物理选矿.ppt

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,*,*,物 理 选 矿,付 晓 恒,中国矿业大学（北京）,电话：,13601307011,，,010-62331711,第一章 绪 论,1,、,矿石：,含有当前经济上可以利用的有用矿物的岩石；,2,、,为什么要选矿：,对金属矿而言，直接冶炼或直接处理含有大量脉石的贫矿，在经,济上不和算，运输矿石的费用及处理费用以及冶炼设备的费用都将大大增加。,选煤的意义：,运输费用；环境保护；燃烧效率；焦碳质量；高炉效率；,3,、,选矿过程主要包括：,将矿石粉碎，使矿物中各个矿物粒子彼此解离，使有用矿,物与脉石解离；,分选，将已经解离的不同矿物颗粒分选成不同的产品；此外还,有其它辅助作业，如运输、分级、产品脱水、储存和废水处理等；,4,、,常见的选矿方法：,1,、,给矿：,所处理的给入物料；,2,、,精矿：,经分选富集了有价成分的最终选矿产品；,3,、,脉石：,矿石中除含有有用的矿物外，还含有无价的矿物，称为脉石。开采出的矿,石，几乎每块都是有用矿物与脉石的连生体；,4,、,中矿：,分选过程中产出的中间未完成产品，需要返回原分选过程或以单独分选回,路分选或另行处理的物料，以连生体为主；,5,、,尾矿：,经分选后残余的可以弃去的产品。选煤中矸石也是尾矿；,6,、,品位：,给矿或产品中有价成分的重量百分比含量；,7,、,灰分：,煤炭在规定条件下完全燃烧后残留物占原样的百分比；,8,、,产率：,产品的重量占给料的重量百分比；,9,、,回收率：,可燃体回收率：,A,y,-,原煤灰分，,%,；,y,-,原煤产率，,%,；,A,j,-,精煤灰分，,%,；,j,-,精煤产率，,%,第一章 破 碎,1-1,破碎的基本概念,破碎和磨碎：,利用外力克服固体物料各质点间的内聚力，使物料块破碎，以减小其颗粒粒度的过程。,从这个意义上说，使颗粒由大到小的过程都是破碎。但为获得更细颗粒，如几个毫米甚至微米级的颗粒，则要采用球磨机实现粉碎的目的，往往把这种粉碎称为磨碎。,破碎的目的：,使矿物中有用矿物与无价矿物解离；,满足分选设备对入料粒度上限的要求；,满足用户对产品粒度的要求。,根据矿物的机械强度特点，采用恰当的破碎方式，可以是破碎工作更有效。,硬矿石：,采用折断配合冲击破碎方式更有效，若用磨剥，机器磨损严重；,脆性矿石：,采用折断和劈开，若采用磨剥，则过细物料太多；,韧性或粘性较大的矿物：,采用磨剥为主的破碎方式。,1-2,破碎理论,1,、面积学说：,1867,年德国学者,P.R.Rittinger,（雷廷格）提出，是最早关于破碎的学说。该理论认为，外力所做的功用于产生颗粒新的表面积，功耗,A,与新生表面积,s,成正比，则破碎,一块,矿石所需要的功,dA,与新生表面积,dS,成正比：,dA=,1,ds,式中：,1,比例系数（生成单位新表面积所需要的功），也称为比表面能。,求重量,Q,的矿石从直径,D,0,破碎到,d,所需要的功，首先要求出重量,Q,与矿粒数,n,的关系。,设,D,为矿石的直径，,k,1,k,2,分别为由直径求表面积和求体积的形状系数（比如圆球的表面积,，则形状系数,k,1,=,，球的体积,k,2,=,）则,k,1,D,2,k,2,D,3,分别为一个矿石颗粒的表面积和体积。如果矿石的密度为,，则重量为,Q,的矿石中含有直径为,D,的矿物颗粒数：,n,个矿粒的直径发生变化时（即破碎重量,Q,的矿物时）需要的功：,令：,则把重量为,Q,的矿石从,D,0,破碎到,d,所需要的功为：,或：,该理论主要适用于磨矿，即用于破碎比很大的情况。,2,、体积学说：,1874,年俄国吉尔皮切夫和德国基克提出,。,该理论认为，外力所做的功用于使物体变形，变形到极限时物体被破坏粉碎，其公式的推导类似于面积学说。则破碎,一块,矿石所需要的功,dA,与体积变化,dv,成正比：。,dA=,2,dv,式中：,2,比例系数。,令：,则把重量为,Q,的矿石从,D,0,破碎到,d,所需要的功为：,主要用于粗碎,n,个矿粒的直径发生变化时（即破碎重量,Q,的矿物时）需要的功：,3,、裂缝学说：,1952,年邦德提出。,整理碎矿和磨矿试验资料得到的功耗,经验公式,，该公式综合考虑了体积功耗和面积功耗：,式中：,F,、,P,给矿及产品中,80%,能通过的方形筛孔宽度，,m,W,将一短吨（,918.17kg,）粒度为,F,的给矿破碎到产品粒度为,P,时所耗的功，,千瓦,时,/,短吨；,W,1,功指数，即将一定的粒度破碎到,80%,可以通过,100,微米（或,67%,可以通过,200,目筛孔）筛孔宽所需要的功，千瓦,时,/,短吨,。,上述三个学说分别适应破碎过程的一定阶段，因此只反映了一定阶段的能耗规律，因而各有一定的应用范围，粗碎以体积学说较为准确，邦德学说不可靠。而细磨时（磨碎到,10,微米以下时），邦德学说求得的数据过小，以面积学说较为准确,在粗碎与细磨之间的广泛范围内邦德学说较适用。因为粗碎时新生表面积不多，变形能是主要部分，细磨时产生的新表面积很多，表面能是主要的，而邦德的经验公式是一般碎矿磨矿设备试验定出的，在中等破碎比情况下都大致与他相符。各学说在适合它的粒度范围内与实际情况相符，误差不大，在应用它们是应正确加以选择。,三个功耗学说中，以邦德功耗学说具有较大的实际意义及应用价值。因为面积学说和体积学说公式中的,k,1,和,k,2,分别表示产生单位面积及单位体积形变所需的变形功和分离功，这是目前无法确定的。因此，这两个学说的应用受到限制，只能在矿石性质相同的情况下消去比例系数而做一些相对计算分析，定性地说明一些问题。邦德学说的实际应用中关键是要测出功指数,W,i,。,要用专门的试验磨机。参见冶金工业出版社的,选矿学,。在中国矿业大学出版社出版的,矿物加工学,中列出了一些矿物的功指数。,分级筛,15,0-,25mm,250-150mm,1500t/h,D,max,=800mm,筛分式破碎机,除铁器,250mm,25mm,100,150,1316,7.5,100 50,100,6 3,4,50 25,30,3 0.5,2,25 13,15,-0.5,1,氯化锌重液中氯化锌含量表（,15,）,重液密度，,g/cm,3,1.30,1.40,1.50,1.60,1.70,1.80,1.90,2.0,氯化锌含量，,%,31,39,46,52,58,63,68,73,有机溶液不同密度时的配比表 （,15,o,c,）,重液密度，,g/cm,3,1.30,1.40,1.50,1.60,1.80,2.00,四氯化碳（,CCl,4,）,%,60,74,81,98,79,59,苯（,C,6,H,6,）,%,40,26,11,三溴甲烷（,CHB,r3,）,%,2,21,41,做完浮沉试验后，需要验算实验的误差，若误差超过规定值，则实验需要重新做。,浮沉试验后，各密度级产物的空气干燥状态重量之和与试验前煤样的空气干燥状态重量的差值，不得超过试验前煤样重量的,2%,。,浮沉试验前煤样的灰分与浮沉试验后煤样各密度级产物灰分的加权平均值的误差范围是：,d25mm,，,A,d,20%,相对误差,10%,A,d,20%,绝对误差,2%,d 25mm,，,A,d,15%,相对误差,10%,A,d,15%,绝对误差,1.5%,密度级,g/cm,3,产率,/%,灰分,A,ad,/%,浮 物 累 计,产率,/%,灰分,A,ad,/%,-1.30,10.69,3.46,10.69,3.46,1.30-1.40,46.15,8.23,56.84,7.33,1.40-1.50,20.14,15.50,76.98,9.47,1.50-1.60,5.17,25.50,82.15,10.48,1.60-1.70,2.55,34.28,84.70,11.20,1.70-1.80,1.62,42.94,86.32,11.79,1.80-2.00,2.13,52.91,88.45,12.78,+2.00,11.55,79.64,100.00,20.50,合计,100.00,20.50,某原煤的密度组成,三、颗粒的形状,颗粒的形状对选矿过程有很大的影响，因形状不同的颗粒在液流中所受阻力有很大的差异，从而影响矿粒在液流中的分选和分级过程。,要量化，以球体为基准，球形系数为：,式中：,S,q,同体积球的表面积,S,k,矿粒的表面积。,（,chi,，器,）值越小，说明,S,k,越大，也说明颗粒的形状越不规则。,各种形状颗粒的球形系数,形状,球形,浑圆形,多角形,长方形,扁平形,1.0,0.81.0,0.650.8,0.50.65,0.5,对非球形颗粒必须有两个参数才能确定其几何特性，通常选用体积当量直径,dv,和,来表征。,2-2,介质的基本性质,与选矿有关的介质性质主要是介质的密度和粘度。所涉及的介质主要有空气、水、悬浮液和重液。,一、介质的密度,单位体积介质的质量，一般用“,”,表示，单位是,kg/m,3,或,g/cm,3,。,测定方法：用密度计测定或称量已知体积介质的质量。,水的密度为,1g/cm,3,，膨胀系数小。空气的密度随外界的温度和压力而变，在通常情况下（温度为,020,，压力为,1,大气压），空气的密度为：,0.00129 g/cm,3,。,二、介质的粘度,产生的原因：介质运动时各流层之间产生切应力或内摩擦力。根据牛顿内摩擦力定律，流体在层流运动时，某层所受剪切力,F,大小为：,式中：,与介质性质有关的系数；,s,接触的面积；,速度梯度（剪切率）,若写成单位面积上受的力，即为称为剪切应力：,也可以写成：,=,D,粘度,的定义：,单位是：,N,s/m,2,即,Pa.s(,帕斯卡,.,秒,),或,mPa.s,（毫帕斯卡秒）。,dyn,.s/cm,2,即,p,（泊）,cp,（厘泊），,1p=100cp,。,上式中，剪切率增加，剪切应力成比例增加，它们之间是线性关系，比例系数是,，这种情况比较少见，这种流体称为牛顿流体。实际上很多流体不是这种线性关系，由图可见，它们之间的关系大多情况下比较复杂。表示,剪切应力,与剪切率,D,之间的关系曲线称为,流变曲线,。,D,y,a,、牛顿流体：,曲线为一条过原点的直线，其斜率为粘度,。符合该曲线的流体称为牛顿流体。,牛顿流体的粘度：,b,、宾汉流体：,其特点是流变曲线为直线，但不过原点。流体具有屈服剪切应力,y,。当外加的应力大于屈服剪切应力,y,时，流体开始按照牛顿流体流动。当流体具有三维空间结构是一般有这种情况。其流变方程为：,比值始终是一个常数，也即粘度是一个常数，与剪切率无关,除此之外，都属于非牛顿流体,宾汉流体的表观粘度粘度,：,对于非牛顿流体，难以给定一个固定的粘度值，因为在不同的剪切率下，其粘度是不同的。但可以参考牛顿流体粘度的定义，来定义非牛顿流体的粘度。这种粘度称为“表观粘度”,a,。,式中：,B,刚性系数,此处，,y,和,B,都是定值，粘度由,D,决定,c,、假塑性流体：,特点是流变曲线的斜率随剪切率的增加而降低，也就是说随着剪切率的增加，流体粘度降低，其流变性可用“幂定律”方程式表示：,式中：,p,稠度；,n,流变指数（,n1,。,胀塑性流体的粘度：,式中：,p,稠度；,n,流变指数（,n1,）,粘度随剪切率变化而变化,n,为胀塑性流体的粘度,当,n=1,时,表观粘度等于牛顿流体的粘度，此时，该流体即为牛顿流体的粘度,第三章 颗粒在介质中的运动规律,3-1,颗粒在介质中的运动阻力,一、球形颗粒在介质中有效重力,颗粒在真空中所受地心引力称为重力：,式中：,颗粒密度,d,颗粒直径,颗粒在介质中所受浮力：,式中：,介质密度,该颗粒在介质中所受到的综合作用力称为有效重力：,由该式可见，有效重力大小主要取决于颗粒的直径、颗粒密度和介质的密度，但要注意有效重力的方向取决于两个密度的差值（,-,）。,即当：,时，,G,0,为正，有效重力的方向向下，,时，,G,0,为负，有效重力的方向向上，,二、颗粒在介质中运动所受阻力,固体物体在流体中运动时阻力产生的原因,:,a,、摩擦阻力（粘滞阻力）：,这是由流体的粘性造成的。由于流体本身具有粘度，当物体在静止的流体中运动时，紧贴在固体表面的流体的速度与固体的运动相等，随着距离固体表面的距离的增加，流体的速度逐渐减小，直至到零，则在固体表面到流体速度为零的这个距离内，流体有一个速度梯度，每一个低速度的表面层都对紧贴其上面的速度较高的表面层产生一个阻力，这个阻力逐渐传递到固体物料的表面。,b,、压差阻力（形状阻力）：,固体颗粒在流体中运动时，固体前后流体的运动状态发生变化所造成的，比如在运动的固体颗粒后面产生旋涡和负压，其压力远小于颗粒前面的压力，这样在颗粒前后产生一个压差，这个压差是阻止颗粒向前运动的，这就是压差阻力。,粘滞阻力通过理论流体力学还可以推导出来，压差阻力通过半经验公式计算,三、阻力通式和个别阻力公式,经量纲分析可以得到一个球体在流体中运动所受阻力的表达式为：,式中：,-,阻力系数；,d,球体的直径，,介质的密度，,kg/m,3,v,球体与介质之间的相对运动速度，,m/s,阻力系数与雷诺数,Re,有关，雷诺数反映了流体的流态，是惯性力对黏滞力比值的无量纲数，雷诺数越小意味着粘性力影响越显著，越大则惯性力影响越显著。,阻力系数如何确定？,英国物理学家李莱（,Rayleigh,1893,）总结了大量的试验资料，在,对数坐标,上作出不同形状颗粒在运动时的,Re,与,之间的关系曲线李莱曲线。下面的图中一个是指球形颗粒的李莱曲线，一个是不同形状颗粒的李莱曲线。由该李莱曲线，可以查处不同雷诺数下的阻力系数。根据雷诺数的大小，可以把整个曲线分为三个区，即斯托克斯阻力区；阿连阻力区和牛顿阻力区；,/16,/20,Re10,3,牛顿阻力区。,针对三个阻力区，可以得到相对应的阻力公式：,1,、斯托克斯公式,其特殊条件是小球体在粘性介质中低速运动，不考虑形状阻力的影响，也即物体运动的雷若数较小时（,Re10,3,的紊流流态。应注意到其阻力与速度的平方成正比。,3,、阿连阻力公式,在层流和紊流之间，有个过渡区，在此范围内，形状阻力和摩擦阻力同时影响物体的运动。为此，阿连在实验的基础上提出了一个适用于,Re=2300,范围内的阻力系数：,把该系数代入阻力通式，可以得到阿连阻力区下的个别阻力公式：,除此之外，还有一些学者提出了一些适用于不同雷若数的阻力公式，但上述三个公式是比较有代表性的。,由上面的分析可知，要求一个颗粒在流体介质中运动时的阻力，首先要知道雷若数，有了雷若数,Re,可以通过李莱曲线查出阻力系数,，再把阻力系数代入阻力通式即可求出颗粒运动的阻力。当然，如果雷若数就在个别公式（即上述的斯托克斯阻力公式、阿连阻力公式和牛顿阻力公式）对应的雷若数范围内，也可直接代入个别公式直接求的颗粒运动的阻力。,3-2,颗粒在介质中的自由沉降速度,什么是自由沉降：不受任何机械阻力的作用，只受介质阻力。理想的自由沉降是指一个颗粒在无限宽广的介质中的沉降。但这种情况是不存在的，一般把体积浓度小于,3%,时的沉降，近似地认为是自由沉降，颗粒之间的作用可以忽略。,一、球形颗粒在静止介质中的自由沉降,1,、自由沉降末速,什么是自由沉降末速？就是当颗粒发生自由沉降时，当加速度等于零的时候所达到的沉降速度，称为,自由沉降末速,。因为，从颗粒开始沉降到加速度等于零，这段时间很短，所以往往很多重选过程都是在自由沉降末速的状态下发生的。,沉降是受到的介质阻力：,根据牛顿第二定律，球体在介质中沉降过程的微分方程是：,有效重力：,自由沉降末速公式的推导,颗粒在介质中自由沉降时，所受到的力有：,把球的质量 代入上式并移项得：,当：,时，颗粒所达到的沉降速度为自由沉降末速,v,0,:,整理得：,该式称为,球形颗粒,在,静止介质,中,自由沉降末速,的通式。因为该式的推导过程中，采用了阻力通式，式中的阻力系数是阻力通式中的阻力系数。如果把不同阻力区的阻力系数代入上式，就可以得到颗粒在不同阻力区的沉降末速的个别公式。,例如斯托克斯阻力区的沉降末速个别公式,斯托克斯阻力系数：,牛顿阻力区的沉降末速个别公式,牛顿阻力系数：,如何求出自由沉降末速？因为求沉降末速，首先需要根据颗粒所处的流态来选择公式，但是，要判断流态就必须知道雷诺数，而雷诺数又跟速度有关！没有速度，无法求出雷诺数，也就无法选择求速度的公式。,阿连阻力区的沉降末速个别公式,阿连阻力系数：,试差法,计算步骤：,1),假设某种流型,2),用相应公式计算出,v,0,3),校核,Re,例如：假设沉降处在层流区，也即斯托克斯阻力区，则选用,Stokes,公式：,二、,球形颗粒沉降速度的计算,把有关参数代入上式计算，求出自由沉降末速,v,0,。然后再用该,v,0,带入雷诺数公式 ，看看,Re,数是否小于,1,，如果小于,1,，说明公式选择正确，计算结果可以采用，如果经验算，不在层流区，就要另选其它流态区公式计算。,例题：,直径为,80m,，密度为,3000kg/m,3,的固体颗粒在,25,水中自由沉降，试计算其沉降速度。,解：用试差法。假设颗粒在层流区沉降。,25,水密度为,996.9kg/m,3,，粘度为,0.897310,-3,Pa.s,。则,故假设正确，沉降末速：,验算：,三、非球形颗粒在静止介质中的自由沉降,因为不规则颗粒的比表面积比同体积球体要大，粘滞阻力大，形状不规则，压差阻力大，所以其所受阻力要比同体积球体大，,与自由沉降末速推导过程相同。用,dv,代替,d,，用,k,代替,：,可见，非球形颗粒在静止介质中的自由沉降末速等于球形颗粒在静止介质中自由沉降末速乘一个系数,该系数称为形状系数,若将形状系数,与球形系数,相比较，可以看出，两者很接近，因此在作粗略计算时，可以用球形系数,替代形状系数,。,3-3,颗粒的自由沉降等降比,由自由沉降末速公式可知，颗粒的沉降末速受很多因素的影响：颗粒的密度，粒度以及形状等。因而在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在一定的条件下可以具有相同的沉降末速。这些沉降末速相等的颗粒称为等降颗粒，,其中密度小的颗粒的直径与密度大的颗粒的直径之比称为等降比或等沉比,，用,e,0,表示。等降比是大于,1,的。根据等降比的定义，两个密度不同、粒度不同的颗粒的等降比可由两个颗粒的沉降末速相等导出：,1-,表示低密度物料；,2-,表示高密度物料。,当：,得：,把,e,0,定义为自由沉降等降比。,根据两种颗粒的,、,和介质的,，可以求得两种颗粒的等降比，也就是低密度颗粒与高密度颗粒直径之比。,在上述的,、,和介质,的条件下，任何低密度和高密度直径的比值不等于,e,0,的两个颗粒，它们的沉降速度都不相等。,V,01,=V,02,即：,如果：,则可以推导出：,说明低密度颗粒的沉降末速大于高密度颗粒的沉降末速。反之，如果该物料某两颗粒，其低密度颗粒的直径与高密度颗粒的直径之比小于自由沉降等降比,e,0,，则可以推导出,v,01,小于,v,02,。,可见，,等于等降比,的两个密度不同的颗粒，具有相同的沉降末速，如果两个密度不同的颗粒是精矿和尾矿，则该两种矿粒属于混杂过程。,小于等降比,的两个密度不同的矿粒，根据等沉比的定义，说明高密度矿粒的沉降末速大于低密度矿粒的沉降末速，对于选煤而言属于正分选。,大于等降比,的两个密度不同的矿粒，说明高密度矿粒的沉降末速小于低密度矿粒的沉降末速，对于选煤而言属于反分选。,4mm,0.5mm,1mm,2mm,低密度颗粒,高密度颗粒,上述等降比等于,4,，低密度颗粒与高密度颗粒直径之比只要小于,4,都可以实现正分选，如果等降比等于,6,，则低密度颗粒与高密度颗粒直径之比只要小于,6,都可以实现正分选。对于分选而言，等沉比越大越好，分选粒级范围越宽。,如何才能使等降比增加？,2,-,1,增加,e,0,增加,增加,e,0,增加。,在求上述等降比时，采用的是沉降末速通式，所以由此求得的自由沉降等降比也是通式。,对于不同流态下的不规则颗粒的自由沉降等降比的个别公式，可以用不规则形状颗粒在不同流态下的沉降末速个别公式列等式求得。,比如斯托克斯阻力范围的不规则颗粒的自由沉降等降比为：,式中：,d,v,等体积直径,球形系数,非球形颗粒沉降末速中利用球形系数,替代形状系数,阿连阻力范围不规则颗粒自由沉降等降比：,牛顿阻力范围不规则颗粒自由沉降等降比：,3-4,颗粒在粒群中的干涉沉降,一、颗粒干涉沉降的特点,如果在介质中存在许多颗粒，也就是存在一个颗粒群，对任一个颗粒而言，其沉降速度除了受自由沉降因素支配以外，还有许多周围颗粒的存在引起的附加因素的影响，这种沉降称为,干涉沉降,。,干涉沉降有如下附加因素：,与器壁和邻近颗粒间的直接碰撞和摩擦引起的机械阻力；,大量颗粒沉降时，使介质绕流速度增加引起的介质阻力（自由沉降时绕流阻力较小）；,因粒群与介质组成悬浮体，其密度大于介质的密度，颗粒将受到比分散介质大的浮力作用。,由于上述因素的干扰，必然是粒群的干扰沉降速度小于单个颗粒的自由沉降速度：,v,T,v,0,由于粒群的干扰沉降受到粒群中颗粒之间的相互影响，所以干扰沉降的速度与粒群在介质中的体积浓度有关。,粒群的体积浓度（或称容积浓度）是指单位体积悬浮液中固体颗粒体积所占的百分数：,式中：,V,g,悬浮液中固体颗粒的体积，,V,悬浮液中固体颗粒体积与液体体积之和。,单位体积悬浮液内液体所占体积的百分数称为松散度：,=1-,前苏联的利亚申科利用均匀粒群（密度和粒度均相同的粒群）在上升水流中的悬浮研究了粒群干涉沉降规律。实验装置见图，干涉沉降玻璃管的直径为,30mm50mm,，其中的粒群用筛网支撑，玻璃管侧面配有侧压管，由切向向涡流管供水，使水旋转上升，造成玻璃管中的水流均匀上升，玻璃管上面配有溢流槽，用于接收溢出的固体颗粒和水流。通过试验可以得出如下结论：,v,T,=u,a,即粒群的干涉沉降速度等于当粒群稳定悬浮时的上升水速。试验开始，没有给水之前，粒群静止与筛网之上，当逐渐加大给水量到一定值时，粒群开始上升，并稳定悬浮于玻璃管的水中，根据从玻璃管上面溢出的水量和玻璃管直径可以计算出玻璃管中的水速：,然后突然停止给水，粒群开始下降，此时可以测定粒群干涉沉降速度。发现该速度等于玻璃水管横断面的水速；,v,T,1,即：,可见干涉沉降等降比总是大于自由沉降等降比：,e,T,e,0,且随着容积浓度的增加而增加，这有利于加大分选的粒级范围。,第四章 可选性及可选性的评价,4-1,煤的浮沉试验资料的整理计算与分析,本章主要是讨论重选过程中物料的可选性以及可选性的评价，包括物料分选成指定产品的难易程度以及重选产品的预测。重选是根据物料的密度不同实现分选的，所以分选原料的密度组成是评价可选性的依据。,典型的浮沉试验资料见下表（讲义中第,278,页）。包括表头、原始实验数据以及由该数据经过计算转换的数据。其中第,2,栏的重量和第,5,栏的灰分是有浮沉试验所得。,1.301.40,密度级占,1325mm,本级的百分数（基数不包括煤泥）,扣除煤泥后物料占,1325mm,本级的百分数（基数包括煤泥）,煤泥占,1325mm,本级的百分数（基数包括煤泥）,第,3,栏：以,24.494kg,为,100%,，用各密度级的重量除以,24.494kg,，即得扣除煤泥后各密度级占总重（,1325mm,粒级）的百分数。比如：,第,4,栏：求各密度级占全样的产率（其中,18.322,是指占整个入选煤样的百分数，其基数还包括筛分煤泥）。比如：,煤泥占全样的百分数,扣除浮沉煤泥后占全样的百分数,1.301.40,密度级占全样的百分数,合计灰分是各个密度级的灰分加权平均而得，比如去处煤泥后本级合计灰分：,同理包括煤泥的总灰分：,浮物累计产率：,浮物累计灰分：,表,4-1,浮 沉 试 验 报 告 表,浮沉试验编号：试验日期：年 月 日,煤样粒级：,1325mm,（自然级）本级占全样产率：,18.322%,试验前煤样重量（空气干燥状态）：,24.965kg,灰分：,22.42%;,全硫（,St,）,:%,密度级,g/cm,3,重 量,质 量,累 计,kg,占本级产率,%,占全样产率,%,灰分,%,全硫,%,浮 物,沉 物,产率,%,灰分,%,产率,%,灰分,%,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,2.00,3165,12.92,2.345,78.73,100.00,22.14,12.92,78.73,合 计,24.494,100.00,18.146,22.14,去煤泥,24.494,99.04,18.146,22.14,煤 泥,0.238,0.96,0.176,19.16,总 计,24.732,100.00,18.322,22.11,沉物累计的产率和灰分的计算过程与上述相反。,该表表示的是,1325mm,一个粒度级的密度分布。实际的浮沉试验中，首先是把煤炭分成许多粒度级，在对每个粒度级作浮沉试验，再把每个粒度级的浮沉试验结果综合成一个综合的浮沉试验。见下表（讲义中第,280,页），其中：第,17,、,18,和,19,栏为,0.550mm,粒级的综合浮沉试验表。,第,18,栏是,3,、,6,、,9,、,12,和,15,栏之和；,第,17,栏可以通过,18,栏求得；,第,19,栏可以通过第,3,栏、,4,栏，第,6,栏、,7,栏，第,9,栏、,10,栏，第,12,栏、,13,栏，第,15,、,16,栏加权平均所得。,表,4-2,筛分浮沉试验综合报告表,煤样粒级：,50-0.5mm,重 量：,kg,灰分：,%,煤样名称：取样日期：年 月 日，试验日期：年 月 日,50-25mm,25-13mm,13-6mm,6-3mm,3-0.5mm,50-0.5mm,产率，,%,33.029,灰分，,%,21.71,产率，,%,24.605,灰分，,%,21.63,产率，,%,15.874,灰分，,%,22.83,产率，,%,13.283,灰分，,%,19.24,产率，,%,8.303,灰分，,%,15.94,产率，,%,95.094,灰分，,%,21.03,占本级,%,占全样,%,灰分,%,占本级,%,占全样,%,灰分,%,占本级,%,占全样,%,灰分,%,占本级,%,占全样,%,灰分,%,占本级,%,占全样,%,灰分,%,占本级,%,占全样,%,灰分,%,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,2.00,10.86,3.566,81.12,12.51,3.053,79.43,13.49,2.133,79.29,11.17,1.474,78.19,8.19,0.646,76.99,11.56,10.872,79.64,合 计,100.00,32.289,20.74,100.00,24.408,21.69,100.00,15.812,21.59,100.00,13.196,19.19,100.00,0.887,15.90,100.00,94.132,20.50,煤 泥,0.61,0.200,17.24,0.80,0.197,18.80,0.39,0.062,21.16,0.65,0.087,21.59,5.01,0.416,17.13,1.01,0.962,18.16,总 计,100.00,33.029,20.72,100.00,24.605,21.67,100.00,15.874,21.59,100.00,13.283,19.21,100.00,8.303,15.96,100.00,95.094,20.48,筛分,浮沉,密度级,4-2,原煤的可选性曲线,可选性曲线是评价物料可选性的最基本的曲线，该曲线包含了物料分选的难易以及分选理论指标的所有信息。绘制可选性的原始数据就是物料的密度组成。根据浮沉试验的综合报告表,4-2,，再列出以下专门用于绘制可选性曲线的分选物料的密度组成表,4-3,（书中的,279,页）。,表,4-3,（书中的,279,页）的,1,、,2,和,3,栏来自于表,4-2,（,P,280,）的,1,、,17,和,19,栏。由,2,、,3,栏可以计算出浮物和沉物的累积产率和灰分，即,4,、,5,、,6,和,7,栏。,分选密度,0.1g/cm,3,中的第,8,栏来自于第,1,栏。第,9,栏由,2,栏得到。比如：,1.30 0.1g/cm,3,密度物含量：,10.69+46.15=56.84,1.40 0.1g/cm,3,密度物含量：,46.15+20.14=66.29,注意：,1.80 0.1g/cm,3,密度物含量从表中的数据无法计算，因为缺少,1.801.90,密度级的物料含量，但如果作浮物累计曲线，可以从浮物累计曲线查出该密度级的物料量（该表中的,2.69,就是从可选性曲线中的密度曲线上查出的）。,密度级,g/cm3,产率,%,灰分,%,累 计,分选密度,0.1g/cm3,浮 物,沉 物,密度,g/cm3,未扣除,矸石,产率,%,扣除矸石,产率,%,产率，,%,灰分，,%,产率，,%,灰分，,%,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,2.00,11.55,79.64,100.00,20.50,11.55,79.64,合 计,100.00,20.50,表,4-3 50-0.5mm,粒级原煤浮沉试验资料,由表,4-3,绘制的可选性曲线见图，一共包括,5,条曲线。即：,浮物曲线，也称,曲线；,沉物曲线，也称,曲线；,灰分特性曲线（基元灰分曲线）也称,曲线；,密度曲线，也称,曲线；,邻近密度物含量曲线，也称,曲线。,J,H,62.52%,20%,80%,10%,1.54,25%,15.60%,可选性曲线的绘制：,在,200mm,200mm,的坐标纸上绘出直角坐标，下面的横坐标为灰分；上面的横坐标为密度；左面的纵坐标为浮物产率，方向由上而下增值；右面的纵坐标为沉物产率，方向由下而上增值。,浮物曲线（,曲线）,:,表,4-3,（书中的,279,页）中的,4,和,5,栏，即浮物累计产率和累计灰分，曲线与下横坐标轴的交点是原料煤的灰分，与上坐标轴的交点与灰分特性曲线重合，是最低密度物的灰分。曲线上任意一点表示浮起物料的灰分和产率，也即是精煤的理论灰分和产率。,沉物曲线（,曲线）,:,表,4-3,中的,6,和,7,栏，即沉物累计产率和累计灰分，曲线与上面的横坐标的交点等与原料煤的灰分，曲线与下面的横坐标轴的交点与灰分特性曲线重合表示最高密度物的灰分，曲线上的任意一点表示沉物的理论产率和理论灰分；,灰分特性曲线（,曲线，基元灰分曲线,）：,表,4-3,中的,3,和,2,或,4,栏，即各密度级的灰分作为横坐标，其对应的各密度级产率或者对应的累积产率作为纵坐标，得到阶梯形图，取个矩形垂线的中点，用一条光滑的线连起来，即得到灰分特性曲线，它表示任一窄密度级物料的灰分；,密度曲线（,曲线,）：,表,4-3,（书中的,279,页）中的,1,和,4,栏，第,1,栏密度级采用的是密度的上限值（比如,1.30-1.40,，则采用,1.40,）作为上面的横坐标，各密度级对应的累积产率作为纵坐标。曲线上任意一点在横坐标上的值为理论分选密度,i,对应的左面的纵坐标（浮物累计产率坐标）则是在该密度分选出的浮物理论产率。对应的右面的纵坐标（沉物累计产率坐标）则是在该密度下分选出的沉物理论产率；,邻近密度物含量曲线（,曲线或,0.1,曲线）：,在前面提到，表,4-3,中的第,9,栏,1.80,邻近密度物含量无法直接由该表的第,2,栏得到，因为缺少,1.801.90,密度级的浮沉试验。那么该密度级的含量可由该浮物累计曲线查出，由,曲线查得密度,1.90,对应的浮物累计产率,87.39%,，又由表,4-3,可知密度小于,1.70,对应的浮物累计产率为,54.70%,由此可得,1.80 0.1,密度级的含量为：,1.80 0.1,=87.39%-84.70%=2.69%,需要说明的是，该曲线的绘制不是直接采用表,4-3,中第,8,栏和第,9,栏的数据。,因为该曲线的作用是用来评价在原料煤不同分选密度下的可选性的难易程度，而这个难易程度是由分选密度邻近密度物含量的多少决定的，,应该排除密度过高的物料的影响，也就是说矸石含量会影响可选性的可比性。为此，,采用表,4-3,中的第,8,栏和第,9,栏经过换算的,数据，也就是把第,9,栏的数据扣除,+2.0g/cm,3,的,矸石。换算公式为：,根据,煤炭可选性评定方法,（,GB/T16417-1996,）,当采用的理论分选密度小于,1.7g/cm,3,时，以扣除,+2.0g/cm,3,的,矸石,为,100%,计算，当采用的理论分选密度等于或大于,1.7 g/cm,3,时，以扣除,-1.50g/cm,3,的低密度物料为,100%,计算，,该可选性曲线可以用,EXCEL,绘制，可以参考刊物,选煤技术,。后面的大作业希望用计算机绘制。,4-3,可选性曲线的应用,一、确定选煤产品数质量理论指标,1,、当分选两种产品时，给定一个产品的数量指标或质量指标，利用可选性曲线可查出全部理论指标,比如：要求精煤的灰分为,10%,，可从横坐标灰分值为,10%,引一垂线与,曲线交于,a,点，过,a,点引水平线分别交,曲线于,b,点，交,曲线于,c,点，交,曲线于,d,点。,a,点对应于左面纵坐标值是精煤理论产率：,80%,；,b,点对应于下面横坐标值是边界灰分,25%,；,c,点对应右边纵坐标值是沉物的理论产率,20%,，对应的下面横坐标为产物的理论灰分,62.52%,；,d,点对应的上面的横坐标是理论分选密度,i=1.54,。,由,d,点引垂线交,曲线于,e,点。,e,点对应于左边纵坐标的值是分选密度为,1.54,时的邻近密度物含量,15.60%,，即,:,1.56 0.1,=15.60%,（属于易选煤）,2,、当分选三种产品时，如果已知数、质中的两个指标，通过可选性曲线可查和补充计算出全部理论指标,例如：,当要求精煤灰分为,10%,、矸石灰分为,80%,时，可按上述相同的方法查出精煤理论产率,j,=80%,=25%,i,=1.54,1.56 0.1,=15.60%,矸石的理论产率：,g,=11.50%,。剩余的为中间产品（即中煤），其产率：,z,=100%-80%-11.50%=8.5%,灰分：,二、定性评价原煤的可选性,定性地判断原料煤的可选性是根据可选性曲线的形状。,a,、物料中高密度物和低密度物界限分明，没有中间产物，及容易把高密度物和低密度物分开为两种产品见图,a,。,a,b,、物料中也存在高密度物和低密度物，但界限不分明，无机矿物在物料中分布比较均匀，中间产物含量很高见图,b,。,图,b,c,、图,c,是一种实际的情况，绝大部分煤炭的可选性曲线的形状是如此，高比度物料和低密度物料都占有较高的比例，尤其是低密度物料，中间物料也含有一些，但量不是太大。,图,c,总体来说，,曲线,高灰分和低灰分部分陡直，中间平缓，是易选煤，否则属难选煤。,三、定量评价原煤的可选性,原料煤可选性的评价主要是根据分选密度邻近物含量的多少，含量越高，可选性越差，含量越低，可选性越好。国标规定的评价标准如下：,表,6-6,煤炭重选可选性评定等级,邻近密度物含量,（,i,0.1,）,%,可选性等级,10.0,极易选,10.1-20.0,易 选,20.1-30.0,中等可选,30.1-40.0,难 选,40.0,极难选,注：,1.,该标准适用于粒度大于,0.5mm,的颗粒；,2,分选密度采用理论分选密度,i,，按精煤灰分要求在可选性曲线上查出，取值到小数 点后 第二位；,3,根据,煤炭可选性评定方法,（,GB/T16417-1996,）,当采用的理论分选密度小于,1.7g/cm,3,时，以扣除,+2.0g/cm,3,的,矸石,为,100%,计算，当采用的理论分选密度等于或大于,1.7 g/cm,3,时，以扣除,-1.50g/cm,3,的低密度物料为,100%,计算。,四、计算重力选煤分选作业的数量效率和质量效率,数量效率,是指与精煤实际灰分相等时，精煤实际产率和理论产率的百分比：,质量效率,是指与精煤实际产