矿物加工颗粒学PDF电子书下载

前言 1

基础篇 1

1 绪论 1

1.1 颗粒与颗粒学 1

1.2 颗粒的分类 1

1.2.1 按成因分类 1

1.2.2 按粒度大小分类 2

1.3 颗粒学的应用 2

参考文献 3

2 颗粒几何特征 4

2.1 颗粒的大小 4

2.1.1 粒径和粒度 4

2.1.2 粒度分布 8

2.2 颗粒的形状 16

2.2.1 颗粒形状的定性分析 17

2.2.2 颗粒形状的定量分析 17

2.2.3 形状系数的应用 23

2.3 颗粒表面 25

2.3.1 颗粒表面的形貌 25

2.3.2 颗粒的比表面积与理论计算 29

参考文献 31

3 颗粒测量 33

3.1 测量方法的分类 33

3.2 测量方法的选择 33

3.3 采样与处理 35

3.3.1 取样规则 36

3.3.2 大量物料中的取样 36

3.3.3 悬浮液取样 37

3.3.4 试样的制备 38

3.3.5 被测物料的分散处理 42

3.4 颗粒粒度的测定 45

3.4.1 粒度测量方法分类 45

3.4.2 粒度测定方法 46

3.5 比表面积测定 62

3.5.1 气体吸附法 63

3.5.2 气体渗透法 66

3.5.3 压汞法 67

3.6 孔径大小的测定 68

3.6.1 孔尺寸分类 68

3.6.2 显微照相法 68

3.6.3 压汞法 69

3.6.4 气体吸附法 70

3.7 颗粒在线分析 71

3.7.1 HIAC颗粒计数器 71

3.7.2 超声波衰减测定 71

参考文献 73

4 颗粒堆积 75

4.1 典型的堆积参数 75

4.2 球体的堆积 76

4.2.1 等径球体的有规则排列 76

4.2.2 等径球体的随意堆积 76

4.2.3 异径球体的堆积 77

4.3 颗粒的堆积 78

4.3.1 不连续尺寸颗粒的堆积 78

4.3.2 连续尺寸颗粒的堆积 81

4.3.3 空隙率的理论计算 82

4.4 颗粒紧密堆积理论 83

4.4.1 Horsfield和Fuller的紧密堆积理论 83

4.4.2 Alfred方程 84

4.4.3 隔级堆积理论 85

4.4.4 紧密堆积的经验 85

4.5 影响颗粒堆积的因素 86

4.6 堆积理论的应用 88

4.6.1 指导流程和设备选择 88

4.6.2 指导研究和生产 88

4.6.3 控制工艺和产品质量 88

参考文献 89

5 颗粒物理 91

5.1 颗粒的磁性 91

5.1.1 物质的磁性 91

5.1.2 矿物颗粒的磁化 96

5.1.3 颗粒体的堆积率与磁性 98

5.1.4 超微细磁性颗粒的应用实例 99

5.2 颗粒的光学性质 99

5.2.1 光在分散体系中的传播 99

5.2.2 光的散射 100

5.2.3 光的反射 103

5.2.4 光的吸收 103

5.2.5 光的衰减 105

5.3 颗粒的电性 105

5.3.1 颗粒的带电现象 105

5.3.2 颗粒带电的机理 106

5.3.3 颗粒带电量的测量 108

5.3.4 颗粒体的电性 109

5.4 颗粒的热学性质 112

5.4.1 能量分析和热力学关系 112

5.4.2 颗粒的熔点和溶解度 114

5.4.3 热容 116

5.5 颗粒的其它物理性质 118

参考文献 119

6 颗粒的界面化学 121

6.1 表面现象和表面能 121

6.1.1 表面现象 121

6.1.2 固体的表面能和表面应力 121

6.1.3 固体表面能的估算 122

6.1.4 固体表面能的实验测定 124

6.1.5 表面活性 127

6.2 颗粒界面的吸附特性 128

6.2.1 概述 128

6.2.2 颗粒对气体和水蒸汽的吸附 128

6.2.3 颗粒在溶液中的吸附 130

6.3 矿粒表面的润湿性 136

6.3.1 润湿的物理意义和宏观判别指标 136

6.3.2 矿物的亲水性和疏水性 137

6.3.3 颗粒润湿性的测量 138

6.4 颗粒的分散与凝聚 141

6.4.1 状态及类型 142

6.4.2 气体中粒子的凝聚 142

6.4.3 液体中颗粒的分散与凝聚 147

参考文献 151

7 颗粒的机械力化学 153

7.1 机械力化学的概念 153

7.2 机械力诱发矿物结构的变化 153

7.2.1 晶体矿物的结构变化 153

7.2.2 非晶体矿物结构的变化 161

7.3 物理化学性质的变化 161

7.3.1 分散度 161

7.3.2 溶解度和溶解速率 162

7.3.3 密度 165

7.3.4 电性 166

7.3.5 颗粒表面的吸附能力 167

7.3.6 离子交换和置换能力 169

7.3.7 表面自由能 170

7.4 机械力化学反应 170

7.4.1 断裂形变伴随的化学现象 171

7.4.2 机械力化学分解反应 172

7.4.3 相间机械化学反应 173

参考文献 176

8 颗粒力学 178

8.1 概述 178

8.2 颗粒接触点上的间力 178

8.2.1 固体表面间的摩擦力 178

8.2.2 颗粒间的内聚力 178

8.3 颗粒体的摩擦角特性 180

8.3.1 内摩擦角 180

8.3.2 安息角 181

8.3.3 壁摩擦角和滑动摩擦角 182

8.3.4 运动角 182

8.3.5 空隙率对颗粒体角特性的影响 183

8.4 颗粒体的剪切强度和剪切试验 185

8.5 颗粒体的抗拉强度 188

8.5.1 颗粒体抗拉强度的测量 188

8.5.2 抗拉强度分析 191

8.6 颗粒体的压制 193

8.6.1 颗粒体的压制机理 193

8.6.2 颗粒体容积随压制压力的变化 194

8.6.3 压制状态下颗粒体的密度分布 196

参考文献 197

9 颗粒与流体混合物的流动 199

9.1 颗粒在流体中运动的基本概念 199

9.1.1 微细颗粒在流体中的扩散 199

9.1.2 流体对颗粒运动的阻力 203

9.1.3 颗粒的沉降速度 204

9.2 颗粒悬浮液的流变学 209

9.2.1 牛顿流体和粘度 209

9.2.2 非牛顿流体按流变特点的分类 209

9.2.3 与时间无关的非牛顿流体 210

9.2.4 与时间有关的非牛顿流体 212

9.2.5 流变特性测量和数据解析 212

9.3 颗粒与流体混合物管道流动的基本概念 214

9.3.1 颗粒物料管道输送概述 214

9.3.2 机械能量平衡和压力降的关系 216

9.3.3 流动型态和转变速度 217

9.4 水平管流动流型的转变速度 218

9.4.1 固-液混合物不对称悬浮流速V？2 219

9.4.2 固-气混合物不对称悬浮流速V？2 220

9.5 水平管流动中的压力降 220

9.5.1 压降的一般表达式 220

9.5.2 对称悬浮流动的压降(V？>Vml) 222

9.5.3 不对称悬浮流动的压降(m2<Vm<Vm1) 223

9.6 非牛顿流体在圆管内的流动 225

9.6.1 过渡流速的确定 226

9.6.2 层流的摩阻损失 227

9.6.3 套流的摩阻损失 229

参考文献 232

10 颗粒的流态化 234

10.1 概述 234

10.2 气-固流化状态 234

10.2.1 气--固流化床的基本装置 234

10.2.2 气流通过床层的状态 235

10.3 流化床的似流体特性 236

10.4 流化床的基本参数 238

10.4.1 临界流化速度与终端流化速度 238

10.4.2 流化床的特征数 239

10.4.3 流化床的空隙率 240

10.4.4 流化床的压降 240

10.4.5 流化床的密度 241

10.5 流态化的分类与判别 244

10.5.1 流态化的分类 244

10.5.2 流化状态的判别 245

10.6 流化床中的气泡行为及不稳定现象 246

10.6.1 气-固流化床的物相组成 246

10.6.2 流化床中气泡的产生与合并 247

10.6.3 流化床中的几种不稳定现象 249

参考文献 251

应用篇 253

11 超细粉碎设备及工艺 253

11.1 概述 253

11.2 冲击式超细粉碎设备及工艺 253

11.2.1 高速机械冲击式磨机 253

11.2.2 气流磨 255

11.3 磨介运动式磨机 262

11.3.1 搅拌磨 262

11.3.2 振动磨 263

11.4 无磨介运动式磨机 265

11.4.1 雷蒙磨 266

11.4.2 胶体磨 266

11.4.3 高压辊磨机 267

11.4.4 行星磨 268

11.5 微细分级设备及工艺 269

11.5.1 概述 269

11.5.2 干式分级机 269

11.5.3 湿式分级机 271

11.6 超微粉碎与分级设备的选择及应用 273

11.6.1 工艺设备的选择 273

11.6.2 微细粒粉碎及分级设备的应用 273

11.7 助磨剂 276

11.7.1 概述 276

11.7.2 助磨剂的分类及应用 277

11.7.3 助磨剂的作用机理 279

参考文献 281

12 磁选新技术在细粒物料分离中的应用 283

12.1 概述 283

12.2 高梯度磁分离技术的原理 284

12.3 高梯度磁分离设备 286

12.3.1 周期式高梯度磁分离机 286

12.3.2 连续式高梯度磁分离机 287

12.3.3 高梯度磁分离机的发展 287

12.4 高梯度磁分离技术的应用 289

12.4.1 弱、顺磁性矿物的分选 289

12.4.2 钢铁工业用水的HGMS处理 289

12.4.3 电厂用水的处理 290

12.4.4 HGMS在化学工业中的应用 292

12.4.5 HGMS在医学方面的应用 292

12.5 磁絮凝分选法 293

12.5.1 强磁性矿物粒子的磁絮凝分选 293

12.5.2 弱磁性矿物微粒的磁絮凝分选 294

12.6 磁种分选法 298

12.6.1 磁种分选法基本原理 298

12.6.2 磁种的类型及其制备 300

12.6.3 磁种分选法的应用 301

参考文献 303

13 微细粒难选矿物及物料的分离技术 305

13.1 概述 305

13.2 选择性疏水聚团分选法 305

13.2.1 选择性疏水聚团分选的基本原理 305

13.2.2 选择性疏水聚团工艺的特点及应用 306

13.3 剪切絮凝浮选 309

13.4 载体浮选 311

13.5 双液分离分选法 314

13.6 特殊浮选 317

13.6.1 特殊浮选的基本原理 317

13.6.2 特殊浮选的应用 320

13.7 微生物冶金技术 323

13.7.1 微生物冶金技术在矿物工程中的应用 323

13.7.2 微生物在工业废水处理中的应用 327

参考文献 327

14 超纯煤的制选工艺 330

14.1 概述 330

14.2 化学深度脱灰法 330

14.2.1 氢氟酸法 330

14.2.2 常规酸碱法 332

14.2.3 熔融碱沥滤法(MCL) 338

14.2.4 化学煤 339

14.3 物理化学深度脱灰法 342

14.3.1 油团聚脱灰法 342

14.3.2 油团聚脱灰机理及工艺因素 346

14.4 两种深度脱灰法的对比 356

参考文献 357

15 流态化分离技术 359

15.1 概述 359

15.2 流态化分离的基本原理 360

15.2.1 提高干法选煤效果的有效途径 360

15.2.2 矿物颗粒在气-固流化床中的受力分析 361

15.3 流化状态的控制及实验研究方法 363

15.3.1 矿物分选对流化床的要求 363

15.3.2 流化床实验研究系统 364

15.4 高密度稳定流化床技术及静态分离 365

15.4.1 气-固两相流化床散式化的途径 365

15.4.2 分布器 365

15.4.3 加重质及混合技术 366

15.4.4 流化气速与压力的选择 368

15.4.5 流化床均匀稳定性测试 368

15.4.6 影响流化床的其它因素 370

15.4.7 流化床模型静态分离试验研究 371

15.5 流化床连续分选设备 372

15.5.1 流化床分选机研究设计概况 373

15.5.2 大型流化床的均匀稳定 377

15.5.3 连续分选的实现 379

15.5.4 流化床分选机工艺参数的合理选择 380

15.6 流化床选煤工艺系统及计算方法 381

15.6.1 流化床选煤工艺流程 381

15.6.2 流化床分选产品计算原则 384

15.6.3 介质系统计算原则 385

15.7 分选过程的动态稳定性与操作 386

15.7.1 分选过程动态稳定性分析 386

15.7.2 流化床选煤过程中的操作 388

15.7.3 流化床密度与床高的测控 388

15.8 评价与展望 391

15.8.1 50t/h流化床选煤系统的效果 391

15.8.2 评价 391

15.8.3 展望与发展 393

参考文献 394

16 高浓度水煤浆的制备 396

16.1 水煤浆的发展概况 396

16.2 水煤浆的特性及影响因素 397

16.2.1 流动性 397

16.2.2 稳定性 407

16.2.3 燃烧性 410

16.3 水煤浆的制备 412

16.3.1 煤种的选择 412

16.3.2 级配 414

16.3.3 添加剂 417

16.3.4 制备工艺 426

16.4 我国发展水煤浆的前景 430

参考文献 430

17 颗粒物料的脱水--固液分离技术 433

17.1 概述 433

17.2 固液分离过程及分离效率 433

17.2.1 固液分离过程 433

17.2.2 固液分离效率 434

17.3 颗粒物料脱水方法及流程分类 438

17.3.1 颗粒物料中水分的性质 438

17.3.2 脱水方法与脱水流程 438

17.4 聚沉和絮凝 439

17.4.1 聚沉和絮凝的作用效果 439

17.4.2 无机凝聚剂和絮凝剂 440

17.4.3 影响絮凝的因素 440

17.5 沉降浓缩 441

17.5.1 重力沉降浓缩的基本原理 442

17.5.2 重力沉降浓缩的新设备 443

17.5.3 离心沉降浓缩 445

17.6 过滤 448

17.6.1 概述 448

17.6.2 过滤理论 449

17.6.3 过滤机的分类及选择 450

17.6.4 新型过滤设备 452

17.7 电凝聚 电过滤 457

17.7.1 电凝聚 457

17.7.2 电过滤 458

17.8 助滤剂 460

17.8.1 表面活性剂型助滤剂及助滤机理 460

17.8.2 絮凝剂型助滤剂及助滤机理 462

17.8.3 固体颗粒型助滤剂 463

参考文献 464

18 矿物表面改性 465

18.1 概述 465

18.1.1 矿物表面改性的目的 465

18.1.2 表面改性剂 465

18.2 偶联剂 466

18.2.1 硅烷偶联剂 466

18.2.2 钛酸酯偶联剂 471

18.2.3 铝酸酯偶联剂 475

18.3 其它矿物表面改性剂 478

18.3.1 表面活性剂改性剂 478

18.3.2 聚合物改性剂 479

18.3.3 无机物改性剂 480

18.4 矿物表面改性的方法与装置 481

18.4.1 矿物表面改性的方法 481

18.4.2 表面改性装置 484

18.5 表面改性效果的评定 486

18.5.1 润湿性 487

18.5.2 分散性 488

18.5.3 红外光谱(IR) 489

18.5.4 X光衍射 490

18.5.5 热分析 490

18.5.6 表面分析新技术 491

参考文献 493