试验研究方法

复习思考题

概述

1．试述工艺试验研究按规模可以分为哪几类？各有何特点与联系？

答：试验研究按试验的规模分为三类：实验室试验、半工业性试验、工业性试验。

2．研究性试验的主要作用是什么？研究性试验包括那几个步骤？

答：通过实际试验，了解特定过程的影响因素和结果。

研究性试验主要作用在于，通过实际试验，了解特定过程的影响因素和结果。

研究性试验通常包括三个步骤：

（1）探索性试验研究是在广泛的范围内，通过试验，了解有哪些因素会对过程产生实际的影响，以及相关参数的大致范围。

（2）优化试验研究是在探索性试验或经验参数的基础上，通过一系列试验，寻找各参数（影响因素）的最佳值或其影响作用的显著性。

（3）结果验证试验研究是在理论分析和优化试验基础上，通过试验来验证理论分析与优化试验结果的正确性和重现性。

例，重介质分选过程影响因素研究；煤泥浮选药剂优化试验研究等。

第一章试验设计

1. 试验过程的影响因素有哪几种？

答：可控因素、标示因素、区组因素、误差因素。

2. 试述分割试验设计的特点。

答：（1）突出主要因素，提高试验精度。（2）方便试验，节省试验费用。

（3）数据不独立。

注：下面四个题的举例说明，书上例题内容过多或者不好总结，故没有写。自己可以看书小结一下，带来不便，请见谅~

3．举例说明如何进行多因素逐项试验设计？

答：多因素逐项试验设计有很多叫法，如一次一因素法、多次单因素法。具体表述为：在多因素试验中，先将多因素中的其他因素设定于特定水平上，然后就某一因素进行不同水平的条件试验，并找出该因素的最优水平；这样，再依次找出其他每个因素的最优水平。各因素最优水平组合在一起就是最优试验条件。

4．什么是黄金分割试验设计？举例说明。

答：黄金分割试验设计就是在预定试验范围内采用0.618黄金分割原理安排新试验点，直到找到最佳试验结果为止，因而又称0.618试验设计。黄金分割就是在特定范围内寻求黄金分割点（k）及其对称点（1-k）。在0-1的试验范围内，黄金分割点（k）为0.618，其对称点（1-k）为0.382。

5. 什么是正交试验设计？正交试验设计的特点？如何进行正交试验设计？举例说明。

答：正交试验设计就是利用正交表安排多因素试验。

正交试验设计的特点：（1）全面试验特征。它源于试验点“均衡分散”的特点。即通过试验点均衡分布在整个试验区域内，形成较强的代表性。（2）整齐可比特征。它源于试验点“整齐可比”特点。由于各因素出现的水平次数相等，可据此进行各列因素的直接对比。（3）试验工作量比析因试验大大减少，使多因素全面试验成为可能。

正交试验设计的步骤：（1）明确试验目的，确定相应的考查指标。（2）确定试验因素、水平以及交互作用，列因素水平表。（3）选取正交表。（4）表头设计。（5）试验实施。（6）试验数据分析。

6. 如何进行均匀试验设计？举例说明。

答：均匀试验设计有两个关键步骤，一是选择均匀设计表，二是正确运用均匀设计表。两种选表的具体情况如下：（1）已知试验因素与水平的均匀试验设计。选择均匀设计表的原则是：均匀设计表的水平数应大于或等于试验的水平数。（2）已知试验因素数的均匀试验设计。这时所选均匀设计表的试验次数（或水平）必须满足建立回归方程所要求的试验次数。

7. 什么是序惯试验法？消去法与登山法有何区别？

将全部试验分批进行，根据前批试验的结果再决定下批试验的研究方向、试验范围和试验精度，并安排进行下一批试验，直到找到最优试验条件。

1）消去法：

在预先确定的试验范围内，通过试验找出不包含最佳点的区域并消去，逐步缩小最佳点可能出现的范围，直到达到要求的试验精度。

消去法方法原理：将多个试点分批试验，在好点附近缩小范围再进行试验。也就是逐步消去与试验目标不相符的部分，直到最终满足试验精度要求。

②登山法：

从小范围探索开始，然后根据已获得的信息，逐步向指标更优的方向安排试验，直到不能再改进为止。

登山试验设计的方法原理：以估计的最优值为起点，对所研究的因素的水平作小幅度上下变动，若发现某个方向可以使试验指标有所改善，则沿该方向继续变动试验因素的水平，直到指标不再改善为止。如果最后一步使指标开始下降（变差），则应缩回半步再试验一次，以便最后确定最佳点的位置。

第二章

1．试验误差是如何进行分类的？解释各种误差的含义？

试验误差按照其产生的原因和性质可以分为：系统误差、随机误差、粗大误差（过失误差）。

系统误差是指在一定的试验条件下，由某个或某些因素按照某一确定的规律起作

用而形成的误差。

随机误差是指进行多次等精度的重复试验中，得到一系列不同的试验值，每个试验值都含有误差，这些误差具有不确定性，但总体符合随机统计规律。 粗大误差是一种显然与事实不符的误差，没有一定的规律。

2．什么是统计检验？对试验结果进行统计检验的目的是什么？

统计检验就是利用数理统计方法对待考察特征指标的量值及其离散性进行估计，并在一定的意义前提下，对数据间存在差异的属性进行识别，从而对试验或检测结果做出确切结论的过程。

统计检验的目的：为了剔除坏值，并区分随机误差和条件误(变)差

3.在相同的浮选条件下（捕收剂用量相同，其它浮选条件相同），采用A 、B 两种捕收剂，获得以下浮选精煤结果： 不同捕收剂时浮选精煤产率结果一览表（单位：%）

试验

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 捕收剂A

70 71 74 69 66 68 76 70 72 71 捕收剂B 75 73 79 69 72 73 77 74 73 74

要求：

(1)．试检验试验是否存在过失误差(要求可靠性95%以上)；

(2)．试采用t 检验法，判断捕收剂种类对浮选效果影响的显著性。

262.2)1,10(2=αt , 306.2)

1,9(2=αt

4.在相同的浮选条件下（捕收剂用量相同，其它浮选条件相同），采用A 、B 两种捕收剂，获得以下试验结果：

试验号 1 2 3 4 5 平均

捕收剂A

70 71 74 69 66 70.0 捕收剂B 75 73 79 69 72 73.6

(1) 试检验试验过失误差(要求可靠性95%以上)；

(2) 试采用F 检验法，确定捕收剂种类的改变对浮选效果影响的显著性。 F 0.05(1，8)=5.32，F 0.05(2，10)=4.10

第三章 方差分析

1. 试验数据的分析方法有那些？

常用的试验数据分析方法有直观分析方法、方差分析方法、因素-指标关系趋势图分析方法、回归分析方法

2．为什么要对正交试验结果进行分析计算？常用的分析方法有哪些？

试验结果的计算和分析工作对正交试验设计极为重要，它可以解决如下几个问题：（1）、确定因素对试验指标影响的主次顺序；

（2）、找出试验条件优化组合方案；

（3）、分析因素和指标的关系，找出指标随因素变化的规律和趋势，用以指导进一步改进试验方向。

常用的分析方法有直观分析、方差分析

3．方差分析的原理？

方差分析方法是把试验数据的波动分解为各个因素的波动和误差波动，然后，将它们的平均波动进行比较的数据分析方法。方差分析的中心要点是把试验数据总的波动分解成两部分；一部分反映因素水平变化引起的波动，另一部分反映试验误差引起的波动，亦把试验数据总的离差平方和（S T）分解为反映必然性差异的各个因素的离差平方和（S A，S B，…，S N）与反映偶然性的误差平方和（S E），并计算比较它们的平均离差平方和，以找出对试验数据起决定性影响的因素（即显著性或高度显著性因素）作为进行定量分析判断的依据。

第四章样品的采集与制备

试解释下列名词：（1）试样的代表性：；（2）试样的最小必须量：样品的代表性；所采集的部分试样与研究的对象在整体性质上的一致性，也就是指试样的某一特征指标的测定值与该研究对象特质指标真实值相符合的程度。

试样的最小必须量；指的是为了保证一定粒度的散粒状试样的代表性所必需采取的最小试样质量。

2．试述编制试样缩制系统的目的和主要要考虑的问题。

答；试样缩制的目的是为了制备出满足最小必需质量要求且具有代表原样性质的试样。

考虑的主要问题有；

1）首先要弄清楚本次试验一共需要哪些单份试样，其粒度和质量要求如何？以保证所制备的试样能满足全部测试和试验项目要求。

2)根据试样最小必需公式，算出在不同粒度下为保证试样的代表性所需的最小质量并据此确定在什么情况下可以直接缩分以及在什么情况下要破碎到较小的粒度才能缩分。

3）尽可能在较粗粒度下分出储备试样，以便今后能根据需要再次制备出不同粒度的试样，并避免试样在储存过程中氧化变质。

3．煤样的制备包括哪些工序？各工序的目的是什么？

答；包括破碎、过筛、掺合、缩分、干燥五个环节，当需要使用浮煤作分析化验时，还要进行减灰步骤：

（1）破碎

目的是减小粘度，增加煤粒分散程度，改善煤的不均匀度;

（2）筛分

为使煤样破碎到必要的粒度，要用各种筛孔的筛子筛分;

（3）掺合

为使缩分后的煤样不失去代表性，每次缩分前都应掺合，使其均匀化，掺合煤样采用堆锥法;

（4）缩分

使煤样减少，又不失去其代表性;

（5）干燥

使煤样能畅通地通过破碎机、缩分机、二分器和筛子时，不能粘附在筛上; （6）减灰

对需减灰的煤样，将原煤样放入重液中进行浮选，达到减灰的目的。

第五章煤质分析与煤炭综合利用

1. 如何进行煤的组成分析?

主要有：煤的化学分析、煤的矿物分析、煤岩分析

1）煤的化学分析——侧重从煤中元素组成的角度进行分析。

根据目标元素的不同，化学分析又包括：工业分析、元素分析、灰成份分析、煤中微量元素和有害元素分析

2）煤的矿物分析——从煤中化合物的结构形态（矿物形态）的角度进行分析。3）煤岩分析——从煤的外观形态来对煤的结构进行分析。

根据视觉范围的大小，煤岩分析可以分为：宏观煤岩分析和微观煤岩分析。

2. 什么是煤岩分析？怎样进行煤岩分析？

煤岩分析是从煤的外观形态来对煤的结构进行分析。

煤岩分析的主要方法：根据视觉范围的大小，煤岩分析可以分为：宏观煤岩分析和微观煤岩分析。

宏观煤岩分析：宏观煤岩分析是凭借肉眼对煤的组成、结构类型、构造等进行分析。

微观煤岩分析：是在显微镜下对煤的组成进行分析，也称显微煤岩组成分析。

第六章煤炭工艺特性研究

1. 与选煤有关的煤炭工艺特性主要有哪些？

答；粒度特性，密度特性，煤的可碎性和碎选性，煤和矸石的泥化特性，煤泥的可浮性，煤泥水沉降特性，煤泥水过滤特性，煤的摩擦角，煤的硬度，煤的可磨性。

2.如何进行煤的泥化特性研究？进行煤与矸石的泥化试验的目的意义？

答；煤的泥化特性试验研究采用转筒法进行。用四份粒度为100~13.2mm的原煤各25±5kg，按煤水比1：4在容积200L高为1m的滚筒内以20转/分钟（20rpm）的速度旋转5分钟、15分钟、25分钟和30分钟，对产品进行13mm，0.5mm和0.045mm筛分，称量、计算产率并测量-0.045mm细泥的灰分，观察煤泥水沉降情况。

意义：（1）煤的泥化特性研究结果可用于选煤厂设计时估计次生煤泥量和选择煤泥水处理方案。（2）根据安氏泥化结果，可以定性地判定矸石在湿法选煤过程中的泥化情况，并预测尾煤浓缩机的沉淀效果。

3．采集与制备煤泥水自然沉降试验样品时应注意什么？

（1）对现有选煤厂

应在正常生产运行至少半小时以后开始采样；一般采样时间不少于4小时；不应采用干煤泥添加水的办法制备煤泥水样。

（2）对拟建选煤厂

可采用计划入洗原煤样，通过转筒泥化试验装置，模拟生产条件（不同工艺采用不同煤水比和翻转时间），制备煤泥水；特别注意：试验用水要尽可能采用拟建选煤厂的生产补加水。

第七章重选试验研究

1．试述重选试验的特点。

1）试验系统性强。

重选系统往往还包括预处理、产品的分级、脱水等后续处理环节，任何一个环节的变化都将对最终产品的数质量产生一定的影响。

2）涉及设备多。每种分选设备的正常运转，必须有相当数量的辅助设备运行。3）试验工作量大。重选分选设备具有相当的处理能力，试验时间较长，设备多，等等因素使得整个试验的工作量也较大。

2．重选试验研究主要包括哪些试验内容？

1）矿物重选特性研究；

2）重选设备开发试验研究；

3）重选操作参数优化试验研究；

4）分选工艺对比性试验研究；

5）重选基础理论研究。

3．重选试验操作与调整？

1) 给料量

给料量是影响重选效果的重要因素之一。在试验过程中要特别注意给料量的均匀和恒定。多数重选设备主要控制干矿量。如螺旋溜槽则主要控制单位时间的矿浆体积。

2)流量与压力

湿法重选中的水量和干法重选中的风量都是很主要的工艺条件。系统中的流量通常与压力之间存在着一定的内在联系，在实验中，除了要适当调整系统内部的工况点外，应注意外部系统，如补加水的压力变化的影响。

3)介质和床层因素

在重介质分选系统中，首先要确定所需的分选密度，然后选择适宜的加重质，调节重介质悬浮液的组成和流变特性。实验中还应考虑加重质的组成及其变化情况。

跳汰选矿过程中，床层也是一种介质。细粒跳汰时，通常还需要添加人工床层。自然床层和人工床层的厚度、材料和粒度等都可能影响跳汰分选的效果。

4)设备结构参数

设备的结构参数很多，有些参数只是在设备研制过程中才进行考察；少数参数则是在试验中必须加以适当调节的，也称为可调参数。安装倾角就是一种常见的可调参数。

5)设备运动参数

设备的运动参数主要是指振幅、频率、转速等。

1．实验室煤泥浮选试验主要包括哪些内容？

1）为浮选作业确定原则工艺方案；

2）通过试验，分析影响浮选过程的因素，查明各因素及交互作用的显著性程度； 3）确定各工艺因素的最佳条件；

4）提出最终的分选指标和必要的其它指标。

第八章浮选试验研究

1．试述实验室煤泥浮选试验的一般步骤和调节因素。

1）浮选试验研究通常需要经过以下4个步骤：

（1）浮选试验的准备；（2）浮选过程的操作调整；（3）浮选产品的处理；（4）浮选试验误差检验。

2）浮选过程的操作调整主要从以下几方面进行：

①药剂的种类选择。其中煤炭浮选通常只考虑起泡剂和捕收剂。

②加药量与加药方法；

④搅拌强度或矿浆循环量（浮选柱）的设定；

③充气量的设定与调整；

⑤液面控制与刮泡方法。

3．煤泥浮选速度试验的作用？

煤泥速度试验是从时间的角度考查煤泥的浮选行为。试验可浮性愈好，浮选速度愈快；可浮性好的物质含量愈多，单位时间内精煤产率就愈大。应用：(1)、试验结果可以绘出可浮性曲线图，可以用于评定煤泥的浮选性质和选煤厂设计提供参数；（2）、浮选速度试验可作为最佳条件鉴定试验，用于煤泥的可浮性研究。作为鉴定试验结果，它给出了在实验室条件下，通过最优原则流程和最佳工艺条件，所能获取的最佳指标。这些指标可用于评价煤泥可浮性与浮选结果，也可作为选煤厂设计和管理的技术依据。