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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
16、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。采用钢棒时称棒磨。棒磨机的待点是磨矿作用带有选择性，在棒与棒之间和棒与筒壁之间的被磨物料中，较粗颗粒受到破碎较多，细物料受到的破碎机会则较少，如图49所示，因而产品的粒度比较均匀，粒度分布较窄，不符合达到较高堆积效率的要求。所以单独采用棒磨机制浆是不可取的。但是，若采用两磨机双峰级配的制
17、浆工艺，则可选用俸磨机粗磨，以便得到较均匀约粗粒产品，为双峰级配创造更有利的条件。球磨机的合理配球问题，一般是根据给矿和球磨机的工作条件，先计算所需的最大球径，其他球径的装入比例由经验表格中选取。16简述振动磨机的磨矿作用及受力分析。振动磨机的工作单元是一个筒体。筒内装有球形、圆柱形或棒状磨介及被磨物料。筒体支承在弹性机座上由激振装置带动，在垂直于筒体轴线的平面上作圆形或近似于圆振动。在筒体振动作用下，筒内磨介产生下列两种磨矿作用。(1)受磨擦力的带动，磨介沿筒体相同的回旋方向剧烈地自转，磨介间产生强烈的研磨作用。(2)筒内每个磨介和其中的颗粒都将与筒体一样随筒体在空间作旋转运动，旋转的角速度
18、及半径可近似地与筒体相同。当离心力克服重力后，磨介沿着旋转的切线方向向空间作抛射运动，结果，在磨介之间，磨介与筒壁间以及磨介与物料间产生的剧烈的碰撞击碎作用。磨介作旋转振动运动的受力分析，如图所示。17试论述水煤浆制浆工艺的主要环节及其作用。P121水煤浆制备工艺通常包括选煤(脱灰、脱琉)、破碎、磨矿、加入添加剂、捏混、搅拌与剪切，以及为剔除最终产品中的超粒与杂物的滤浆等环节。制备工艺取决于原料煤的性质与用户对水煤浆质量的要求。(1)选 煤 当原料煤的质量满足不了用户对水煤浆灰分、硫分与热值的要求时，制浆工艺中应设有选煤环节。除制备超低灰（灰分小于1)精细水煤浆外，制浆用煤的洗选均采用常规的选
19、煤方法。大多数情况下选煤应设在磨矿前，只有当煤中矿物杂质嵌布很细，需经磨细方可解离杂质选出合格制浆用煤时，才考虑采用磨矿后再选煤的工艺。(2)破碎与磨矿在制浆工艺中，破碎与磨矿是为了将煤炭磨碎至水煤浆产品所要求的细度，并使粒度分布具有较高的堆积效率。它是制浆厂中能耗最高的环节。为了减少磨矿功耗，除特殊情况外(如利用粉煤或煤泥制浆)，磨矿前必须先经破碎。磨矿可用干法，亦可用湿法。磨矿回路可以是一段磨矿，也可以是由多台磨机构成的多段磨矿。原则上各种类型的磨机，例如雷蒙磨、中速磨、风扇磨、球磨、棒磨、振动磨与搅拌磨都可用于制浆。 (3)捏混与搅拌捏混只是在干磨与中浓度湿磨工艺中才采用。它的作用是使干
20、磨所产煤粉或中浓度磨矿产品经过滤机脱水所得滤饼能与水和分散剂均匀混合，并初步形成有一定流动性的浆体，以便于在下一步搅拌工序中进一步混匀。搅拌在制浆厂中有多种用途。它不仅仅是为了使煤浆混匀，还具有在搅拌过程中使煤浆经受强力剪切，加强药剂与煤粒表面间作用，改善浆体流变性能的功能。在制浆工艺的不同环节，搅拌所起的作用也不完全相同。(4)滤 浆。制浆过程中必然会产生一部分超粒和混入某些杂物，它将给贮运和燃烧带来困难，所以产品在装入贮罐前应有杂物剔除环节，一般用可连续工作的筛网(条)滤浆器。（5）其它为了保证产品质量稳定，制浆过程中还应有煤量、水量、各种添加剂量、煤浆流量、料位与液位的在线检测装置及煤量
21、、水量与添加剂加入量的定量加入与闭路控制系统。18试论述中浓度水煤浆和高浓度制浆工艺的主要特点及差异。P124所谓中浓度磨矿制浆工艺，是指采用50左右浓度磨矿的制浆工艺。由于中浓度磨矿产品粒度分布的堆积效率不高，所以很少采用单一磨机中浓度磨矿工艺。图54为二段中浓度磨矿制浆工艺。该工艺为改善最终产品的粒度分布，先从粗磨产品中分出一部分再进行细磨，然后分别或混合进行过滤、脱水。脱水后的滤饼加入分散剂捏混、搅拌调浆。如果需要进一步提高水煤浆的稳定性，还需要加入适量的稳定剂。加入稳定剂后还需要经搅拌混匀、剪切，使浆体进一步熟化。进入贮罐前还必须经过滤浆，去除杂物。高浓度磨矿制浆工艺如图53。它的特点
22、是煤炭、分散剂和水一起加入磨机，磨矿产品就是高浓度水煤浆。如果需要进一步提高水煤浆的稳定性，还需要加入适量的稳定剂。加入稳定剂后还需要经搅拌混匀、剪切，使浆体进一步熟化。进入贮罐前还必须经过滤浆，去除杂物。主要差别：中浓度磨矿时磨机的能力高，但磨矿产品要经过过滤脱除多余水分，滤饼与分散剂需经捏混和强力搅拌才能均匀混和成浆，工艺流程不如高浓度磨矿制浆工艺简单。由于中浓度磨矿本身的产品粒度分布不如高浓度磨矿的宽，虽有两段磨矿调整粒度分布的环节，如果对两部分的细度及配比掌握不当，最终产品的粒度分布也未必会合理。19水煤浆分散剂有何作用，其作用机理主要包括那几个方面。P142 水煤浆分散剂是一种可促进
23、分散相(如水煤浆中的煤粒)在分散介质(如水煤浆中的水)中均匀分散的化学药剂。其主要作用和目的是防止分散相沉淀，提高胶体体系的稳定性，改进水煤浆的稳定性。分散剂吸附到煤粒表面后，在煤粒表面形成很薄一层添加剂分子和水化膜，并且可以大大地降低它与水之间的界面张力。与此同时，水煤浆制备中分散剂还起到降粘作用。分散剂的作用机理可从三个方面得到解释：即润湿分散作用、静电斥力分散作用及空间位阻与墒斥力分散作用。这三种作用并不相互排斥，而是相互补充。20试解释水煤浆分散剂的空间位阻分散作用机理。154所谓空间位阻分散作用，是指使煤粒表面吸附一层物质如添加剂分子等，这样就在颗粒间增加了一层障碍，当颗粒相互接近时
24、，可机械地阻挡聚结。制浆用分散剂都是一些表面活性剂，表面活性剂是两亲分子，一端是由碳氢化合物构成的非极性的亲油基，另一端是亲水的极性基。非极性的疏水端极易与碳氢化合物的煤炭表面结合，吸附在煤粒表面下，将另一端亲水基朝外伸入水中。极性基的强亲水性使煤粒的疏水表面转化为亲水，表面转化为亲水后，可形成一层水化膜。如果是离子型分散剂，同时还可提高表面的电性，使周围可聚集更多的离子，这些离子和水分子结合也形成水化膜。水化膜中的水与体系中的“自由水”不同，它因受到表面电场的吸引而且定向排列。当颗粒相互靠近时，水化膜受挤压变形，引力则力图恢复原来的定向，这样就使水化膜表现出有一定弹性。所以水化膜也是一种空间
25、位阻。21简述水煤浆分散剂的主要类型和特点。P156水煤浆分散剂都是一些表面活性利。如前所述它是一种两亲分子，由疏水基和亲水基两部分构成。溶于水后亲水基受到水分子吸引，而疏水基受到水分子的排斥。结果疏水基就被排向水面定向排列，将疏水端伸向气相，亲水端伸入水中。如果水中有煤炭这类表面疏水物质它也会在煤炭表面定向排列，对煤粒起到很好的分散作用。这种特性使它能显著地降低溶液的表面张力，提高煤粒表面的润湿性。表面活性剂溶于水后，按离解与不离解可分为离子型与非离子型两大类。离子型又可按电荷的属性分为阴离子型与阳离子型及两性型三类；所谓两性型是指当溶液偏碱性时显示出阴离子特性，偏酸性时又能显示出阳离子特性
26、。表面活性剂中的疏水基都是烃类，多为烷烃与芳烃。亲水基有羟基(OH)、羧基(COOH)、磺酸基(SO3)、磷酸基(PO3)、铵基(NH4)、氧乙烯基(OCH2CH2)等品种繁多，结构复杂，应按它的用途和被作用的对象不同进行选择。水煤浆添加剂的疏水基多选择与煤结构相近的芳烃，这样可以更好地在煤炭表面吸附。阴离子型的亲水基多为磺酸基和羧基，如萘磺酸盐、磺化腐植酸盐、木质素磺酸盐等。非离子型的疏水基为烷基、烷基苯或烷基苯酚等。醚键为亲水基团，亲水基是聚氧乙烯基或附加有磺酸基等。22简述水煤浆稳定剂的主要类型和特点。P157水煤浆的稳定性是指煤浆在储存与输送期间保持性态均匀的特性。由于水煤浆是一种高浓
27、度固液两相粗分散体系，无论是DL理论中涉及的来自分子热运动的布朗运动作用力、颗粒间的范德华引力，还是颗粒问的静电吸引力，都不足以阻止水煤浆中颗粒的沉淀。真正能起到阻止颗粒沉淀、提高水煤浆稳定性的，是由稳定剂作用形成的空间结构对颗粒沉淀产生的机械阻力。对高浓度水煤浆，使用电解质降低颗粒表面的电位，或者使用高分子絮凝剂，它使水煤浆中的颗粒相互交联，形成空间结构，从而有效地阻止颗粒沉淀，防止固液间的分离。所以，水煤浆的稳定剂应具有使煤浆中己分散的颗粒能与周围其它颗粒及水结合成为一种较弱但又有一定强度的三维空间结构的作用。稳定剂应在加入分散剂经捏混搅拌成浆后再另行加入。能起这种作用的稳定剂有无机盐、高
28、分子有机化合物，如常见的聚丙烯酰胺絮凝剂、羧甲基纤维素(CMC)以及一些微细胶体粒子(如有机膨润土)等。23水煤浆的流变性对稳定性有何影响？187,188水煤浆的稳定性是指煤浆在贮存与输送期间保持性态均匀的持性。水煤浆之所以难以保持性态均匀，最根本的原因是它本身就不是一种均质流体，而是固液两相混合物。稳定性的破坏来源于其中固体颗粒的沉淀。水煤浆的稳定性虽然与煤炭的性质、颗粒的粒度分布、添加剂、水煤浆的浓度以及水煤浆的流变性等诸多因素有关，但作者认为这些因素对稳定性的影响最终还将会表现在水煤浆的流变性上，因为在水煤浆中阻止颗粒沉淀的机械力，也正来源于水煤浆中阻止流体变形和流动的同一类作用力。所以
29、水煤浆的稳定性除决定其中颗粒自身的性质如粒度、密度、形状外，主要取决于水煤浆的流变性。水煤浆的流变性对稳定性影响，目前主要从它的触变性及屈服应力两个方面来分析。简单定性地说，水煤浆的粘度越高，屈服应力愈大，触变性越强，稳定性会愈好。水煤浆浓度增高能使稳定性提高的特点也往往可以通过流变性反映出来。24剪切对水煤浆流变性有何影响？193，195-199水煤浆在搅拌、泵送与管道输送过程中都要受到不同程度的剪切作用，由于水煤浆是一种非牛顿流体，其流变性与所受到的剪切作用和剪切经历有密切的关系。在剪切作用下，水煤浆流变性的改变对它的流动性与稳定性都有影响，所以水煤浆的抗剪切性是水煤浆质量的一个重要方面。
30、影响：(1)水煤浆经受剪切作用后流变待性变化的多样性，是由于各人试验所用水煤浆本身的特性不同以及经受的剪切的形式及强度不同而引起的。(2)适当温和的剪切有利于加速添加剂与煤粒间的相互作用，只要添加剂配方选择适当，这种剪切作用终归可以改善水煤浆的流变性与稳定性。(3)原属厂假塑性或屈服假塑性的水煤浆，经适当温和的剪切作用后，粘度将会降低。原属于胀塑性或屈服胀塑性的水煤浆，经适当温和的剪切作用后，粘度将会升高。这种现象的作用机理与形成它们那种流变特性的机理相同。(5)剪切作用破坏了添加剂在煤粒表面的吸附，这些添加剂虽然还存在水中，但它们不再对煤粒起分散降粘作用，它们并没有被消耗，煤浆经温和搅拌又可
31、重新发挥作用。所以有时剪切变粘的煤浆，经缓慢搅拌后可部分恢复。(6)强剪切作用或经受较长时间的剪切，煤浆的流动性会显著变坏甚至完全不能流动，这是因为剪切作用使煤浆中颗粒之间碰撞的机率及碰撞强度大大增强。由DLVO理论可知，当颗粒在外力作用下相互靠拢并获得较高的动能时，它可以克服阻碍颗粒接近的能峰而进入吸引区，在吸引力作用下使颗粒紧密相连构成空间结构物。这样形成的空间结构的强度要比由稳定剂构成的结构物要牢固得多，因而具有很大的屈服应力，使煤浆的流动性会显著变坏甚至完全不能流动。(7)适当强度的剪切作用可提高水煤浆的屈服应力，加速煤浆的熟化，从而改善水煤浆的稳定性。(8)水煤浆在车、船运输途中因振
32、动、颠波产生的剪切作用可削弱水煤浆中空间结构物的强度，减小屈服应力，加速颗粒的沉淀。25简述水煤浆的搅拌作用及搅拌方式。P201搅拌是水煤浆制备过程中不可缺少的工艺环节，它用于使浆体分散、混合(混匀，调和)、悬浮(防止沉淀分层)、剪切，或者使添加剂与颗粒充分接触，以加速水煤浆的熟化。搅拌的主要作用是使浆体混合与剪切，这些作用是依靠搅拌桶内流体的运动来完成的。搅拌装置只是给流体传递能量，并使桶内流体产生涡旋、湍流和对流循环。正是依靠流体的这些运动，物料得以分散、混匀和经受剪切。湍流是由各种大小不同的涡旋构成的，涡旋中速度分布不均会引起剪切。不均匀的流体在剪切作用下一次又一次地受到拉碎、撕裂而成为
33、更小的微团，进而更为分散和混匀。对流循环也有扩散作用并且不断地将流体带入高剪切区和湍流区，使捅内整个流体得以均匀混合。按搅拌方式不同，可分为射流搅拌，气流搅拌及机械搅拌等几多种。射流搅拌是通过泵的外部循环将贮罐内的煤浆逐渐调匀。气流搅拌是依靠压缩空气的动力鼓动周围的煤浆，压缩空气进入流体后，空气膨胀产生鼓泡，随着鼓泡的运动带动煤浆翻滚，从而达到清除沉淀和使煤浆调匀的目的。机械搅拌方式是通过叶轮的旋转，使流体会产生涡旋运动和剪切作用。26试论述搅拌桶内流体的流动状态及其特点。212在搅拌机构的转动下，流体在搅拌桶中的运动状态是比较复杂的。在搅拌机构的转动下，由于涡旋内部压力比外沿逐渐降低，所以产
34、生涡旋时，这会把周围的浆体吸入中心。吸入的浆体经由搅拌叶轮的旋转获得很大的动能并沿离心方向甩出。叶轮周围流体的剪切速率及湍流混合作用都很强，是强搅拌区。随着流体向外扩散运动速度逐渐降低，动能转化为压头。所以搅拌桶内流体的压力也是周边高，中心低。由叶轮泵出的流体沿图中流线轨迹又被吸入搅拌叶轮，在搅拌叶轮的上、下两侧形成循环对流。此外，受这股循环对流的带动，在循环流线闭合圈内也伴随形成了不经叶轮的循环涡流（常称之为伴随流)。这些循环对流和伴随涡流也有扩散混合作用。流体在循环对流的作用下，不断地被带入强搅拌区。正是依靠图示的诸多涡流和循环对流，桶内整个流体得以剪切、分散和均匀混合。搅拌桶内流体的流态
35、与流体运动的雷诺准数有关。当NRe为110时，流体仅在叶轮附近呈层流作旋转运动，桶内其余部分为停滞区；当NRe为10时，自叶轮有泵出流产生，并引起整个桶内形成上下循环流；当NRe为1001 000时为过渡区，在叶轮周围流体为湍流，而上下循环流仍为层流。随着雷诺准数增大，湍流程度增强，当NRe 1 000后，整个桶内部呈湍流状态，但当叶轮与搅拌桶的直径比小于0.1时，虽然桶内仍为湍流状态，但上下循环流不会遍及整个桶内，易出现停滞区(死角)。27搅拌叶轮直径、安装位置及挡板对搅拌效果有何影响？213，214（1）叶轮与搅拌桶的直径比若叶轮直径过小，则搅拌作用可能扩及不到桶的周边，外层流体受到的搅拌
36、作用不足。若搅拌直径过大，则叶轮与桶壁间的空间很窄，会削弱轴向循环流，对搅拌也不利，并增大了流体与桶壁间的冲击损失。通常取叶轮与搅拌桶的直径比dD为0.350.5。(2)叶轮安装高度叶轮离桶底的高度C与桶内液面深度H的比值对桶内循环流的分布有影响。当CH1/5时，在叶轮上下形成两股循环流，但桶底易产生物料的堆积。当CH17时，叶轮下部的循环流可扫过桶底，防止桶底堆积。通常选用CH17。但有研究表明，在达到相同的搅拌效果时，CH13时功率消耗为最小。（3）搅拌桶内设挡板在搅拌桶中，为了改善流体的流态，提高搅拌效果，往往增设一些挡板，常用的是在桶的内壁安装垂直挡板。挡板的作用是抑制切向流，是消除涡旋的有效方法，它可以将切向流转换为径向和轴向流，增大湍流和对流循环强度，从而提高搅拌效果。有挡板与无挡板时搅拌桶性能的比较： （注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）