中南大学2013年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2013年硕士研究生入学考试矿物加工学真题及详解考试科目及代码名称：915矿物加工学注意：1、所有答案（含选择题、填空题、判断题、作图题等）一律答在专用答题纸上，写在试题纸上或其他地点一律不得分。2、作图题可以在原试题图上作答，然后将“图”撕下来贴在答题纸上相应的位置。3、考试时限：3小时；总分；150分注：选矿考生做一、二、三、四、五大题共150分：烧结球团考生做一、六、七、八、九大题，共150分一、专业基础题（每题15分，共45分）1．请分别叙述热力学第一、第二及第三定律，并就各自所能解决的问题予以简要说明。答：（1）热力学第一定律也就是能量守恒定律。即一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功之和。能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总和不变。热力学第一定律宣告了第一类永动机不可能实现，因为根据第一定律的表述，任何机械不可能源源不断的向外做功，而不需要从外界获取能量。（2）热力学第二定律指热量可以自发地从温度高的物体传递到较低的物体，但不可能自发地从低温物体传递到高温物体；热力学第二定律宣告了第二类永动机（效率为100%）不可能实现，因为它虽然不违反能量守恒定律，但热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变成有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温物体，因此效率不会达到100%。第二类永动机违反了热力学第二定律。（3）热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。或者绝对零度（T=0K）不可达到。它说明了任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K，既0K不能达到原理。2．扼要说明下列各概念（1）丁达尔效应；（2）电泳和电渗；（3）表面活性物质的临界胶束浓度；（4）以KI为稳定剂的Agl的胶团结构（示出胶核、胶粒、胶团及可滑动面的位置）；（5）乳状液及其两种基本类型。答：（1）当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”，这种现象叫丁达尔现象。（2）带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。电渗指在电场作用下液体相对于和它接触的固体作相对运动的现象。（3）表面活性剂分子浓度增加，其结构会从单分子转变为球状、棒状和层状胶束.，其在水中形成胶束所需的最低浓度称为表面活性物质的临界胶束浓度。（4）以KI为稳定剂的AgI的胶团结构：胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核。然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒。胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。（5）乳状液是指某种液体以液珠形式分散在另一种与它不相混溶的液体中而形成的分散体系称为乳状液。它包括两种类型一种是油相分散在水中，称为水包油型（o/w型），另一种是水相分散在油相中，称为油包水型（w/o型）。3．请将以下理论、公式或方程与它们研究的相关内容联系起来（用相同的编号表示）（1）DOLV理论（）微小液滴蒸汽压（2）Arrhenius方程（）溶液表面的吸附（3）Gibbs吸附等湿式（）反应速度常数与温度的关系（4）Debye-Huckel极限公式（）强电解质的温度系数计算（5）Kelvin公式（）胶体的稳定与黑沉答：（1）DOLV理论（5）微小液滴蒸汽压（2）Arrhenius方程（3）溶液表面的吸附（3）Gibbs吸附等湿式（2）反应速度常数与温度的关系（4）Debye-Huckel极限公式（4）强电解质的温度系数计算（5）Kelvin公式（1）胶体的稳定与黑沉二、填空题（每空1分，共32分）1．常用的颚式破碎机有两种，分别为_______和_______。【答案】简摆式颚式破碎机；复摆式颚式破碎机2．机械破碎方式有________，_________，_______，_______，_______。【答案】挤压；打击；剪切；研磨、冲击3．矿物的磁性计算公式为________，根据磁性率的大小，可将矿物分为三类________，________和________。【答案】X=mVH；强磁性矿物；弱磁性矿物；非磁性矿物4．浮选过程中，捕收剂、调整剂、起泡剂的添加顺序为________，________，________。【答案】调整剂；捕收剂；起泡剂5．浮选工艺发展到现在经历了________，________，________三个阶段。【答案】动植物油捕收剂；离子型捕收剂；螯合捕收剂6．浮选过程可以分为四个阶段，分别为________，________，________，________。【答案】调浆；加药；充气；刮泡。7．螺旋分级机作为常用的分级设备，一般分为________，________，________三种形式。【答案】高堰式；低堰式；沉没式8．干涉沉降等降比比自由沉降等降比________。【答案】大9．破碎及破碎理论的三个假说是________，________，________。【答案】体积粉碎模型；表面粉碎模型；均一粉碎模型10．写出下列极性基团：黄原酸基________；黑药的极性基________；氮基二硫代甲酸________；磷酸类________。【答案】—C（S）SH；—O2P（S）SH；—NC（S）SH；—PO3H2三、名词解释（每题3分，共21分）1．破碎比答：设固体物料原颗粒尺寸为D，经过破碎机或粉磨机粉碎后，其物料颗料尺寸变为d，把D/d=i这一比值定为物料的破碎比，也就是物料经过一次破碎机破碎后其粒度减小的倍数。2．筛分答：筛分是将粒度不同的混合物料，通过单层或多层筛子分成若干不同粒度级别的过程。3．筛矿效率答：磨矿效率是指每消耗1千瓦时电能所得到的新生成的指定级别（常以-200目）磨矿产品的吨数。4．粒度组成答：粒度组成又称粒度级配，是指矿石中各种粒度（大小不同级别颗粒）的含量，通常以百分数来表示5．回收率答：回收率是指精矿中有价成分质量与原矿中有价成分质量之比。6．选矿答：选矿是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等，将有用矿物与脉石矿物分开，并使各种共生（伴生）的有用矿物尽可能相互分离，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。7．萃取率答：萃取率是指被萃取到有机相中的溶质总量与原始料液中溶质总量之比。它表示物质被萃取的难易程度。四、简答题（每题8分，共32分）1．选矿厂常用的磨矿机按不同的方式如何分类？答：（1）按磨矿介质不同来划分的：介质是金属球的为球磨机，介质是钢棒的为棒磨机，以被磨矿石本身为介质的为自磨机，以矿石或砾石为介质的为砾磨机。（2）按筒体形状可将磨矿机分为圆筒形和圆锥形两种。目前国内已很少制造圆锥形磨机，所以实际上主要制造圆筒形磨机，其中又包括短筒形和管形的。短筒形磨机的筒体长度与直径之比小于1，自磨机即属于这种类型；管形磨机（简称管磨机）的筒体长度与直径之比大于2。普通水泥磨机即属于这种类型。（3）按排矿方式可将磨矿机主要分为3种：①溢流型磨矿机：磨矿产品经排矿端的中空轴颈自由溢出。②格子型磨矿机：磨矿产品经位于排矿端的格子板的孔隙排出后，再经中空轴颈流出。③周边型磨矿机：磨矿产品通过排矿端筒体周边的孔隙排出。此外，还有棒磨机的开口型低水平排矿方式以及干式磨矿时的风力排矿方式。（4）按筒体传动方式可分为周边齿轮传动、摩擦传动和中央传动三种，其中周边齿轮传动方式应用最多，中央传动多用于管磨机。（5）按筒体支承方式可分为轴承支承、托滚支承、轴承和托滚混合支承3种，其中轴承支承方式最为通用，而后两种仅用于筒体较短的球磨机和砾磨机。（6）按磨矿生产方式将磨矿机分为干式和湿式两种，目前在选矿生产中一般使用湿式磨矿机，干式磨矿机极少使用。2．当给矿粒度增大或矿石变硬时，磨矿会出现什么情况，如何调整？答：（1）会出现的情况：①排矿粒度变粗；②返砂量增大。（2）调整方法：提高排矿浓度、增加分级机溢流浓度能使返砂量降下来；如果细度达不到工艺要求，可适当减少磨机给矿量3．影响筛分效率的因素有哪些？答：（1）物料的性质：①粒度组成：含易筛粒愈多，物料愈容易筛分；含难筛粒愈多，物料愈难筛分。粒径d＝1~1.5a（a为筛孔尺寸）的颗粒易卡在振动筛筛孔中，叫阻碍粒，影响物料通过筛孔。因此，物料含难筛粒、阻碍粒愈多，筛分效率愈低。②颗粒形状：球形颗粒容易通过方孔和圆孔振动筛，条形、片状以及多角形物料较难通过方孔和圆孔筛，但较易通过长方形孔振动筛。③含水量：干法筛分时，物料含水众多及湿润性与粘附性愈好的物料愈容易凝聚、结块，堵塞筛孔，使筛分效率大大降低。④堆积密度：在物料堆积密度比较大的情况下，振动筛筛分能力与堆积密度成正比关系。（2）筛面的性质及运动状况：①开孔率：振动筛筛孔面积与筛面面积之比值称为开孔率。开孔率大的筛面筛分效率高、生产能力大。但筛面强度低、寿命短。②筛孔形状：筛孔形状不同，物料的通过能力相差很大。在选择振动筛筛孔型式时，应与物料的颗粒形状相适应，通常采用方形筛孔。③筛面尺寸：筛面的长宽比过大时，物料层通过时间太长；长宽比过小时，筛分时间短。这两种情况都会使筛分效率降低。所以，振动筛筛面的长宽比应在合适范围内，一般为2.5~3。④筛面倾角：倾角过小，生产能力低；倾角过大，筛分效率低。因此，筛面倾角要选择合适，振动筛倾角一般为0~25°，固定筛倾角一般为40~45°。（3）操作情况：①加料均匀性：连续均匀地加料，使物料沿筛面均匀分布，才能保证较高的生产能力和筛分效率。②加料量：加料量增大时，生产能力增大，但振动筛筛分效率降低。因此，要处理好这一对矛盾。4．简述机械搅拌式浮选机的优缺点？答：（1）机械搅拌式浮选机优点：①选别难选矿石或复杂矿石，或者希望得到高品位精矿时，可以保证得到较好和比较稳定的产品技术指标。②矿浆搅拌强烈，可以保证密度较高、粒度较粗的矿粒呈悬浮状态。③搅拌强烈，促进难溶药剂在矿浆中的均匀分散与乳化，有利于药剂与矿物表面的作用。④对选别多金属矿石的复杂流程，机械搅拌式浮选机，可以依靠叶轮的吸浆作用，实现中矿返回，省去大量砂泵。（2）机械搅拌式浮选机缺点：①结构复杂，单位处理量的设备费用较高。②为保持矿粒悬浮并起到吸气、吸浆的作用，运动部件转速较高，因此磨损严重，维修费用高，由此造成的动力消耗较大。五、计算题1．某硫化矿浮选实验中，每一次实验给矿500克，黄药用量为100克/吨原矿，黄药配成100毫克/100毫升浓度溶液添加，请计算每一次实验要加的黄药溶液毫升数。解：qV10QMV：添加药剂体积ml；q：单位药剂用量g/t；Q：矿石质量kg；M；所配药剂浓度g/100ml；由题知，Q=500g=0.5kg；q=100g/t；M=100mg/100ml=0.1g/100ml代入上式的1000.5V100.1=50ml2．某硫化铅锌矿日处理量10000吨，其原矿铅品味5%，锌品味4%，经分选后分别得到铅精矿、锌精矿和尾矿三个产品，其中铅精矿中铅品味70%，锌品味4%，锌精矿中锌品位60%，铅品位5%。尾矿中铅锌品位分别为0.1%、0.2%，试计算生产过程中铅锌精矿产率、分选回收率以及富集比。解：（1）设原矿量为Q=10000吨、铅精矿质量为Q1、锌精矿质量为Q2、尾矿质量为Q3。由分选前后总质量不变以及分选前后铅、锌矿的总质量不变的，得Q=Q1+Q2+Q30.05Q=0.7Q1+0.05Q2+0.001Q30.04Q=0.04Q1＋0.6Q2＋0.002Q3解以上三个方程可得：Q1=659.39吨、Q2=593.55吨、Q3=8747.06吨（2）铅精矿的产率11==6.5%QQ；分选回收率110.70.05QQ=92%；富集比i1=0.7/0.05=14锌精矿的产率225.9%QQ；分选回收率220.6==89%0.04QQ；富集比i2=0.6/0