重介質(zhì)懸浮液穩(wěn)定性的探討與分析

摘 要：本文首先簡要分析了重介質(zhì)浮液的流變特性，指出了對懸浮液穩(wěn)定性造成影響的因素，最后指出了改善懸浮液穩(wěn)定性的具體策略，望能為此領(lǐng)域研究有所借鑒。

關(guān)鍵詞：懸浮液；穩(wěn)定性；流變特性

在重介質(zhì)選煤過程中，懸浮液動態(tài)穩(wěn)定性乃是對分選效果進行評定的核心指標。對于懸浮液而言，其實為一個不穩(wěn)定體系，其中所充斥的大量固體顆粒，其受重力作用影響，會出現(xiàn)沉降情況；重介質(zhì)懸浮液所具有的穩(wěn)定性，會直接影響到設(shè)備的選型及工藝參數(shù)，而且還會對物料分選效果造成直接影響。現(xiàn)階段，圍繞對重介質(zhì)懸浮液穩(wěn)定性因素影響方面的分析，需基于均勻流體而構(gòu)建。本文就重介質(zhì)懸浮液穩(wěn)定性作一探討。

1.重介質(zhì)懸浮液的基本流變特性

依據(jù)流體于層流時所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力反應(yīng)，可把流體劃分為兩類，其一為非牛頓流體，其二是牛頓流體。如果將懸浮液當作牛頓流體，那么可把表現(xiàn)密度當作其密度，而將表觀粘度當作其粘度。但需要指出的是，如果懸浮液處于靜置狀態(tài)，或者流動狀態(tài)有改變，此時，針對固體顆粒而言，其便會出現(xiàn)沉降情況，懸浮液、粘度、密度會不同程度受到固體顆粒粒度、濃度等因素的綜合影響。因此，需明確懸浮液非牛頓流體所具有的流變特性。

當流體處于運動狀態(tài)時，會形成特定結(jié)構(gòu)，當存在比較大的流體濃度時，其粘度、阻力也會較大；如果懸浮液處于一種恒定狀態(tài)，那么便會維持在第一牛頓區(qū)；如果存在一定的懸浮液濃度，那么流體的濃度密切相關(guān)于加重質(zhì)的粒度、密度等。對于剪切速率來講，如果其出現(xiàn)增大情況，那么當顆粒處于流動狀態(tài)時，其要自由于低剪切時，最終結(jié)果顯示為剪切變稀、粘度下降。當有著比較高的剪切速率時，其會有定性的顆粒高度，形成各種顆粒層，而且還會有最低的粘度值。此時，穩(wěn)定性會變得最差。而從選煤角度來分析，此時，需要適當?shù)脑黾蛹又刭|(zhì)粒度，或者是煤泥量。

因懸浮液當中的作用力不同，那么當運動條件不同時，其會出現(xiàn)互相平衡，并構(gòu)建微觀結(jié)構(gòu)；如果運動狀態(tài)發(fā)生改變，此時，平衡便會遭到破壞，但是靜置一段時間后，仍然可達到全新的平衡，表明其擁有伴隨時間而變化的粘度。

2.對懸浮液穩(wěn)定性造成影響的因素

2.1加重質(zhì)的密度

針對選煤所選用的重介質(zhì)懸浮液來講，通常情況下，其平均密度維持在1350～2000kg/m3，而能夠用于此密度的重介質(zhì)主要有硅鐵、石英等。需要指出的是，在對相同密度的懸浮液進行配制時，加重質(zhì)的密度與固體顆粒的沉降速度呈現(xiàn)正相關(guān)，也就是說，有著越好的穩(wěn)定性，但會增加粘度。當有著相同的懸浮液密度時，采用石英進行配制的懸浮液，有著最大的黏度，如果存在著比較高的懸浮液黏度，那么會對末煤的分選效果造成影響，而且還會增加其制備與凈化回收費用，增加工藝損耗；當采用的是磁鐵礦粉時，在分選密度得以滿足的情況下，粘度也能夠滿足選煤要求，此乃當前選用磁鐵礦粉的原因所在。

2.2加重質(zhì)粒度構(gòu)成

加重質(zhì)有著越小的粒度，那么其在具體的沉降速度上也就會越慢，就越有利于懸浮液的動態(tài)穩(wěn)定，但需要指出的是，粒度同樣會隨之而增高；此時，針對顆粒流動來分析，需要將其他顆粒避開，所以，阻力會變得的日漸增大，如果出現(xiàn)粘度過高的情況，反而會對末煤的分選效果造成影響。還需強調(diào)的是，在對高密度懸浮液進行配制時，加重質(zhì)固體在具體的容積濃度上會出現(xiàn)明顯增加，此時，對于其細粒度級含量來講，則會隨之而降低。所以，當有著越高的細粒度級含量時，懸浮液濃度便隨之而增高。因此，在分選時，就有著越嚴重的精煤帶矸問題，受此影響，分選指標也會變得越差。

2.3煤泥的容積濃度

針對懸浮液當中的煤泥量來講，其始終處于變化狀態(tài)，為了使懸浮液有著適宜的粘度，磁鐵礦粉與煤泥需保持比例一致。如果存在著比較低的煤泥含量，那么懸浮液在具體粘度上會隨之變小，且有著比較差的穩(wěn)定性，以及比較大的分選密度波動，對分選會造成不利印象概念股；如果存在著比較高的煤泥含量，那么會有著較大的粘度，穩(wěn)定性突出，但物料在其中會增大運動阻力，對細粒物料分選造成嚴重影響。還需要指出的是，現(xiàn)階段，在選煤過程中，淺槽分選機主要選用水平流與上升流，而對于重介質(zhì)旋流器而言，其有著比較復(fù)雜的操作流程，其內(nèi)部懸浮液的流動實為一種多相強旋湍流流動。

3.優(yōu)化懸浮液穩(wěn)定性的具體措施

通過開展上述分析，從中得知，對重介質(zhì)懸浮液穩(wěn)定性造成影響的因素主要有如下方面：

（1）在對煤泥量、粒度組成及加重質(zhì)密度進行實際選擇時，需要將原煤粒度構(gòu)成考慮在內(nèi)。在對細粒級原煤進行分選時，需要選用有著較細粒度的磁鐵礦粉。而在控制煤泥量方面，可依據(jù)煤泥濃度的計算公式以及煤泥含量的計算公式而求得。借助此些公式，便能夠?qū)⒚耗酀舛?、煤泥含量給計算出來。

。在此公式當中， 所表示的是煤泥濃度，單位為g/L； 所表示的是磁鐵礦粉的濃度，單位是g/L；G所表示的是1L懸浮液當中磁鐵礦粉與煤泥的總體重量，單位是g。

（2）可根據(jù)實際需要，運用化學(xué)添加劑，比如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯或者天然高分子黃原膠等，以此對顆粒之間的作用力加以改變。此方法在國外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

（3）對介質(zhì)入料口形式加以改變。現(xiàn)階段，針對重介質(zhì)旋流器介質(zhì)來講，其在具體的入料形式上，主要有兩種，其一為漸開線給入，其二是切線給入，而對于這些方式而言，其有著比較小的差異性。

4.結(jié)語

綜上，諸如加重質(zhì)的種類、重介質(zhì)粒度的基本構(gòu)成及顆粒之間的相互作用等，均會對懸浮液穩(wěn)定性造成直接影響?，F(xiàn)階段，比較常用的加重質(zhì)為磁鐵礦粉，而在具體的分選流場來講，主要有兩種，其一為淺槽重介分選機流場，其二是重介質(zhì)旋流器，此些均為比較典型的不可變因素。所以，在控制懸浮液穩(wěn)定性方面，需要將流場中煤泥含量控制，以及介質(zhì)粒度組成當作著重點。此外，還需要維持合適的煤泥含量，并為物料提供更加優(yōu)質(zhì)的粘度環(huán)境，從而得到更高穩(wěn)定性的重介質(zhì)懸浮液。

參考文獻：

[1]韋魯濱， 孟麗誠， 程相鋒，等. 重介質(zhì)懸浮液流變特性研究[J]. 煤炭學(xué)報， 2016， 41（4）：992-996.

[2]孔令軍. 重介質(zhì)懸浮液密度控制的無模型自適應(yīng)仿真研究[J]. 山西能源學(xué)院學(xué)報， 2017， 30（2）：104-106.、

[3]白景啟， 楊陽， 申克忠，等. 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器懸浮液分配特性的試驗研究[J]. 煤炭工程， 2013， 45（10）：109-111.

作者簡介：

王澤斌，男，山西省朔州市人，本科.