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选矿基础知识.ppt

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选矿基础知识,,,选矿----利用矿物的物理或物理化学性质的差异,借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离,并使有用矿物相对富集的过程。,在工业上可将矿产资源分为金属、非金属和可燃有机矿产资源。除少数富矿外,一般品位都较低,绝大多数需要加工后才能利用,选矿就是主要的加工过程。,1,2,一 选 矿 概 述,1. 选矿的目的与意义,,,,将有用矿物和脉石矿物分离,1,,,将彼此共生的有用矿物尽可能地分离并富集成单独的精矿,2,,,排除对冶炼和其他加工过程有害的杂质,提高选矿产品质量,3,,,综合回收有价元素,充分、合理、经济地利用矿产资源,4,2. 选矿中的概念,,,矿物,矿石,在地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用所生成的自然元素和自然化合物。在一定地质条件下,它们具有相对稳定的化学成分和物理性质。,在现代技术经济条件下,可以开采、加工、利用的矿物集合体叫做矿石;否则,称为岩石。,2. 选矿中的概念,,,矿物,矿石中能为国民经济利用的矿物,即选矿所要选出的目的矿物,称为有用矿物;当前国民经济尚不能利用的矿物,叫做脉石矿物。,矿石的性质:矿石的化学成分、矿物组成、结构构造、矿石中金属元素的赋存状态、矿石的物理化学性质等。,2. 选矿中的概念,,产品,原矿--选矿厂内,未经选别作业处理的矿石。 精矿--原矿经过选别之后,品位提高,适合于工业应用的产品。 尾矿--原矿经过选别之后,品位降低,目前的经济技术水平不适合再做处理的产品。 中矿--原矿经过选别之后,品位有所提高,但还没有达到工业要求,还需要进一步选别或处理的产品。,直接与选矿有关的矿物性质,,,,,密度,润湿性,磁性,导电性,单位体积矿物的质量,重选的依据。,指矿物能被水润湿的性质。易被水润湿的矿物称为亲水性矿物。反之,称为疏水性矿物,浮选的依据。,被磁铁吸引或排斥的性质,磁选的依据。,指矿物的导电能力,电选的依据。,磁性是指矿物能被磁铁吸引或排斥的性质。1. 磁性矿物-能被永久磁铁吸引的矿物。分为强磁性和弱磁性。2. 电磁性矿物-具有弱磁性,不能被永久磁铁吸引,但可被电磁铁吸引的矿物。分为强电磁性矿物和弱电磁性矿物。3. 逆磁性矿物-具抗磁性被磁铁所排斥的矿物。,,,磁 性,1,导电性是指矿物对电流的传导能力。1. 良导体矿物,电阻系数为102~10-6Ω·cm。2. 半导体矿物,电阻系数为103~1010Ω·cm。(某些非导体当温度升高时,可变成半导体)。3. 非导体矿物,室温时电阻系数≥1011~1016Ω·cm的矿物。,,,导 电 性,2,润湿性是指矿物能被水润湿的性质。1. 亲水性矿物指容易被水润湿的矿物,如石英、方解石等。(天然可浮性不好)2. 疏水性矿物指不容易被水润湿的矿物,如辉钼矿、石墨等。(天然可浮性好)矿物的自然润湿性主要取决于矿物的结晶构造。润湿性不同的矿物具有不同的可浮性,润湿性是浮选的依据。,,,润 湿 性,3,3. 主要的选矿方法及其基本的作业流程,选 矿,物理选矿,浮游选矿,化学选矿,其它选矿,,,,,,,重选,磁选,电选等,,,,,据粒度、密度、形状、硬度、磁性及电性等差异,,据表面的物理化学性质差异,据化学性质差异,据其它差异(如生物),,,,4. 选矿的基本作业流程,,准备作业-矿石的破碎筛分、磨矿 分级(少数需要洗矿、脱泥),选别作业-如重选、浮选与磁选等,产品处理作业-精矿脱水、尾矿储存等,不论选矿厂的规模大小,工艺和设备如何复杂,一般包括以上三个最基本的过程,选矿厂的规模,通常用被处理的原矿数量来表示。选矿厂的处理量是指各车间年、日和小时处理量,即破碎车间、主厂房(指磨矿、选别车间)和精矿脱水车间的年、日和小时处理原矿量。,5. 选矿厂的规模,黑色金属矿选矿厂,常用年处理原矿量表示选矿厂规模。有色金属矿选矿厂的破碎车间和磨矿车间的处理量,包括年处理量、日处理量及小时处理量。常用日处理原矿量表示其选矿厂规模。,5. 选矿厂的规模,选矿厂各车间的工作制度是根据各车间设备年作业率来确定的。所谓设备年作业率,即设备全年实际运转小时数与全年日历小时数之比。选矿厂的磨矿和选别是整个选矿厂的主体车间,通称为主厂房。选矿厂一般采用连续工作制度,即一天工作三班,每班工作8h。,6. 选矿厂各车间的工作制度,破碎车间的年工作制度,一般应和采矿供矿年工作制度一致。有连续工作制度与间断工作制度两种情况,特别是小型选矿厂。精矿脱水车间,一般和主厂房一致,若精矿量很少(如有色金属矿、稀有金属矿等选矿厂),或脱水车间选用的设备能力大时,亦可采用间断工作制度,即一天工作一班或两班。选矿作业天数,以磨矿机是否开动来确定,而不论当天开动的时间多少。,6. 选矿厂各车间的工作制度,①预查阶段-不作具体要求。②普查阶段-不作选冶试验,类比方法评价矿石的工业利用意义。③详查阶段-详细研究矿石物质成分、有益组分和有害组分的含量;充分研究矿石的可选性能,并对矿石选冶试验和实验室流程做系统研究。对难选矿石或新类型矿石,应进行实验室扩大连续试验。,7. 勘探与选矿试验-矿床选矿与加工技术条件研究,④勘探阶段-需明确有益、有害组分含量,以及矿石品级和加工性能。对需要选矿的矿石,一般应进行实验室流程试验,必要时进行实验室扩大连续试验;对有类比条件的、易选的矿石进行可选试验或进行实验室流程试验,对难选的或新类型的矿石必要时进行半工业试验。,7. 勘探与选矿试验-矿床选矿与加工技术条件研究,8. 准备作业中的工艺指标破碎比/磨矿比(i)-破碎/磨矿给料中最大矿块的粒度 (D)与产品最大粒度(d)的比值.i=D/d破碎比/磨矿比又有总破碎比及阶段破碎比之分,总破碎比为各阶段破碎比的乘积.即Σi=i1 x i2 x…x in如三段破碎/磨矿时,若i1、i2和i3分别等于3、4和5,则总破碎比Σi=3 x 4 x 5=60。,,,筛分效率-指实际得到的筛下产物重量与入筛原料中小于筛孔的物料重量的比值,通常用百分数表示。可用下式表示: E= C/ Q ·α式中:E-筛分效率,%;C-筛下产品重量,g;Q-入筛原料重量,g;α-入筛原料中小于筛孔粒级的含量,%。筛分是为了求得各粒级物料的重量百分数(产率),从而确定物料的粒度组成。,,,,9. 选别作业中的工艺指标及其计算①品位―指原料或产品中有用成分的质量与该产品质量之比,常用百分数表示。通常α表示原矿品位;β表示精矿品位;θ表示尾矿品位。对于金银等贵金属的品位常用g/t表示。②产率―产品质量与原矿质量之比,常以γ表示。③选矿比-原矿质量与精矿质量的比值。用它可以确定获得1t精矿所需处理原矿石的吨数。常以K表示。④富矿比(或富集比)-精矿品位与原矿品位的比值,常用E表示。E=β/α,它表示精矿中有用成分的含量比原矿中有用成分含量增加的倍数。,,,,,,⑤回收率―精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比,常用ε表示:ε= [(β·γ)/(1·α)] X100% 式中:ε-回收率,%;α-原矿品位,%;β-精矿品位,%;γ-精矿产率,%。回收率是评定分选过程效率的一个重要指标。回收率越高,表示选矿过程回收的有用成分越多。,,,,,,入厂原矿中金属含量和出厂精矿与尾矿中的金属含量之间有一个平衡关系,称为金属平衡。理论金属平衡(或工艺金属平衡)-根据平衡期间内的原矿和最终选矿产品所化验得到的品位,算出的精矿产率和金属回收率。未考虑选矿过程中的损失,此回收率称为理论回收率,由此计算出的金属平衡称为理论金属平衡。反映选矿过程技术指标的高低。实际金属平衡(或商品金属平衡)-根据平衡期间内处理矿石的实际数量、精矿的实际数量以及化验品位,算出的精矿产率和金属回收率。此回收率称之为实际金属回收率,由此计算出的金属平衡称为实际金属平衡。反映选矿厂实际工作的效果。,金属平衡,比较理论金属平衡和实际金属平衡,能够揭露出生产过程中金属流失的情况。实际回收率与理论回收率的差值愈大、说明选厂在技术管理与生产管理方面存在的问题愈多。理论回收率一般都高于实际回收率,但有时也会出现反常现象。这主要是因为人为的误差所造成的。一般要求理论回收率和实际回收率之间的差值,对于浮选厂正差不能大于2%,不应出现负差。重选厂正负差不能超过1.5%。,二 选前准备作业1. 主要内容?原矿的破碎 破碎产品的筛分 筛分物料的磨碎 磨矿产品的分级 (洗矿、脱泥),2. 原矿的破碎与分级破碎与磨矿都是选别前矿石的粉碎作业,只是产品粒度不同而已。物料经过破碎的次数为破碎阶段的段数。根据给矿及产品粒度的关系可分为:粗碎、中碎、细碎与粉碎,破碎设备的选择 工业上主要利用机械力来破碎矿石,破碎方式有四种: 挤压破碎-物料在两个工作面之间受到缓慢增长的压力被破碎 折断破碎-物料受到两个楔状物体的劈力作用被折断 劈裂破碎-物料受到多个楔状物体的劈力作用被劈碎 研磨破碎-物料在两个相对滑动的工作表面或各种形状的研磨体之间,受到摩擦作用被磨碎成细粒 冲击破碎-物料在瞬间受到外来的冲击力而被破碎,压碎:大多用于脆性、坚硬物料的粗碎。 劈碎:对物料的破碎最为有利。 击碎:主要用于脆性物料的破碎。 磨碎:多用于小块物料的细磨。,与破碎相关的矿石物理性质:矿石硬度、密度、水分、粘土含量和物料最大粒度。矿石分为难碎性矿石、中等可碎性矿石和易碎性矿石。破碎设备的选择与处理矿石的物理性质、要求破碎的生产能力、破碎产品粒度、设备配置以及选矿厂的规模和厂址地形等有关。如选厂规模大、山坡建厂者,宜采用旋回破碎机;选厂规模小、平地建厂以及矿石中粘性物料多者,可选用颚式破碎机。此外,还需满足破碎设备的给矿粒度要求。,常用破碎设备,在实验室或试验场地为完成粒度分析而进行的筛分称为试验筛分;在工厂或矿场为完成生产任务而进行的筛分称为工业筛分。实验室筛分工具 1.标准筛:一套筛孔尺寸大小有一定比例的、筛孔边长及筛丝直径均按有关标准制造的筛子。使用时将各个筛子按筛孔大小,从上至下顺序叠放,上层筛孔大,下层筛孔小,各筛子所处的层位次序称为筛序。每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为筛比。有的标准筛确定一系列筛子中的某个筛子作为基准筛,简称基筛。标准筛都有筛底和筛盖,分别用来收集筛下产品和防止物料溅失。,目前,国际上常用的套筛筛制有:泰勒标准筛制、德国筛制和国际筛制。 泰勒标准筛制是以筛面上1英寸(25.4mm)长度所有的正方形筛孔数目(网目)来标称的;以筛孔为0.074mm的筛网(200目)为基准筛,以1.414为筛比;套筛的筛孔尺寸范围0.038-7.925mm。,实验室筛分工具 2.非标准筛-非标准筛的操作通常由人工进行,从粗孔到细孔逐个使用筛子,当物料中的粗粒不多时,宜先用中等筛孔的筛子,然后分别从中孔到粗孔和从中孔到细孔逐个使用筛子。必要时可以增减筛孔尺寸。标准筛是用于细物料的筛分,而非标准筛是用于粗物料的筛分,工业用筛分机: 1.固定筛-常称条筛或格筛。筛面为条状或格状,筛孔一般不小于50mm。常用于矿石和煤炭粗碎前的预先筛分。 2.振动筛-在选矿厂或选煤厂应用最广,处理物料粒度范围为3~200mm,筛分效率一般可达90%。,,工业筛分是把各种粒度的混合物通过筛分机械,按筛孔大小分成不同粒度级别产品的过程。其目的是提高碎矿机的碎矿效率和控制产品的粒度。根据破碎机械与筛分机械配置关系分为预先筛分、检查筛分和预先检查筛分。①预先筛分-用于碎矿前筛出合格粒度产品; ②检查筛分-用于控制破碎产品粒度,,矿石破碎的工艺流程粉碎工艺流程-表示矿石连续加工的工艺过程。段-给矿粒度和产品粒度发生了变化的粉碎过程。闭路-经检查筛分(分级)后,不合格的产品又返回本段粉碎机中的再粉碎的流程。开路-矿石一通到底的粉碎流程。破碎方法主要依据矿石的物理机械性质、矿石块的尺寸和所要求的破碎比来选择。,常用的破碎工艺流程 我国目前主要有两种常用破碎系统,一种是带有准备筛分的开路系统;另一种是带有检查筛分的闭路系统。闭路破碎系统的优点是能保证产品粒度小于规定尺寸;缺点是设备较多,流程复杂。,常用的破碎筛分流程选厂常用的破碎筛分流程主要有以下四种,其中两段流程适合于小型选矿厂,三段流程是大型选矿厂广泛使用的破碎流程。,3. 磨矿 磨矿的目的与意义磨矿作业是破碎过程的继续,目的是使矿石中紧密结合和共生在一起的各种有用矿物颗粒全部或大部分达到单体分离,以便进行选别,并使其粒度符合选别作业的要求。磨矿细度的确定是根据矿石中有用矿物嵌布粒度大小和选别作业对选别粒度的要求来确定的,但在一定程度上,有用矿物的回收率随着磨矿细度的减小而增加。因此,适当减小矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。,磨矿设备的选择磨矿方法:分为干法磨矿和湿法磨矿两种。选别前准备作业多采用湿法磨矿。 磨矿设备:选矿厂使用的磨矿机主要有圆筒式磨矿机、雷蒙磨、胶体磨和气流磨等。,按照排矿方法不同,磨矿机可分为中心排矿磨矿机和格子排矿磨矿机两种。,,,,,通常将最外层的磨矿介质开始“离心运转”时的筒体转速,称为磨机的“临界转速”。磨机的“临界转速”n0为:(转/分) 式中:n0—磨机的“临界转速”,转/分;D—磨机筒体的有效直径,筒体直径减去两倍衬板的平均厚度(m)。 国内生产的球磨机工作转速一般是临界转速的80%~85%,棒磨机的工作转速稍低。,,①.棒磨机 棒磨机和溢流型球磨机基本相似。棒磨机是采用圆棒作为研磨介质。具有选择性破碎作用,可以得到粒度比较均匀的磨碎产品。②.砾磨机 砾磨机用砾石或卵石作研磨介质。砾磨机的筒体尺寸(D×L)要比相同生产率的球磨机筒体尺寸大。常采用网状衬板或梯形衬板,或者两者的组合。特别适用于对物料有某些特殊要求的场合。国外将砾磨机用于处理金、银、重晶石等金属和非金属矿石。③.自磨机 无介质磨矿机称为自磨机,利用矿石本身在筒体内连续不断地相互冲击和磨剥作用来达到粉碎矿石的目的。粉碎比非常大,能使直径lm以上的矿块,在一次磨碎过程中排矿粒度小于0.074mm。可以简化破碎流程,并降低选矿厂基本建设的设备投资及其日常维护和管理费用。,3. 破碎物料的分级分级-将粒度、形状和相对密度不同的矿粒在介质(水或空气)中,按沉降速度的差异,分成若干级别的作业。在磨矿作业中,通常采用湿式分级作业。分级是与磨矿作业配合的生产过程。在闭路磨矿循环中,磨矿机的排矿进入分级机,分级机再将其分为合格产物(溢流)和粗砂(返砂),粗砂返回磨矿机中再磨,溢流进入下一步作业。,分级的分类1.预先分级-是将入磨原矿中的合格产品事先分出,从而可提高磨矿效率。 2.检查分级-是将磨矿排矿中的不合格产品分出,返回磨矿机再磨。它可以控制合格产品中的最大粒度,减少过粉碎现象,提高磨矿效率。 3.控制分级-是对检查分级后的溢流再行分级的作业,分出混入其中的不合格产品,使它符合下一作业的粒度要求。 4.预检分级-闭路磨矿时,预先分级和检查分级往往合一,称为预检分级。,分级设备-螺旋分级机按螺旋在槽内位置的不同,分为高堰式、低堰式和沉没式。常用的是高堰式和沉没式。前者用于粗粒(0.15mm)物料的分级,用于一段磨矿流程;后者用于细粒(0.074-0.15mm)物料的分级,用于二段磨矿流程。 低堰式分级流程应用较少,常用于洗矿。 螺旋分级机的规格是用螺旋的直径表示。,分级设备 机械分级机-螺旋分级机 优点:构造简单,工作安全可靠,操作方便等。,,,,,,,分级设备-水力旋流器 水力旋流器的规格用其圆筒部分的直径表示。 优点:构造简单,没有运动部件,占地面积小,生产率高。 缺点:磨损快,工作不够稳定,因此生产指标容易波动。,磨矿分级流程 选矿厂基本上都采用闭路磨矿分级流程。磨矿分级流程也有一段和两段之分。,一段磨矿分级流程图,采用一段还是二段,取决于给矿粒度和所要求的磨矿产品粒度。要求最终产品粒度0.15mm时,采用一段流程,0.15mm时采用二段流程。,二段磨矿分级流程图,三 选矿方法,选矿过程是如何实现的? 选矿实践中,往往采取人为的方法来扩大矿物的物理、物理化学性质差异,以提高分选效率。1.用磁化焙烧的方法改变矿物磁性;2.用酸和盐类处理矿物表面,选择性地改变 矿物的导电性;3.用浮选药剂改变矿物的自然润湿性等。,1. 重力选矿,,重力选矿又称重选。它是根据矿粒间由于密度的差异,在运动介质中所受重力、流体动力和其它机械力的不同,从而实现按密度分选矿粒群的过程的一种选矿方法。①粒度和形状会影响按密度分选的精确性。 ②密度是矿物最重要的性质。单位体积所具有的质量,称为矿物的密度。,等降颗粒与等降比,矿粒在静止的介质中沉降时,受到自身重力与水的阻力。开始沉降时,矿粒的沉降速度等于零,水的阻力也等于零。矿粒在重力作用下开始加速沉降,随着速度渐增,阻力也加大,加速度逐渐减小,当加速度减小到零时矿粒以恒定速度沉降,这一速度称为矿粒自由沉降末速。密度不同,粒度不同,但在介质中具有相同沉降末速的粒子就称为等降颗粒。在水力分级的同一产物中,存在着粒度不同的颗粒,而且密度小的矿粒其粒径总是比密度大的矿粒的粒径要大。等降比就是两个等降颗粒粒径之比,即:e =d1/d2>1式中:d1-密度小的矿粒粒径;d2-密度大的矿粒粒径。,重选可选性判定的方法,利用重选方法对物料进行分选的难易程度 可简易地用待分离物料的密度差判定,1、2、—轻物料、重物料和介质的密度,式中:E—重选可选性判断准则,重选的基本过程及其主要特点,矿粒间必须存在密度(或粒度)的差异;,分选过程需要在运动介质中进行;,在重力、流体动力及机械力综合的作用下,矿 粒群松散并按密度分层;,分层好的物料,在运动介质的运搬下达到分离,并获得不同的最终产品。,重力选矿的原理,,根据介质运动形式和作业目的的不同,重选可分为:,溜槽选矿,水力分级,重介质选矿,跳汰选矿,摇床选矿,洗矿,,,根据密度差进行分选,根据粒度不同进行分选,分选介质-水、重介质和空气,常用的是水。,重力选矿的设备①摇床选矿-利用机械摇动和斜面水流冲洗的联合作用使矿粒按密度分离的过程。是选别细粒物料应用最广泛的重选法之一。,分选原理-物料在摇床床面横向斜面水流的冲洗和床面纵向不对称往复运动的联合作用下,比重不同、粒度不同的矿粒在床面上的运动方向也不同,相对密度大的矿粒移向精矿端,相对密度小的矿粒移向尾矿端,形成扇形分布从而达到分选的目的。,矿粒在摇床上的扇形分布,,,,,,,,,,,,摇床的分选指标除与摇床本身的结构有关外,在设备已定的条件下,主要取决于摇床的操作因素:①摇床的冲程、冲次; ②冲洗水、床面的横向坡度; ③给矿性质-给矿浓度、原料的粒度组成及给矿量等。,冲程、冲次对矿粒在床面上的松散分层及运搬分带起重要作用。摇床冲程一般在5~25mm之间调节,冲次则在250~400次/min之间调节。①冲程、冲次的适宜值主要与入选物料粒度大小有 关,处理粗砂的摇床采取低冲次、大冲程;处理细砂和矿泥的摇床则采取高冲次、小冲程。冲程、冲次的乘积是粗砂摇床大于细砂和矿泥摇床。②当床面的负荷量增大或矿石密度大时,宜采用低冲次、大冲程,其组合值要加大;反之,相反。,冲洗水、床面的横向坡度冲洗水由给矿水和洗涤水两部分组成。冲洗水的大小和坡度共同决定着横向水流的流速。处理粗粒物料时,即要求有大水量又要求有大坡度,即“大坡大水”,而分选细粒物料时则相反。处理同一种物料时,“大坡小水”和“小坡大水”均可使矿粒获得同样的横向速度,但一般用于粗选的摇床,宜采用“大坡小水”的操作方法;用于精选的摇床则采用“小坡大水”的操作方法。,给矿性质①给矿量和给矿浓度在生产操作中应保持稳定。当给矿粒度小、含泥量高时,应控制较小的给矿浓度。正常的给矿浓度为15%-30%。②最佳的给矿粒度组成,应是密度大的矿粒粒度均比密度小的矿粒粒度小。因此,需要物料在分选前,进行水力分级。,选矿厂常用的6-S摇床的床面外形呈直角梯形。床条有用于分选粗砂的和用于分选矿泥的两种,粗砂床条断面呈矩形。各床条均自给矿端向重产物端降低,沿一条与轻产物侧成40°的斜线夹角,该角即称作尖灭角。矿泥床条的断面为三角形,尖灭角为30°。,,,②跳汰选矿(水力跳汰)-指物料在垂直运动的变速水流中,按相对密度差异进行分选的过程。 跳汰机械为隔膜跳汰机 水流在跳汰室内上下运动的最大距离称为水流冲程,它与隔膜或活塞运动的机械冲程成一定比例。水流每分钟运动的次数称作冲次。,,,,,,,分选原理-不同相对密度的矿粒混合物在垂直运动的变速水流中按密度分层,相对密度小的矿粒位于上层,相对密度大的矿粒位于下层,再借助机械作用和水流的作用将产物分别排出,从而达到选矿的目的。,③重介质选矿-在比重较大的介质中使矿粒按比重分选的一种选矿方法。 分选原理-重介质的比重介于 重矿粒比重和轻矿粒比重之间, 把物料给入重介质中,比重大 于重介质比重的矿粒下沉,比 重小于重介质比重的矿粒则浮 在重介质的表层。再分别收集 已分离的轻、重矿物,从而达 到分选目的。,,,,重 介 质,,重液,密度大于水的液体或 高密度盐类的水溶液,重悬浮液,固体微粒与水的混合物,空气重介质,固体微粒与空气的混合物,在重选过程中,不同密度的矿物颗粒在运动的介质中运动时,他们的运动速度、运动方向和运动轨迹各不相同。由此达到分离的目的。通常把密度大于水的介质称为重介质,在这种介质中选矿称为重介质选矿。,重悬浮液-一般所说的重介质主要是指重悬浮液。重悬浮液是由高比重的固体微粒与水混合而成。生产中所使用的悬浮液,是根据被选物料的密度组成及对产品的质量要求确定的。高密度颗粒起着加大介质密度的作用,故又称加重质(悬浮质)。重介质具有密度大、粘度低、不与矿粒发生反应,同时还要求所用介质无毒、无蚀、价廉、易回收等特点。常用的悬浮质-黄铁矿、磁铁矿、方铅矿、硅铁等,悬浮质的粒度大部分0.074mm。重悬浮液因原料来源广,所以在工业上得到了广泛的应用。,重介质选矿重介质选矿入选物料粒度范围宽。入选粒度上限由设备条件和矿石嵌布特性决定,金属矿选矿一般为30~70mm,选煤为150~200mm。入选粒度下限一般为2~3mm,在使用重介质旋流器时,下限可降至0.5mm。重介质选矿的目的是,在碎磨过程中预选丢弃废石(或尾矿),以提高入选品位。重介质选矿工艺一般包括矿石准备、选别、悬浮液的回收和再生等过程。,分选设备 圆锥型重介质旋流器,,,,④溜槽选矿-是利用矿粒在斜面运动水流中运动状态的差异进行选矿的方法。 按选别粒度溜槽可分为 粗粒溜槽-选别粒度大于2-3mm的矿粒; 矿砂溜槽-选别粒度介于2-0.074mm之间的矿粒; 矿泥溜槽-处理粒度小于0.074mm粒级的矿粒。 按选别方式溜槽可分为 螺旋选矿机、离心选矿机、皮带溜槽、扇形溜槽等。,分选原理-溜槽选矿过程中,矿粒混合物被给入倾角不大的斜槽内,在水流的冲力、矿粒的重力、离心力及槽子的摩擦力作用下,使矿粒按相对密度沉在槽内不同地段,相对密度小的矿粒被水流带走。从而达到分选的目的。,⑤水力分级-根据矿粒在运动介质(水)中沉降速度的不同,将粒度级别较宽的矿粒群分为若干窄粒度级别产物的过程。设备-用于分选的水力分级机有水力旋流器、机械搅拌式水力分级机、圆锥分级机等。应用范围-在非金属矿选矿提纯上应用较广。除用于选别作业外,水力分级还用于脱水、脱泥及粉碎产品的粒度分级。,⑥洗矿-处理与粘土胶结在一起的或含泥多的矿石的重力选矿过程。设备:常用洗矿设备为圆筒洗矿机和摩擦洗矿机、水枪、条筛等 。应用范围:洗矿可作为独立作业,常用于一些含泥矿石的洗选,如重晶石、石灰岩、硅砂等。洗矿还可作为选矿前的准备作业,手选、光电选、重介质选矿、浮选前含泥多的矿石常通过洗矿除泥,改善分选条件,并可避免设备阻塞。,重选方法的适用范围及特点,1.重选是我国煤炭分选的最主要方法,约占原煤入选量的85%以上。2.选别金、钨、锡矿石的传统方法。在处理铁、锰矿石;稀有金属(钍、铌、钽等)矿物的矿石中应用也很普遍。3.对于那些主要以浮选处理的有色金属(铜、铅、锌等)矿石,也可用重力选矿法进行预先选别,除去粗粒脉石或围岩。4.重选还广泛应用于脱水、分级、浓缩、集尘等作业。而这些工艺环节几乎是所有选矿厂和选煤厂所不可缺少的。优点:重选设备简单、处理物料粒级范围广、生产成本低和对环境污染少,广泛用于处理密度差较大的物料。,2. 磁电选矿 磁电选矿的原理,磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中进行的。矿石进入磁选设备的分选空间后,受到磁力和机械力的共同作用,沿着不同的路径运动,对矿浆分别截取,就可得到不同的产品。磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。,,,,,1.磁选机的工作原理-不同磁性的矿粒通过磁选机的磁场时,受到磁力和机械力作用。由于矿粒磁性不同,在磁场的作用下运动的路径也不同。磁性矿粒所受磁力的吸引大,克服机械力附着于磁选机的圆筒上,被带至一定高度后从筒上脱落,非磁性矿物不受磁力吸引而落入尾矿口,这样磁性和非磁性矿粒得以分离,从而得到两种产品。,,,,二、磁选的设备磁选机多种多样,通常根据以下特征来分类。 1.根据承载介质的不同,可分成干式和湿式两种。 2.根据磁选机磁场强度的高低,分为弱磁场磁选机和强磁场磁选机两种。 3.根据给入物料的运动方向和从分选区排出分选产品的方法可分为:①顺流型-被选物料和非磁性矿粒的运动方向相同,而磁性矿粒偏离此运动方向。②逆流型-被选物料和非磁性矿粒的运动方向相同,而磁性产品的运动方向与此方向相反。③半逆流型-被选物料从下方给入,而磁性矿粒和非磁性矿粒的运动方向相反。,4.根据排出磁性产品的结构特征可分为:圆筒式、圆锥式、带式、辊式、盘式和环式。 5.根据磁场类型可分为:①恒定磁场磁选机;②旋转磁场磁选机;③交变磁场磁选机; ④脉动磁场磁选机。 6.根据产生磁场的方法,可分为:永磁型磁选机、电磁型磁选机、超导型磁选机等。选择原则:强磁场磁选机适于选弱磁性矿物,弱磁场磁选机适于选强磁性矿物。用于分选弱磁性矿石的磁选机一般采用电磁磁系,分选强磁性矿石的磁选机大都采用永磁磁系。,干式弱磁场磁选机 ①除铁器,除去物料中夹杂的铁块或铁屑,分电磁和永磁两种。 ②磁滑轮,又称磁力滚筒,分电磁和永磁两种。 ③筒式磁选机 ,用于细粒强磁性矿石的干选。湿式弱磁场磁选机 ①永磁筒式磁选机,广泛用于磁铁矿分选,磁性加重介质回收及为湿式强磁选给矿作准备。 ②辅助磁力设备:磁力脱泥(或水)槽、预磁器、脱磁器。干式强磁场磁选机 ①感应辊式磁选机,用于回收海滨砂矿的钛铁矿。 ②盘式磁选机,用于稀有金属粗精矿的精选。湿式强磁场磁选机 ①湿式感应辊式强磁选机,用于锰矿石和铁矿石的分选。 ②琼斯型湿式强磁场磁选机 ③平环式磁选机,磁选方法的适用范围及特点,1.磁选方法是处理铁矿石的主要选矿方法。2.应用于黑色金属矿石的选别;有色和稀有金属矿石的精选。3.应用于重介质选矿中磁性介质的回收和净化。4.非金属矿石的选矿、提纯与原矿中铁物的排出。优点:磁选法分选效率高,选别过程简单、生产成本低、处理能力大、对环境无污染。,3.电选的原理--在高压电场中利用矿物的电性差异使矿物分离。电选的设备 ①按电场特征可分为:静电选矿机、电晕选矿机和复合电场选矿机。 ②按矿粒带电方法可分为:传导带电选矿机、摩擦带电选矿机和电晕带电选矿机。 ③按结构特征可分为:鼓(筒、辊)式、室式、带式、滑板式、圆盘式、振动槽式、摇床式等电选机。鼓筒式(小直径者也称辊式)电晕-静电复合电场电选机目前应用最广泛。,摩擦电选机-主要用来分选介电常数有明显差别的非导体矿物。摩擦电选机有鼓筒式擦电选机、室式摩擦电选机、自由落下式摩擦电选机等。,电选方法的适用范围及特点,1.有色、稀有和黑色金属(铁、锰、铬等)矿石的精选;2.非金属矿石(如煤粉、金刚石、高岭土等)的分选;3.陶瓷、玻璃原料和建筑材料的提纯;4.工厂废料的回收;其它物料的分级和除尘。特点:电选是在高压电场中利用矿物的电性差异使矿物分离的一种选矿方法。它是细粒矿物的重要选矿方法之一。,重选工艺 1.金属矿物:黑钨矿、锡石 2.非金属矿物:萤石、天青石 3.煤的重选磁选工艺 1.铁矿石的磁选:(含钒钛)磁铁矿石的磁选、弱磁性矿物经磁化焙烧后弱磁选、弱磁性矿物的强磁选、氧化锰矿石的磁选、碳酸锰矿石的磁选 2.有色和稀有金属矿石的磁选:钨粗精矿的精选、含铌钽-独居石粗精矿的分选、海滨砂矿粗精矿的精选 3.非金属矿物的提纯和煤的脱硫电选工艺 1.黑色金属矿:铁矿的精选 2.有色和稀有金属矿:白钨矿与锡石的分离、钛铁矿与金红石电选、钽铌矿的精选,4. 浮游选矿平衡接触角θ-当润湿周边不变化时,三相(固、液、气)界面自由能达平衡,此时液相与固相间的夹角,也称润湿接触角。 评价矿物润湿性:润湿性=cosθ,,,,矿物表面润湿现象,,表1 部分矿物的接触角,通过实验测得部分矿物的接触角,由表可知:大部分矿物是亲水的,只有少部分为天然疏水的。,易被水润湿的矿物叫做亲水性矿物,不易被水润湿的矿物叫做疏水性矿物。评价矿物可浮性:可浮性=1-cosθ 理想润湿状态:θ=0 cosθ=1 完全不润湿:θ=1800 cosθ=-1,,,,θ>70° 矿物天然可浮性好 θ=60-70° 矿物天然可浮性中等 θ<60° 矿物天然可浮性差,1、什么是浮选? 浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异,使矿物颗粒选择性地向气泡附着的选矿方法。,浮游选矿的原理,浮游选矿的原理 ⅰ.浮选前矿石要磨碎到符合浮选所要求的粒度,有用矿物基本上达到单体解离, ⅱ.调整矿浆浓度,并添加浮选药剂。 ⅲ.浮选时往矿浆中导入空气,使形成大量的气泡,疏水性矿物的颗粒附着在气泡上,随同气泡上浮到矿浆表面形成矿化泡沫层;亲水性矿物颗粒不能附着在气泡上,留在矿浆中。 iv.将矿化泡沫刮出,即达到分选目的。,浮选药剂在矿物浮选中,为了改变矿物表面的物理化学性质,提高或降低矿物的可浮性,以扩大矿浆中各种矿物可浮性的差异,进行有效地分选,所使用的各种无机和有机化合物,称为浮选药剂。浮选药剂按用途来分,通常分为三类: 捕收剂-使目的矿物表面疏水、增加可浮性,使其易于向气泡附着; 起泡剂-促使气泡形成,增加分选界面; 调整剂(活化剂、抑制剂、介质pH调整剂等)-调整捕收剂的作用及介质条件。,调整剂活化剂--与矿物表面作用后,使矿物易于吸附捕收剂而上浮。 抑制剂—降低矿物可浮性的一种选矿药剂。 调整剂--介质pH值调整剂,调整捕收剂的作用及介质条件。 絮凝剂 分散剂,2号油,,黄药是浮选硫化矿物(如方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿等)最常用的捕收剂,,捕收剂作用原理-以黄药在黄铜矿表面作用机理为例 黄药分子靠极性基选择性地固着在黄铜矿表面,而与脉石不发生作用。当矿浆中黄药的浓度达到一定程度后,黄铜矿表面便定向排列着一层黄药分子,其极性基向着矿物,非极性基向着矿浆,形成一层疏水性的薄膜,并附着在矿浆中的气泡上一起浮起来,而脉石则留在矿浆里,从而,达到分选的目的。,浮游选矿的设备 浮选机分为三大类: 1.机械搅拌式浮选机; 2.充气机械搅拌式浮选机; 3.充气式浮选机。,,,,,,浮选机械 1.机械搅拌式浮选机 优点:不需要外加充气装置;中矿返回时易实现自流;设备配置整齐,操作方便。 缺点:缺点是充气量小,能耗高,磨损较大。 2.充气机械搅拌式浮选机 优点:充气量大,空气量可调节,磨损小,电耗低。 缺点:但浮选槽无吸气吸浆能力,需增设压风机及矿浆返回泵,设备配置不方便。 3.充气式浮选机 优点:结构简单,没有机械搅拌器,也没有传动部件 。 缺点:高碱度矿浆中,结钙物易堵塞充气孔,影响选别指标。粗粒矿石难以上浮,选别效果较差。,浮选机械 浮选柱-一种深槽型充气式浮选机。主要由筒体和充气装置构成。 在筒体的顶部设有给矿装置和精矿泡沫流槽。在筒体下部的锥底设有尾矿排出管及空气提升装置。 浮选柱的规格是以浮选柱的直径和高度表示。,,,,有关概念 正浮选-将有用矿物浮入泡沫产物中,将脉石矿物留在矿浆里,这种浮选叫正浮选。 反浮选-将脉石矿物浮入泡沫产物中,将有用矿物留在矿浆里,这种浮选叫反浮选。 优先浮选-若矿石中含有两种或两种以上有用矿物,把有用矿物依次地一个一个的选出为单一的精矿,叫做优先浮选。 混合浮选-若矿石中含有两种或两种以上有用矿物,先把有用矿物同时选出当混合精矿,然后再把混合精矿中的有用矿物一个一个地选分开,叫混合浮选。,浮选流程内部结构,粗选—对原矿浆进行浮选。 精选—对粗选精矿再次浮选。 扫选—对粗选尾矿再次浮选。粗选通常是一次,精选、扫选次数较多、变化较大,这与矿石的性质、精矿的质量要求、欲选成分的价值等有密切关系。,影响浮选工艺过程的因素,粒度(磨矿细度) 矿浆浓度:液固比或固体含量的百分数表示。 药剂添加及调节(药剂制度) 气泡和泡沫的调节(充气和搅拌) 矿浆温度 浮选时间 pH值调节根据矿石性质的特点,并通过试验研究来确地选择上述工艺因素。,浮选原则流程,浮选原则流程(又称骨干流程),只指出了处理各种矿石的原则方案,其中包括段数、循环(又称回路)和矿物的浮选顺序。 段数:是指磨矿与浮选相结合的数目。一般磨一次浮选一次叫一段。 循环(回路):通常以所选矿物中的金属(或矿物)来命名。 矿浆流经各个作业的总称是浮选流程 矿物的浮选顺序:优先浮选、混合浮选、部分混合浮选和等可浮等几种。,,一、浮选方法的适用范围及特点,1.应用广泛:浮选法原则上可选别所有矿石。绝大多数矿石都可用浮选法处理,有色金属矿石90%以上是用浮选法选别。2.分选效率高、富集比高:如辉钼矿浮选,原矿品位为0.03%,经过浮选可得到45%左右的钼精矿,其富集比达1500。 3.有益于矿产资源的综合利用:浮选法对处理贫、细、杂、难选矿石比其它方法效率高。4.分选粒度细:处理细粒浸染的矿物特别有效。缺点:成本高、造成环境污染,需要加选后的净化处理设施。,五 化学选矿法,化学选矿:是基于矿物和矿物组分的化学性质(如热稳定性、氧化还原性、溶解性、离子半径差异络合性、水化性和荷电性等)的差异,利用化学方法改变矿物组成而使其有用组分富集的矿物加工过程。化学选矿法包括各种焙烧、浸出、固液分离、化学沉淀、离子交换、溶剂萃取、离子浮选、活性炭吸附、金属置换、电沉积等。特点:成本较高,可能对环境造成污染,五 化学选矿法,三个主要工序: a.原料准备:破碎筛分、磨矿分级等作业,将矿物原料碎磨至一定的粒度,使续后矿物分解更完全。b.矿物分解:矿物原料同化学药剂作用,使矿物组分直接选择性的溶解于溶液中,或经高温处理后溶解于溶液中,达到有用组分的分离和初步富集。c.化学精矿的制取:从浸出液中沉淀析出化学精矿,有时也用高温处理方法(氯化物或氧化物挥发)生产化学精矿。,化学选矿,一、焙烧 焙烧是在适当气氛(有时还加入某些化学试剂)和低于矿物原料熔点的温度条件下,使原料中的目的矿物发生物理变化和化学变化的工艺过程。根据焙烧时的气氛条件和目的组分发生的主要化学变化,可将焙烧大致分为以下几类:氧化焙烧,硫酸化焙烧,还原焙烧,氯化焙烧,煅烧和烧结等。,化学选矿,1.氧化焙烧-硫化矿物在氧化气氛条件下加热,将全部或部分硫脱除而转变为相应的金属氧化物的过程。焙烧能除去矿石中或精矿中的大部分砷、锑、硫等有害杂质。2.硫酸化焙烧-金属硫化物经氧化焙烧生成可溶性硫酸盐的过程。3.氯化焙烧-在一定的温度和气氛条件下,用氯化剂(NaCl、CaCl、HCl、Cl2等)使矿物原料中的目的组分转变为气相或凝聚相的氯化物,以使目的组分分离富集的焙烧过程。,4.钠盐烧结焙烧-在矿物原料中,加入钠盐,在一定温度和气氛条件下,使难溶目的组分矿物转变为可溶性的相应钠盐的焙烧过程。所得焙砂(烧结块)可用水、稀酸或稀碱进行浸出,将目的组分转入溶液,而分离富集。5.酸性焙烧-用浓硫酸、硫酸氢钠等作酸性熔剂,与矿石一起焙烧,从而使其中的有用成分生成可溶性硫酸盐。生成的硫酸盐用水浸出,作进一步处理。6.煅烧-是矿物或人造化合物的热离解或晶形转变过程。化合物在一定温度下热离解为组成较简单的化合物或发生晶形转变,以利于后续处理或使化学选矿产品转变为适于用户需要的形态。,化学选矿,二、浸出浸出是溶剂选择性地溶解矿物原料中某组分的工艺过程。用于浸出的试剂称为浸出剂,浸出所得的溶液称为浸出液,浸出后的残渣称为浸出渣。进入浸出作业的矿物原料一般为难选矿物原料,可根据原料特性预先进行焙烧而后浸出或直接进行浸出。浸出过程的效率,通常用目的组分的浸出率、浸出过程的选择性和试剂耗量等指标来衡量。,
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