作用。4什么是磁场、磁感应强度和磁场强度？答：磁场强度在空间的分布称为磁场。磁感应强度是用来描述磁场性质的物理量，磁场中某点的磁感应强度的大小，等于该点处的导线通过每单位电流所受力的最大值，它的方向为放在该点的小磁针的 N 极所指的方向。2磁场强度是指在任何介质中，磁场中某点的磁感应强度与同一点上磁介质的磁导率的比值，常用符号 H 表示，简称为 H 矢量。二、简答题二、简答题（每小题 10 分，共 60 分）5简述矿物表面的水化作用及水化膜的形成。答：润湿是水分子(偶极)
4、对矿物表面的吸附形成的水化作用，极性的水分子在有极性的矿物表面吸附，并形成水化膜，水化膜中的水分子定向密集排列，它们与普通水分子的随机稀疏排列不同。最靠近矿物表面的第一层水分子，受表面键能吸引最强，排列最为整齐严密。随着键能影响的减弱，离表面较远的各层水分子的排列秩序逐渐混乱。表面键能作用不能达到的距离处，水分子已呈普通水那样的无秩序状态。所以水化膜实际是界于固体矿物表面与普通水之间的过渡间界，故又称为“界间层”。所谓矿物表面的水化作用和水化膜，就是指置于水中的矿物，由于表面不饱和键力或极性的影响吸引偶极水分子，使极性水分子在矿物表面产生定向、密集的有序排列，这种界面水就称为矿物表面的水化膜(
5、水化层)，而矿物表面晶格质点吸引水的偶极子，使表面不饱和键力得到一定程度的补偿，这种作用就称为矿物表面的水化作用。6机械搅拌式浮选机的工作原理是什么？答：机械搅拌式浮选机的核心部件是机械搅拌部分，它由定子和转子组成。当搅拌装置强烈旋转时，在定子和转子之间产生一负压区。由于这一负压，给矿矿浆通过图示右边的给矿管被吸入浮选槽中的定子和转子之间，同时空气也被吸入同一空间。机械搅拌的剪切作用把大空气气泡割裂成小气泡。这些小气泡由于机械搅拌产生的紊流与给矿矿浆中的矿物颗粒发生强烈的碰撞。那些表面疏水的固体颗粒能够粘着在气泡上，与气泡一起上浮至水表面形成固-液-气三相泡沫层，并从浮选槽的上部排出，成为浮选
6、的泡沫产品（通常为精矿）。那些没有附着于气泡的固体颗粒从浮选槽中部的尾矿管排出，从而实现疏水矿物颗粒和亲水矿物颗粒的分选。在浮选槽中，定子和转子之间空间为气泡生成和固体颗粒与气泡碰撞区，中间为分选区，上部为泡沫区。由于机械搅拌的作用，分选区中矿浆和气泡处仍处于强烈的紊流状态，也会发生固体颗粒与气泡的碰撞，以及固体颗粒从气泡上脱附。7微细粒浮选的效果会恶化的原因和表现？答：微细颗粒的基本特征是：质量小、表面电荷大和表面能量高。正是微细颗粒的这些基本特征导致了微细粒浮选的恶化。微细颗粒的浮选的恶化表现在，浮选速率急剧降低导致精矿品位和回收率的急剧下降；浮选3药剂消耗大大增高导致生产成本增高和矿浆的
7、溶液化学组分复杂；浮选的选择性急剧下降；浮选的富集比降低。8使用胺类捕收剂应注意哪些事项？答：使用胺类捕收剂时应注意：胺类捕收剂不能和阴离子捕收剂同时加入。因为这两类药剂的离子在溶液中会互相反应，生成较高分子量的不溶性盐。胺有一定起泡能力，对水的硬度有一定适应性，但水的硬度过高，则其用量需要增大。胺能优先附着于矿泥上，导致选择性降低。因此，浮选前应当脱除矿泥。胺可和中性油类混合使用，如用阳离子捕收剂和煤油浮选石英。9固体废物分选的意义？答：我国 80%以上的工、农业生产资料以及 95%以上的能源原料来自矿产资源。随着我国社会经济的快速发展，对于矿产资源的大规模持续开发利用，仍将是我国本世纪工业
8、活动的一项重要内容。至目前为止，全国已造成大约百亿吨以上的矿业固体废物，其中主要是矿山尾矿。大量矿业固体废物的排放和堆存，一方面占用了大量土地，破坏了生态平衡，另一方面也使环境受到严重污染。因此，重视对矿业固体废物的分选研究与利用，具有十分重要的经济和社会意义。10矿石可选性试验对采样的一般有何要求？答：矿石可选性试验对采样的一般要求如下：应对矿床内不同自然类型或品级的矿石采取类型样。它应代表该类型或该品级矿石的储量。详细研究矿石可选性试验可按各类型的储量比例，采取混合样。采取的矿样应能代表全矿床地质平均品位及其化学成分。伴生的有益和有害组分的含量应与该类型矿石相近。矿样应反映矿石的组成矿物、
9、结构构造、物理，化学性质等全部特征。围岩、夹石及其比例应与该矿床相近。当边界品位尚未确定时，应单独采取低品位矿样。矿床中原生矿与氧化矿尚来划清时，应在不同地段和区间采样。深部矿石和浅部矿石性质差异较大时，应分别采样。其他特殊要求，如铁矿石中含有大量的硅酸铁时，则必须按照不同品级采样。三、综合题（每小题 14 分，共 70 分）411试述淘析法的基本原理、分离装置和操作过程。答：淘析法的基本原理，是利用逐步缩短沉降时间的方法，由细至粗地，逐步地将较细物料自试料中淘析出来。淘析分离装置的基本器皿为一带毫米刻度纸的透明容器，另外包括搅拌器、虹吸管等。淘析法的操作过程为：称 50100g 待淘析的干试
10、料放进一小烧杯内加水润湿，把气泡赶走，倒进容积为 25L 的玻璃杯（或缸）内，加水至标明的刻度 h 处，用带橡皮头的玻璃棒强烈搅拌，使试料悬浮，然后停止搅拌，待矿液面基本平静后即开始按秒表计时，经过 t 秒后打开虹吸管夹子，将 h高的矿浆全部吸出至容器，重新加水至刻度 h 处，完全重复第二步操作，经多次直至吸出的液体不浑浊为止。将析出的产物沉淀、烘干、称重，即可算出该粒级的产率。按此法通过改变时间 t（由长到短）而分别得出各粒级（由细到粗）的产物并算出其对应的产率。确定 h 时要使虹吸管口高于试料层 5mm 以上，并使矿浆中固体容积浓度不大于 3%。为避免矿粒彼此间团聚产生误差，可在淘析时于水
11、中加入少量（使矿浆中分散剂的浓度为 0.010.2%）分散剂，如水玻璃、焦磷酸钠或六偏磷酸钠等。12试述反击式破碎机的优缺点。答：反击式破碎机的优点：1）破碎比很大。一般碎矿机的破碎比最大不超过 10，而反击式碎矿机的破碎比一般为 3040，最大可达 150。因此，当前采用的三段破碎工艺流程，如用一段或两段反击式碎矿机就可以完成了，从而大大地简化了生产流程，节省了投资费用。2）破碎效率高，电能消耗低。由于矿石的抗冲击强度比抗压强度小得多，加上矿石受到打击板的高速作用和多次冲击之后，矿石沿着节理分界面和组织脆弱的地方首先击裂，因此，这类碎矿机的破碎效率高，而且电能消耗低。3）产品粒度均匀，过粉碎
12、现象少。这种碎矿机是利用动能破碎矿石的，而每块矿石所具有的动能大小与该块矿石的质量成正比。因此，大块矿石受到较大程度的破碎，而小块矿石在一定条件下则不被破碎，故破碎产品粒度均匀，过粉碎现象少。4）选择性破碎。在冲击碎矿过程中，有用矿物和脉石首先沿着节理面破裂，以利于有用矿物产生单体分离，尤其是对于粗粒嵌布的有用矿物(如钨矿等)，这点更加显著。55）适应性强。这种碎矿机可以破碎脆性、纤维性和中硬以下的矿石，特别适合于石灰石等脆性矿石的破碎，所以，水泥和化学工业采用反击式碎矿机是很适宜的。6）设备体积小，重量轻，结构简单，制造容易，维修方便。反击式碎矿机的主要缺点：破碎硬矿石时，其板锤和反击板的磨
13、损较大，此外，反击式碎矿机是高速转动且靠冲击来碎矿的机器，零件加工的精度要求高，并且要进行静平衡和动平衡，才能延长使用时间。13什么是筛分动力学？筛分过程中筛分效率的变化规律如何？答：筛分动力学主要研究筛分过程中，筛分效率与筛分时间的关系。在松散物料的筛分过程中，不论是什么场合，都存在一种普遍规律，这种规律表现在：筛分开始后，筛分效率增加得很快，以后，增长速度逐渐降低。产生这种现象的原因是，筛分开始后，“易筛粒”很快透过筛孔，因此筛分效率增长快。随着筛分时间的增长，筛面上的“易筛粒”愈来愈少，以至筛上只剩下“难筛粒”，而“难筛粒”透过筛孔，需要较长的时间，所以筛分效率的增加就变慢了。筛分不分级
14、物料，例如破碎产物，筛分结果可以用几段直线组成的折线表示。这种情况表明，方程式的参数在不同的线段上有不同的数值。第一段直线的筛分效率约 4060%；第二段直线的筛分效率约 9095%；第三段直线相当于更高的筛分效率。对接近于筛孔尺寸（0.75L 到 L）窄级别物料进行筛分时，筛分效率从 510%到 95%的整个范围内，都可以用一根直线表示。14物料性质对电选过程的影响有哪些？答：物料性质对电选过程的影响主要指它们的电性、粒度及其分布情况等的影响。物料中的水分不但能改变颗粒的表面电阻，降低颗粒间电导率的差异，而且还能使非导体微粒粘附在导体颗粒上，或使导体微粒粘附在非导体颗粒上，从而改变它们原来的
15、表面性质，使是选过程恶化。因此，在电选前必须对物料进行加热干燥，以去除颗粒表面的水分。加热温度应根据被分选物料的粒度和性质而定，一般来说细粒物料对干燥程度的要求比粗粒物料的要高一些。辊筒式电选机要求被分选物料的水分不超过 1%。在电选过程中，作用在颗粒上的机械力使它具有离开辊筒的趋势。因此，在一定的辊筒转速下，如果颗粒的粒度较大，为了使颗粒吸附在辊筒上，就6需要增加作用在它上面的电场力。通过改变电晕电极与辊筒间的距离或提高电压，可以达到提高电场力的目的。但在特定的设备上这 2 个参数的调整是有一定限度的，所以，目前电选处理的物料粒度上限一般为 3mm。原料中存在的微细颗粒会粘附在粗粒上，这将引
16、起分选产物的质量降低和有用成分的损失。因此，电选前要求颗粒表面干净，没有微细颗粒的粘附现象。事先除去被分选物料中的微细颗粒，可大幅度改善电选效果。尤其是当原料中颗粒的导电性相差不大时，进行预先分级可明显提高电选效果。电选处理物料的颗粒粒度下限约为 0.05mm，被处理物料粒度的最佳范围为0.150.4mm。15影响浮选速率的因素有哪些？答：影响浮选速率的因素主要有：物料性质。如粒度、颗粒形状、成分等；药剂制度。如捕收剂的选择性，活化和抑制等；浮选机特性。如充气量、气泡大小及分散程度、搅拌强度等。一般的情况下，在某一中间粒度有最大浮选速率，对于不同物料，出现最大浮选速率的粒度不同。当粒度小于这一
17、最佳值时，随着粒度增加，气泡和颗粒碰撞并形成气泡-颗粒集合体的概率增加。因此，其浮选速率也随着增加。当粒度大于这一最佳值后，粒度对颗粒与气泡碰撞并形成集合体的概率的影响虽然不大，但是粒度增大后惯性增大，使气泡和颗粒集合体在到达浮选机表面的泡沫层之前分开，因此其浮选速率降低。另外，粒度对颗粒与气泡碰撞并附着所需感应时间也有显著的影响，如果感应时间长，则气泡与颗粒形成集合体就困难，浮选速率就降低。第 1 页 共 1 页姓 名：报 考 专 业：准 考 证 号 码：密封线内不要写题2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目名称：固体物料分选理论与工艺（A
18、卷B 卷）科目代码：803考试时间：3 小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分)1、何谓颗粒的名义直径？2、分选过程中对固体重介质有何基本要求，以及常用固体重介质。3、何谓棒磨机的选择性破碎作用？4、什么是磁场、磁感应强度和磁场强度？二、简答题(共 6 小题，每小题 10 分，共 60 分)5、简述矿物表面的水化作用及水化膜的形成。6、机械搅拌式浮选机的工作原理是什么？7、微细粒浮选的效果会恶化的原因和表现？8、使用胺类捕收剂应注意哪些事项？9、固体废物分选的意义？10、矿石可选性试验对采样的一般有何要求？三、综合题(共 5 小题，每小题 14 分，共 70 分)11、试述淘析法的基本原理、分离装置和操作过程。12、试述反击式破碎机的优缺点。13、什么是筛分动力学？筛分过程中筛分效率的变化规律如何？14、物料性质对电选过程的影响有哪些？15、影响浮选速率的因素有哪些？