浮沉試驗

浮沉試驗，又稱重液分析（heavy liquid analysis）。指用相對密度不同的重液或重懸浮液將試驗樣品分成各種相對密度產品的試驗。

在進行礦石加工技術性能研究時，一般需通過浮沉試驗了解原礦中有用礦物按相對密度分配的規律，確定礦石是否具有重力選礦的可能性及重選可能達到的理論指標；在煤炭工業中，它是評價煤的可選性的重要手段。

用各種密度的重液，使煤樣按密度分級，並測定各級產物的產率和質量，用以表征煤炭密度組成的試驗。

基本介紹

• 中文名：浮沉試驗
• 外文名：float-sink analysis
• 類別：礦石選冶試驗
• 別稱：重液分析
• 分類：大/小浮沉試驗
• 國家標準：GB/T 478-2008

介紹

研究煤炭的密度組成的主要方法是浮沉試驗，具體試驗按照國家標準GB/T 478-2008《煤炭浮沉試驗方法》進行。浮沉試驗分為大浮沉和小浮沉，大浮沉是對粒度大於0.5mm的煤炭進行浮沉試驗，而小浮沉是對粒度小於0.5mm的煤炭進行的浮沉試驗。

原理

浮沉試驗是將煤炭在不同密度的溶液中順序地進行浮沉，從而將煤炭分成不同密度組別，經過n個密度液的浮沉分離，就可以得到n+1個密度級的物料，再進行乾燥、稱重和灰分化驗，這樣就可以得出不同密度級數量和質量的關係。

在一般情況下，浮沉試驗是用篩分試驗所得到的窄粒度級別煤進行浮沉，幾乎不直接用原煤。這樣做是為了得出結果更為正確，而且篩分試驗的窄級別越多，總樣的密度組成越接近實際，但浮沉試驗的工作量就很大。只有在特殊情況下，比如在生產過程中快速檢查重選設備的分選情況，才可用不分級的煤樣進行浮沉試驗，進行總效果的概況檢查，作為崗位司機操作和調整工藝參數的依據。

試驗要點

中國煤炭浮沉試驗按國家標準GB478-87《煤炭浮沉試驗方法》進行。此標準適用於測定粒度大於0.5mm的褐煤、煙煤和無煙煤，試驗方法的要點如下：

(1) 浮沉試驗的煤樣通常取自篩分試驗的分級產物，按粒級分別進行試驗。浮沉試驗煤樣所需的最小重量根據粒度大小而定。

(2) 浮沉試驗煤樣應是空氣乾燥狀態。

(3)通常可按下列密度分成不同密度級： 1.30、1.40、1.50、1.60、1.80kg/L。必要時可插入中間密度級，或增加高密度級。

(4) 常用的重液是氯化鋅與水配製。

(5)浮沉試驗的操作順序由低密度向高密度進行。如果煤樣中含有易泥化的矸石或高密度物含量多時，可先用最高密度的重液分離，撈出的浮物(某一密度或重懸浮液中上浮的產物)再按上述順序進行浮沉試驗。

(6)浮沉的產物洗去重液烘乾後稱重，從中取出化驗煤樣，測定灰分或其它質量指標。

(7)為保證試驗的可靠性，只有當浮沉試驗結果滿足下列要求時才視為有效： ①浮沉試驗前空氣乾燥狀態的煤樣重量與浮沉試驗後各密度級產物的空氣乾燥狀態重量之和的差值，不得超過浮沉試驗前煤樣重量的2%;②浮沉試驗前煤樣灰分與浮沉試驗後各密度級產物灰分的加權平均值的差值，應符合下述規定：a.煤樣最大粒度大於或等於25mm、灰分小於20%時，相對差值不得超過1%;煤樣灰分大於或等於20%時，絕對差值不能超過2%;b.煤樣最大粒度小於25mm、灰分小於15%時，相對差值不得超過1 %;煤樣灰分大於或等於15%時，絕對差值不能超過1.5%。

(8)據試驗結果編制浮沉試驗報告表，按粒度級分別列出各密度級產物的重量、產率和灰分(硫分)，根據各粒度級的產率和加權平均灰分，匯總出大於0.5mm全部粒級的綜合結果。

(9) 據浮沉試驗報告表繪製出試驗煤的可選性曲線。

套用範圍

煤的浮沉試驗資料廣泛用於選煤科研、選煤廠設計和選煤廠生產技術管理，可用於： ①評定原煤可選性，作為評估煤炭資源經濟價值和選煤工藝設計的依據；②檢查和評定分選設備的工藝效果以及選煤廠綜合效率；③是編制選煤廠預期產品平衡表的基礎資料。

試驗方法實例

本方法以測定粒度值大於0.55mm的褐煤，煙煤和無煙煤等煤樣各密度級的產率和質量為例。

一、概述

1、煤樣可分成下列密度級：

1.30,1.40,1.50,1.60,1.70,1.80,2.00kg/1,有時可增加密度級。

2、測定各密度級的產率和質量。

3、可參考GB477、GB474、MT144。

二、煤樣準備

1、煤樣質量按下表規定：

粒級（mm）最小質量（kg）粒級（mm）最小質量（kg）

2、煤樣製備應符合GB474。

3、煤樣必須是空氣乾燥狀態。

三、浮沉試驗器具浮沉試驗室面積不小於30平方米，室溫不低於10℃。

1、重液桶：可用陶瓷缸或用鍍鋅鐵板，塑膠板或不鏽鋼板製成，桶高不低於500-600mm，容積不少於50升。

2、網底桶用鍍鋅板或塑膠板製成，圓柱形，桶高比重液高50mm,直徑比重液桶小40mm,上口帶有提把，桶底用網孔尺寸為0.5mm的金屬絲，紡織方孔網製成。

3、密度計：分度值為0.001kg/1。

4、烘箱：帶鼓風機，自控溫。

5、台稱：稱量為500（或200）、100、20、10和5kg的台稱各一台，其最小記得度值應符合下表規定，每次過秤重量不少於台稱稱量的五分之一。

6、托盤天平：稱量為1kg,感量1g。

7、撈勺：用網孔尺寸為0.5mm的金屬絲編織方孔製成。

8、盤子：用鍍鋅鐵板或鋁板製成或耐腐蝕，耐熱材料製成。

9、煤泥桶：規格與重液桶相同。

四、重液的配製可選用氯化鋅為浮沉介質，氯化鋅易容於水，可參考下表配製重液，因氯化鋅有腐蝕性，注意載口罩、手套、眼鏡及穿膠鞋和圍膠皮圍裙等。

五、試驗步驟（以氯化鋅為例）

（一）準備

1、配好的重液按順序裝入各重液桶中，每桶中重量液液面不低於350mm，一個密度的重液作為每次試驗的緩衝液。（密度值準確至0.002kg/L）。

2、浮沉實驗順序是由低向高進行，如果煤樣含量泥化的矸石或高密度物含多時，可先在的密度液內浮沉，撈出的浮物仍按由低到高的順度進行浮沉。

3、試驗前先將煤樣稱量，放入網度桶內，每次放入的煤厚度一般不超過100mm，先用水洗淨附著在煤塊上的煤泥，濾去洗水，再進行浮沉試驗，收售同一粒級衝出的煤泥水，用澄清或過濾法回收煤泥，然後乾燥稱量，此煤泥通常稱為浮沉煤泥。

（二）試驗

1、先將盛煤樣的網底桶在密度的緩衝液內浸潤一下，（同理，如先浮沉高密度物，也應在該密度的緩衝液內浸潤一下），然後提起斜放在桶邊上，濾盡重液，再放入浮沉用的密度的重液桶內，用木棒輕輕攪動或將網底慢慢地上下移動，然後使其靜止分層，分層時間不少於列規定。

（1）粒度大於25mm時，分層時間為1-2min。

（2）粒度大於3mm時，分層時間為2-3min。

（3）粒度大於1-0.55mm時，分層時間為3-5min。

2、小心用撈勺定方向撈浮物，撈取深度不超過100mm,撈時防止沉物攪起，大部分浮物撈起後，再用木棒攪動沉物，再次撈取浮物，反覆操作撈盡為止。

3、將裝有沉物的網底桶慢慢提起，斜放在桶邊上，濾盡重液，再把它放入一下個密度的重液桶中，用同樣的方法逐次進行，直到該粒級煤樣全部作完為止，最後將沉物倒入盤中。（注意回收氯化鋅溶液）。

4、在實驗中經常調整重液的密度，保證密度值的準確。

5、各密度級產物應分別濾去重液，用水衝去氯化鋅液（用熱水沖好），然後放入漫度不高於50℃的乾燥箱內乾燥，乾燥後取出冷卻，達到空氣乾燥狀態再進行稱量。

六、分析化驗和結果整理

將各密度級產物和煤泥分別縮製成分析煤樣，測定灰分和水分，當原煤硫化超過定限時，如1%或0.5%時，各密度級均測全硫，按要求增減化驗項目。各密度級產物的產率和灰分用百分數表示（取小數點後兩位）

浮沉實驗前空氣乾燥狀態煤樣質量與浮沉實驗後各密度級產物的空氣乾燥狀態質量之差值，不得超過浮沉實驗前煤樣量的2%，否則應重新進行浮沉實驗。